化工原理(下册)期末试题样卷及答案

1一、填空选择题（25分，每空1分）1、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则该塔的HOG将__________，NOG将__________。2、在吸收塔的设计中，当气体流量、气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减小吸收剂用量，则传质推动力将_____________，设备费用将___________。3、某二元混合物，其中A为易挥发组分。液相组成xA=0.4，相应的泡点为t1；汽相组成4.0Ay，相应的露点为t2。则t1与t2大小关系为。4、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐________，其沸点则逐渐_________。5、已知塔顶第一块理论板上升的汽相组成为y1=0.63（摩尔分率，下同），将其全部冷凝为泡点液体，该液体在贮罐内静止分层，上层xD=0.9作为产品，下层x0=0.5于泡点下回流，则回流比R=。6、设计精馏塔时，已知原料为F,xF,分离要求为xDxW,加料热状态q已选定,今若选择较大的回流比R,则NT____,L/V_______｡(增加,不变,减少)7、萃取操作依据是___________________________________________。选择萃取剂的主要原则___________________________、___________________________和_________________________________。8、有一实验室装置将含A10%的A、B混合物料液50公斤和含A80%的A、B混合物料液20公斤混合后，用溶剂S进行单级萃取，所得萃余相和萃取相脱溶剂后又能得到原来的10%A和80%A的溶液。问此工作状态下的选择性系数β＝____________9、在101.3kPa下，不饱和湿空气的温度为295K、相对湿度为69%，当加热到303K时，该空气下列参数将如何变化？相对湿度______，湿球温度______，露点______。10、已知湿空气总压为100kPa,温度为40℃,相对湿度为50%,已查出40℃时水的饱和蒸气压Ps为7.375kPa,则此湿空气的湿度H是____________kg水/kg绝干气,其焓是____________kJ/kg绝干气。11、对某低浓度气体吸收过程，已知相平衡常数m=2，气、液两相的体积传质系数分别为kya=210-4kmol/(m3s)，kxa=0.4kmol/(m3s)。则该吸收过程为________阻力控制。（A）气膜（B）液膜（C）气、液双膜（D）无法确定12、某精馏塔的设计任务为：原料为F、xf，塔顶为xD，塔底为xW，若塔釜上升蒸汽2量V不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽改为饱和液体，则所需理论板NT。（A）增加（B）减少（C）不变（D）不确定13、在精馏塔设计计算中，当F、xF、R、D和W一定，并保持实际操作气速不变，而q值减小，则_______。（A）精馏段塔径不变，提馏段塔径减小（B）精馏段塔径增大，提馏段塔径不变（C）精馏段塔径减小，提馏段塔径增大（D）精馏段塔径减小，提馏段塔径减小14、在B-S部分互溶体系的单级萃取过程中，若加入的纯溶剂量增加而其它操作条件不变，则萃取液浓度oAy_______。(A)增大(B)下降(C)不变(D)变化趋势不确定15、温度为t0，湿度为H0，相对湿度为0的湿空气，经一间接蒸汽加热的预热器后，空气的温度为t1，湿度为H1，相对湿度为1，则_____(A)H0H1；（B）01；（C）H0H1；（D）01。二、问答题（１5分，每小题5分）1、操作中的吸收塔，若吸收剂入塔浓度x2降低，其他操作条件不变，试定性分析气体出塔浓度y2、液体出塔浓度x1的变化趋势。(可画图说明：NOG不变条件下，x1只能变小)2、精馏塔在一定条件下操作，若回流液由饱和液体改为冷液时，其塔顶产品组成有何变化？为什么？3、提高干燥时气流速度而使恒速阶段的干燥速率增大时;xC值将会变大还是变小?试从干燥机理加以分析。三、萃取计算题（10分）用纯溶剂S进行单级萃取，xF=0.15（质量分率，下同），萃取相中A的浓度与萃余相中A的浓度相同，采用溶剂比S/F为1。试求：（1）选择性系数；（2）当溶剂用量为最少时的萃取液浓度oAy。（设所涉及范围内分配系数kA均相同）3四、干燥计算题（15分）在一常压气流干燥器中干燥某种湿物料，已知数据如下：空气进入预热器的温度为15℃湿含量为0.0073Kg水／Kg绝干气，焓为35KJ／Kg绝干空气；空气进干燥器温度为90℃，焓为109KJ/Kg绝干气；空气出干燥器温度为５０℃；湿含量为0.023Kg水/Kg绝干气；进干燥器物料含水量为0.15Kg水/Kg绝干料；出干燥器物料含水量为0.01Kg水／Kg绝干料；干燥器生产能力为237Kg/h（按干燥产品计）。试求：（1）绝干空气的消耗量（Kg绝干气/h）；（2）进预热器前风机的流量（ｍ3/s）；（3）预热器加入热量（KW）（预热器热损失可忽略）。附：湿空气比体积计算公式：vH=（2.83×10-3+4.56×10-3H）×(t+273)五、吸收计算题（15分）在填料塔中，用纯吸收剂逆流吸收某气体混合物中的可溶组分A，已知气体混合物中溶质A的初始组成为0.05，通过吸收，气体出口组成为0.02，溶液出口组成为0.098（均为摩尔分率），操作条件下的气液平衡关系为y=0.5x，并已知此吸收过程为气膜控制，试求：(1)气相总传质单元数NOG；(2)当液体流量增加一倍时，在气量和气液进口组成不变的情况下，溶质A被吸收的量变为原来的多少倍？六、精馏计算题（20分）含苯0.5（摩尔分率，下同）、流量为1000kmol/h的苯甲苯混合液在一常压连续操作的精馏塔内进行分离。按工艺要求塔顶馏出液中苯含量不低于0.9，苯的回收为90%，泡点进料和泡点回流，且R=1.5Rmin，=2.5。试求：（1）塔顶、塔底产品量D、W（kmol/h）及塔底产品浓度xW；（2）写出此操作条件下的精馏段操作线方程；（3）写出此操作条件下的提馏段操作线方程；（4）若在塔操作中将上述进料浓度改为0.4，而维持F、q、R、D不变，能否达到分离要求？化工原理（下册）B卷试题评分标准及参考答案一、填空选择题（25分，每空1分）4xFEAyA,maxM´E´RRMEBS2221mxymxy1、不变，增大2、减小、增加3、21tt4、降低，升高5、2.086、减少，增大7、溶液中各组分在溶剂中溶解度有差异、较强溶解能力、较高选择性、易于回收8、369、降低，升高，不变10、0.0238、101.69/100.6911、A12、A13、A14、D15、B二、问答题（１5分，每小题5分）1、L、G不变，HOG不变、NOG不变；又m不变，故1/A不变。由吸收因数法可知不变，由此可知y2。至于x1的变化，则可用排除法判断：假设x1不变或变大，可见均与NOG不变相矛盾。因此，x1必变小。2、从泡点回流改为冷液回流时，xD↑。其原因是：冷液回流至塔顶时，冷凝一部分蒸气，放出的潜热把冷液加热至塔顶第一板的饱和温度。冷凝部分中含难挥发组分较大，使气相易挥发组分增浓。同时，在塔顶回流比保持不变的条件下，增加了塔内的内回流，使得精馏段实际回流比增大，操作线向平衡线靠近，所需NT减少，这也有利于分离。3、xC↑因为提高干燥时气流速度可导致等速阶段U0增加,随着U0↑,内部水分扩散不及的现象就可能提前来临,即x0↑。也就是:临界含水量x0随恒速阶段的干燥速率的增加而增大。()()AHwwHAwCANkHHttkNrNX恒恒；气速增大和增大物料本性、气固接触方式均相同条件下，三、萃取计算题（10分/7、3，结果允许有误差）（1）作图法求解：连接xF、S两点，因为S/F=1，所以FS中点即为合点M。又AAxy，故过M作水平线RE即为连结线，连接SE、SR，并延长至00RE、，由图上可读出0Ay=0.54，0Ax=0.100000000//0.54/0.110.56/(1)/(1)(10.54)/(1//10.56/(1)/(10.1))AAAABBASAAAAAASBBAyxyxyxyyxyxyxyxxyx也可5（2）设FS线与平衡线左交点为M，过M作水平线ME，则ME即为S用量最少时的连结线。连结SE并延长至AB边上，得oAy=0.6(虚线位置)四、干燥计算题（15分，每小题5分）１．求绝干空气量V（考察X与w之间的关系）ＧC＝Ｇ2(1-ｗ2)=Ｇ2／(1+X2)=237/(1+0.01)=234.7Kg绝干料/hＷ＝ＧC（X1-X2）＝234.7(0.15-0.01)=32.9Kg/hV=W/(H2-H1)=32.9/(0.023-0.0073)=2096Kg绝干气/h２．求风机流量LvH=（2.83×10-3+4.56×10-3Ho）×(to+273)=（2.83×10-3+4.56×10-3×0.0073）×(15+273)=0.825m3湿空气/Kg绝干气L＝V×ｖH=0.825×2096=1729.2m3/h=0.480m3/S３．求预热器加入热量ＱPＱP=V（Ｉ1－Ｉ0）＝2096(109-35)=155104KJ/h=43.08KW五、吸收计算题（15分/9、6）(1)属低浓气体吸收,x2=0306.00098.002.005.0121xyyGL0.51/1.630.6120.306mAALG；LmGmxymxyLmGLmGNOG22211ln116.463.102.005.063.11ln63.111(2)L增大一倍时，因吸收过程为气膜控制，故Kya不变，HOG不变，所以NOG也不变。而11.630.8151.22422mGAAL；，则AyyAA111ln1116.421600606.0815.005.0815.01ln815.0112yyaL增大一倍后，溶质A被吸收的量＝21yyG而原状况下溶质A被吸收的量＝21yyG)(46.102.005.000606.005.021212121倍yyyyyyGyyG六、精馏计算题（20分/6、6、6、2）（1）90.05.010009.0DFxDxFD500Dkmol/hWD1000500Wkmol/hWWxD9.05.010001.0Wx（2）泡点进料，5.0Fexx304.1869.05.15.1869.05.0714.0714.09.0714.05.05.115.05.211minminRRxyyxRxxyeeeDeee精馏段操作线方程：390.0566.0304.29.0304.2304.1111nnDnnxxRxxRRy（3）精馏段操作线与q线交点d坐标为：5.0Fdxx，673.0390.0566.0ddxy故提馏段操作线方程为：WdWdWmWmxxxyxxxy1即1112.3045000.10.6730.10.10.50.11.43250.04311521.304500100016521.4340.043425mmmmVRyxDLRDqFyyxx或者（）则可得提溜段方程(4)xD不能达到分离要求。7此题可图解说明