一、判断题
1、量纲分析法的优点是：虽未减少实验的工作量，但可以建立数学模型，对实验结果进行量化计算。( )
答案：错
2、当流体充满圆管做定态流动时，单位时间通过任一截面的体积流量相等。( ) 答案：错
3、强化传热过程最有效的途径是增大传热面积。( )
答案：错
4、液体在管内做强制湍流流动时，如果流动阻力允许，为提高对流传热系数，增大流速的效果比减小管径更为显著。( )
答案：对
5、沸腾给热和冷凝给热同属于对流传热，因为两者都伴有流体的流动。( ) 答案：对
6、对于逆流操作的填料吸收塔，当气速一定时，增大吸收剂的比用量(即液气比) ，则出塔溶液浓度降低，吸收推动力增大。( )
答案：对
7、选用不同结构的填料时，填料提供的比表面积越大，越有利于吸收，不利于解吸。( ) 答案：错
8、液泛点是填料吸收塔的最佳操作点。吸收操作在此条件下进行时，则吸收速率最大。
( )
答案：错
9、设计时，若R 上升，并不意味D 下降，操作中也可能有类似情况。( )
答案：对
10、吸收操作线方程是由物料衡算得出的，因而它与操作条件(压强、温度) 、相平衡关系、塔板结构等无关。( )
答案：错
二、填空题
1、处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用 流量计测量。
答案：静止的 连通着的 同一种连续的液体 皮托
2、如下图所示，密封容器中盛有ρ=800kg /m 3的油品，U 形管中指示液为水(ρ=1000kg /m 3), a 1、a 2、a 3恰好在同一水平面上，b 1、b 2、b 3及b 4也在同一高度上，h 1=100mm , h 2=200mm , 则各点的p a 1=________,p a 2=________,p b 2=________,p b 3=________,
（表压值，均以mmH 2O 为单位） h 3=________。
答案：0；100；340；300；200
3、离心泵特性曲线通常包括________曲线、________曲线和________曲线，这些曲线表示在一定的________下，输送某种特定液体时泵的性能，泵制造厂所提供的特性曲线是用________作为工作介质测定的。
答案：扬程：效率；轴功率；转速；20C 清水
4、吸收过程物料衡算时的基本假定是:(1) ________，(2) ________。当进塔混合气中的溶质含量较低(例如小于5%~10%)时，通常称为低浓度气体吸收；其特点为：(1) ________，
(2) ________。
答案：气相中惰性气体不溶于液相；吸收剂不挥发；G 、L 为常数；吸收过程是等温的
5、某精馏塔的设计任务为：原料F ，x F ，要求塔顶为x D ，塔底为x W 。设计时若选定的R 不变，加料热状态由原来的饱和蒸气加料改为饱和液体加料，则所需的理论板数 N T ________，提馏段上升蒸气量V '________，提馏段下降液体量L '________，精馏段上升蒸气量V________，精馏段下降液体量L________。(增加，不变，减少)
答案：减少；增加；增加；不变；不变
6、在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括________、________和________三个阶段。实际操作应控制在________，在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而________。 答案：自然对流；核状沸腾；膜状沸腾；核状沸腾；增加
7、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k y =2kmol/m2·h ，气相传质总K y =1.5kmol/m2·h ，则该处气液界面上气相浓度y i 应为⎽⎽⎽⎽⎽。平衡关系y=0.5x。
答案：0.01
8、比较温度、压力对亨利系数、溶解度常数及相平衡常数的影响：
当温度升高时，亨利系数E________，相平衡常数m________，系数H________。
对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增加时，亨利系数E________，相平衡常数m________，系数H________。
答案：增大；增大；增大；不变；减少；不变
9、完成一分离任务需要的填料层高度为8m ，所用填料的等板高度HETP 为0.5m ，若改用板式塔，则完成这一分离任务所需的理论塔板数(包括塔釜) 为________。
答案：16
10、当喷淋量一定时，填料塔单位高度填料层的压力降与塔气速关系线上存在两个转折点，其中下转点称为________，上转点称为________。
答案：载点；泛点
11、塔板上液体流量愈大，则板上的液面落差愈________，堰上的液层高度愈________，液体在降液管中的停留时间愈________。
答案：大；高；短
12、进出口温度分别为85℃和40℃的热流体对进口温度为20℃的冷流体进行加热，规定冷流体出口温度不超过40℃，则必须采用_________操作。
答案：并流
13、列管换热器中，用饱和水蒸气加热空气。空气走管内，蒸汽走管间，则管壁温度接近_________的温度。
答案：水蒸气
14、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的H OG 将_________。 答案：不变
15、对于气体，温度升高，黏度_________。
答案：增大
16、当地大气压为745mmHg 测得一容器内的绝对压强为350mmHg ，则真空度为 。测得另一容器内的表压强为1360 mmHg，则其绝对压强为2105mmHg 。 答案：395mmHg
三、选择题
1、强制对流(无相变) 流体的对流传热系数关联式来自____。
A 、理论方法 B 、量纲分析法
C 、数学模型法 D 、量纲分析和实验相结合的方法
答案：D
2、离心泵的调节阀开大时，
A 、吸入管路阻力损失不变 B 、泵出口的压力减小
C 、泵入口的真空度减小 D 、泵工作点的扬程升高
答案： B
3、填料塔的吸收面积等于________。
A 、塔内填料总表面积 B 、塔的截面积
C 、塔内润湿的填料表面积 D 、塔的侧面积
答案：C
4、操作中的精馏塔，保持F ，q ，x D ，x W ，V '不变，减小x F ，则
A 、D 增大，R 减小 B 、D 不变，R 增加
C 、D 减小，R 增加 D 、D 减小，R 不变
答案： C
5、某二元混合物，α=3，全回流条件下x n =0.3，则y n-1=⎽⎽⎽ ⎽⎽⎽。
A 、 0.9 B 、 0.3 C 、 0.854 D 、 0.794
答案： B
6、将流率为800kmol/h，组成为0.4的二元理想溶液精馏分离。要求塔顶产品组成达到0.7，塔底产品组成不超过0.1，泡点进料，回流比为2.5。要使塔顶采出量达到500kmol/h，_______。
A 、增加塔板数 B 、加大回流比 C 、改变进料热状态 D 、增加进料量 答案：D
7、定性温度是指
A 、流体进出口温度平均值 B 、膜温
C 、壁温 D 、传热计算准数式中的物理性质取值温度 答案：D
8、在气体处理量一定时，减小吸收剂用量，则吸收推动力_______。
A 、增大 B 、不变 C 、减小 D 、不确定
答案：C
9、为了在某固定空间造成充分的自然对流，有下列两种说法：(1)加热器应置于该空间的上部；(2)冷凝器应置于该空间的下部。正确的结论应该是_______。
A 、这两种说法都对 B 、这两种说法都不对
C 、第一种说法对，第二种说法错 D 、第一种说法错，第二种说法对
答案：B
10、精馏过程的操作线为直线，主要基于_______。
A 、塔顶泡点回流 B 、恒摩尔流假定 C 、理想物系 D 、理论板假定 答案：B
四、计算
1、用离心泵20︒C 的水从贮槽送到水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为φ76mm ⨯2.5mm ，在操作条件下，泵入口处真空表的读
3⨯10Pa ；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按数为24.66
22与计算，由于管径不变，故式中u 为吸入或排出管的流速m/s。h =2u h =10u ∑f ,1∑f ,2
排水管与喷头连接处的压强为98.07⨯10Pa （表压）。试求泵的有效功率。
3
解：选取贮槽水面为基准水平面，亦截面1-1'，泵入口处为截面2-2'，排水管内侧为截面3-3'，如图所示。首先在截面1-1'和2-2'应用柏努利方程
2u 12p 2u 2gZ 1+++W e =gZ 1+++∑h f ,1 ρ2ρ2p 1
由题意
W e =0, Z 1=0, Z 2=1.5m , p 1=0(表压), p 2=-24.66⨯103Pa (表压), u 1=0, u 2=u , ∑h f ,1=2u 2
24.66⨯103
+2.5u 2 代入方程得 0=1.5⨯9.8-310
解得u=2.0m/s。
然后在截面2-2'和截面3-3'应用柏努利方程
22u 2p 3u 3gZ 2+++W e =gZ 3+++∑h f ,2 ρ2ρ2p 2
其中
Z 2=1.5m , Z 3=14m , p 2=-24.66⨯103Pa (表压), p 3=98.07⨯103Pa (表压), u 2=u 3=u =2.0m /s , ∑h f ,2=10u 2
代入得
(98.07+24.66) ⨯103
W e =(14-1.5) ⨯9.8++10⨯22=285.23J /kg 310
流体得质量流量
w s =π
4d 2u ρ=π
4(0.076-2⨯0.0025) 2⨯2.0⨯103=7.91kg /s
有效功率 N e =wW s e =7.91⨯285.23=2.26kW
2、在逆流换热器中，用初温为20℃的水将1.25kg/s的液体（比热容为1. 9kJ/ (kg·℃）、密度为850kg/m），由80℃冷却到30℃。换热器的列管直径为φ25mm ⨯ 2. 5rnm, 水走管方。3
水侧和液体侧的对流传热系数分别为0. 85kW／（m ·℃）和1. 70kW／(m·℃），污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50℃，试求换热器的传热面积。
解：先求总传热系数，因为忽略污垢热阻，则 221d bd 1 =o +o +K o αi d i λd m αo
其中d o =25mm , d i =20mm , αi =850W /(m 2 ︒C ), αo =170W /(m 2 ︒C ), d m =22.5mm ，λ=45W /(m ︒C )
将上数据代人公式 1252.5⨯10-3⨯251 =++K o 850⨯2045⨯22.51700
得K o =471．6W ／（m ·℃）。 2
再以临界条件算得∆t m
水20℃→50℃
液体30℃←80℃
所以∆t 1=80-50=30︒C , ∆t 2=30-20=10︒C ∆t m =∆t 1-∆t 230-10==18.2︒C 1ln ln ∆t 210
又因为K o S o ∆t m =Wccpc (t2 –t 1）
代入数据得
471.6⨯S o ⨯18.2=1.25⨯103⨯1.9⨯(50-20)
解得S o =8.3m。 2
3、有一吸收塔，塔内装有25mm ⨯25mm ⨯3mm 的拉西环，其比表面积a=204m 2/m 3(假设全部润湿) ，在20℃、1atm 下操作。空气-丙酮混合气中含有6%(体积分数) 的丙酮，混合气量为1400m 3/h (标准状态) 。塔顶喷淋的清水量为3000kg/h，丙酮回收率η=98%。平衡关系为y=1.68x(x、y 为摩尔分数) 。已知塔径D=0.675m，总传质系数K y =0.4kmol /(m 2⋅h ) 。试求：(1)传质单元数N OG ；(2)填料层高度H
解：先将流量化为摩尔流量
G '=14003000=62.5(kmol /h ) L '==166.67(kmol /h ) 22.418
(1) y 1=0.06, η=98%
∴y 2=(1-η) y 1=(1-0.98) ⨯0.06=0.0012
x 2=0
x 1=G '62.5(y 1-y 2) =(0.06-0.0012) =0.022 L '166.67
y 1e =mx 1=1.68⨯0.022=0.037
y 2e =mx 2=0
∆y m =(y 1-y 1e ) -(y 2-y 2e ) (0.06-0.037) -(0.0012-0) ==0.0074 11e ln ln 0.0012-0y 2-y 2e
y 1-y 20.06-0.0012==7.965∆y m 0.0074
(2)本题前面已求出的G '，是流量而不是流率，因此需求塔的横截面积A 。
π3.14A =D 2=⨯0.6752=0.36(m 2) 44N OG =
H OG =G '62.5==2.13(m ) K y aA 0.4⨯204⨯0.36
H =H OG ⋅N OG =2.31⨯7.97=16.96(m )
4、在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。进料量
为1000kmol/h，含苯0.4，要求塔顶馏出液中含苯0.9（以上均为摩尔分率），苯的回收率不低于90%，泡点进料，泡点回流。已知α=2.5，取回流比为最小回流比的1.5倍。试求：
（1）塔顶产品量D 、塔底残液量W 及组成xw ；（2）最小回流比；（3）精馏段操作线方程；（4）提馏段操作线方程；（5）从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成为多少？（6）若改用饱和蒸汽进料，仍用（4）中所用回流比，所需理论板数为多少？
解：（1）塔顶产品量D 、塔底残液量W 及组成x w ；
由 ϕA =Dx D 1000⨯0. 4⨯0. 9=400kmol /h ，得： D =0. 9Fx F
W=F- D=1000-400=600kmol/h
又由物料衡算 Fx F =Dx D +W x W
得 x W =(1000⨯0. 4-400⨯0. 9) /600=0. 0667
（2）最小回流比；
泡点进料，q =1, x q =x F =0. 4
αx q 2. 5⨯0. 4 y q ===0. 625 1+(α-1) x Q 1+1. 5⨯0. 4
R min =x D -y q
y q -x q =0. 9-0. 625=1. 22 0. 625-0. 4
(3) 精馏段操作线方程；
R =1. 5R min =1. 83
y n +1=x R x n +D =0. 646x n +0. 318 R +1R +1
(4) 提馏段操作线方程；
V '=V =(R +1) D =2. 83⨯400=1132
L '=L +qF =RD +F =1. 83⨯400+1000=1732
Wx L '1732600⨯0. 0667'-W ='-x m x m 则 V 'V '11321132
'-0. 0353=1. 53x m '+1=y m
（5）从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成
y w =αx w 2. 5⨯0. 0667==0. 152 1+(α-1) x w 1+1. 5⨯0. 0667
'+1=1. 53x m '-0. 0353 y m 由操作线方程
'-0. 0353 得 y w =1. 53x 1
'=0. 0763 x 1
（6）若改用饱和蒸汽进料，仍用（4）中所用回流比，所需理论板数又为多少。
饱和蒸气进料， q =0，y q =x F =0. 4
αx q 由 y q = 得 x q =0. 21 1+(α-1) x Q
R min =x D -y q
y q -x q =0. 9-0. 4=2. 63 0. 4-0. 21
因 R 〈R m i n ， 故 N T =∞
一、判断题
1、量纲分析法的优点是：虽未减少实验的工作量，但可以建立数学模型，对实验结果进行量化计算。( )
答案：错
2、当流体充满圆管做定态流动时，单位时间通过任一截面的体积流量相等。( ) 答案：错
3、强化传热过程最有效的途径是增大传热面积。( )
答案：错
4、液体在管内做强制湍流流动时，如果流动阻力允许，为提高对流传热系数，增大流速的效果比减小管径更为显著。( )
答案：对
5、沸腾给热和冷凝给热同属于对流传热，因为两者都伴有流体的流动。( ) 答案：对
6、对于逆流操作的填料吸收塔，当气速一定时，增大吸收剂的比用量(即液气比) ，则出塔溶液浓度降低，吸收推动力增大。( )
答案：对
7、选用不同结构的填料时，填料提供的比表面积越大，越有利于吸收，不利于解吸。( ) 答案：错
8、液泛点是填料吸收塔的最佳操作点。吸收操作在此条件下进行时，则吸收速率最大。
( )
答案：错
9、设计时，若R 上升，并不意味D 下降，操作中也可能有类似情况。( )
答案：对
10、吸收操作线方程是由物料衡算得出的，因而它与操作条件(压强、温度) 、相平衡关系、塔板结构等无关。( )
答案：错
二、填空题
1、处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用 流量计测量。
答案：静止的 连通着的 同一种连续的液体 皮托
2、如下图所示，密封容器中盛有ρ=800kg /m 3的油品，U 形管中指示液为水(ρ=1000kg /m 3), a 1、a 2、a 3恰好在同一水平面上，b 1、b 2、b 3及b 4也在同一高度上，h 1=100mm , h 2=200mm , 则各点的p a 1=________,p a 2=________,p b 2=________,p b 3=________,
（表压值，均以mmH 2O 为单位） h 3=________。
答案：0；100；340；300；200
3、离心泵特性曲线通常包括________曲线、________曲线和________曲线，这些曲线表示在一定的________下，输送某种特定液体时泵的性能，泵制造厂所提供的特性曲线是用________作为工作介质测定的。
答案：扬程：效率；轴功率；转速；20C 清水
4、吸收过程物料衡算时的基本假定是:(1) ________，(2) ________。当进塔混合气中的溶质含量较低(例如小于5%~10%)时，通常称为低浓度气体吸收；其特点为：(1) ________，
(2) ________。
答案：气相中惰性气体不溶于液相；吸收剂不挥发；G 、L 为常数；吸收过程是等温的
5、某精馏塔的设计任务为：原料F ，x F ，要求塔顶为x D ，塔底为x W 。设计时若选定的R 不变，加料热状态由原来的饱和蒸气加料改为饱和液体加料，则所需的理论板数 N T ________，提馏段上升蒸气量V '________，提馏段下降液体量L '________，精馏段上升蒸气量V________，精馏段下降液体量L________。(增加，不变，减少)
答案：减少；增加；增加；不变；不变
6、在大容积沸腾时液体沸腾曲线包括________、________和________三个阶段。实际操作应控制在________，在这一阶段内，传热系数随着温度差的增加而________。 答案：自然对流；核状沸腾；膜状沸腾；核状沸腾；增加
7、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k y =2kmol/m2·h ，气相传质总K y =1.5kmol/m2·h ，则该处气液界面上气相浓度y i 应为⎽⎽⎽⎽⎽。平衡关系y=0.5x。
答案：0.01
8、比较温度、压力对亨利系数、溶解度常数及相平衡常数的影响：
当温度升高时，亨利系数E________，相平衡常数m________，系数H________。
对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增加时，亨利系数E________，相平衡常数m________，系数H________。
答案：增大；增大；增大；不变；减少；不变
9、完成一分离任务需要的填料层高度为8m ，所用填料的等板高度HETP 为0.5m ，若改用板式塔，则完成这一分离任务所需的理论塔板数(包括塔釜) 为________。
答案：16
10、当喷淋量一定时，填料塔单位高度填料层的压力降与塔气速关系线上存在两个转折点，其中下转点称为________，上转点称为________。
答案：载点；泛点
11、塔板上液体流量愈大，则板上的液面落差愈________，堰上的液层高度愈________，液体在降液管中的停留时间愈________。
答案：大；高；短
12、进出口温度分别为85℃和40℃的热流体对进口温度为20℃的冷流体进行加热，规定冷流体出口温度不超过40℃，则必须采用_________操作。
答案：并流
13、列管换热器中，用饱和水蒸气加热空气。空气走管内，蒸汽走管间，则管壁温度接近_________的温度。
答案：水蒸气
14、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的H OG 将_________。 答案：不变
15、对于气体，温度升高，黏度_________。
答案：增大
16、当地大气压为745mmHg 测得一容器内的绝对压强为350mmHg ，则真空度为 。测得另一容器内的表压强为1360 mmHg，则其绝对压强为2105mmHg 。 答案：395mmHg
三、选择题
1、强制对流(无相变) 流体的对流传热系数关联式来自____。
A 、理论方法 B 、量纲分析法
C 、数学模型法 D 、量纲分析和实验相结合的方法
答案：D
2、离心泵的调节阀开大时，
A 、吸入管路阻力损失不变 B 、泵出口的压力减小
C 、泵入口的真空度减小 D 、泵工作点的扬程升高
答案： B
3、填料塔的吸收面积等于________。
A 、塔内填料总表面积 B 、塔的截面积
C 、塔内润湿的填料表面积 D 、塔的侧面积
答案：C
4、操作中的精馏塔，保持F ，q ，x D ，x W ，V '不变，减小x F ，则
A 、D 增大，R 减小 B 、D 不变，R 增加
C 、D 减小，R 增加 D 、D 减小，R 不变
答案： C
5、某二元混合物，α=3，全回流条件下x n =0.3，则y n-1=⎽⎽⎽ ⎽⎽⎽。
A 、 0.9 B 、 0.3 C 、 0.854 D 、 0.794
答案： B
6、将流率为800kmol/h，组成为0.4的二元理想溶液精馏分离。要求塔顶产品组成达到0.7，塔底产品组成不超过0.1，泡点进料，回流比为2.5。要使塔顶采出量达到500kmol/h，_______。
A 、增加塔板数 B 、加大回流比 C 、改变进料热状态 D 、增加进料量 答案：D
7、定性温度是指
A 、流体进出口温度平均值 B 、膜温
C 、壁温 D 、传热计算准数式中的物理性质取值温度 答案：D
8、在气体处理量一定时，减小吸收剂用量，则吸收推动力_______。
A 、增大 B 、不变 C 、减小 D 、不确定
答案：C
9、为了在某固定空间造成充分的自然对流，有下列两种说法：(1)加热器应置于该空间的上部；(2)冷凝器应置于该空间的下部。正确的结论应该是_______。
A 、这两种说法都对 B 、这两种说法都不对
C 、第一种说法对，第二种说法错 D 、第一种说法错，第二种说法对
答案：B
10、精馏过程的操作线为直线，主要基于_______。
A 、塔顶泡点回流 B 、恒摩尔流假定 C 、理想物系 D 、理论板假定 答案：B
四、计算
1、用离心泵20︒C 的水从贮槽送到水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为φ76mm ⨯2.5mm ，在操作条件下，泵入口处真空表的读
3⨯10Pa ；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按数为24.66
22与计算，由于管径不变，故式中u 为吸入或排出管的流速m/s。h =2u h =10u ∑f ,1∑f ,2
排水管与喷头连接处的压强为98.07⨯10Pa （表压）。试求泵的有效功率。
3
解：选取贮槽水面为基准水平面，亦截面1-1'，泵入口处为截面2-2'，排水管内侧为截面3-3'，如图所示。首先在截面1-1'和2-2'应用柏努利方程
2u 12p 2u 2gZ 1+++W e =gZ 1+++∑h f ,1 ρ2ρ2p 1
由题意
W e =0, Z 1=0, Z 2=1.5m , p 1=0(表压), p 2=-24.66⨯103Pa (表压), u 1=0, u 2=u , ∑h f ,1=2u 2
24.66⨯103
+2.5u 2 代入方程得 0=1.5⨯9.8-310
解得u=2.0m/s。
然后在截面2-2'和截面3-3'应用柏努利方程
22u 2p 3u 3gZ 2+++W e =gZ 3+++∑h f ,2 ρ2ρ2p 2
其中
Z 2=1.5m , Z 3=14m , p 2=-24.66⨯103Pa (表压), p 3=98.07⨯103Pa (表压), u 2=u 3=u =2.0m /s , ∑h f ,2=10u 2
代入得
(98.07+24.66) ⨯103
W e =(14-1.5) ⨯9.8++10⨯22=285.23J /kg 310
流体得质量流量
w s =π
4d 2u ρ=π
4(0.076-2⨯0.0025) 2⨯2.0⨯103=7.91kg /s
有效功率 N e =wW s e =7.91⨯285.23=2.26kW
2、在逆流换热器中，用初温为20℃的水将1.25kg/s的液体（比热容为1. 9kJ/ (kg·℃）、密度为850kg/m），由80℃冷却到30℃。换热器的列管直径为φ25mm ⨯ 2. 5rnm, 水走管方。3
水侧和液体侧的对流传热系数分别为0. 85kW／（m ·℃）和1. 70kW／(m·℃），污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50℃，试求换热器的传热面积。
解：先求总传热系数，因为忽略污垢热阻，则 221d bd 1 =o +o +K o αi d i λd m αo
其中d o =25mm , d i =20mm , αi =850W /(m 2 ︒C ), αo =170W /(m 2 ︒C ), d m =22.5mm ，λ=45W /(m ︒C )
将上数据代人公式 1252.5⨯10-3⨯251 =++K o 850⨯2045⨯22.51700
得K o =471．6W ／（m ·℃）。 2
再以临界条件算得∆t m
水20℃→50℃
液体30℃←80℃
所以∆t 1=80-50=30︒C , ∆t 2=30-20=10︒C ∆t m =∆t 1-∆t 230-10==18.2︒C 1ln ln ∆t 210
又因为K o S o ∆t m =Wccpc (t2 –t 1）
代入数据得
471.6⨯S o ⨯18.2=1.25⨯103⨯1.9⨯(50-20)
解得S o =8.3m。 2
3、有一吸收塔，塔内装有25mm ⨯25mm ⨯3mm 的拉西环，其比表面积a=204m 2/m 3(假设全部润湿) ，在20℃、1atm 下操作。空气-丙酮混合气中含有6%(体积分数) 的丙酮，混合气量为1400m 3/h (标准状态) 。塔顶喷淋的清水量为3000kg/h，丙酮回收率η=98%。平衡关系为y=1.68x(x、y 为摩尔分数) 。已知塔径D=0.675m，总传质系数K y =0.4kmol /(m 2⋅h ) 。试求：(1)传质单元数N OG ；(2)填料层高度H
解：先将流量化为摩尔流量
G '=14003000=62.5(kmol /h ) L '==166.67(kmol /h ) 22.418
(1) y 1=0.06, η=98%
∴y 2=(1-η) y 1=(1-0.98) ⨯0.06=0.0012
x 2=0
x 1=G '62.5(y 1-y 2) =(0.06-0.0012) =0.022 L '166.67
y 1e =mx 1=1.68⨯0.022=0.037
y 2e =mx 2=0
∆y m =(y 1-y 1e ) -(y 2-y 2e ) (0.06-0.037) -(0.0012-0) ==0.0074 11e ln ln 0.0012-0y 2-y 2e
y 1-y 20.06-0.0012==7.965∆y m 0.0074
(2)本题前面已求出的G '，是流量而不是流率，因此需求塔的横截面积A 。
π3.14A =D 2=⨯0.6752=0.36(m 2) 44N OG =
H OG =G '62.5==2.13(m ) K y aA 0.4⨯204⨯0.36
H =H OG ⋅N OG =2.31⨯7.97=16.96(m )
4、在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。进料量
为1000kmol/h，含苯0.4，要求塔顶馏出液中含苯0.9（以上均为摩尔分率），苯的回收率不低于90%，泡点进料，泡点回流。已知α=2.5，取回流比为最小回流比的1.5倍。试求：
（1）塔顶产品量D 、塔底残液量W 及组成xw ；（2）最小回流比；（3）精馏段操作线方程；（4）提馏段操作线方程；（5）从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成为多少？（6）若改用饱和蒸汽进料，仍用（4）中所用回流比，所需理论板数为多少？
解：（1）塔顶产品量D 、塔底残液量W 及组成x w ；
由 ϕA =Dx D 1000⨯0. 4⨯0. 9=400kmol /h ，得： D =0. 9Fx F
W=F- D=1000-400=600kmol/h
又由物料衡算 Fx F =Dx D +W x W
得 x W =(1000⨯0. 4-400⨯0. 9) /600=0. 0667
（2）最小回流比；
泡点进料，q =1, x q =x F =0. 4
αx q 2. 5⨯0. 4 y q ===0. 625 1+(α-1) x Q 1+1. 5⨯0. 4
R min =x D -y q
y q -x q =0. 9-0. 625=1. 22 0. 625-0. 4
(3) 精馏段操作线方程；
R =1. 5R min =1. 83
y n +1=x R x n +D =0. 646x n +0. 318 R +1R +1
(4) 提馏段操作线方程；
V '=V =(R +1) D =2. 83⨯400=1132
L '=L +qF =RD +F =1. 83⨯400+1000=1732
Wx L '1732600⨯0. 0667'-W ='-x m x m 则 V 'V '11321132
'-0. 0353=1. 53x m '+1=y m
（5）从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成
y w =αx w 2. 5⨯0. 0667==0. 152 1+(α-1) x w 1+1. 5⨯0. 0667
'+1=1. 53x m '-0. 0353 y m 由操作线方程
'-0. 0353 得 y w =1. 53x 1
'=0. 0763 x 1
（6）若改用饱和蒸汽进料，仍用（4）中所用回流比，所需理论板数又为多少。
饱和蒸气进料， q =0，y q =x F =0. 4
αx q 由 y q = 得 x q =0. 21 1+(α-1) x Q
R min =x D -y q
y q -x q =0. 9-0. 4=2. 63 0. 4-0. 21
因 R 〈R m i n ， 故 N T =∞