化工原理考试题

1化工原理考试题（精馏）一.填空题（20分）1.精馏操作的依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。实现精馏操作的必要条件包括＿＿＿＿＿＿＿＿_＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。2.(2分)已分析测得这四股物料的组成为0.62，0.70，0.75，0.82，试找出YXYXY＝____，X____，Y____，X_____,3.某二元物系的相对挥发度α＝3，在具有理论板的精馏塔内于全回流条件下作精馏塔操作，已知x0.3，则y＝＿＿＿（由塔顶往下数）4.(8分)某泡点进料的连续精馏塔,已知其精馏段操作线方程为y=0.80x+0.172,提馏段操作线方程为y=1.45x-0.015,则回流比R=____,馏出液组成x________,原料组成x=__________.釜液组成x=_________.5.如图所示，ａ点表示＿＿＿＿＿＿＿＿；ｂ点表示＿＿＿＿＿＿＿＿；ｃ点表示＿＿＿＿＿＿＿＿；ａｂ段表示＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；ｂｃ段表示＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。二.选择题（5分）1.某精馏塔精馏段理论板数为NN加，精馏段的理论板数不变，且F、xq、R，V等均不变，则此时:（）A.xxB.xxC.xxD.xx三..问答题1.(10分)精馏塔在一定条件下操作时，问将加料口向上移动两层塔板，此时塔顶和塔底产品组成将有何变化？为什么？四.计算题（65分）1.分离苯和甲苯混合液，进料组成为0.4，馏出液组成为0.95，残液组成为0.05（以上组成均为苯的摩尔分率）。2苯对甲苯的平均相对挥发度为2.44。泡点进料，塔顶冷凝器为全凝器，塔釜为间接蒸汽加热。试求：(1)最小回流比；(2)若回流比取最小回流比的1.2倍，列出精馏段操作线方程(3)列出提馏段操作线方程。2.苯和甲苯混合液含苯0.4(摩尔分率，下同)，流量为100kmol.hx=0.9，塔底x=0.0677,D=40kmol.h于泡点下进入，R为1.4Rmin，已知操作条件下相对挥发度α＝2.47是常数。求：(1)精馏段操作线方程；(2)提馏段操作线方程。3.如图，在由一块理论板和塔釜组成的精馏塔中，每小时向塔釜加入苯－甲苯混合液100kmol，苯含量为50％（摩尔％，下同），泡点进料，要求塔顶馏出液中苯含量80％，塔顶采用全凝器，回流液为饱和液体，回流比为3，相对挥发度为2.5，求每小时获得的顶馏出液量D，釜排出液量W及浓度x4.某一精馏塔，塔顶为全凝器，塔釜用间接蒸汽加热。用以处理含易挥发组成x=0.5(mol组成)的饱和蒸汽。塔顶产量D和塔底排量W相等。精馏段操作线方程为y=5x/6+0.15试求：(1)回流比R，塔顶组成x塔釜组成x(2)提馏段操作线方程。5.由一层理论板与塔釜组成的连续精馏塔，每小时向塔釜加入含甲醇40％(摩尔分率)的甲醇水溶液100kmol，要求塔顶馏出液组成x=0.84，塔顶采用全凝器，回流比R＝3，在操作条件下的平衡关系为y＝0.45x＋0.55，求：(1)塔釜组成x(2)每小时能获得的馏出液量D。一.填空题1.混合液中各组分的挥发度差异。塔顶液相回流塔底上升气流2.y6＝0.82x6＝0.70y7＝0.75x7＝0.623.yx/（1＋（α－1）x3×0.3/(1+2×0.3)3＝0.563xy0.563y3×0.563/（1＋2×0.563）＝0.7944.0.860.2880.0335.ａ）y，xｂ）y，xｃ）y，xｄ）x,xｅ）y,y二.选择题A.三..问答题当加料板从适宜位置向上移两层板时，精馏段理论板层数减少，在其它条件不变时，分离能力下降，xD↓，易挥发组分收率降低，xW↑。四.计算题1.⑴y2.44×0.4/（1＋1.44×0.4）＝0.62Rxy/（yx＝（0.95－0.62）/（0.62－0.4）＝1.5⑵R＝1.2×1.5＝1.8y1.8/2.8）x0.95/2.8＝0.64x0.34⑶．令F=1kmol.hFx=Dx+Wx0.4=0.95D+(1-D)×0.05解得D=0.39kmol.hW=0.61kmol.h∵q=1L'=L+qF=RD+F=1.8×0.39+1=1.7kmol.hV'=V=(R+1)D=2.8×0.39=1.09kmol.h∴y'=L'x'/V'-Wx/V'=1.7x'/1.09-0.61×0.05/1.09=1.56x'-0.028y1.56x0.0282.⑴q=1,yq=2.47×0.4/(1+1.47×0.4)=0.622,Rmin=(0.9-0.622)/(0.622-0.4)=1.25,R=1.4×1.25=1.75,y=1.75x/(1.75+1)+0.9/(1.75+1)=0.636x+0.327⑵V'=V=(R+1)D,L'=L+qF=RD+F,y'=L'x'/V'-Wxw/V'=(RD+F)x'/(R+1)D-(F-D)xw/(R+1)D=1.545x'-0.03693.(12分)题号:6256第6章知识点:210难度:中等*****答案*****y1=xD=0.80.8=2.5x1/(1+1.5x1)x1=0.615yw=x1×R/(R+1)+xD/(R+1)=3×0.615/(3+1)+0.8/4=0.6610.661=2.5xW/(1+1.5xW)xW=0.438100=D+W,100×0.5=0.8D+0.438W4D=17.1(kmol.h),W=82.9(kmol.h)*****答案*****(1)D=F(x-x)/(x-x)即0.5=(0.5-x)/(x-x)R/(R+1)=5/6∴R=5x/(R+1)=x/(5+1)=0.15x=0.9x=0.1(2)提馏段操作线:y'=(L′/V′)x-Wx/V′∵饱和蒸汽进料∴q=0,L′=L,V′=V-F又F=2D,W=D,L=RD,V=(R+1)D∴y'=[L/(V-F)]x'-W×0.1/(V-F)={RD/[(R+1)D-2D]}x'-D×0.1/[(R+1)D-2D]=[5/(6-2)]x'-0.1/(6-2)=1.25x'-0.0255.⑴y1=xD=0.84,0.84=0.45x1+0.55,x1=0.64,yw=3×0.64/(3+1)+0.84/(3+1)=0.69,0.69=0.45×xw+0.55,xw=0.311,⑵D=100(0.4-0.311)/(0.84-0.311)=16.8(kmol.h),W=100-16.8=83.2(kmol.h).化工原理练习题（干燥）一.填空题1.干燥这一单元操作，既属于传热过程，又属______________。2.相对湿度φ值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当φ值大时，表示该湿空气的吸收水汽的能力_________;当φ=0时。表示该空气为___________。3.干燥速率曲线是在恒定干燥条件下测定的，其恒定干燥条件是指：_________________均恒定。4.在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为__________；首先除去的水分为____________；不能用干燥方法除的水分为__________。5.已知某物料含水量X=0.4kg水.kgX=0.25kg水.kgX*=0.05kg水.kg__________，结合水分为__________，自由水分为___________，可除去的结合水分为________。6.对于不饱和空气，表示该空气的三个温度，即：干球温度t，湿球温度tt______________。7.等速干燥阶段物料表面的温度等于__________________。8.湿空气通过预热器预热后，其湿度___________，热焓______________，相对湿度__________。(增加、减少、不变)9.对不饱和空气通过间壁换热器进行加热，使温度由ｔ相对湿度5＿＿＿＿＿，露点＿＿＿＿＿，湿度＿＿＿＿。10.对于为水蒸汽所饱和的空气,则其干球温度ｔ,湿球温度ｔ绝热饱和温度ｔ,露点温度ｔ二、问答题1.如何强化干燥过程？2.欲在298K时用相对湿度为60％的空气干燥木材，使其中水分降到11.5％（湿基），你认为是否可能?为什么?已知在此条件下木材的平衡水分为12％（干基）。3.某恒定干燥过程，（如图所示：预热器K1，干燥器K2，冷却冷凝器K3），已知预热器出口空气的干球温度为t,湿球温度为t出干燥器空气温度为ｔ试在湿空气的H－Ｉ图（或ｔ－H）图上用线段和箭头绘出空气在上述干燥过程状态变化的示意图。并说明空气在各设备中所经历的过程。三.计算题1.某干燥器的生产能力为1000kg.h(产品），物料从含水量2%干燥至含水量0.2%（均为湿基）。已知生产车间的气温为22℃，相对湿度为60%；空气离开干燥器时的温度为45℃，湿球温度为32℃。干燥为等焓过程。试求：(1)水分蒸发量；(2)离开干燥器时空气的体积流量为多少m.h(3)空气进入干燥器的温度；(4)热效率为多少？2.某气流干燥器的生产能力为180kg产品.h,现要求将物料从含水量2%干燥至含水量0.2%，（均为湿基）。已知生产车间的气温为25℃，空气的湿含量为0.01kg水汽.kg94℃进入干燥器，若空气离开干燥器时的湿球温度为32℃，露点为25℃。问：(1)水分蒸发量为多少kg.h?(2)干空气消耗量为多少kg.h(3)干燥器的热效率为多少？(4)空气离开干燥器的温度？(5)干燥过程是否等焓（说明原因）63.在常压连续干燥器中，将处理量为0.417kg.s47％干燥倒5％（均为湿基），采用废气循环操作，新鲜空气与废气混合后经预热器k1加热，再送入干燥器K2，循环比（废气中绝干空气质量与混合气中绝干空气质量之比）为0.8，新鲜空气的湿度H0.0116kg.kg22℃，废气的湿度H0.0789kg.kg，温度为52℃，假设干燥过程为绝热过程，预热器损失可忽略不计。试计算干燥过程的耗热量。并在H－Ｉ图上定性绘制出湿空气的状态变化过程。已知：绝干空气比热为1.01kJ.kg.K,水蒸汽比热为1.88kJ.kg.K,0℃时水蒸汽潜热为2490kJ.kg一.填空题1.传质过程2.小；绝干空气3.干燥介质（热空气）的温度、湿度、速度以及与物料接触的方式。4.自由水分；非结合水分；平衡水分5.0.15、0.25、0.35、0.2（单位皆为：kg水.kg6.t＞t＞t＞7.干燥介质一热空气的湿球温度8.不变、增加、减少9.上升，下降，不变，不变10.＝，＝，＝，＝。二.问答题1.强化干燥过程要依据干燥的不同阶段而采取不同的措施。在等速干燥阶段：要使干燥速率提高，其措施：增大热空气的温度、降低其湿度；增大热空气的流速；改变其接触方式（如垂直流过物料层效果比平行好，若将物料充分分散于气流中更好）在降速干燥阶段：主要改变物料的尺寸（变小）、厚度（减薄）或将物料充分分散于气流中增大其气、固两相的接触面积或加强搅拌等措施来提高干燥速率。2.要求含水量降低到：X＝0.115/(1-0.115)=0.13=13%＞12%(干衡水份)∵X＞X*∴是可能的3.由ｔw1及ｔ1确定A点（由温度为ｔw1的等温线与φ＝100％线相交，再沿等Ｉ线向上与等温线ｔ1相交得A点）。AB为空气在干燥器经历绝热增湿过程，也是等焓干燥过程BC为空气在冷却冷凝器经历等H冷却过程。CD为空气在冷却冷凝器经历析出部分水份过程（φ＝100％线）。DA为空气在预热器中经历等H升温过程。三.计算题1.1）水份蒸发量W：W=G(W-W)/(1-W)=1000×(0.02-0.002)/(1-0.02)=18.37kg水.h2)离开干燥器的空气体积流量V7V=L.v=W.v/(H-H)依t=22℃,φ=60%查出H=H=0.01kg水汽.kgt=45℃,t=32℃,查出H=0.026kg水汽.kg,v=0.94m.kg∴V=18.37×0.94/(0.026-0.01)=1079m.h3)空气进入干燥器的温度t:∵I=I故可查出t=357K=84℃4)热效率h=[(t-t)/(t-t)]×100%=[(84-45)/(84-22)]×1