第十二章习题 中冷却到 09 10 为多少 100 (质量分)0，的水溶液在直空结品中绝执白蒸发35 水汽，溶液温隆低到2 ℃，析出结品，结品盐不含结品水。已知20℃下0，的溶解度为23.3%（质量分数）。试求，加料的温度当 为多少。 已知该物系的溶液结品热为68kJ/kg晶体，溶液的平均比热为2.9kJ/kg溶液，水的汽化潜热为 2446kJ/kg。 3.用BET法测量某种硅胶的比表面。在195℃、不同N分压下，硅胶的N,平衡吸附量如下： p/kPa 9.1311.5917.07 23.8926.71 q/mgg40.14 43.60 47.20 51.96 52.76 已知-195℃时N2的饱和蒸汽压为111.0kPa,每个氮分子的截面积A为15.42，试求这种硅胶的比表面。 4.将含有微量丙酮蒸汽的气体恒温下通入纯净活性炭固定床，床层直径0.2m,床层高度为0.6m。吸附温 度为20℃。吸附等温线为q=104C/(1+417C),式中q为kg丙嗣/kg活性炭，C为kg丙雨/m气体。气体密 度为1.2kg/m,进塔气体浓度为0.01kg丙酮/m。活性炭装填密度为600kg/m,容积总传质系数K101/s 气体处理量为30m/h。试求透过时间为多少小时？ 5.用醋酸纤维膜连续地对盐水作反渗透脱盐处理，见附图。操作在温度25℃、压差10Pa下进行，处理 量为10m/h。盐水密度为1022g/m',含氯化钠3.5%。经处理后，淡水含盐量为500ppm,水的回收率为 60%(以上浓度及回收率均以质量计)。膜的纯水透过系数A=9.7×10kmol/(·s·Pa)。 试求淡水量、浓盐水的浓度及纯水在进、出膜分离器两端的透过速率。 盐水gm1w →浓盐水g,W 谈水g,W 题5附图 思考题 1.结晶有哪几种基本方法？溶液结晶操作的基本原理是什么？ 2.溶液结品操作有哪几种方法造成过饱和度？ 3.与精馏操作相比，结品操作有哪些特点 4.什么是晶格、晶系、品习？ 5.超溶解度曲线与溶解度曲线有什么关系？溶液有哪几种状态？什么是稳定区、介稳区、不稳区？ 6.溶液结晶要经历哪两个阶段？ 7.品核的生成有哪几种方式 8.什么是再结晶现象？ 9.过饱和度对品核生成速率与品体成长速率各自有何影响？ 10。选择结品设备时要考虑哪些因素？ 11.什么是吸附现象？吸附分离的基本原理是什么？ 12.有哪几种常用的吸附解吸循环操作？ 241
第十二章 习 题 1．100kg 含 29.9%(质量分数)Na2SO4 的水溶液在结晶器中冷却到 20℃,结晶盐含 10 个结晶水，即 Na2SO4·10H2O。已知 20℃下 Na2SO4的溶解度为 17.6%(质量分数)。溶液在结晶器中自蒸发 2kg 溶剂，试求 结晶产量 m 为多少 kg。 2．100kg 含 37.7%(质量分数)KNO3的水溶液在真空结晶器中绝热自蒸发 3.5kg 水蒸汽，溶液温度降低到 20 ℃,析出结晶，结晶盐不含结晶水。已知 20℃下 KNO3的溶解度为 23.3%(质量分数)。试求，加料的温度当 为多少。 已知该物系的溶液结晶热为 68kJ/kg 晶体，溶液的平均比热为 2.9kJ/kg 溶液，水的汽化潜热为 2446kJ/kg。 3．用 BET 法测量某种硅胶的比表面。在-195℃、不同 N2 分压下，硅胶的 N2 平衡吸附量如下： p / kPa 9.13 11.59 17.07 23.89 26.71 q / mg/g 40.14 43.60 47.20 51.96 52.76 已知-195℃时 N2 的饱和蒸汽压为 111.0kPa，每个氮分子的截面积 A0 为 15.4Å2 ，试求这种硅胶的比表面。 4．将含有微量丙酮蒸汽的气体恒温下通入纯净活性炭固定床，床层直径 0.2m，床层高度为 0.6m。吸附温 度为 20℃。吸附等温线为 q=104C/(1+417C),式中 q 为 kg 丙酮/kg 活性炭，C 为 kg 丙酮/m3 气体。气体密 度为 1.2kg/m3 ,进塔气体浓度为 0.01kg 丙酮/m3 。活性炭装填密度为 600kg/m3 。容积总传质系数 KfaB=10 1/s, 气体处理量为 30m3 /h。试求透过时间为多少小时？ 5. 用醋酸纤维膜连续地对盐水作反渗透脱盐处理，见附图。操作在温度 25℃、压差 10MPa 下进行，处理 量为 10 m3 /h。盐水密度为 1022kg/m3 ，含氯化钠 3.5%。经处理后，淡水含盐量为 500ppm，水的回收率为 60%（以上浓度及回收率均以质量计）。膜的纯水透过系数 A=9.7×10-5kmol/(m2 ·s·MPa)。 试求淡水量、浓盐水的浓度及纯水在进、出膜分离器两端的透过速率。 题 5 附图 思 考 题 1．结晶有哪几种基本方法？溶液结晶操作的基本原理是什么？ 2．溶液结晶操作有哪几种方法造成过饱和度？ 3．与精馏操作相比，结晶操作有哪些特点？ 4．什么是晶格、晶系、晶习？ 5．超溶解度曲线与溶解度曲线有什么关系？溶液有哪几种状态？什么是稳定区、介稳区、不稳区？ 6．溶液结晶要经历哪两个阶段？ 7．晶核的生成有哪几种方式？ 8．什么是再结晶现象？ 9．过饱和度对晶核生成速率与晶体成长速率各自有何影响？ 10．选择结晶设备时要考虑哪些因素？ 11．什么是吸附现象？吸附分离的基本原理是什么？ 12．有哪几种常用的吸附解吸循环操作？ 241
13.有哪几种常用的吸附剂？各有什么特点？什么是分子筛？ 14.工业吸附对吸附剂有哪些基本要求 15.有利的吸附等温线有什么特点？ 16.如何用实验确定朗格缪尔模型参数？ 17.吸附床中的传质扩散可分为哪几种方式？ 18.吸附过程有哪几个传质步骤？ 19.何谓负荷曲线、透过曲线？什么是透过点、饱和点？ 20.固定床吸附塔中吸附剂利用率与哪些因素有关？ 21.常用的吸附分离设备有哪几种类型？ 22.什么是膜分离？有哪几种常用的膜分离过程？ 23。膜分离有哪些特点？分离过程对膜有哪些基本要求？ 24.常用的膜分离器有哪些类型？ 25.反渗透的基本原理是什么？ 26.什么是浓差极化？ 27.超滤的分离机理是什么？ 28.电渗析的分离机理是什么？阴膜、阳膜各有什么特点？ 29.气体混合物膜分离的机理是什么？ 本章符号说明 符号 意 SI单位 纯溶剂透过系数 kmol/m'sPa A 吸附床截面积，膜面积 m a 比表面积 m2/m 溶质透过系数 m/s c 浓度 kmol/m' 吸附流体相浓度 kg/m 定压比热容 k/kg·K 进料质量流量 kg/s 亨利常数 Pa·m3kmol Hor 传质单元高度 i 单位质量溶液或晶体的焓 kJ/kg 单位质量蒸汽的焓 kJ/kg J 透过速率（通量） kmol/m's k 传质系数 m/s k 享利常数 m/kg 胡格餐尔常数 miN k 外扩散传质分系数 m/s 内扩散传质分系数 kg/m's K 流体相总传质系数 m/s
13．有哪几种常用的吸附剂？各有什么特点？什么是分子筛？ 14．工业吸附对吸附剂有哪些基本要求？ 15．有利的吸附等温线有什么特点？ 16．如何用实验确定朗格缪尔模型参数？ 17．吸附床中的传质扩散可分为哪几种方式？ 18．吸附过程有哪几个传质步骤？ 19．何谓负荷曲线、透过曲线？什么是透过点、饱和点？ 20．固定床吸附塔中吸附剂利用率与哪些因素有关？ 21．常用的吸附分离设备有哪几种类型？ 22．什么是膜分离？有哪几种常用的膜分离过程？ 23．膜分离有哪些特点？分离过程对膜有哪些基本要求？ 24．常用的膜分离器有哪些类型？ 25．反渗透的基本原理是什么？ 26．什么是浓差极化？ 27．超滤的分离机理是什么？ 28．电渗析的分离机理是什么？阴膜、阳膜各有什么特点？ 29．气体混合物膜分离的机理是什么？ 本 章 符 号 说 明 符号 意 义 SI 单位 A 纯溶剂透过系数 kmol/m2 sPa A 吸附床截面积，膜面积 m2 a 比表面积 m2 /m3 B 溶质透过系数 m/s c 浓度 kmol/m3 c 吸附流体相浓度 kg/m3 Cp 定压比热容 kJ/kg·K F 进料质量流量 kg/s H 亨利常数 Pa·m3 /kmol H0f 传质单元高度 m i 单位质量溶液或晶体的焓 kJ/kg I 单位质量蒸汽的焓 kJ/kg J 透过速率(通量) kmol/m2 s k 传质系数 m/s kH 亨利常数 m3 /kg kL 朗格缪尔常数 m2 /N kf 外扩散传质分系数 m/s ks 内扩散传质分系数 kg/m2 s Kf 流体相总传质系数 m/s 242
吸附相总传质系数 kg/m's 晶核生成速率常数 K 品体成长速率常数 吸附床层高度 吸附传质区床层高度 m 品体平均粒度 吸附剂用量、晶体产品量 kg 品核生成级数，膜衰减指数 n 晶体成长级数 单位体积内的品核数目 Nor 吸附传质单元数 压强，吸附质分压 9 吸附容量 kg/kg 流体体积流量 m/s 加热量 溶剂汽化潜热 kJ/kg 「品 溶液中溶质结晶热 g 品核生成速率 晶体成长速率 m/s 搜留率 过饱和度比 t 温度 空塔流速 m/s CN 浓度波移动速度 m/s 蒸发的水分量 w 溶液质量分数浓度 溶质的摩尔分率 床层高度坐标、距离 m 分离系数 相对过饱和度 膜厚度 AC 过的知度 EB 床层空隙率 吸附表面覆盖率 流体密度 kg/m 吸附剂颗粒装填密度 kg/m 操作时间 参考文献 [1][英]柯尔森李嘉森著丁绪淮等译化学工程（卷Ⅱ单元操作）化学工业出版社198 243
Ks 吸附相总传质系数 kg/m2 s K 核 晶核生成速率常数 K 长 晶体成长速率常数 L 吸附床层高度 m L0 吸附传质区床层高度 m L 晶体平均粒度 m m 吸附剂用量、晶体产品量 kg m 晶核生成级数，膜衰减指数 n 晶体成长级数 N 单位体积内的晶核数目 N0f 吸附传质单元数 p 压强，吸附质分压 Pa q 吸附容量 kg/kg qv 流体体积流量 m3 /s Q 加热量 kJ r 溶剂汽化潜热 kJ/kg r 结晶 溶液中溶质结晶热 kJ/kg r 核 晶核生成速率 1/s r 长 晶体成长速率 m/s R 截留率 S 过饱和度比 t 温度 K u 空塔流速 m/s uC 浓度波移动速度 m/s W 蒸发的水分量 kg w 溶液质量分数浓度 x 溶质的摩尔分率 z 床层高度坐标、距离 m α 分离系数 δ 相对过饱和度 δ 膜厚度 m ΔC 过饱和度 εB 床层空隙率 θ 吸附表面覆盖率 ρ 流体密度 kg/m3 ρB 吸附剂颗粒装填密度 kg/m3 τ 操作时间 s 参 考 文 献 [1][英]柯尔森 李嘉森著 丁绪淮等译 化学工程(卷Ⅱ单元操作) 化学工业出版社 1987 243
[2美)金克普利斯清华大学化工传递组译传递过程与单元操作清华大学出版社1985 [3苏联]哈姆斯基著古涛叶铁林译化学工业中的结晶化学工业出版社1984 [4丁绪淮谈遒著工业结晶化学工业出版社1985 [5]时钧，汪家鼎，余国综，陈敏恒主编，化学工程手册（第二版），化学工业出版社，1996 [6Diran Basmadjian,Litle adsorption book,CRC Press Ine.1997 「7刃叶振华编著，化工吸附分离过程，中国石化出版社，1992 [8鹿政理译，[旧]北川浩，铃木谦一郎著，吸附的基础和设计，化学工业出版社，1983 [9王树森，曾美云，胡竞民译，[美]杨.RT著，吸附法气体分离，化学工业出版社，1991 [10]Klaus Sattler,Thermische TrennVerfahren,VCH Verlagsgesellschaft,1995 [1]蒋维钧主编，新型传质分离技术，化学工业出版社，1992 [12王学松编著，膜分离技术与应用，科学出版社，1994 [13)高以炫，叶凌碧编著，膜分离技术基础，科学出版社，1989 [14王志魁译，[旧]日本膜学会编，膜分离过程设计法，科学技术文献出版社，1988 [l5][德]R.Rautenbach,R.Albrecht,膜分离方法，化学工业出版社，1991 [16王学松编，反渗透膜技术及其在化工和环保中的应用，化学工业出版社，1989 24
[2][美]J 金克普利斯 清华大学化工传递组译 传递过程与单元操作 清华大学出版社 1985 [3][苏联]哈姆斯基著 古涛 叶铁林译 化学工业中的结晶 化学工业出版社 1984 [4]丁绪淮 谈遒著 工业结晶 化学工业出版社 1985 [5]时钧，汪家鼎，余国综，陈敏恒主编，化学工程手册(第二版)，化学工业出版社，1996 [6]Diran Basmadjian, Little adsorption book, CRC Press Inc. 1997 [7]叶振华编著，化工吸附分离过程，中国石化出版社，1992 [8]鹿政理译，[日]北川浩，铃木谦一郎著，吸附的基础和设计，化学工业出版社，1983 [9]王树森，曾美云，胡竞民译，[美]杨.R.T.著，吸附法气体分离，化学工业出版社，1991 [10]Klaus Sattler, Thermische TrennVerfahren, VCH Verlagsgesellschaft, 1995 [11]蒋维钧主编，新型传质分离技术，化学工业出版社，1992 [12]王学松编著，膜分离技术与应用，科学出版社，1994 [13]高以炫，叶凌碧编著，膜分离技术基础，科学出版社，1989 [14]王志魁译，[日]日本膜学会编，膜分离过程设计法，科学技术文献出版社，1988 [15][德]R. Rautenbach, R. Albrecht，膜分离方法，化学工业出版社，1991 [16]王学松编，反渗透膜技术及其在化工和环保中的应用，化学工业出版社，1989 244
