气体吸附原理及过程

2005．1
气体吸附原理及过程
The Gas Sorption Process ABC in 30 minutes 一切物质都是由原子组成的。气态的原子和分子可以自由地运动。相反，固态时原子由于相邻原 子间的静电引力而处于固定的位置。但固体最外层（或表面）的原子比内层原子周围具有更少的相邻 原子。为了弥补这种静电引力不平衡，表面原子就会吸附周围空气中的气体分子。整个固体表面吸附 周围气体分子的过程称为气体吸附。事实证明，监测气体吸附过程能够得到丰富的关于固体特征的有 用信息。 在进行气体吸附实验之前，固体表面必须清除污染物，如水和油。表面清洁（脱气）过程，大多 数情况下是将固体样品置于一玻璃样品管中，然后在真空下加热。图 1 展示了预处理后的固体颗粒表 面，其含有裂纹和不同尺寸和形状的孔。 样品一旦清洁后，就要转移至外置的杜瓦瓶（或其它恒温浴或高温炉）中使其处于恒温状态。然 后，使少量的气体（被吸附物，即吸附质）逐步进入被抽真空的样品管。进入样品管的吸附质分子很 快便到达固体样品（即吸附剂）上每一个孔的表面。这些分子要么从表面弹回，要么粘着于固体表面。 气体分子被粘着于固体表面的现象就称为被吸附。 通过被吸附分子与表面间的相互作用力的大小可以 判定吸附过程本质上是物理吸附（作用力弱）还是化学吸附（作用力强） 。
4)
图1 图2 图3 图4
放大的固体颗粒的横截面 饱和度大约为 15％时的单分子吸附层 饱和度大约为 70％时的多层吸附/毛细管凝聚状态 饱和度大约为 100％时的所有孔（总孔）体积填充状态

物理吸附 物理吸附是最普通的一种吸附类型。被物理吸附的分子可以相当自由地在样品表面移动。随着越 来越多的气体分子被导入体系，吸附质分子会在整个吸附剂表面形成一个薄层。根据著名的 BET 理 论，假设被吸附分子为单分子层，我们可以估算出覆盖整个吸附剂表面所需的分子数 Nm（见图 2） 。 被吸附分子数 Nm 与吸附质分子的横截面积的乘积即为样品的表面积。 继续增加气体分子的通入量则会导致多层吸附。多层吸附过程与毛细管凝聚过程（见图 3）是同 时进行的。后一过程可由开尔文方程进行充分的描述。该方程量化了剩余（或平衡）气体压力与能凝 聚气体的毛细管尺寸的比例。利用 Barrett, Joyner and Halenda (BJH) 法等计算方法可以根据平衡气体 压力计算孔径。所以我们可以做出被吸附气体的体积与相对饱和平衡气压之间的实验曲线（即等温 线） ，再对其进行转换，就可以得到累积的或微分孔径分布图。 随着平衡吸附质压力趋于饱和，孔就被吸附质完全填充（见图 4） 。如果知道吸附质的密度，就 可以计算出其所占的体积，然后就可以相应地计算出样品的总孔体积。如果此时我们将吸附过程逆向 操作，从体系中逐步减少气体量，也可以得到脱附等温线。由于吸附和脱附机理不同，吸附和脱附等 温线很少能够重叠。等温线的迟滞现象与固体颗粒的孔形有关。 与物理吸附不同，化学吸附是因为吸附质分子和表面特定位置，即化学活性部位，形成了强的化 学键。因此，化学吸附的基本用途是计算可能引起化学和催化反应的表面活性部位的数量。 附：一些吸附剂的孔结构照片
粉煤灰
天然沸石分子筛
放射虫类
刺金
炭黑

七年级生物下册发生在肺内的气体交换(生物教案)

第四单元第三章第二节发生在肺内的气体交换 教学目标： 知识目标：外界气体进入人体组织细胞的过程； 肺与外界进行气体交换的过程； 肺泡与血液进行气体交换的过程； 能力目标：学会测量胸围差的方法，了解自己的胸围差； 教学重点： 外界气体进入人体组织细胞的过程； 肺与外界进行气体交换的过程； 肺泡与血液进行气体交换的过程； 教学难点： 外界气体进入人体组织细胞的过程； 肺与外界进行气体交换的过程； 呼吸过程中膈肌的运动； 肺泡与血液进行气体交换的过程； 教学准备： 挂图，模拟呼吸运动装置； 教学方法： 讲述法，讨论法，演示法； 课时安排： 2课时； 教学过程： 【复习上堂课内容】 师：上堂课我们学习了呼吸系统的组成及功能，请同学们想一想，呼吸系统由哪几个部分组成？ 生：呼吸系统由呼吸道和肺构成，呼吸道又由鼻、咽、喉、气管和支气管五个部分构成。师：鼻、咽、喉、气管和支气管各有些什么样的功能呢？ 生： 鼻：鼻毛、黏膜——温暖、湿润、清洁空气； 咽：气体的通道； 呼吸道喉：气体的通道、发声器官——声带位于喉部； 气管：纤毛、腺细胞——湿润、清洁空气； 支气管：气体的通道； 【导入新课】 师：外界空气会由呼吸道会进入到肺部，再会经由肺部进入到人体的组织细胞。但是，为什么外界的气体会进入到肺部呢？外界气体进入肺部后，又发生了一些怎样的变化呢？这就是我们本堂课要学习的内容《第二节发生在肺内的气体交换》。 【新课讲授】 师：人体是如何将气体吸入的？大家可以各抒己见，谈谈自己的想法。 学生讨论。 师：事实上，在我们呼吸的过程中，胸廓的容积是有规律地变化的，这种变化是否与何种原因迫使外界气体进入有关呢？ 师：我们先来看看书P47实验：测量胸围差。通过测量胸围差，我们可以较准确地判断胸廓的容积是否发生了变化？发生了怎样的变化？

理想气体基本热力过程要点

理想气体的基本热力过程 热力设备中，热能与机械能的相互转化，通常是通过气态工质的吸热、膨胀、放热、压缩等热力过程来实现的。 实际的热力过程都很复杂，而且几乎都是非平衡、非可逆的过程。但若仔细观察会发现，某些常见过程非常近似一些简单的可逆过程。 常见的主要有四种简单可逆过程-基本热力过程，指系统某一状态参数保持不变的可逆过程。 包括定容过程、定压过程、定温过程和绝热过程。 我们以1kg理想气体的闭口系统为例来分析这几种基本热力过程，分析方法包括5点： （1）依据过程特点建立过程方程式； （2）由过程方程和理想气体状态方程确定初、终态基本状态参数之间的关系，即P1、v1、T1和P2、v2、T2之间的关系； （3）绘制过程曲线； 我们主要绘制两种坐标图P-v图和T-s图，因为P-v图上可以表示过程中做功量的多少，而T-s图上可以表示过程中吸收或放出热量的多少； （4）分析计算△u，△h，△s； （5）分析计算过程的热量q和功w。 一、定容过程 定容过程即工质的容积在整个过程中维持不变，dv=0，通常是一定量的气体在刚性容器中进行定容加热或定容放热。 （1）依据过程特点建立过程方程式 定容过程的特点是体积保持不变，所以建立过程方程式： v=常数； 或dv=0 或v1=v2 （2）由过程方程和理想气体状态方程确定初、终态基本状态参数之间的关系 过程方程式：v1=v2

理想气体状态方程：112212 Pv P v T T = 由以上两个方程可以得到初末基本状态参数之间的关系： 122211 v v P T P T =???=?? 即定容过程中工质的压力与温度成正比。 （3）绘制过程曲线； 定容过程有两种情况：定容加热和定容放热。 （4）分析计算△u ，△h ，△s ； 2211 v v u u u c dT c T ?=-==?? 2 211p p h h h c dT c T ?=-==?? 222111 ln ln ln p v v v P P s c c c v P P ?=+=或222111ln ln ln v v T v T s c R c T v T ?=+= （5）分析计算过程的热量q 和功w 。 容积变化功：2 10w Pdv ==? 根据q=△u+w 可得： v q u c T =?=? 总结：定容过程中系统与外界无容积变化功，加给工质的热量全部用于增加工质的热力学能，而没有热能与机械能的转化。

化工原理--第八章 气体吸收

第八章气体吸收 1.在温度为40℃、压力为101.3kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6g (NH 3)/1000g(H 2O)。试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。解：水溶液中氨的摩尔分数为 76.6 170.07576.610001718 x ==+由*p Ex =亨利系数为*15.0kPa 200.00.075 p E x ===kPa 相平衡常数为t 200.0 1.974101.3E m p = ==由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。40℃时水的密度为992.2ρ=kg/m 3溶解度系数为 kPa)kmol/(m 276.0kPa)kmol/(m 18 0.2002.99233S ?=??==EM H ρ 2.在温度为25℃及总压为101.3kPa 的条件下，使含二氧化碳为 3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350g/m 3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧 化碳的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨利系数51066.1?=E kPa ，水溶液的密 度为997.8kg/m 3。 解：水溶液中CO 2的浓度为 33 350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44 c ==对于稀水溶液，总浓度为3t 997.8kmol/m 55.4318c = =kmol/m 3水溶液中CO 2的摩尔分数为 4 t 0.008 1.4431055.43 c x c -===?由54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==???=kPa 气相中CO 2的分压为 t 101.30.03kPa 3.039p p y ==?=kPa <* p

化工原理吸收习题及答案

吸收一章习题及答案 一、填空题 1、用气相浓度△y为推动力的传质速率方程有两种，以传质分系数表达的速率方程为____________________，以传质总系数表达的速率方程为___________________________。 N A = k y (y-y i) N A = K y (y-y e) 2、吸收速度取决于_______________，因此，要提高气－液两流体相对运动速率，可以_______________来增大吸收速率。 双膜的扩散速率减少气膜、液膜厚度 3、由于吸收过程气相中的溶质分压总_________ 液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的_________。增加吸收剂用量，操作线的斜率_________，则操作线向_________平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y－y e）_________。 大于上方增大远离增大 4、用清水吸收空气与A的混合气中的溶质A，物系的相平衡常数m=2，入塔气体浓度y = 0.06，要求出塔气体浓度y2 = 0.006，则最小液气比为_________。 1.80 5、在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将_________，操作线将_________平衡线。 减少靠近 6、某气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用_________常数表示，而操作线的斜率可用_________表示。 相平衡液气比 7、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_________，N OG将_________ (增加，减少，不变)。 不变增加 8、吸收剂用量增加，操作线斜率_________，吸收推动力_________。（增大，减小，不变） 增大增大 9、计算吸收塔的填料层高度，必须运用如下三个方面的知识关联计算：_________、_________、_________。 平衡关系物料衡算传质速率。 10、填料的种类很多，主要有________、_________、_________、________、___________、______________。 拉西环鲍尔环矩鞍环阶梯环波纹填料丝网填料 11、填料选择的原则是_________________________________________。. 表面积大、空隙大、机械强度高价廉，耐磨并耐温。 12、在选择吸收剂时，首先要考虑的是所选用的吸收剂必须有__________________。 良好的选择性，即对吸收质有较大的溶解度，而对惰性组分不溶解。 13、填料塔的喷淋密度是指_____________________________。 单位塔截面上单位时间内下流的液体量（体积）。 14、填料塔内提供气液两相接触的场所的是__________________。 填料的表面积及空隙 15、填料应具有较_____的__________，以增大塔内传质面积。 大比表面积 16、吸收塔内填装一定高度的料层，其作用是提供足够的气液两相_________。 传质面积 17、菲克定律是对物质分子扩散现象基本规律的描述。 18、以（Y-Y*）表示总推动力的吸收速率方程式为N A=K Y（Y﹣Y﹡）。 19、、吸收操作是依据混合气体中各组分在溶剂中的溶解度不同而得以分离。 20、某气体用ABC三种不同的吸收剂进行吸收操作，液气比相同，吸收因数的大小关系为A1﹥A2﹥A3，则气体溶解度的大小关系为。

气体吸收(化工原理)习题及答案

气体吸收（化工原理）习题及答案 气液平衡 1．在常压、室温条件下，含溶质的混合气的中，溶质的体积分率为10％，求混合气体中溶质的摩尔分率和摩尔比各为多少？ 解： 当压力不太高，温度不太低时，体积分率等于分摩尔分率，即 y=0.10 根据 y -1y Y ＝，所以0.110.1-1 0.1Y =＝ 2．向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO 2气体，经充分接触后，测得水中的CO 2平衡浓度为2.875×10－2kmol/m 3，鼓泡器内总压为101.3kPa ，水温30℃，溶液密度为1000 kg/m 3。试求亨利系数E 、溶解度系数H 及相平衡常数m 。 解： 查得30℃，水的kPa 2.4=s p kPa 1.972.43.101*=-=-=s A p p p 稀溶液：3kmol/m 56.5518 1000==≈S M c ρ 421017.556 .5510875.2--?=?==c c x A kPa 10876.110 17.51.9754*?=?==-x p E A )m kmol/(kPa 1096.21 .9710875.2342*??=?==--A A p c H 18543 .10110876.15 =?==p E m 3．在压力为101.3kPa ，温度30℃下，含CO 2 20％（体积分率）空气－CO 2混合气与水充分接触，试求液相中CO 2的摩尔浓度、摩尔分率及摩尔比。 解： 查得30℃下CO 2在水中的亨利系数E 为1.88×105 kPa

CO 2为难溶于水的气体，故溶液为稀溶液 kPa)kmol/(m 1096.218 1088.11000345??=??==-S S EM H ρ kPa 3.2033.10120.0* A =?==yp p 334*km ol/m 1001.63.201096.2--?=??==A A Hp c 18523 .1011088.15 =?==p E m 4-101.081852 0.20m y x ?=== 4-4--4 101.0810 1.081101.08x -1x X ?=??=－＝ 4．在压力为505kPa ，温度25℃下，含CO 220％（体积分率）空气－CO 2混合气，通入盛有1m 3水的2 m 3密闭贮槽，当混合气通入量为1 m 3 时停止进气。经长时间后，将全部水溶液移至膨胀床中，并减压至20kPa ，设CO 2 大部分放出，求能最多获得CO 2多少kg ？。 解： 设操作温度为25℃，CO 2 在水中的平衡关系服从亨利定律，亨利系数E 为1.66×105kPa 。 解： Ex p =*A （1） x p 5*A 1066.1?= 气相失去的CO 2摩尔数＝液相获得的CO 2摩尔数 x cV RT V p p L G =-)(*A A x p ??=??-?118 1000298314.81)5052.0(*A x p 56.551004.44080.0*A 4=?-- （2） （1）与（2）解得：4103.33-?=x 减压后： 830020 1066.15 =?==p E m

化工原理 吸收课后答案

第二章 吸收习题解答 1从手册中查得101.33KPa 、25℃时,若100g 水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa 。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。 解: (1) 求H 由33NH NH C P H * = .求算. 已知:30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出: 以100g 水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为 31000/kg m .则: 3333 3 1 170.582/1001 1000 0.5820.590/()0.987 NH NH a NH C kmol m C H kmol m kP P * ==+∴===? (2).求m .由333 333330.987 0.00974 101.33 1 170.0105 11001718 0.009740.928 0.0105 NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y P x y m x ** **== = ===+=== 2: 101.33kpa 、1O ℃时,氧气在水中的溶解度可用p o2=3.31×106x 表示。式中:P o2为氧在气相中的分压,kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧. 解:氧在空气中的摩尔分数为0.21.故

222 26 6 101.330.2121.2821.28 6.4310 3.31106 3.3110O O a O O P Py kP P x -==?====??? 因2O x 值甚小,故可以认为X x ≈ 即:2266.4310O O X x -≈=? 所以:溶解度6522322()()6.431032 1.141011.4118()()kg O g O kg H O m H O --????==?=????? 3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2,其余为空气。混合气体的温度为30℃,总压强为506.6kPa 。从手册中查得30℃时C02在水中的亨利系数E=1.88x105KPa,试求溶解度系数H(kmol/（m 3·kPa 、）)及相平衡常数m,并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO 2。 解:(1).求H 由2H O H EM ρ = 求算 2435 1000 2.95510/()1.881018 a H O H kmol m kP EM ρ -= = =???? (2)求m 5 1.8810371506.6 E m ρ?=== (2) 当0.02y =时.100g 水溶解的2CO (3) 2255 506.60.0210.1310.13 5.3910 1.8810CO a CO P kP P x E ** -=?====?? 因x 很小,故可近似认为X x ≈ 55 2222422()()445.3910 5.3910()()18()()1.31810()kmol CO kg CO X kmol H O kg H O kg CO kg H O ---????=?=?????? ???? ?? =??? ?? 故100克水中溶有220.01318CO gCO 4．.在101.33kPa 、0℃下的O 2与CO 混合气体中发生稳定的分子扩散过程。已知

化工原理吸收习题

题1. 已知在0.1MPa（绝压）、温度为30℃时用清水吸收空气中的SO2，其平衡关系为y A*= 26.7x A。如果在吸收塔内某截面测得气相中SO2的分压4133Pa，液相中SO2浓度为C A = 0.05kmol·m-3，气相传质分系数为k g = 4.11×10-9kmol·(m2·s·Pa)-1，液相传质分系数 k L=1.08×10-4m·s-1，且溶液的密度等于水的密度。试求在塔内该截面上：（1）气－液相界面上的浓度C A,i和p A,i; （2）K G和K L及相应的推动力；（3）本题计算方法的基础是什么？ 解：（1）求p A,i和C A,i 查30℃, ρ水= 995.7kg·m-3 E = mP = 26.7 ? 101325 = 2.71 ? 106Pa 对定常吸收过程， k g(p A - p A,i) = k L(C A,i- C A) 以C A,i = p A,i H 代入解得：p A,i = 3546.38Pa

C A,i = p A,i H = 3546.38 2.04 × 10-5 = 0.0724kmol·m-3 （2）求K G、K L及相应的推动力。 = + = + K G = 1.43×10-9kmol·(m2·s·Pa)-1

C A* - C A = 0.084 -0.05 = 0.034kmol·m-3 （3）本题计算方法的基础是双膜理论。 题2. 在填料层高为6m的塔内用洗油吸收煤气中的苯蒸汽。混合气流速为200kmol·(m2·h)-1,其初始苯体积含量为2％，入口洗油中不含苯，流量为40kmol·(m2·h)-1。操作条件下相平衡关系为Y A*=0.13X A，气相体积传质系数K Y a近似与液量无关，为0.05kmol·(m3·s)-1。若希望苯的吸收率不低于95％，问能否满足要求？ 解: 要核算一个填料塔能否完成吸收任务，只要求出完成该任务所需的填料层高H需，与现有的填料层高度h比较，若H需< H，则该塔能满足要求。

化工原理吸收部分模拟试题

化工原理吸收部分模拟试题 一、填空 1气体吸收计算中，表示设备（填料）效能高低的一个量是，而表示传质任务难易程度的一个量是。 2 在传质理论中有代表性的三个模型分别为、、。3如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生、 及等不正常现象，使塔无法工作。 4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。 5逆流操作的吸收塔，当吸收因素A<1且填料为无穷高时，气液两相将在达到平衡。 6单向扩散中飘流因子。漂流因数可表示为，它反映。 7在填料塔中用清水吸收混合气中HCl，当水量减少时气相总传质单元数 N OG 。 8一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在单元操作中，而A组份通过B组份的单相扩散体现在操作中。 9 板式塔的类型有、、（说出三种）；板式塔从总体上看汽液两相呈接触，在板上汽液两相呈接触。 10分子扩散中菲克定律的表达式为?????，气相中的分子扩散系数D随温度升高而??????（增大、减小），随压力增加而?????（增大、减小）。 12易溶气体溶液上方的分压，难溶气体溶液上方的分压，只要组份在气相中的分压液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。 13压力 ,温度 ,将有利于解吸的进行；吸收因素A= ,当 A>1 时,对逆流操作的吸收塔,若填料层为无穷高时,气液两相将在塔达到平衡。 14某低浓度气体吸收过程，已知相平衡常数m=1 ，气膜和液膜体积吸收系数 分别为k ya =2×10-4kmol/m3.s, k xa =0.4kmol/m3.s, 则该吸收过程及气膜阻力占总 阻力的百分数分别为；该气体为溶气体。 二、选择 1 根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数。 A大于液相传质分系数 B 近似等于液相传质分系数 C小于气相传质分系数 D 近似等于气相传质分系数 2 单向扩散中飘流因子。 A >1 B <1 C =1 D 不一定 3 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。 A 0.02 B 0.01 C 0.015 D 0.005 4 已知SO 2水溶液在三种温度t 1 、t 2 、t 3 下的亨利系数分别为E 1 =0.0035atm、

第二节 发生在肺内的气体交换(教案 人教版)

人教版义务教育教科书◎数学一年级下册 第二节发生在肺内的气体交换 教学目标 1. 概述肺与外界的气体交换过程。 2. 概述肺泡与血液的交换过程。 教学重点 肺与外界的气体交换过程。 教学难点 肺与外界的气体交换过程。 课时安排 1课时。 一、导入新课 我们每个人一来到人世间就离不开空气，需要不断呼吸，外界的空气经过呼吸道的处理后是如何进入肺部的？在肺中发生怎样的变化？气体又是如何达到全身各处的？这节课我们就一起来学习这部分内容。 二、新课教学 （一）肺与外界的气体交换 教师出示多媒体画面，让学生观看肺的位置结构图，说出肺是呼吸系统的主要器官，位于胸腔内，肺有节奏地呼气和吸气，每分钟大约呼吸16次。 请同学们用手按在胸部两侧，深深地吸气，细心地体会一下自己在吸气和呼气时胸廓的变化及肋骨如何运动，在此基础上小组进行讨论交流，得出结论：当深吸气时，肋骨向上向外运动，胸廓扩大；当深呼气时，肋骨向下向内运动，胸廓变小。 刚才同学们仅凭感官感觉到的现象得出的结论是不是准确呢？是否与科学事实相符呢？我们可以采用什么方法、借助什么工具进行准确地测量呢？ 学生实验：测量胸围差，用数据证明胸廓容积的变化。 测量方法：三人一组（男女分开）、设计表格，做好记录。为了数据准确，应测定三次，取平均值，然后计算胸围差。 学生讨论： 1.你的胸围差明显吗？同年龄同性别的同学胸围差有差别吗？如果有差别，原因是什么？ 2.胸围差能完全代表胸腔容积的变化吗？除胸廓前后径、左右径的变化外，还可能有什么变化影响胸廓的容积？ 教师指导学生对实验数据进行分析讨论后得出结论。 教师演示模拟膈肌的运动实验，学生讨论：小气球代表什么？橡皮膜代表什么？气 1

化工原理吸收实验

精馏实验报告 姓名：班级： 学号：同组人： 实验时间：

一、 报告摘要 本实验利用乙醇-正丙醇混合物进行精馏，达到分离和提纯的效果。通过这 次实验能进一步掌握精馏的单元操作方式，利用测得的塔板组成数据求出全塔效率和单板效率，从而进一步地加深对精馏操作机理的掌握。实验中也用到了阿贝折光仪来测算塔板各部位的组成，同过多次使用阿贝折光仪，能进一步熟练对其的使用。同过实验的操作和数据的处理，我们可以加深对精馏操作的理解，掌握了一项我们化工行业耐以生存的一项基本技能。 二、 实验目的及任务 1. 熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 2. 了解板式塔的结构，观察塔板上汽-液接触情况。 3. 测定全回流时的全塔效率及单板效率。 4. 测定全塔浓度分布。 5. 测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 三、 实验基本原理 在板式精馏塔中，有塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液，在塔板上实现多次接触，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶回流量与采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。 回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务。则需要有无穷多块塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产物采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中无实验意义。但是，由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置的开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比通常取最小回流比的1.2~2.0倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将恶化。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。 （1）总板效率E e N E N = (4-25) 式中 E —总板效率 N —理论板数； e N —实际板数 （2）单板效率E ml n 1n ml n 1n x x E x x -*--= - (4-26) 式中 E ml —以液相浓度表示的单板效率；

发生在肺泡内的气体交换

发生在肺泡内的气体交换（第一课时） 教学目标 1、通过测量胸围差等活动，能概述肺与外界气体交换的过程。 2、通过观察模型和演示实验，提高观察、判断、推理以及科学实验能力。 3、通过资料分析等活动，能概述肺泡与血液之间的气体交换的过程。 4、通过分析同学之间胸围差的差异，认同体育锻炼的重要性。 教学重点：外界气体如何进入肺?肺内的二氧化碳如何被排出? 教学难点：肺泡与血液间的气体交换，由于学生未学到物理课中的扩散作用，且肺泡与血液间的气体交换是学生看不见、摸不着的，所以，此内容对学生来说比较抽象。 教学准备 多媒体课件、软尺、挂图、自制模拟膈肌运动的模型和演示肋间肌收缩与肋骨、胸骨位置变化的模型、向澄清石灰水吹气所需的装置 课时安排：二课时 教学过程 一、导入 让学生深吸气后屏住呼吸，看能维持多久，引导学生说出气体交换的重要性。提出问题：肺是怎样实现与外界的气体交换的？引入课题。 二、新授 1.肺与外界的气体交换 提出问题：外界气体是怎样进出肺内的？ 播放录像，引导学生观察、讨论，描述肺的位置和功能。让学生用双手轻触自己胸侧的肋骨处，做深呼吸，感受自己在吸气和呼气时胸廓

的变化。 问题：你在吸气和呼气时，胸廓是否发生变化？发生了怎样的变化？引导学生得出：深吸气肋骨在向上向外运动，胸廓扩大。深呼气肋骨在向下向内运动，胸廓缩小。 感觉不一定准确，引出测量胸围差的必要。 （1）测量胸围差 师生讨论测胸围差的用具、方法、步骤及注意事项，达成共识，请学生示范操作后，三人一组做实验，将实验数据填在表格内。测量后引导学生讨论实验中提出的讨论题。 学生通过感知和测量，知道吸气时，胸廓扩大了；呼气时，胸廓缩小了，吸气和呼气都与胸廓变化有关。 （2）外界气体是怎样进出肺的。 教师指出：吸气和呼气这两个动作合起来就是呼吸运动。那么，呼吸运动是怎样产生的呢？引导学生根据自己的感受，探究呼吸运动时胸廓容积变化的原因。对胸廓容积变化的原因作出假设。 教师做曲肘、伸肘动作，启发学生讨论、交流，作出假设：胸廓容积变化的原因是有关肌肉的收缩和舒张引起的。 ①教师演示肋骨运动的模型。说明所代表的脊柱，肋骨，胸骨，肋间外肌。提醒学生注意胸廓前后、左右径有何变化。 学生观察后填写表格。 ②教师启发学生进一步探究：为什么肺容积的变化会导致吸气和呼气？ 让学生观察教材49页中的演示实验，提出问题，学生讨论： ①橡皮膜、两个气球、玻璃钟罩分别代表什么？ ②手向下拉橡皮膜时，气体进入气球还是排出？

化工原理吸收含答案

化工原理吸收部分模拟试题及答案 一、填空 1气体吸收计算中，表示设备（填料）效能高低的一个量是 传质单元高度 ，而表示传质任务难易程度的一个量是 传质单元数 。 2 在传质理论中有代表性的三个模型分别为 双膜理论 、 溶质渗透理论 、表面更新理论。 3如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生 严重漏液 、 严重泡沫夹带及 液泛 等不正常现象，使塔无法工作。 4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/m 2·h ，气相传质总K y =1.5kmol/m 2·h ，则该处气液界面上气相浓度y i 应为??0.01???。平衡关系y=0.5x 。 5逆流操作的吸收塔，当吸收因素A<1且填料为无穷高时，气液两相将在 塔低 达到平衡。 6单向扩散中飘流因子 A>1 。漂流因数可表示为 BM P P ，它反映 由于总体流动使传质速率比单纯分子扩散增加的比率。 7在填料塔中用清水吸收混合气中HCl ，当水量减少时气相总传质单元数N OG 增加 。 8一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在 精流 单元操作中，而A 组份通过B 组份的单相扩散体现在 吸收 操作中。 9 板式塔的类型有 泡罩塔 、 浮阀塔 、 筛板塔 （说出三种）；板式塔从总体上看汽液两相呈 逆流 接触，在板上汽液两相呈 错流 接触。 10分子扩散中菲克定律的表达式为?????dz dC D J A AB A -= ，气相中的分子扩 散系数D 随温度升高而???增大???（增大、减小），随压力增加而???减小???（增大、减小）。 12易溶气体溶液上方的分压 小 ，难溶气体溶液上方的分压 大 ，只要组份在气相中的分压 大于 液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。 13压力 减小 ,温度 升高 ,将有利于解吸的进行 ；吸收因素A= L/mV ,当 A>1 时,对逆流操作的吸收塔,若填料层为无穷高时,气液两相将在塔 顶 达到平衡。 14某低浓度气体吸收过程， 已知相平衡常数m=1 ，气膜和液膜体积吸收系数分别为k ya =2×10-4kmol/m 3.s, k xa =0.4 kmol/m 3.s, 则该吸收过程及气膜阻力占总阻力的百分数分别为 气膜控制，约100% ；该气体为 易 溶气体。 二、选择 1 根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数 B 。 A 大于液相传质分系数 B 近似等于液相传质分系数 C 小于气相传质分系数 D 近似等于气相传质分系数 2 单向扩散中飘流因子 A 。 A >1 B <1 C =1 D 不一定

化工原理-气体吸收作业(含答案)

气体吸收 1.向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO 2气体，经充分接触后，测得水中的CO 2平衡浓度为 2.875×10－2 kmol/m 3 ，鼓泡器内总压为101.3kPa ，水温30℃，溶液密度为1000 kg/m 3 。试求亨利系数E 、溶解度系数H 及相平衡常数m 。 解： 查得u30℃，水的kPa 2.4=s p kPa 1.972.43.101*=-=-=s A p p p 稀溶液：3kmol/m 56.5518 1000 == ≈ S M c ρ 42 1017.556 .5510875.2--?=?==c c x A kPa 10876.110 17.51.975 4*?=?==-x p E A )m kmol/(kPa 1096.21 .9710875.2342 *??=?== --A A p c H 18543 .10110876.15 =?= =p E m 2．在总压101.3kPa ，温度30℃的条件下, SO 2摩尔分率为0.3的混合气体与SO 2摩尔分率为0.01的水 溶液相接触，试问： （1） 从液相分析SO 2的传质方向； （2） 从气相分析，其他条件不变，温度降到0℃时SO 2的传质方向； （3） 其他条件不变，从气相分析，总压提高到202.6kPa 时SO 2的传质方向，并计算以液相摩尔分率差及气相摩尔率差表示的传质推动力。 解：(1)查得在总压101.3kPa ，温度30℃条件下SO 2在水中的亨利系数E =4850kPa 所以 == p E m =3 .1014850 47.88 从液相分析 00627.088 .473.0*=== m y x < x =0.01 故SO 2必然从液相转移到气相，进行解吸过程。

化工原理吸收实验报告

一、实验目的 1.了解填料塔的一般结构及吸收操作的流程。 2.观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。 3.掌握总传质系数K x a的测定方法并分析其影响因素。 4.学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。 二、实验原理 本实验先用吸收柱将水吸收纯氧形成富氧水后（并流操作），送入解吸塔再用空气进行解吸，实验需测定不同液量和气量下的解吸总传质系数K x a，并进行关联，得K x a=AL a V b的关联式。同时对不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。 1.填料塔流体力学特性 气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。在双对数坐标系中△P/Z对G＇作图得到一条斜率为1.8～2的直线（图1中的aa线）。而有喷淋量时，在低气速时（c点以前）压降也比例于气速的1.8～2次幂，但大于同一气速下干填料的压降（图中bc段）。随气速增加，出现载点（图中c点），持液量开始增大。图中不难看出载点的位置不是十分明确，说明汽液两相流动的相互影响开始出现。压降～气速线向上弯曲，斜率变徒（图中cd段）。当气体增至液泛点（图中d点，实验中可以目测出）后在几乎不变的气速下，压降急剧上升。 图1 填料层压降-空塔气速关系

2.传质实验 填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。在填料塔中，两相传质主要是在填料有效湿表面上进行。需要完成一定吸收任务所需填料高度，其计算方法有：传质系数法、传质单元法和等板高度法。 本实验对富氧水进行解吸。由于富氧水浓度很小，可认为气液两相平衡服从亨利定律，可用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。得速率方程式： m p X A x V a K G ???= m p A x X /V G a K ?=? 2 211ln ) 22()11(e e e e m x x x x x x x x x --?---= )x -L (x G 21 A = Ω?=Z V p 相关的填料层高度的基本计算式为： OL OL x x e x N H x x dx a K L Z ?=-Ω=?12 OL OL N Z H = 其中， m x x e OL x x x x x dx N ?-=-=?2 11 2 Ω =a K L H x OL 由于氧气为难溶气体，在水中的溶解度很小，因此传质阻力几乎全部集中于液膜中，即Kx=kx 。由于属液膜控制过程，所以要提高总传质系数Kxa ，应增大液相的湍动程度。 在y-x 图中，解吸过程的操作线在平衡系下方，在实验是一条平行于横坐标的水平线（因氧在水中浓度很小）。 三、实验装置流程 1.基本数据 解吸塔径φ=0.1m,吸收塔径φ=0.032m ，填料层高度0.8m （陶瓷拉西环、陶瓷波纹板、金属波纹网填料）和0.83m （金属θ环）。

气体交换的过程复习学案

《气体交换的过程》复习学案八年级生物20 一、复习目标 1.掌握人体内气体交换的原理和过程。（重难点） 2.学会如何验证人体呼出的气体中含有较多的二氧化碳。（重难点） 3.总结出人体呼吸全过程的图解。 二、知识结构 气体交换的原理：气体的扩散作用 氧气 肺泡内的气体交换：肺泡血液 人气体交换的过程二氧化碳 体氧气 内组织里的气体交换：血液组织细胞 气二氧化碳 体肺的通气 交呼吸的全过程肺泡内的气体交换 换气体在血液中的运输 组织里的气体交换 煤气中毒的原理：一氧化碳与血红蛋白的结合能力比氧与血红蛋白的结合能力强200 多倍，而且极不容易分离。 三、典例讲解 【例1】当吸气刚刚停止时，肺内气压和肺内气体分别是( )。 A.等于大气压，新鲜气体 B.等于大气压，混合气体 C.高于大气压，混合气体 D.低于大气压，新鲜气体 【例2】人体内二氧化碳浓度最大的地方是( )。 A.肺泡 B.肺泡周围毛细血管 C.组织细胞 D.组织细胞周围毛细血管 【例3】10g蛋白质在体内完全分解释放的能量，相当于多少质量的糖类分解释放的能量? ( ) A.20g B.10g C.30g D.13g 四、基础巩固提高 1.人体完成呼吸动作的主要呼吸肌是：（） A.胸大肌 B.腹部肌肉 C.背部肌肉 D.肋间肌和膈肌 2.呼吸时体内进行气体交换的原理是：（） A.扩散作用 B.渗透作用 C.主动运输 D.离子交换 3.呼吸的全过程包括下面四个环节，其正确顺序是：（） ①肺泡内的气体交换②组织里的气体交换③肺的通气④气体在血液中的运输 A.①→②→③→④ B.③→④→①→② C.③→①→④→② D.③→①→②→④ 4.人体呼出的气体，二氧化碳增多了，这二氧化碳产生于：（） A.肺泡 B.组织液 C.血液 D.组织细胞 5.肺吸气时，肺容积及气压的变化是：（） A.肺容积增大，气压增大 B.肺容积缩小，气压升高 C.肺容积增大，气压下降 D.肺容积缩小，气压下降 6.运动员的肺活量比一般人大得多，其主要原因是：（） A.肺泡数量多于一般人 B.呼吸频率加快 C.肺比一般人的肺大 D.呼吸肌收缩力量较强，参与气体交换的肺泡数量增多

《发生在肺内的气体交换》时优教教案

第二节发生在肺内的气体交换 第一课时 【教材分析】 本节内容既是本章的重点也是本章的难点。是第一节《呼吸道对空气的处理》内容的延伸，同时也为以后学习血液循环系统奠定了基础，起承上启下的作用。 本节内容分两课时完成。第一课时是肺与外界的气体交换过程；第二课时是肺泡与血液的气体交换 【学情分析】 肺与外界气体交换涉及气体体积变化、压力等物理学问题，七年级学生缺少相关知识的储备。这对学生来说内容抽象，较难理解。 【教学目标】 1.概述肺与外界气体的交换过程。 2.通过实验，培养学生的动手能力和交流合作能力。 3.通过演示实验和图片观察，培养学生的观察能力。 4.通过胸廓的结构以及肺的位置学习，认同结构与功能的相适应的生物学观点 【教学重难点】 1.重点、难点：概述肺与外界气体的交换过程 2.重难点突破：实验探究、导入新课激发学生兴趣、引发学生思考。学生主动参与探究活动。 【教法方法】 1、直观演示法 2、活动探究法 3、集体讨论法 【教学过程】 第二节发生在肺内的气体交换 实验探究、导入新课： 师：提出问题;如何让瘪瓶内瘪气球鼓起来？ 活动：分组实验，探究如何让瘪瓶内瘪气球鼓起来 小组内合作交流，探究让瘪瓶内瘪气球鼓起来的方法。 生：回答，可以直接向气球里吹气，有的同学说，可以将瓶壁鼓起，里面的气球就会鼓起。过渡：鼓励学生大胆推测，气体进出瓶内的过程是不是跟人体的呼吸相似呢？同学们，想

不想知道外界气体是怎么进出人体的呢？ 二、新课内容： （一）肺的位置、结构以及胸腔、胸廓的结构 点拨方法： 1、展示人体体腔图 2、展示肺与胸廓图 结论：1、肺位于胸腔内2、胸腔由胸廓、膈围成的空腔。 探究胸廓容积的变化与呼吸的关系。 活动1、引导学生自我体验呼吸。让学生用手按在胸部两侧，深深的吸气，再深深的呼气感受呼吸时胸廓的变化。 2、小组内同学交流，总结并回答问题； 吸气时肋骨向上向外运动，胸廓扩大；呼气时，肋骨向下向内运动，胸廓缩小。 过渡：胸廓的扩大和缩小是由什么原因引起？ （三）探究与呼吸有关的肌肉。 活动：师展示胸廓图，播放膈肌运动的动画，引导学生做屈肘和伸肘动作。 生：观察图片，观看视频，跟随老师做屈肘伸肘动作 师生共同总结：肋间肌、膈肌收缩时，胸廓容积增大；肋间肌、膈肌舒张时，胸廓容积缩小。 探究胸廓扩大导致吸气还是吸气导致胸扩大 活动：分组实验、模拟膈肌运动 活动目标：知道胸廓纵向径的变化受膈肌控制 活动安排： 1、观察并思考：瓶壁、胶管、气球、橡皮膜分别模拟什么？ 2、先向上推橡皮膜，再放松橡皮膜，观察气球体积的变化橡皮膜位置的变化。小组讨论：气球在什么情况下胀大？在什么情况下回缩？ 3、以组为单位回答问题，其他小组进行评价并补充。 （四）探究：为什么肺扩大吸气，肺缩小吸气，即呼吸时肺内气压变化情况。 活动：分组探究——气压与容积的关系 活动目标：1、描述气压与容积的关系 2、理解气体进出人体与肺内气压变化有关。 活动安排:

化工原理气体吸收

1.在总压为100kPa、温度为30℃时，用清水吸收混合气体中的氨，气相传质系数kG=3.84×10-6kmol/(m2·s·kPa)，液相传质系数kL=1.83×10-4m/s，假设此操作条件下的平衡关系服从亨利定律，测得液相溶质摩尔分率为0.05，其气相平衡分压为6.7kPa。求当塔内某截面上气、液组成分别为y=0.05，x=0.01时， （1）以pA-pA*、cA*-cA表示的传质总推动力及相应的传质速率、总传质系数； （2）分析该过程的控制因素。 2.若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为气体。在吸收操作中压力和温度可提高气体的溶解度，有利于吸收。 3.由于吸收过程中气相溶质分压总是溶质的平衡分压，因此吸收操作线总在平衡线的。 4.吸收过程中，KY是以为推动力的总吸收系数，它的单位是 5.用水吸收氨-空气混合气体中的氨，它是属于控制的吸收过程，对于该过程来说，要提高吸收速率，则应该设法减小。 6.若总吸收系数和分吸收系数间的关系可表示为1/KL=1/kL+H/kG，其中1/KL表示，当项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。 7.吸收操作的依据是，以达到分离气体混合物的目的。混合气体中，能够溶解于溶剂中的组分称为或。 8.用水吸收空气中微量氨的操作，在一定的温度和压强下，只要用水量足够小，接触时间足够长，就能得到很浓的氨水（） 9.当V，Y1，Y2及X2一定时，增加吸收剂用量，操作线的斜率，吸收推动力；此斜率又称为（） 10.当吸收剂用量为最少用量时，吸收过程的推动力为，则所需填料层高度将为。 11.在逆流吸收塔中，用清水吸收混合气中溶质组分。其液气比L／V为2.7，平衡关系可表示为Y＝1.5X（X,Y为摩尔比），溶质的回收率为90％，则液气比与最小液气比的比值为（）12.某矿石焙烧炉排出含SO2的混合气体，除SO2外其余组分可看作惰性气体。冷却后送入填料吸收塔中，用清水洗涤以除去其中的SO2。吸收塔的操作温度为20℃，压力为101.3kPa。混合气的流量为1000m3/h，其中含SO2体积百分数为9%，要求SO2的回收率为90%。若吸收剂用量为理论最小用量的1.2倍，试计算： （1）吸收剂用量及塔底吸收液的组成X1； （2）当用含SO20.0003（摩尔比）的水溶液作吸收剂时，保持二氧化硫回收率不变，吸收剂用量比原情况增加还是减少？塔底吸收液组成变为多少？已知101.3kPa，20℃条件下SO2在水中的平衡数据如表所示。 13.在一塔径为0.8m的填料塔内，用清水逆流吸收空气中的氨，要求氨的吸收率为99.5%。已知空气和氨的混合气质量流量为1400kg/h，气体总压为101.3kPa，其中氨的分压为1.333 kPa。若实际吸收剂用量为最小用量的1.4倍，操作温度（293K）下的气液相平衡关系为Y*=0.75X，气相总体积吸收系数为0.088kmol/m3·s，试求 （1）每小时用水量； （2）填料层高度。 14.空气中含丙酮2%（体积百分数）的混合气以0.024kmol/m2·s的流速进入一填料塔，今用流速为0.065kmol/m2·s的清水逆流吸收混合气中的丙酮，要求丙酮的回收率为98.8%。已知操作压力为100 kPa，操作温度下的亨利系数为177 kPa，气相总体积吸收系数为0.0231 kmol/m3·s，试用解吸因数法求填料层高度。