陈敏恒《化工原理》(第3版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(液体精馏 复习笔记)
陈敏恒《化工原理》(第3版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(流体通过颗粒层的流动 复习笔记)
4.1 复习笔记一、概述1．固定床定义固定床是指众多固体颗粒堆积而成的静止的颗粒层。
2．常见流体通过固定床的流动（1）流体通过固定床反应器进行化学反应，此时组成固定床的颗粒是粒状或片状催化剂；（2）固体悬浮液的过滤，此时可将由悬浮液中所含的固体颗粒形成的滤饼看作固定床，滤液通过颗粒之间的空隙流动。
二、颗粒床层的特性1．单颗粒的特性对于球形颗粒存在以下两个关系：式中d p——球形颗粒的直径；v——球形颗粒的体积；s——球形颗粒的表面积。
因此，球形颗粒的各有关特性可用单一参数——直径d p全面表示。
球形颗粒的比表面积非球形颗粒的当量直径：通常试图将非球形颗粒以某种相当的球形颗粒代表，以使所考察的领域内非球形颗粒的特性与球形颗粒等效。
根据不同方面的等效性，可以定义不同的当量直径。
（1）体积等效使得当量球形颗粒的体积等于真实颗粒的体积V，则体积当量直径定义为（2）表面积等效使得当量球形颗粒的表面积等于真实颗粒的表面积s，则面积当量直径定义为（3）比表面积等效使得当量球形颗粒的比表面积等于真实颗粒的比表面积μ，则比表面当量直径定义为d ev，d es和d ea在数值上是不等的，但根据各自的定义式可以推出三者之间有如下关系。
记，则可得可以看出的物理含义故可称为形状系数。
体积相同时球形颗粒的表面积最小，因此，任何非球形颗粒的形状系数皆小于1。
2．颗粒群的特性在任何颗粒群中，各单颗粒的尺寸都不可能完全一样。
从而形成一定的尺寸（粒度）分布。
为研究颗粒分布对颗粒层内流动的影响，首先必须设法测量并定量表示这一分布。
颗粒粒度测量的方法：筛分法，显微镜法，沉降法，电阻变化法，光散射与衍射法，表面积法等。
3．床层特性颗粒按某种方式堆积成固定床时，床层中颗粒堆积的疏密程度可用空隙率来表示。
空隙率的定义如下：一般乱堆床层的空隙率大致在0.47～0.7之间。
三、流体通过固定床的压降1．颗粒床层的简化模型在固定床内大量细小而密集的固体颗粒对流体的运动提供了很大的阻力。
陈敏恒《化工原理》(第3版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(气液传质设备 课后习题详解)
10.2 课后习题详解（一）习题板式塔10-1 某筛板塔在常压下以苯-甲苯为试验物系，在全回流下操作以测定板效率。
今测得由第9、第10两块板（自上向下数）下降的液相组成分别为0.652与0.489（均为苯的摩尔分数）。
试求第10块板的默弗里湿板效率。
解：已知：常压苯-甲苯系统，，求：第十块板的默弗里板效率E MV全回流下，y n＋1＝x n∴y11＝x10＝0.489 y10＝x9＝0.653苯-甲苯系统α＝2.4810-2 甲醇-水精馏塔在设计时规定原料组成X F＝0.40，塔顶产品组成为0.90，塔釜残液组成为0.05（均为甲醇的摩尔分数），常压操作。
试用0’connell关联图估计精馏塔的总塔效率。
解：已知：常压，甲醇-水系统，x f＝0.4，x D＝0.9，x w＝0.05，求：用O´connell关联图估计E T由教材附录相平衡数据查得再查t＝80℃时，汽液共存查O，connell关联图得10-3 一板式吸收塔用NaOH水溶液吸收氯气。
氯气的摩尔分数为2％，要求出塔摩尔分数低于0.002％。
各块塔板的默弗里板效率均为50％，不计液沫夹带，求此塔应有多少块实际板。
NaOH溶液与氯气发生不可逆化学反应，可设相平衡常数m＝0。
解：已知：求：∵m＝0每板逐推得实际板数为10。
10-4 某厂常压操作下的甲苯-邻二甲苯精馏塔拟采用筛板塔。
经工艺计算知某塔板的气相流量为2900m3/h，液相流量为9.2m3/h。
试用弗尔的泛点关联图以估计塔径。
有关物性数据：气相密度为3.85kg/m3，液相密度为770kg/m3．液体的表面张力为17.5mN/m。
根据经验选取板间距为450mm、泛点百分率为80％，单流型塔板，溢流堰长度为75％塔径。
解：已知：P＝101.3kPa，甲苯-邻二甲苯系统，，求：用弗尔泛点关联图估计塔径查弗尔泛点关联图，得由教材图10-40查得圆整取D＝1.2m此时泛点半分率填料塔10-5 某填料精馏塔用以分离氯仿-1，1-二氯乙烷，在全回流下测得回流液组成x D＝8.05×10-3，残液组成x w＝8.65×10-4（均为1，1-二氯乙烷的摩尔分数）。
陈敏恒《化工原理》(第3版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(绪论 复习笔记)
0.1 复习笔记一、化工生产过程1．化学工业的定义化学工业是对原料进行化学加工以获得有用产品的工业，核心是化学反应过程及其设备——反应器。
2．化工生产的要求为使反应器内保持适宜的压力、温度和物料的组成等条件，原料需经过前处理。
前处理是指原料经过的一系列预处理以除去杂质，达到必要的纯度、温度和压力的过程。
反应产物同样需要经过各种后处理过程加以精制。
二、单元操作1．单元操作的分类按操作的目的可分为：（1）物料的增压、减压和输送；（2）物料的混合或分散；（3）物料的加热或冷却；（4）非均相混合物的分离；（5）均相混合物的分离。
2．常用单元操作及内容（1）常见单元操作单元操作是按物理过程的目的，兼顾过程的原理、相态，将各种前、后处理归纳成的系列操作，如表0-1所示。
表0-1（2）单元操作的内容各单元操作的内容包括：过程和设备。
三、“化工原理”课程的两条主线1．传递过程（1）动量传递过程（单相或多相流动）；（2）热量传递过程——传热；（3）物质传递过程——传质。
表0-1中各单元操作皆属传递过程。
传递过程成为统一的研究对象，也是联系各单元操作的一条主线。
2．研究工程问题的方法论（1）两种基本的研究方法①实验研究方法，即经验的方法；②数学模型方法，即半理论、半经验的方法。
（2）方法论的必要性实验研究方法避免了方程的建立，直接用实验测取各变量之间的联系。
当实验工作遍历各种规格的设备和各种不同的物料时，实验研究的方法论可使实验结果在几何尺寸上能“由小见大”，在物料品种上能“由此及彼”。
陈敏恒《化工原理》(第3版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(流体输送机械 复习笔记)
2.1 复习笔记一、概述离心泵：用以输送液体的机械。
用以输送气体的机械按不同的情况分别称为通风机、鼓风机、压缩机和真空泵等。
1．管路特性方程式中系数K为K由管路特性决定。
当管内流动已进入阻力平方区，系数K是一个与管内流量无关的常数。
表明管路中流体的流量与所需补加能量的关系。
管路特性方程如图2-1所示。
图2-1中曲线称为管路特性曲线。
图2-1 管路特性曲线低阻管路系统的特性曲线较为平坦（曲线1），高阻管路的特性曲线较为陡峭（曲线2）。
2．扬程定义压头或扬程是指输送机械向单位重量流体提供的能量。
3．输送机械的分类（1）动力式（叶轮式）：包括离心式、轴流式等；（2）容积式（正位移式）：包括往复式、旋转式等；（3）其他类型：指不属于上述两类的其他型式，如喷射式等。
二、离心泵1．离心泵的工作原理（1）离心泵的主要构件——叶轮和蜗壳离心泵的主要工作部件是旋转叶轮和固定的泵壳（如图2-2所示）。
叶轮是离心泵直接对液体做功的部件。
（2）工作原理离心泵在工作时，叶轮由电机驱动作高速旋转运动（1000～3000r/min），迫使叶片间的液体作近于等角速度的旋转运动，同时因离心力的作用，在叶轮中心处吸入低势能、低动能的液体，液体在流经叶轮的运动过程中获得能量，在叶轮外缘可获得高势能、高动能的液体。
液体进入蜗壳后，又将部分动能转化为势能，最后沿切向流入压出管道。
在液体受迫由叶轮中心流向外缘的同时，在叶轮中心形成低压。
液体在吸液口和叶轮中心处的势能差的作用下源源不断地吸入叶轮。
图2-2 离心泵装置简图1－叶轮；2－泵壳；3－泵轴；4－吸入管；5－底阔；6－压出管（3）离心力场中的机械能守恒叶轮进、出口截面列出机械能守恒式如下。
（4）离心泵的理论压头泵的理论压头HT和泵的流量之间的关系为上式表示不同形状的叶片在叶轮尺寸和转速一定时，泵的理论压头和流量的关系。
（5）叶片形状对理论压头的影响①叶片形状分类根据叶片出口端倾角β2的大小，叶片形状可分为三种：径向叶片（β2＝90°）；后弯叶片（β2＜90°）和前弯叶片（β2＞90°）。
陈敏恒《化工原理》(第3版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(流体流动 课后习题详解)
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
图 1-8 证明：已知：如图 1-8 所示，求证： 作 1-1 等压面，由静力学方程得
即
1-10 试利用流体平衡的一般表达式（1-9）推导大气压 P 与海拔高度 h 之间的关系。
因液体在器内及管内的流动缓慢，本题可作静力学处理。
3 / 51
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
图 1-3 解：已知： 假定：由于液体流动速度缓慢，可作静力学处理
求：H（m）。
＝0.5 780 ＝0.39m 1000
1-5 如图 1-4 所示复式 U 形压差计测定水管 A、B 两点的压差。指示液为汞，其间充 满水。今测得 h1＝1.20m，h2＝0.3m，h3＝1.30m，h4＝0.25m。试以 Pa 为单位表示 A、 B 两点的压差△p。
解：已知：T＝20℃（苯），
求：（1）
入孔盖受力 F（N）；（2）槽底压强 P（Pa）。
（1）由于入孔盖对中心水平线有对称性，且静压强随深度作线性变化，所以能够以孔
盖中心处的压强ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ全面积求积得 F。
＝8809.819－0.6 0.785 0.52 ＝1.42 N
（2）P=ρgH=880×9.81×9=7.77×104（Pa）
图 1-2 解：已知： 气缓慢流动。求：储槽内液体的储存量 W。 （1）管道内空气缓慢鼓泡 u＝0，可用静力学原理求解。 （2）空气的 ρ 很小，忽略空气柱的影响。 ∴
H＝ i R＝13600 0.13＝1.8 980
∴
2 / 51
管道中空
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
图 1-6
陈敏恒《化工原理》(第3版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(蒸发 复习笔记)
7.1 复习笔记一、概述1．蒸发操作的目的和方法含不挥发性溶质（如盐类）的溶液在沸腾条件下受热，使部分溶剂汽化为蒸气的操作称为蒸发。
化工生产中蒸发操作的目的是：（1）获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半成品；（2）借蒸发以脱除溶剂，将溶液增浓至饱和状态，随后加以冷却，析出固体产物，即采用蒸发、结晶的联合操作以获得固体溶质；（3）脱除杂质，制取纯净的溶剂。
单效蒸发：用来自锅炉的蒸汽（加热蒸汽）作加热剂使溶液受热沸腾。
蒸发出的蒸汽（二次蒸汽）如不再利用，应将其在冷凝器中加以冷凝。
这种蒸发装置称为单效蒸发。
蒸发操作可连续或间歇地进行，工业上大量物料的蒸发通常是连续的定态过程。
2．蒸发操作的特点尽管蒸发操作的目的是物质的分离，但其过程的实质是热量传递而不是物质传递，溶剂汽化的速率取决于传热速率。
因此，蒸发操作应属于传热过程，但它具有某些不同于一般传热过程的特殊性。
（1）溶液在沸腾汽化过程中常在加热表面上析出溶质而形成垢层，使传热过程恶化。
因此，蒸发器结构的设计应设法延缓垢层的生成并易于清理。
（2）溶液的物性对蒸发器的设计和操作有重要影响。
（3）溶剂汽化需吸收大量汽化热蒸发操作是大量耗热的过程，节能是蒸发操作应予考虑的重要问题。
蒸汽温位降低的主要原因有两个：①传热需要有一定的温度差为推动力，所以汽化温度必低于加热蒸汽的温度；②在指定外压下，由于溶质的存在造成溶液的沸点升高。
由此可知，蒸发操作是高温位的蒸汽向低温位转化．较低温位的二次蒸汽的利用必在很大程度上决定了蒸发操作的经济性。
二、蒸发设备1．各种蒸发器针对各种物料不同的物性，研制了各种不同结构的蒸发器。
它们均由加热室、流动（或循环）通道、气液分离空间这三部分所组成。
（1）循环型蒸发器①垂直短管式；②外加热式；③强制循环蒸发器。
（2）单程型蒸发器单程型蒸发器中，物料单程通过加热室后蒸发达到指定浓度。
器内液体滞留量少，物料的受热时间大为缩短，所以对热敏物料特别适宜。
陈敏恒《化工原理》(第3版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(蒸发 课后习题详解)
（2）假定 K 值不变 均不变
∴Q 不变，得
4/6
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
（二）思考题 7-1 蒸发操作不同于一般换热过程的主要特点有哪些？ 答：蒸发操作应属于传热过程，但它具有某些不同于一般传热过程的特殊性。（1）溶 液在沸腾汽化过程中常在加热表面上析出溶质而形成垢层，使传热过程恶化；（2）溶液的 物性对蒸发器的设计和操作有重要影响；（3）溶剂汽化需吸收大量汽化热。
温度差损失 7-2 完成液为 30％（质量）的氢氧化钠水溶液．在压强为 60kPa（绝压）的蒸发室 内进行单效蒸发操作。器内溶液的深度为 2m，溶液密度为 1280kg/m3，加热室用 0.1MPa （表压）的饱和蒸汽加热，求传热的有效温差。 解：已知：w＝0.30（质量分率，NaOH），P＝60kPa（绝），L＝2m，p＝1280kg/m3， 加热蒸汽 P0＝0.1MPa，求： 查 P＝60kPa（绝）下，水蒸气饱和温度 t°＝85.6℃，P＝0.1MPa（表）下，T＝120.2℃ 查教材图 7-17，30%NaOH，t°＝85.6℃下，t＝106
7-4 欲将含 NaOH10％（质量分数）的水溶液浓缩至 70％，可用两种方案：①用一 个蒸发器连续操作；②用两个蒸发器作双效连续蒸发。试比较两种方案的优缺点。
5/6
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
答：②的温度差损失较大，但也提高了加热蒸汽的利用率，即经济效益。由于②较①温 度差损失更大，因此生产能力和生产强度较小，因此设备投资将加大。
3/6
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
6800kg/h．其他操作条件（加热蒸汽及进料温度、进料浓度、操作压强）不变时．可将溶
陈敏恒《化工原理》(第3版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(其他传质分离方法 复习笔记)
12.1 复习笔记一、结晶1．结晶操作的类型和经济性由蒸汽、溶液或熔融物中析出固态晶体的操作称为结晶。
结晶在工业生产中主要用于实现混合物的分离。
根据析出固体的原因不同，可将结晶操作分成若干类型。
工业上使用最广泛的是溶液结晶，即采用降温或浓缩的方法使溶液达到过饱和状态，析出溶质，以大规模地制取固体产品。
此外，还有熔融结晶、升华结晶、加压结晶、反应沉淀、盐析等多种类型。
与其他单元操作相比，结晶操作的特点：（1）能从杂质含量较多的混合液中分离出高纯度的晶体；（2）高熔点混合物、相对挥发度小的物系、共沸物、热敏性物质等难分离物系，可考虑采用结晶操作加以分离；（3）由于结晶热一般约为汽化热的1/3～1/7，过程的能耗较低。
2．晶系和晶习构成晶体的微观粒子（分子、原子或离子）按一定的几何规则排列，由此形成的最小单元称为晶格。
晶体可按晶格空间结构的区别分为不同的晶系。
同一种物质在不同的条件下可形成不同的晶系，或为两种晶系的混合物。
二、吸附分离1．吸附与解吸利用多孔固体颗粒选择性地吸附流体中的一个或几个组分，从而使流体混合物得以分离的方法称为吸附操作。
通常称被吸附的物质为吸附质，用作吸附的多孔固体颗粒称为吸附剂。
解吸的方法有多种，原则上是升温和降低吸附质的分压以改变平衡条件使吸附质解吸。
工业上根据不同的解吸方法，赋予吸附—解吸循环操作以不同的名称。
（1）变温吸附；（2）变压吸附；（3）变浓度吸附；（4）置换吸附。
除此之外，改变其他影响吸附质在流固两相之间分配的热力学参数，如pH值、电磁场强度等都可实现吸附解吸循环操作。
2．常用吸附剂化工生产中常用天然和人工制作的两类吸附剂。
天然矿物吸附剂有硅藻土、白土、天然沸石等。
虽然其吸附能力小，选择吸附分离能力低，但价廉易得，常在简易加工精制中采用，而且一般使用一次后即舍弃，不再进行回收。
人工吸附剂则有活性炭、硅胶、活性氧化铝、合成沸石等等。
三、膜分离1．膜分离的种类和特点利用固体膜对流体混合物中的各组分的选择性渗透从而分离各个组分的方法统称为膜分离。
陈敏恒《化工原理》(第3版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(气液传质设备 复习笔记)
10.1 复习笔记一、板式塔1．概述（1）板式塔的功能①在每块塔板上气液两相必须保持密切而充分的接触，为传质过程提供足够大而且不断更新的相际接触表面，减小传质阻力；②在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供最大的传质推动力。
板式塔的设计意图是，在塔内造成一个对传质过程最有利的理想流动条件，即在总体上使两相呈逆流流动，而在每一块塔板上两相呈均匀的错流接触。
（2）筛孔塔板的构造①塔板上的气体通道——筛孔为保证气液两相在塔板上能够充分接触并在总体上实现两相逆流。
塔板上均匀地开有一定数量的供气体自下而上流动的通道。
图10-1 板式塔结构简图筛孔塔板的气体通道最为简单，它是在塔板上均匀地冲出或钻出许多圆形小孔供气体上升之用。
这些圆形小孔称为筛孔。
上升的气体经筛孔分散后穿过板上液层，造成两相间的密切接触与传质。
筛孔的直径通常是3～8mm，但直径为12～25mm的大孔径筛板也应用得相当普遍。
②溢流堰为保证气液两相在塔板上有足够的接触表面，塔板上必须贮有一定量的液体。
为此，在塔板的出口端设有溢流堰。
③降液管作为液体自上层塔板流至下层塔板的通道，每块塔板通常附有一个降液管。
图10-2 筛板塔的构造在塔板上的流动更为均匀，当采用圆形溢流管时，仍需设置平直溢流堰。
同理，在圆形降液管的出口附近也应设置堰板，称为入口堰。
2．筛板上的气液接触状态实验观察发现，气体通过筛孔的速度不同，两相在塔板上的接触状态亦不同。
如图10-3所示，气液两相在塔板上的接触情况可大致分为三种状态。
图10-3 塔板上的气液接触状态（1）鼓泡接触状态当孔速很低时，通过筛孔的气流断裂成气泡在板上液层中浮升，塔板上两相呈鼓泡接触状态。
（2）泡沫接触状态随着孔速的增加，气泡数量急剧增加，气泡表面连成一片并且不断发生合并与破裂。
此时，板上液体大部分是以液膜的形式存在于气泡之间，仅在靠近塔板表面处才能看到少许清液。
这种接触状况称为泡沫接触状态。
在泡沫接触状态，液体仍为连续相，而气体仍为分散相。
化工原理第三版（陈敏恒）课后思考题答案（全）
化⼯原理第三版（陈敏恒）课后思考题答案（全）第⼀章流体流动1、什么是连续性假定?质点的含义是什么?有什么条件?连续性假设：假定流体是由⼤量质点组成的，彼此间没有间隙，完全充满所占空间的连续介质。
质点指的是⼀个含有⼤量分⼦的流体微团，其尺⼨远⼩于设备尺⼨，但⽐分⼦⾃由程却要⼤得多。
2、描述流体运动的拉格朗⽇法和欧拉法有什么不同点?拉格朗⽇法描述的是同⼀质点在不同时刻的状态；欧拉法描述的是空间各点的状态及其与时间的关系。
3、粘性的物理本质是什么?为什么温度上升,⽓体粘度上升,⽽液体粘度下降? 粘性的物理本质是分⼦间的引⼒和分⼦的运动与碰撞。
通常⽓体的粘度随温度上升⽽增⼤，因为⽓体分⼦间距离较⼤，以分⼦的热运动为主，温度上升，热运动加剧，粘度上升。
液体的粘度随温度增加⽽减⼩，因为液体分⼦间距离较⼩，以分⼦间的引⼒为主，温度上升，分⼦间的引⼒下降，粘度下降。
4、静压强有什么特性?①静⽌流体中，任意界⾯上只受到⼤⼩相等、⽅向相反、垂直于作⽤⾯的压⼒；②作⽤于某⼀点不同⽅向上的静压强在数值上是相等的；③压强各向传递。
7、为什么⾼烟囱⽐低烟囱拔烟效果好?由静⼒学⽅程可以导出)g -H(p 热冷ρρ=?，所以H 增加，压差增加，拔风量⼤。
8、什么叫均匀分布?什么叫均匀流段?均匀分布指速度分布⼤⼩均匀；均匀流段指速度⽅向平⾏、⽆迁移加速度。
9、伯努利⽅程的应⽤条件有哪些?重⼒场下、不可压缩、理想流体作定态流动，流体微元与其它微元或环境没有能量交换时，同⼀流线上的流体间能量的关系。
12、层流与湍流的本质区别是什么?区别是否存在流体速度u 、压强p 的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。
13、雷诺数的物理意义是什么?物理意义是它表征了流动流体惯性⼒与粘性⼒之⽐。
14、何谓泊谡叶⽅程?其应⽤条件有哪些?232d lu µ?=?应⽤条件：不可压缩流体在直圆管中作定态层流流动时的阻⼒损失计算。
15、何谓⽔⼒光滑管?何谓完全湍流粗糙管?当壁⾯凸出物低于层流内层厚度，体现不出粗糙度过对阻⼒损失的影响时，称为⽔⼒光滑管。
陈敏恒《化工原理》(第3版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(液体精馏 名校考研真题详解)
9.3 名校考研真题详解一、选择题1．全回流时精馏段操作线的斜率等于（）。
[重庆大学2010研]A．0B．1C．∞D．任意值【答案】B【解析】全回流是回流比为∞，因此精馏段操作线方程斜率R/（R＋1）等于1。
2．精馏塔塔顶蒸汽采用分凝器冷凝时，塔顶蒸汽的组成（）回流液体的组成，（）塔顶产品的组成。
[华南理工大学2011研]A．等于B．大于C．小于D．不定【答案】B；C【解析】分凝器也相当于一层理论板，采用分凝器冷凝时，相当于理论塔板数增大了。
3．在精馏塔设计中，放置2个进料口的好处是（）。
[浙江大学2011研]A．精馏塔能耗减小B．可适当调节进料流量C．可适当调节进料最佳位置D．可适当调节进料温度【答案】C【解析】放置两个进料口的目的是在不同塔板位置上设置不同的进料口，进而分离不同浓度的原料液。
二、填空题1．液液精馏操作过程中进料状态参数q的定义是：______，其物理意义是：______，在五种不同进料状态下的q值为：（1）冷液进料______；（2）泡点液体进料______；（3）气液混合物进料______；（4）饱和蒸汽进料______；（5）过热蒸汽进料______。
[中山大学2010研]【答案】参数q的定义：q=(L’－L)/F。
物理意义：每1kmol进料，提馏段比精馏段液相增加的摩尔数。
（1）q＞1（2）q=1（3）0＜q＜1（4）q=0（5）q＜0【解析】从热量角度，q值表示将1mol进料变为饱和蒸汽所需的热量与原料液的千摩尔气化热的比值。
2．对于给定的连续精馏塔，当进料和产品取出率不变时，增加回流比意味着流体在塔内的循环量，产品的浓度。
[华南理工大学2011研]【答案】增加增高【解析】当回流比增大时，塔板数也随之增大，流体在塔内的循环次数增加，因而产品更纯。
3．以下两种蒸馏方式，当在原料液组成一定且得到的液相分率也相同时，则平衡蒸馏的塔顶产品组成比简单蒸馏的组成______，其原因为______。
陈敏恒《化工原理》(第3版)(下册)课后习题-液液萃取(圣才出品)
解：已知：
F＝100kg，多级逆流萃取，
t＝25℃，S/F＝1，相平衡关
பைடு நூலகம்
系见第 3 题。求：
及组成
由相平衡得
5 / 10
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
由物料衡算式 得 整理并试差得
溶剂与稀释剂完全不互溶时的萃取 11-6 使用纯溶剂对 A、B 混合液作萃取分离。已知溶剂 S 与稀释剂 B 极少互溶，在 操作范围内溶质 A 在萃取相和萃余相中的平衡浓度可用 Y＝1.3X 表示（Y、X 均为质量分数 比）。要求最终萃余相中萃余百分数均为 φ＝3％（质量分数），试比较单级和三级错流萃取 （每级所用溶剂量相等）中，每千克的稀释剂 B 中溶剂 S 的消耗量（kg）。 解：已知：Y＝1.3X，Φ＝0.03，纯溶剂，求：（1）单级萃取 S/B；（2）三级错流萃取 （每级所用溶剂量相等）
用内插法过 M2 点作一条平衡联结线，得 E2，
R2，读萃余相
。
11-5 含醋酸 0.20（质量分数，下同）的水溶液 100kg，用纯乙醚为溶剂作多级逆流
萃取，采用溶剂比 S/F 为 1，以使最终萃余相中含醋酸不高于 0.02。操作在 25℃下进行，
物系的平衡方程参见习题 3。试求：最终萃取相的量及组成、最终萃余相的量及组成。
（二）思考题 11-1 萃取的目的是什么？原理是什么？ 答：分离液液混合物。各组分溶解度的不同。
7 / 10
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
11-2 萃取溶剂的必要条件是什么？ 答：（1）与物料中的 B 组份不完全互溶；（2）对 A 组份具有选择性的溶解度。
圣才电子书
十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
陈敏恒《化工原理》(第3版)笔记和课后习题(含考研真题)详解-热、质同时传递的过程
第13章热、质同时传递的过程13.1 复习笔记一、概述1．热、质同传的分类生产实践中的某些过程，热、质传递同时进行，热、质传递的速率互相影响。
此种过程大体上分两类。
（1）以传热为目的，伴有传质的过程：如热气体的直接水冷，热水的直接空气冷却等。
（2）以传质为目的，伴有传热的过程：如空气调节中的增湿和减湿等。
2．热气体的直接水冷为快速冷却反应后的高温气体，可令热气体自塔底进入，冷水由塔顶淋下，气液呈逆流接触。
在塔内既发生气相向液相的热量传递，也发生水的汽化或冷凝，即传质过程。
（1）塔下部气温高于液温，气体传热给液体。
同时，气相中的水汽分压p水汽低于液相的水汽平衡分压（水的饱和蒸气压P s），此时p水汽＜p s，水由液相向气相蒸发。
在该区域内，热、质传递的方向相反，液相自气相获得的显热又以潜热的形式随汽化的水分返回气相。
因此，塔下部过程的特点是：热、质反向传递，液相温度变化和缓；气相温度变化急剧，水汽分压自下而上急剧上升，但气体的热焓变化较小。
（2）塔上部气温仍高于液温，传热方向仍然是从气相到液相，但气相中的水汽分压与水的平衡分压的相对大小发生了变化。
由于水温较低，相应的水的饱和蒸气压P s也低，气相水汽分压p转而高于液相平衡分压p e，水汽将由气相转向液相，即发生水汽的冷凝。
在该区域内，水汽液相既获得来自气相的显热，又获得水汽冷凝所释出的潜热。
因此，塔上部过程的特点是：热、质同向进行。
水温急剧变化。
3．热水的直接空气冷却（1）塔上部热水与温度较低的空气接触，水传热给空气。
因水温高于气温，液相的水汽平衡分压必高于气相的水汽分压（p s＞p水汽），水汽化转向气相。
此时，液体既给气体以显热，又给汽化的水以潜热，因而水温自上而下较快地下降。
该区域内热、质同向传递，都是由液相传向气相。
（2）塔下部水与进入的较干燥的空气相遇，发生较剧烈的汽化过程，虽然水温低于气相温度，气相给液相以显热，但对液相来说，由气相传给液相的显热不足以补偿水分汽化所带走的潜热，因而水温在塔下部还是自上而下地逐渐下降。
陈敏恒《化工原理》(第3版)笔记和课后习题(含考研真题)详解
详解
读书笔记模板
01 思维导图
03 目录分析 05 读书笔记
目录
02 内容摘要 04 作者介绍 06 精彩摘录
思维导图
本书关键字分析思维导图
第版
化工
习题
陈敏恒
颗粒
教材
传质
笔记
真题
原理 真题
流体
原理
名校
层
笔记
ห้องสมุดไป่ตู้流动
复习
方法
内容摘要
内容摘要
5.1复习笔记
5.3名校考研真题 详解
6.2课后习题详解
6.1复习笔记
6.3名校考研真题 详解
7.2课后习题详解
7.1复习笔记
7.3名校考研真题 详解
8.2课后习题详解
8.1复习笔记
8.3名校考研真题 详解
9.2课后习题详解
9.1复习笔记
9.3名校考研真题 详解
10.2课后习题详解
10.1复习笔记
本书特别适用于参加研究生入学考试指定考研参考书目为陈敏恒《化工原理》（第3版）的考生。也可供各大 院校学习陈敏恒《化工原理》（第3版）的师生参考。陈敏恒编写的《化工原理》（第3版）是我国高校化学类广 泛采用的权威教材之一，也被众多高校（包括科研机构）指定为考研考博专业课参考书目。为了帮助参加研究生 入学考试指定参考书目为陈敏恒编写的《化工原理》（第3版）的考生复习专业课，我们根据该教材的教学大纲和 名校考研真题的命题规律精心编写了陈敏恒《化工原理》（第3版）辅导用书（均提供免费下载，免费升级）： 1．[3D电子书]陈敏恒《化工原理》（第3版）笔记和课后习题（含考研真题）详解[免费下载]2．[3D电子书]陈 敏恒《化工原理》（第3版）配套题库【名校考研真题+课后习题+章节题库+模拟试题】[免费下载]本书是陈敏恒 编写的《化工原理》（第3版）的配套e书，主要包括以下内容：（1）梳理知识脉络，浓缩学科精华。本书每章 的复习笔记均对该章的重难点进行了整理，并参考了国内名校名师讲授该教材的课堂笔记。因此，本书的内容几 乎浓缩了该教材的所有知识精华。（2）详解课后习题，巩固重点难点。本书参考大量相关辅导资料，对陈敏恒编 写的《化工原理》（第3版）的课后思考题进行了详细的分析和解答，并对相关重要知识点进行了延伸和归纳。 （3）精编考研真题，培养解题思路。本书精选详析了部分名校近年来的相关考研真题，这些高校均以该教材作为 考研参考书目。所选考研真题基本涵盖了每章的考点和难点，考生可以据此了解考研真题的命题风格和难易程度， 并检验自己的复习效果。（4）免费更新内容，获取最新信息。本书定期会进行修订完善，补充最新的考研真题和 答案。对于最新补充的考研真题和答案，均可以免费升级获得。
陈敏恒《化工原理》(第3版)(上册)配套题库【名校考研真题+课后习题+章节题库+模拟试题】
目 录第一部分 名校考研真题绪 论第1章 流体流动第2章 流体输送机械第3章 液体的搅拌第4章 流体通过颗粒层的流动第5章 颗粒的沉降和流态化第6章 传 热第7章 蒸 发第二部分 课后习题绪 论第1章 流体流动第2章 流体输送机械第3章 液体的搅拌第4章 流体通过颗粒层的流动第5章 颗粒的沉降和流态化第6章 传 热第7章 蒸 发第三部分 章节题库绪 论第1章 流体流动第2章 流体输送机械第3章 液体的搅拌第4章 流体通过颗粒层的流动第5章 颗粒的沉降和流态化第6章 传 热第7章 蒸 发第四部分 模拟试题陈敏恒《化工原理》（第3版）配套模拟试题及详解第一部分 名校考研真题说明：本部分从指定陈敏恒主编的《化工原理》（第3版）为考研参考书目的名校历年考研真题中挑选最具代表性的部分，并对其进行了详细的解答。
所选考研真题既注重对基础知识的掌握，让学员具有扎实的专业基础；又对一些重难点部分（包括教材中未涉及到的知识点）进行详细阐释，以使学员不遗漏任何一个重要知识点。
为方便题库上线和读者阅读，本题库分为上下册。
绪 论一、简答题什么是化工原理中的三传？试论述三传的可比拟性。
[中山大学2010年研]答：化工原理的三传：质量传递、热量传递、动量传递。
三传的类比：（1）传递本质类比①动量传递是由于流体层之间速度不等，动量将从速度大处向速度小处传递。
②热量传递是流体内部因温度不同，有热量从高温处向低温处传递。
③质量传递是因物质在流体内存在浓度差，物质将从浓度高处向浓度低处传递。
（2）基础定律数学模型类比①动量传递的牛顿粘性定律。
②热量传递的傅立叶定律。
③质量传递的费克扩散定律。
（3）物性系数类比①粘度系数。
②导热系数。
③分子扩散系数。
第1章 流体流动一、选择题1．计算管路系统突然扩大的局部阻力时，速度值应取（ ），计算突然缩小的局部阻力时，速度值应取（ ）。
[华南理工大学2011年研]A．小管的流速B．大管的流速C．上游管道的流速D．大管与小管的流速平均值A；A【答案】计算系统突然扩大或缩小的局部阻力时，速度值都应取小管流速。
陈敏恒《化工原理》(第3版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(液体精馏 课后习题详解)
原假设正确，∴板上液体的温度为 81.36℃ （2）
9-4 总压（绝压）为 303.9kPa 下，含丁烷 0.80、戊烷 0.20（均为摩尔分数）的混合 蒸气冷凝至 40℃所得的液、气两相成平衡。求液相和气相数量（摩尔）之比。
3 / 41
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
已知丁烷（A）和戊烷（B）的混合物是理想物系，40℃下纯组分的饱和蒸气压为； 。
解：已知： 求
冷凝至 40℃后
取总物料为 1 摩尔记 得
9-5 某二元混合液 l00kmol，其中含易挥发组分 0.40。在总压 101.3kPa 下作简单精
馏。最终所得的液相产物中，易挥发物为 0.30（均为摩尔分数）。试求：（1）所得气相产物
的数量和平均组成；（2）如改为平衡蒸馏，所得气相产物的数量和组成。
已知物系的相对挥发度为 α＝3.0。
解：已知：P＝101.3Kpa 下作简单精馏
求
（1）
；（2）改为平衡蒸馏 W 汽,y
（1）
4 / 41
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
（1）物料衡算
5 / 41
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
解得 D/F＝0.228
9-7 苯-甲苯混合液中含苯摩尔分数为 0.3，预热至 40℃以 l0kmol/h 的流量连续加入 一精馏塔。塔的操作压强为 l01.3kPa。塔顶馏出液中含苯摩尔分数 95％，残液含苯摩尔分 数为 0.03，回流比 R＝3。试求塔釜的蒸发量是多少？
已知：XF＝0.6，XD＝0.9，XB＝0.3，XT＝0.5（均为摩尔分数），F＝100kmol/h。整 个流程可使易挥发组分 A 的回收率达 90％。试求：（1）塔Ⅱ的塔釜蒸发量；（2）写出塔 I 中间段（F 和 T 之间）的操作线方程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
9.1 复习笔记
一、蒸馏概述
1．蒸馏分离的依据
蒸馏操作是借混合液中各组分挥发性的差异而达到分离目的。
习惯上，混合物中的易挥发组分称为轻组分，难挥发组分则称为重组分。
2．工业蒸馏过程
（1）平衡蒸馏，又称闪蒸，系连续定态过程，其流程如图9-1所示。
原料连续地进入加热炉，在炉内被加热至一定温度，然后经节流阀减压至预定压强。
由于压强的突然降低，过热液体发生自蒸发，液体部分汽化。
气、液两相在分离器中分开，气相为顶部产物，其中易挥发组分较为富集；液相为底部产物，其中难挥发组分获得了增浓。
（2）简单蒸馏为间歇操作过程。
将一批料液蒸馏釜中，在恒压下加热至沸腾，使液体不断汽化。
陆续产生的蒸气经冷凝后作为顶部产物，其中易挥发物相对地富集。
在蒸馏过程中，釜内液体的易挥发物含量不断下降，蒸气中的易挥发物的含量也相应地随之降低。
因此，通常是分罐收集顶部产物，最终将釜液一次排出。
图9-1 平衡蒸馏
1-加热炉；2-节流阀；3-分离器；4-冷凝器
3．精馏操作的费用和操作压强
蒸馏操作是通过汽化、冷凝达到提浓的目的。
加热汽化需要耗热，气相冷凝则需要提供冷却量。
因此，加热和冷却费用是蒸馏过程的主要操作费用。
如何以最少的加热量和冷却量获得最大程度的提纯是蒸馏和精馏过程研究的重要任务。
蒸馏过程中的液体沸腾温度和蒸气冷凝温度均与操作压强有关，故工业蒸馏的操作压强应进行适当的选择。
加压蒸馏可使冷凝温度提高以避免使用冷冻剂；减压蒸馏则可使沸点降低以避免使用高温载热体。
二、双组分溶液的气液相平衡
1．理想物系的气液相平衡
（1）气液两相平衡共存时的自由度
根据相律，平衡物系的自由度F为
F＝N－Φ＋2
现组分数N＝2，相数Φ＝2，故平衡物系的自由度为2。
蒸馏过程常系恒压操作，压强一旦确定，物系只剩下一个自由度。
例如，当指定了液相组成，则两相平衡共存时的温度及气相组成必随之确定而不能任意变动。
换言之，在恒压下的双组分平衡物系中必存在着：
①液相（或气相）组成与温度间的——对应关系；
②气、液组成之间的——对应关系。
（2）双组分理想物系的液相组成——温度（泡点）关系式
理想物系包括两个含义：
①液相为理想溶液，服从拉乌尔（Raoult）定律；
②气相为理想气体，服从理想气体定律或道尔顿分压定律。
根据拉乌尔定律，液相上方的平衡蒸气压为
p A＝p A°x A
p B＝p B°x B
p A°，p B°——在溶液温度t下纯组分A、B的饱和蒸气压。
纯组分的饱和蒸气压p°与温度t的关系通常可表示成如下的经验式
上式称为安托因程。
A、B、C为该组分的安托因常数，常用液体的A、B、C值可由手册查得。
（3）气液两相平衡组成间的关系式联立道尔顿分压定律和拉乌尔定律可得
或引入相平衡常数K，将上式写成
y A＝Kx A
式中
K＝p A°/p
由上式知，相平衡常数K实际并非常数。
当总压不变时，K随p A°而变，因而也随温度而变。
混合液组成的变化，必引起泡点的变化，故相平衡常数K不可能保持定值。
总的说来，平衡常数K是温度和总压的函数。
（4）气相组成与温度（露点）的定量表达式
（5）t-x（y）图和y-x图
在总压p为恒定的条件下，气（液）相组成与温度的关系可表示成图9-2所示的曲线。
该图的横坐标为液相（或气相）的组成，皆以轻组分的摩尔分数x（或y）表示（以下所述均同）。
图9-2 双组分溶液的温度－组成图图9-3 相平衡曲线图9-2中AEBC称为泡点线。
组成为x的液体在给定总压下升温至B点达到该溶液的泡点，产生第一个气泡的组成为y1。
曲线ADFC称为露点线。
一定组成的气相冷却至D点达到该混合气的露点，凝结出第一个液滴的组成为x1。
当某混合物的温度与总组成位于G 点时，则此物系必分成互成平衡的气液两相，液相的组成在E点，气相组成在F点。
2．非理想物系的气液相平衡
实际生产所遇到的大多数物系为非理想物系。
（1）非理想溶液溶液的非理想性的来源在于异种分子间的作用力不同于同种分子间的作用力。
其表现是溶液中各组分的平衡蒸气压偏离子拉乌尔定律。
此偏差可正可负，分别称为正偏差溶液或负偏差溶液。
实际溶液尤以正偏差居多。
（2）非理想气体当蒸馏过程在高压、低温下进行时，物系的气相与理想气体相比有较大的差异，应对气相的非理想性进行修正。
三、平衡蒸馏与简单蒸馏
1．平衡蒸馏
（1）物料衡算
对连续定态过程作物料衡算可得
总物料衡算
F＝D＋W
易挥发组分的物料衡算
Fx F＝Dy＋Wx
两式联立可得
设液相产物占总加料量F的分率为q，汽化率为D/F＝（1－q），代入上式整理可得
将组成为x F的料液分为任意两部分时必满足此物料衡算式。
（2）热量衡算
加热炉的热流量Q为
Q＝Fc m，p（T－t F）
节流减压后，物料放出显热即供自身的部分汽化，故
Fc m，p（T－t e）＝（1－q）Fr
由此式可求得料液加热温度为
式中t F，T——分别为料液温度与加热后的液体温度；K；
t e——闪蒸后气、液两相的平衡温度，K；
（3）过程特征方程
平衡蒸馏中可设气、液两相处于平衡状态，即两相温度相同，组成互为平衡。
因此，y 与x应满足相平衡方程。
若为理想溶液应满足
平衡温度t e与组成32应满足泡点方程，即
t e＝Φ（x）
相平衡方程、泡点方程皆为平衡蒸馏过程的特征方程。
2．简单蒸馏
简单蒸馏过程的数学描述描述简单蒸馏过程的物料衡算、热量衡算方法与平衡蒸馏并无本质区别，但简单蒸馏是个时变过程，而平衡蒸馏为定态过程。
四、精馏
1．精馏过程
（1）精馏原理
简单蒸馏及平衡蒸馏只能达到组分的部分增浓。
如何利用两组分挥发度的差异实现连续的高纯度分离，是以下将要讨论的基本内容。
图9-4 连续精馏过程
图9-4为连续精馏塔。
料液自塔的中部某适当位置连续地加入塔内，塔顶设有冷凝器。