大连理工化工原理期末(带答案)

1姓名：_________大连理工大学学号：_________课程名称：化工原理（下）试卷：B考试形式：闭卷院系：_________授课院系：化工学院_考试日期：2005年6月16日试卷共7页____级____班一二三四五总分标准分302520510得分装一、填空（30分）1．在精馏操作中，由于工艺条件变化，进料状态由气相变为液相，提馏段操作线斜率。（减小，增大，不变，变化不确定）2．实际生产中进行间歇精馏操作，一般将和两种操作方式结合起来。订3．常压板式塔进行精馏操作，通常塔板上气液两相的接触状态包括、泡沫接触状态和喷射接触状态。4．清晰分割中，组分不在塔顶出现。5．连续精馏正常操作时，减小再沸器热负荷，回流液流量和进料量和进料状态不变，则塔顶馏出液中易挥发组分的摩尔组成xD将，塔底采出液是易挥发组分的摩尔组成xW将。（减小，增大，不变，变化不确定）线6．平衡蒸馏（闪蒸）的操作温度是在操作压力下混合物的。（泡点温度，露点温度，泡点和露点温度之间）7．Fick定律表明，分子扩散通量与成正比。28．应用停滞膜模型简化对流传质过程，可认为在停滞膜内浓度分布为。（线性，非线性，不确定）9．吸收操作中，如果以获得溶质浓度较高的富液为操作目的，宜取吸收因子A。（大于1，小于1，等于1，任意取值）10．吸收操作中，操作温度降低，其他条件不变，则吸收操作分离能力。（减小，增大，不变，变化不确定）11．采用同样操作条件完成同一分离任务，采用填料A需要的填料层高度为10米，如果选用填料B，需要的填料层高度为14米。请问填料A的理论级当量高度是填料B的理论级当量高度的倍。12．易溶气体吸收过程，气膜传质阻力液膜传质阻力（远远大于，远远小于，几乎相等，不确定关系）。若其他条件不变，入口气量减少，气相总传质单元高度HOG将；出塔气体组成y2将。（减小，增大，不变，变化不确定）13．高浓度易溶气体逆流吸收过程，气膜传质系数由塔底到塔顶。（减小，增大，几乎不变，变化不确定）14．请写出两种常用的解吸操作方法：和。15．硅胶在空气中干燥。如果空气温度降低，硅胶的平衡水分含量，结合水分含量。（减小，增大，不变，变化不确定）16．一定状态的空气，仅降低空气温度，其湿球温度，其露点温度。（增高，降低，不变，不确定）17．恒定干燥条件下，降速干燥阶段物料的表面温度将空气的湿球温度。3（大于，小于，等于，不确定）18．已知湿空气总压为101.3kPa，温度为30℃，空气的相对湿度为60%,已查出30℃时水的饱和蒸气压为4.25kPa，则空气的湿度为kg/kg干空气。19．液-液萃取操作，要求溶剂的选择性系数。（大于1，小于1，等于1，任意取值）20．多级逆流萃取操作增加溶剂用量，完成规定的分离任务所需的理论级数。（增大、减小、不变）21．超临界流体具有近似液体的密度和溶解能力，又具有近似的粘度和渗透能力。（气体，液体，固体）22．膜分离操作物质透过膜的三种传递方式为被动传递、促进传递和主动传递，其中传递方式物质的传递方向为逆化学位方向。23．干燥操作中，采用废气循环流程，将使进入干燥器的空气湿度。（增大、减小、不变）二．（25分）用一精馏塔分离某二元理想混合物，进料量为100kmol/h，其中易挥发组分的摩尔分率为0.4，进料为饱和蒸汽，塔顶采用全凝器且为泡点回流，塔釜用间接蒸汽加热。已知两组分间的平均相对挥发度为3.0，精馏段操作线方程为2375.075.01nnxy，塔顶产品中易挥发组分的回收率为0.95，试求：（1）操作回流比、塔顶产品中易挥发组分的摩尔分率（2分）；（2）塔底产品的流量和塔底产品中易挥发组分的摩尔分率(5分)；（3）精馏段的液相负荷、提馏段的气相负荷（kmol/h）（2分）；（4）最小回流比（4分）；（5）提馏段操作线方程和q线方程（4分）；（6）塔顶第2块理论板上升蒸汽的组成（4分）；（7）若塔顶第1块实际板的液相默弗里板效率为0.7，求塔顶第2块实际板上升蒸汽的组成（4分）。4三、（20分）在一填料塔中，用含苯0.0001（摩尔分数，下同）的洗油逆流吸收混合气体中的苯。已知混合气体的流量为2400m3/h（标准状态），进塔气中含苯0.06，要求苯的吸收率为90%。该塔塔径为0.6m，操作条件下的平衡关系为ye=24x，气相总传质单元高度为1.36m，实际操作液气比为最小液气比的1.3倍，洗油摩尔质量为170kg/kmol。试求：(1)吸收剂用量（kg/h）及出塔洗油中苯的含量；(2)气相总体积传质系数Kya；(3)所需填料层高度，m；(4)增大填料层高度，若其它操作条件不变，定性分析出塔气组成和塔底吸收液组成的变化情况，并图示操作线的变化。5四、（5分）以100kg纯溶剂与100kg含A、B的混合液进行单级萃取，从中抽提溶质组分A。已知原料混合物中的A的质量分数为0.3，操作条件下的物系平衡关系如图所示。试求：(1)萃取相及萃余相的量和组成。(2)为使萃取相中的溶质A组成升至最大所需的溶剂用量。ABS6五、（10分）用常压连续干燥器干燥处理量为900kg/h的湿物料，要求湿物料含水量由10%降至2%（均为湿基）。干燥介质为温度t0=25℃，湿度H0=0.011kg/(kg干空气)的新鲜空气。空气经预热器加热至t1=110℃后进入干燥器，经过理想干燥过程后，在干燥器出口处空气的湿度为0.023kg/(kg干空气)。试求：（1）水分蒸发量及干燥产品量；（2）干燥器出口处空气的温度以及新鲜空气的用量（m3/h）；（3）预热器的加热量（不计热损失）；（4）在t-H图上定性表示出预热及干燥过程中空气状态的变化。附：HtHI2490)88.101.1(273273)244.1773.0(tHvH7B卷答案一、1减小2恒定回流比,恒定产品组成3鼓泡4重非关键组分5增大,减小6泡点、露点之间7扩散方向的浓度梯度8线性9小于110增大110.7112远远大于,减小,减小13减小14气提,升温,降压(三写二)15增大,不变16降低,不变17大于180.01619大于120减小21气体22主动23增大二、解：1、,75.01RR,375.0175.0R,2375.01RxD95.0Dx2、,95.0FDFxDxhkmolD/4095.04.0*100*95.0hkmolW/6040100,0333.0604.0*100*05.0wx3、hkmolRDL/12040*3hkmolFqDRFqVV/6010040*4)1()1()1(4、,4.0qy1818.04.0*)13(34.0)1(qqqyyx,7159.01818.095.04.095.01minminRR520.27159.017159.0minR5、0333.02600333.0*60601201nnnxxy4.0qy6、,95.01y8636.095.0*2395.0*1x8852.02375.08636.0*75.02y7、,7.08636.095.095.01*112xxxxxEDDl8895.01x9046.02375.08895.0*75.02y8三、吸收：12425.29mA)4(90.928.736.128.774200.0600.060.074200.0ln3600.00001.04260.0329601.0946001.04260.0)3(hmkmol77.27836.113.379HGak946001.00001.0600.060.025.291)2(0053301708.313314.10725.2925.295.223.13.15.220001.04260.0600.060.0600.0113.3796.0414.10714.1074.222400)1(122121213OGy2211min221min1221nGnLOGOGOGmnGnLnLnGnLnGnLenGnLnGqqxyNHhmhNyyyyyyyxyyqqxhkghkmolqqqqqxxyyqqyyhkmolGhkmolq、不变。；其它条件不变y2y1x2x1原新9四、解：（1）由进料组成xF确定F点，由杠杆定律确定和点M在连线FS上的位置mM=mF+mS=100+100=200kg∣MS∣=mF/mM*∣FS∣=1/2∣FS∣可见，M点为FS的中点，并可读得总组成为：zA=0.15zB=0.35zS=0.50借助图中辅助曲线图解，求得过M点的联接线ER，由其两端点E、R读得两相的组成：萃取相EyA=0.17yB=0.16yS=0.67萃余相RxA=0.08xB=0.90xS=0.02mR=∣ME∣/∣RE∣*mM=7/32*200=43.8kgmE=200-43.8=156.3kg（2）由连线FS与溶解度曲线交点R2可得萃余相xA的最大值，与之呈平衡的共轭相E2所含溶质的组成yA，即为本过程所能达到的yA,max。通过辅助曲线确定联结线E2R2，于是图上E2读得：yA,max=0.35对应溶剂用量为最小值mS,min：mS,min=∣FR2∣/∣SR2∣*mF=3/49*100=6.1kgABSFRER2E2M10五、解1.蒸发水分量:(2分)干燥产品量:（1分）2.由I1=I2,H1-H0=0.011kg/(kg干空气)所以,出口空气温度t2=80℃（1分）干空气用量:（2分）又因为湿比容所以,新鲜空气用量为（1分）3.预热器加热量:（2分）4.空气状态变化:（1分）HH2H0=H1t0t2t1t)/(47.7302.0102.01.090012211hkg)/(53.82647.7390012hkgqqqmWmm023.02490)023.088.101.1(011.02490110)011.088.101.1(2tI)/(5.6122011.0023.047.7312hkgHHqqmWmL)/(859.027325273)011.0244.1773.0(273273)244.1773.0(300干空气kgmtHvH)/(23.5259859.05.61223hmvqqHmLV)(98.148)/(10363.5)25110()011.088.101.1(5.6122))(88.101.1()(5101kwhkJttHqIIqomLomLPA