化工原理试题

A卷一、术语解释

1.平衡分离：借助分离媒介使均相混合物系统变为两相体系，再以混合物中各组分在处于平衡的两相中分配关系的差异为依据而实现分离。

2.微胶囊造粒技术：将固体、液体或气体物质包埋、封存在一种微型胶囊内成为固体微粒的技术。

3.理论塔板：是指在其气、液两相都各自充分混合，组成均匀，不存在传热和传质过程阻力的理想化塔板。离开这种板的气液相组成互成平衡，温度相等，塔板各处液相组成均匀一致。

4.选择性系数：两相平衡时，萃取相E中A、B组成之比与萃余相R中A、B之比的比值。

二、填空

1.质量传递的两种方式为（分子扩散）、（对流扩散）。

2.精馏操作连续进行的必要条件是（塔顶液相回流）、（塔底上升蒸汽流）

3.结晶中造成过饱和溶液的方法种类有（冷却结晶）、（蒸发结晶）、（绝热蒸发）

4.目前工程中常见的膜分离操作有（微滤）、（超滤）、（反渗透）

三、简述下列各题

1.吸收操作中液气比大小对吸收操作有何影响？如何确定适宜的液气比？

若选取的液气比增大，吸收剂用量增大，吸收过程推动力增大，所需的填料层高度及塔高减小，操作费用增大，设备费用减小。

液气比的确定方法是，先求出吸收过程的最小液气比，然后再根据工程经验，确定适宜（操作）液气比。

2.什么是板式塔操作中的液泛现象？试述其产生的原因及带来的后果。

塔内若气，液两相之一的流量增大，使降液管内液体不能顺利流下，管内液体必然积累，当管内液体提高到越过溢流堰顶部时，两板间液体相连，并依次上升，这种现象称液泛。

分为夹带液泛和降液管液泛。原因：①对一定的液体流量，气速过大，雾沫夹带量过大，同时，气体穿过板上液层时造成两板间压降增大，使降液管内液体不能流下而造成液泛。

②当液体流量过大时，降液管的截面不足以使液体通过，管内液面升高，也会发生液泛现象。

后果：塔板压降上升，全塔操作被破坏，不能正常操作，甚至发生严重设备事故。

3.试述超临界萃取的特点及适用场合。

特点①超临界流体的密度与溶解能力接近于液体，而又保持了气体的传递特性，故传质速率高，可更快达到萃取平衡

②操作条件接近临界点，压力、温度的微小变化都可改变超临界流体的密度与溶解能力，故溶质与溶剂的分离容易，费用低

③超临界萃取具有萃取和精馏的双重特性，可分离难分离物质

④超临界流体一般具有化学性质稳定、无毒无腐蚀性、萃取操作温度不高等特点，故特别适用于医药、食品等工业

⑤超临界萃取一般在高压下进行，设备投资较大

适用场合：①天然产物中有效成分的分离②稀水溶液中有机物的分离③生化产品的分离④活性炭的再生

4.工程中常用于混合液体分离的方法有哪些？混合液体分离方式的选择需考虑哪些因素？

方法：萃取，蒸馏

主要取决于技术上的可行性和经济上的合理性。

①原料液中各组分间的沸点，若非常接近，组分间的相对会发度接近1，采用萃取

②原料液在精馏时形成恒沸物，用普通精馏方法不能达到所需的纯度

③原料液中需分离的组分含量很低且为难挥发组分，若采用精馏方法须将大量原溶剂汽化，能耗大

④原料液中需分离的组分是热敏性物质，精馏时易分解，聚合或发生其他变化

5用某干燥器干燥具有生物活性的发酵产品，物料初始湿含量40%（湿基。下同），经干燥达到14%，每小时干燥500kg湿物料。采用废弃循环操作，即由干燥器出来的一部分废气和新鲜的空气混合，混合气经预加热器加热后再送入干燥器。循环比（废气中绝干空气质量和混合气中绝干空气质量之比）为0.6。设空气在干燥器中经历等焓增湿过程，已知新鲜空气的状态为t0=20℃，H0=0.008kg水/kg绝干气，废气的状态为t2=65℃，H2=0.045kg水/kg绝干气。试求：

（1）干燥产品量

（2）新鲜空气消耗量及送入预热器的干空气总量

（3）试在湿空气的湿-焓图上表示出上述湿空气的各个状态点及状态变化过程

（4）试分析在此采用废气循环的主要作用

B卷一、术语解释

1.理论塔板：是指在其气、液两相都各自充分混合，组成均匀，不存在传热和传质过程阻力的理想化塔板。离开这种板的气液相组成互成平衡，温度相等，塔板各处液相组成均匀一致。

2.液泛：塔内若气，液两相之一的流量增大，使降液管内液体不能顺利流下，管内液体必然积累，当管内液体提高到越过溢流堰顶部时，两板间液体相连，并依次上升，这种现象称液泛。

3.超临界流体：指超过临界温度与临界压力状态的流体，co2是最常用的超临界流体。

4.填料的填料因子：填料的比表面积与空隙率三次方的比值，即at/ε^3，称为填料因子，以Φ表示，单位为1/m。

5.溶液的过饱和度：过饱和溶液与相同温度下得饱和溶液的浓度之差称为过饱和度。

二、填空

1.饱和湿空气的干球温度、湿球温度、露点三者的关系为（t=tw=td），未饱和湿空气其三者的关系为（t>tw>td）

2.精馏操作连续进行的必要条件是（塔顶液相回流）、（塔底上升蒸汽流）

3.气体吸收是利用混合气体中各组分在液体中（溶解度）差异来实现混合气体分离的操作，其传质推动力为（气液浓度差）

4.微胶囊造粒技术按其原理不同，微胶囊造粒技术通常可分为（物理方法）、（物理化学方法）、（化学方法）

三、简述下列各题

1.在相际间对流传质模型中，惠特曼提出了双膜模型理论，试述该理论的基本论点（原理）

(1)在相互接触的两流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各存在着一个很薄的流体膜层（气膜和液膜）。溶质以分子扩散方式通过此两膜层。

(2) 溶质在相界面处的浓度处于相平衡状态。无传质阻力。

(3) 在膜层以外的两相主流区由于流体湍动剧烈，传质速率高，传质阻力可以忽略不计，相际的传质阻力集中在两个膜层内。

2.试画出三级错流式萃取的操作流程图，说明其特点。

图p174

特点：萃取率比较高，但萃取剂用量较大，溶剂回收处理量大，能耗较大。