化工原理试题

一．填空题（40分）1.精馏操作的依据是混合液中各组分的挥发度差异，实现精馏操作的必要条件包括塔顶液相回流和塔底上升蒸气。2.实验室中用水吸收CO2基本属于液膜,控制，其气膜中浓度梯度（大于，小于，等于）小于液膜浓度梯度，气膜阻力,小于液膜阻力。3.分离任务要求一定，当回流比一定时，在5种进料状况中,冷液体，，进料的q值最大，提馏段操作线与平衡线之间的距离最远,分离所需的总理论板数最少。4.根据两相接触方式的不同，萃取设备可分为式和式两大类，填料萃取塔属于，筛板萃取塔属于。逐级接触式，微分接触式，微分接触式，逐级接触式5．一般干燥过程可划分为恒速阶段和降速阶段，，6．板式塔是接触式气液传质设备，操作时为连续相；填料塔是接触式气液传质设备，操作时为连续相。逐级,液相,连续,气相7．负荷性能图有五条线，分别是液相负荷上限线，液相负荷下限线，雾沫夹带线，漏液线，液泛线。8．当填料塔操作液气比达到泛点气速时，充满全塔空隙，此现象称为，此情况下急剧升高。液体液泛压降9.某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收气体混合物中的A组分，若L增加，其余操作条件不变，则出塔气体ya，出塔液体的浓度x1，回收率。减小减小增大10.溶解度曲线将三角形相图分为两个区域，曲线内为区，曲线外为区，萃取操作只能在进行。两相区,单相区,两相区11.用水萃取煤油中苯甲酸,其中萃取相为，萃余相,轻相为,重相为.水+苯甲酸,煤油+苯甲酸,水相,煤油相12．湿空气经预热后相对湿度φ值将，对易龟裂的物料，常采用的方法来控制干燥器的φ值。干燥操作的必要条件是。干燥过程是相结合的过程。减小，降低干燥速率，物料中水分蒸汽压大于干燥介质中水气分压，热量传递与质量传递二．选择题（20分）1．精馏操作时，若F、D、xF、q、R、加料板位置都不变，而将塔顶泡点回流改为冷回流，则塔顶产品组成xD变化为(B)A．变小B.变大C.不变D.不确定2.气液在塔板上有四种接触状态，最优的接触状态是（D），操作时一般控制在（A）。A.鼓泡接触状态B.蜂窝接触状态C.泡沫接触状态D.喷射接触状态3．与单级萃取相比，若溶剂比及萃取相浓度相同，则多级逆流萃取可使萃余相组成浓度（C）A.增大B.基本不变C.减小D.增大，减小都可能4．饱和空气在恒压下冷却，温度由t降到t1，此时其相对湿度（A），湿度（B），露点（B）A.不变B降低C升高D不确定5.在恒定的干燥条件下，用热空气对某湿物料进行干燥实验，若想提高热空气的温度或提高热空气的流速，则恒速干燥阶段的干燥速率UC将会（A）。A.提高B.降低C.有时提高D.有时降低6.下列情况中(D)不是诱发降液管液泛的原因。A.气液负荷过大B.过量液沫夹带C.塔板间距过小D.过量漏液7.湿空气在间接加热过程中不变化的参数是（C）A.焓B.相对湿度C.露点D.湿球温度8.吸收塔的设计中，若填料性质及处理量（气体）一定，液气比增加，则传质推动力(A)，所需填料层高度(B)。A.增大B.减小C.不变D.不能判断9.在B-S部分互溶的萃取过程中，若加入的纯溶剂量增加而且其它操作条件不变，则萃取液浓度yA（B）A.增大B.减小C.不变D.变化趋势不确定10．某二元混合物，相对挥发度=3，全回流条件下xn=0.3，则yn-1=DA.0.9B.0.3C.0.854D.0.794三．问答题(10分)1.用纯溶剂S对某原料混合液A+B进行单级萃取，操作条件下的溶解度曲线和辅助曲线如附图所示,请在图上自行设置混合液组成点M和萃余相相点R1)在左图上利用辅助线标出萃取相相点E2)在右图上标出原料组成点F,萃取液组成点E,萃余液组成点R,2.解释下列名词:饱和湿度,相对湿度,干球温度,湿球温度,露点2.1).Hs,总压一定时，湿空气的湿度只与水蒸汽的分压有关,当p=ps时，湿度称为饱和湿度.2)相对湿度：在总压和温度一定时，湿空气中水汽的分压p与系统温度下水的饱和蒸汽压ps之比的百分数.3)干球温度t：湿空气的真实温度，将温度计直接插在湿空气中即可测量.4)湿球温度:当热、质传递达平衡时，气体对液体的供热速率恰等于液体汽化的需热速率时空气的温度5)露点：不饱和空气等湿冷却到饱和状态时的温度，以td表示四．计算题（30分）1．用一精馏塔分离二元液体混合物，进料量100kmol/h，易挥发组分xF=0.5，泡点进料，得塔顶产品xD=0.9，塔底釜液xW=0.05（皆摩尔分率），操作回流比R=1.61，该物系平均相对挥发度α=2.25，塔顶为全凝器，求：(1)塔顶和塔底的产品量（kmol/h）；(2)第一块塔板下降的液体组成x1为多少；(3)写出提馏段操作线数值方程；(4)最小回流比。1.（1）塔顶和塔底的产品量（kmol/h）；F=D+W=100（1）505.010005.09.0FFxWD（2）上述两式联立求解得W=47.06kmol/hD=52.94kmol/h（2）第一块塔板下降的液体组成x1为多少；因塔顶为全凝器，111)1(1xxyxD80.09.025.125.29.0)1(111yyx（3）写出提馏段操作线数值方程；17.13894.5261.2)1(DRVV23.18510094.5261.1FRDqFLL则017.034.117.13805.006.4717.13823.1851mmWmmxxVWxxVLy（4）最小回流比。泡点进料，q=1,5.0Fqxx692.05.025.115.025.2)1(1qqqxxy083.15.0692.0692.09.0minqqqDxyyxR2.有一填料吸收塔，在28℃及101.3kPa，用清水吸收200m3/h氨-空气混合气中的氨，使其含量由5%降低到0.04%（均为摩尔%）。填料塔直径为0.8m，平衡关系为Y=1.4X，已知Kya=38.5kmol/h。求（1）若塔出口氨水浓度为平衡浓度的80%时，水的流量L（2）填料层高度Z2.解：（1）05263.005.0105.01Y0004.00004.010004.02Y惰性气体流量hkmolV/69.7)05.01(3012734.222000376.04.105263.011mYX0301.080.011XXhkmolXXYYVL/34.1300301.0)0004.005263.0(69.7)(2121(2)01046.00301.04.105263.0111mXYY0004.022YY00308.0ln2121YYYYYmmYKYYVZmYa74.600308.08.0785.05.38)0004.005263.0(69.7)(221一．填空题（30分）1．简单蒸馏与平衡蒸馏的主要区别是馏出液组成是否随时间变化，有无回流2．精馏塔设计中,回流比越,所需理论板数越少,操作能耗越但随着回流比的增大，操作费和设备费的总和将。大,多,存在一最小值3．在进行筛板塔设计时，若增大板间距，则优点是缺点是允许的气速增大，所需塔径减小,维修不便4．气体通过塔板的阻力可视作是、和阻力之和。气体通过干板阻力，气体通过液层、表面张力引起的,5．在多级逆流萃取中，当溶剂比为最小值时，理论级数为，此时必有一条线与线重合.无穷多,平衡联结线的延长线操作线6.在两组分混合物分离时，间歇精馏适用于场合，萃取精馏适用于，水蒸汽蒸馏适用于场合小批量生产；分离相对挥发度较小的物系；分离沸点较高的不含水有机溶液，加入水蒸汽降低沸点。7.在板式塔设计中，哪些因素考虑不周时，易发生降液管液泛，请列举出其中二种情进制况：,。降液管面积过小、气量大或液量大者说8.填料塔等板高度HETP的定义是：气液两相在填料塔内逆流接触时，是气液两相的主要传质面积。分离效果相当于一块理论板的填料层高度。填料上的液膜表面。9.在恒定干燥条件下用热空气干燥某湿物料。保持空气的流量，温度不变，而降低其湿度，则恒速阶段的干燥速率将,物料表面温度将增大,降低10.脱吸操作是指______________________________________,常用的脱吸方法有__________等。使溶解于液相气体释放出来的操作,气体脱吸\减压脱吸\加热脱吸11.进料热状态参数q的物理意义是__________________________________,饱和蒸汽q等于______________。以1Kmol/h进料为基准,提馏段中液体流量较精馏段中液体流量增大的Kmol/h数,q=012.在1atm下，不饱和湿空气温度为295K，当加热到375K时，绝对湿度，相对湿度，湿球温度，露点。不变，减小,增大，不变二．选择题（30分）1．精馏过程中的操作线为直线，主要基于（B）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2．在萃取操作中，一般情况下选择性系数为(A)A．＞1B．＜1C．＝1D.＝03．利用直角三角形相图ABS进行A+B液相混合物的萃取计算时，习惯上用三角形的角顶点表示（A），三角形内任一点表示（D）。A．纯溶剂B.纯稀释剂C.二元混合物D.A+B+S三元混合物E.萃取相和萃余相组成4．在常压下苯的沸点为80.1℃，环己烷的沸点为80.73℃，为使这两组分的混合液能得到分离，可采用下列那种分离方法（C）A.恒沸精馏B.普通精馏C.萃取精馏D.水蒸汽直接加热精馏5.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6.在等速干燥阶段，在给定空气条件下，对干燥速率正确判断是：（C）A.干燥速率随物料种类不同而有极大的差异；B.干燥速率随物料水份不同而有极大的差异；C.各种不同物料的干燥速率实质上是相同的；D.不一定。7.板式塔中操作弹性最大的是(B)A.筛板塔B.浮阀塔C.泡罩塔8.干燥中物料的平衡水分指的是（C）A.非结合水分B.自由水分C.结合水分D.临界水分9.精馏中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质使上升的汽相易挥发组分浓度提高，最恰当的说法是(D)A.液相中易挥发组分进入汽相；B.汽相中难挥发组分进入液相；C.液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相，但其中易挥发组分较多D.液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相必定同时发生10.对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增大时，亨利系数E将_B____，相平衡常数m将_C____，溶解度系数H将___C__A.增大；B.不变；C.减小；D.不确定。三．问答题（15分）1.简述萃取操作中选择萃取剂的基本原则1.（1）选择性系数要大于,选择性系数越大越易分离。（2）稀释剂与萃取剂的互溶度要小。（3）萃取剂回收的难易及经济性。萃取机与原料液中组分的相对挥发度要大，组成低的为易挥发组分。萃取剂为易挥发组分时，其汽化热要小，以节省能耗。（4）萃取剂的其他物性：与分离混合物的密度差要大；界面张力要适中；粘度小，化学及热稳定性好，腐蚀性小。2.简述恒沸蒸馏原理,比较恒沸蒸馏与普通蒸馏的主要区别2.1)对沸点接近,相对挥发度接近于1的混合液,通过加入第三组分与原溶液中一个或二组分形成一个新的最低恒沸物,从塔顶蒸出,在塔底得到较纯的产品.2)普通蒸馏利用两组分相对挥发度差异进行分离,在塔顶得到低沸点的较纯组分.恒沸蒸馏利用加入第三组分,通过形成新的沸点较低恒沸物,将较少组分从塔顶蒸出,在塔底得至较纯组分.3.简述塔板负荷性能图中五条曲线及塔板的操作弹性3.雾沫夹带线、液泛线、气泡夹带线、液相下限线、漏液线。操作线与负荷性能图上曲线的两个交点为塔上下操作的极限,两极限的气体之比称为塔板的操作弹性,弹性大说明塔适应变动负荷能力大操作性能好.计算题（25分）1．用