2021《化工原理II》填空试题

石油大学（北京）化工学院化工原理（下册）题库一、 填空题： 1、 在描述传质的费克定律中，扩散通量J与 浓度梯度或压力梯度 成正比，其比例系数称为 扩散 系数，表示 传质阻力 的倒数。分子扩散是凭借流体 分子热运动 来传递物质的，而涡流扩散是凭借 流体质点的湍动和漩涡 来传递物质的。2、 单向扩散速率与等分子反向扩散速率相比多了一个漂流因子，在低浓度气体中该因数 B ，在高浓度气体中该因数 A （A：大于1.0 B：约等于1.0 C：小于1.0 D：约等于0.0），说明 总体流动 对传质速率的影响较大。3、 当流体呈湍流流动时，物质的传递是 分子 扩散和 涡流 扩散共同作用的结果，这时的物质传递过程称为 对流传质 过程。4、 分子扩散中主体流动产生的原因是 组分A可以通过相界面，组分B为停滞组分，组分A单向扩散通过相界面后，在界面附近出现空位，使得界面压力低于主体压力，其他分子前来补充，造成主体向界面的流动 ，在主体流动的存在下，扩散速率会发生什么变化 增大 （增大、减小、不变），在什么情况下可不考虑主体流动的影响 溶质A浓度较低 。5、 某逆流吸收塔，用纯溶剂吸收混合气中的易溶组分，入塔混合气浓度为0.04，出塔混合气浓度为0.02，操作液气比L/V=2(L/V)min，气液相平衡关系为ye=2x，该吸收塔完成分离任务所需的理论板数N为 1 。解：L/V=2(L/V)min，(L/V)min=(yb-ya)/(xbe-xa)= (yb-ya)/(yb/m)=(0.04-0.02)/(0.04/0.02)=1，L/V=2=m操作线与相平衡线平行，S=1，xa=0，ym=ya=0.02，N=NOG=(yb-ya)/ ym=(0.04-0.02)/0.02=16、 某逆流解吸塔，若气液入口组成及温度、压力均不变，而气量与液量同比例减少，对液膜控制系统，气体出口组成Ya将 增大 ，液体出口组成xb将 减小 ，溶质解吸率将 增大 。解：已知yb、xa、L/V、h不变，HOG减小，NOG上升，故ya上升，xb下降，=(xa-xb)/xa增大。也可图解，V减小，传质推动力减小，操作线上移。7、 气相中物质的扩散系数随温度的升高而 增大 ，随压力的升高而 减小 ；液相中物质的扩散系数随粘度的增加而 减小 。（增大、减小、不变）8. 常压25下，气相溶质A的分压为0.054 atm的混合汽体与溶质A浓度为0.0018mol/l的水溶液接触，如果在该工作条件下，体系符合亨利定律，亨利系数E=0.15104atm，H2O1000kg/m3，问溶质A的传质方向是 （16） 。A：吸收 B：平衡 C：解吸 D：无法判断8、 某气体吸收过程，符合亨利定律，相平衡常数m=1，气膜吸收系数kY=1104kmol/(m2s)，液膜吸收系数 kX的值为kY值的100倍，试判断这一吸收过程为 （16） （气膜、液膜、双膜）控制过程，该气体为 （17） （易溶气体、难溶气体），气相总传质系数为 （18） 。9、 双组分混合物中，组分A的扩散系数除了与系统的物质属性有关外，还随 温度 、 压力 及 混合物中组分A的浓度 的不同而变化，对于气体中的扩散， 浓度 的影响可以忽略。当系统总浓度增加时，扩散系数将 减少 ，当系统中组分B的分子量增加时，扩散系数将 减少 （增加、减少、不变、不定）。10、 双组分理想气体进行单向扩散，如维持气相各部分PA不变，则在下述情况下，气相中的传质通量NA将如何变化，A：总压增加，NA 减少 （增加、减少、不变），B：温度增加，NA 增加 （增加、减少、不变），C：气相中惰性组分的摩尔分率减少，则NA 增加 （增加、减少、不变）。11、 扩散通量式JA= - D (dCA/dz) = - JB A F （A：可以用于多组分系统、B：只能用于双组分系统、C：只能用于稀溶液、D：只能用于理想气体、E：只能用于液相、F：可以同时用于液相或气相系统）（多选）12、 所示为同一温度下A、B、C三种气体在水中的溶解度曲线。由图可知，它们的溶解度次序为 C > B > A （由大到小），在吸收过程中，温度及汽液流量不变，压力增大，可使相平衡常数 减 小 ，传质推动力 增 大（增大、减小、不变）。13、 三传类比是指 动量传递 、 热量传递 、和 质量传递 之间的类比。14、 吸收操作中对吸收剂主要要求包括： 选择性好 、 溶解度高 、 可循环使用 、挥发性小 。（至少写出四种）15、 在一个逆流操作的吸收塔中，某截面上的气相浓度为y（摩尔分率，下同），液相浓度为x，在一定温度下，气液相平衡关系为ye=mx，气相传质系数为ky，液相传质系数为kx，则该截面上的气相传质总推动力可表示为 y-mx ，气相传质总阻力可表示为 1/Ky=1/ky+m/kx ；如果降低吸收剂的温度，使相平衡关系变为ye=mx，假设该截面上的两相浓度及单相传质系数保持不变，则传质总推动力 增大 ，传质总阻力中气相传质阻力 不变 ，液相传质阻力 减小 ，传质速率 增大 。16、 某二元精馏塔，在塔顶第一块板上的液体中装有温度计，假设板上的液体与上方气体处于平衡状态，如果保持操作压力不变，塔内混入一定量的惰性气体，那么温度计读数 降低 ，物系的相对挥发度 增大 。如果现有的精馏塔塔顶产品不合格，如何调节精馏塔操作，使产品合格，请列出三种方案： 增大回流比 ， 降低回流液温度 ， 降低操作压力 。17、 对流传质是 分子扩散 和 涡流扩散 共同作用的结果，对流传质与对流传热有相似之处， 增强流体的湍动程度 和 增大相接触面积 有利于强化对流传质。18、 吸收过程为气膜控制（气相阻力控制）时，Ci与CL接近, 还是PG与Pi接近? ( Ci与CL接近)。19、 对接近常压的低浓度溶质的汽液平衡系统，当总压增加时，亨利系数E不变，相平衡常数m变小，溶解度系数H不变。20、 在传质理论中有代表性的三个模型分别为 膜 、 溶质渗透 和 表面更新 ，对吸收的理论分析，当前仍采用 膜 模型作为基础。21、 双膜理论的主要内容是：（1）气液相间存在稳定的相界面，界面两侧各有一层有效层流膜，溶质以分子扩散方式通过双膜； （2）界面上气液两相呈平衡； （3）传质阻力集中在层流膜内,界面上无阻力。22、 总传质系数与分传质系数之间的关系可以表示为1/KL=1/kL+H/kG，其中1/kL表示 液膜阻力 ，当 气膜阻力H/kG 项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。23、 对于低浓度溶质A的气体的物理吸收达到平衡时，其自由度可视为 3 。即在 温度 、 压力 、 气相溶质浓度 、 液相溶质浓度 四个变量中，有 3 个自变量。24、 一般而言，两组分A、B的等摩尔相互扩散体现在 二元蒸馏 单元操作中，而A在B中单向扩散体现在 吸收 单元操作中。25、 亨利定律的表达式之一为 P = Ex ，若某气体在水中的E值很大，说明该气体为 难 溶气体，该气体的解吸过程是受 液 膜控制的传质过程；气体吸收过程的逆过程是 解吸 过程，前者的操作温度一般较后者 低 ，而压力较后者 高 （高、低、相等）。26、 通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时， D 。（A）回收率最高；（B）吸收推动力最大；（C）操作最为经济；（D）填料层高度趋向无穷大。增加吸收剂用量，操作线的斜率 增大 （增大、减小、不变），则操作线向 远离 平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y-ye） 增大 （增大、减小、不变）。27、 低浓气体吸收中，已知平衡关系y=2x，kxa=0.2kmol/m3.s，kya=210-4kmol/m3.s， A （A气膜；B液膜；C气、液双膜）控制的总传质系数近似为Kya= 2104 kmol/m3.s。28、 某逆流操作的吸收塔底排出液中溶质的摩尔分率x=210-4，进塔气体中溶质的摩尔分率为y=0.025，操作压力为101.3kPa，汽液平衡关系为ye=50x，现将操作压力由101.3kPa增至202.6kPa，求塔底推动力 (y-ye) 增至原来的 4/3 倍，(xe-x) 增至原来的 8/3 倍。P=101.3kPa： ye=50x=50*2*10-4=0.01 y-ye=0.025-0.01=0.015 xe=y/50=0.025/50=0.0005 xe-x=0.0005-2*10-4=3*10-4P=202.6kPa： ye=25x=25*2*10-4= 0.005 y-ye=0.025-0.005=0.02 xe=y/25=0.025/25=0.001 xe-x=0.001-2*10-4=8*10-4 (y-ye)/(y-ye)=0.02/0.015=4/3=1.33 (xe-x)/(xe-x)=8/3=2.6729、 将含CO2 20%、惰性气体80%（体积分率）的混合气，在体积为2m3的密闭容器中，与1m3的清水在25下长期充分接触。若刚开始接触时混合气的压力P为101.3kPa，亨利系数E=1.66105kPa，rH2O=997kg/m3，问刚开始接触时的总传质推动力为 20.26 （以分压差表示，kPa），CO2在水中的最终浓度为 3.7 (mol/m3)。(1) PG-Pe=101.3*0.2-0=20.26kPa(2) Pe=Ex （Py-nRT/VG）En/(n+rH2OV/MS) (101.3*0.2-n*8.314*298/1)=1.66*105*n/(997*1/18) n=0.0037mol CCO2=n/VL=3.7/1=3.7mol/m330、 吸收因子A表征 相平衡 线和 操作 线斜率的比值，而解吸因子与A呈 倒数 关系。31、 氧气解吸是一个 液 膜控制的传质过程，该过程的传质速率主要受 液 膜控制。32、 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则塔的HOG将 不变 ，NOG将 增大 （增大、减小、不变）。33、 气膜控制的系统，气体流量越大，则气相总传质系数Ky增大，气相总传质单元高度HOG 略微增大（增大、减小、不变）。34、 逆流操作的填料吸收塔，当吸收因数A<1且填料为无穷高时，汽液两相将在： B （A：塔顶、B：塔底、C：塔中部）达到平衡。35、 在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数ky=2kmol/m2.h，气相总传质系数Ky=1.5kmol/m2.h，则该处汽液界面上气相浓度yi应为 0.01 。平衡关系y=0.5x ya=0.5*0.01=0.005 NA=Ky(y-ye)=Ky(y-yi) 1.5(0.025-0.005)=2(0.025-yi) yi=0.0136、 在一吸收填料塔中，用清水吸收某气体混合物中的溶质组分A，