2014-2015(1)化工原理试卷B及答案

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2014 ～ 2015 学年第一学期期末考试试卷

主考教师： 陆杰、刘锡建、王远强

学院 化学化工学院 班级 姓名 __________ 学号 ___________

《化工原理（二）》课程试卷B参考答案

（本卷考试时间 120 分钟）

题号 题分 得分 一 20 二 20 三 10 四 7 五 10 六 18 七 15 八 九 十 总得分 100 一、 填空题（每空1分，共20分）

1、蒸馏是利用各组分挥发度不同 将液体混合物部分汽化而使混合物得到分离的单元操作，两组分蒸馏中，相对挥发度差异越___大____，分离越易；相对挥发度___等于1_____时不能用普通精馏方法分离。

2、在精馏塔中当塔板中离开的气相与液相之间达到相平衡时，该塔板称为理论板 ，精馏塔的塔顶温度总是低于 塔底温度。

3、总压为99.7kPa，100℃时苯与甲苯的饱和蒸气压分别是179.18kPa和74.53kPa，平衡时苯的液相组成为___0.241_____（以摩尔分数表示）,苯与甲苯的相对挥发度为_____2.40________。 4、当分离要求和回流比一定时， 过冷液体 进料的q值最大，此时分离所需的理论板数 最少 。

5、对于同一种溶质，溶解度随温度的升高而减小 ，加压 和降温 对吸收操作有利。 6、根据双膜理论，水吸收空气中氨的过程属_____气膜______ 控制过程；水吸收空气中CO2的过程属_____液膜_____ 控制过程；上述两种气体中， CO2吸收可以采用化学吸收 ，可显着提高吸收速率。

7、在吸收操作中，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，则操作线将_____靠近______平衡线，传质推动力将___减小_______。

8、当不饱和湿空气温度升高时，湿球温度 升高 ，相对湿度降低 ，露点不变 。

二、选择题（每题2分，共20分）

1、下述说法中错误的是（ B ）。

(A)板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触 (B) 吸收过程可以用等分子反向扩散说明 (C)精馏既可以用板式塔，又可以用填料塔 (D) 吸收既可以用板式塔，又可以用填料塔

2、 二元溶液连续精馏计算中，进料热状况的变化将引起以下线的变化（ A ）。

(A)提馏段操作线与q线 (B)平衡线

(C)平衡线与精馏段操作线 (D) 精馏段操作线与q 线

3、操作中连续精馏塔，F、q、xF、D、W不变，回流比小于原回流比，则（ B ）。 (A) xD、xW均增加 (B) xD 减小，xW 增加 (C) xD、xW 均不变 (D)不能正常操作 4、为防止液泛的发生应采取的措施是( C )。

(A) 增加气速 (B)增加液体流量 (C) 增大板间距 (D)增加塔板开孔率 5、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则塔的HOG将( C )。

(A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不能判断

6、低浓度逆流吸收操作，当气液进塔组成不变，而改变操作条件使脱吸因数s增大，则气体出塔浓度Y2将（ A ）。

(A) 增大 (B)减小 (C) 不变 (D)不确定

7、有关扩散传质中漂流因数概念，下来讨论中正确的是（ D ）。

(A) 漂流因数概念只适用于气相扩散传质，而不适用于液相扩散传质 (B) 漂流因数反映分子扩散速率对单向分子扩散传质速率之比

(C)漂流因数概念只适用于分子扩散传质过程，而不适用于对流扩散传质过程 (D) 漂流因数一定大于或者等于1

8、 将不饱和空气等湿冷却到饱和状态时的温度称为（ A ）

(A)露点温度 (B)干球温度 (C)湿球温度 (D)绝热饱和温度

9、空气的干球温度为t， 湿球温度为tw ，露点为td ，当空气的相对湿度为100％时，则( A ) （A） t＝tw ＝td （B）t＞tw ＞td （C） t＜tw ＜td (D) t＞tw ＝td 10、干燥过程中较易除去的是（ B ）。

(A)结合水分 (B) 非结合水分 (C) 平衡水分 (D) 自由水分

三、（10分）、某连续精馏操作分离二元混合溶液，已知操作线方程为：

精馏段 y?0.80x?0.16 提馏段 y?1.40x?0.02 若原料液于泡点进料时，求回流比，塔顶、塔底产品和进料的组成。 解：由精馏段操作线方程斜率

R?0.80 解得 R?4 R?1联解 y?0.80x?0.16 及 得塔顶产品组成 xD?x?0.80

再联解 y?1.40x?0.02 及

y?x

y?x

得塔底产品组成部分 xW?x?0.05

再联解 y?0.80x?0.16 及 y?1.40x?0.02 得

x?0.3,y?0.4

四、（7分）总压为101.325kPa、温度为20℃时，NH3在水中溶解，NH3在溶液中的摩尔分数为

0.012，此时溶液上方气相中NH3的平衡分压为2.266kPa。试求此时之溶解度系数H、亨利系数E、相平衡常数m。溶液的密度为1000kg/m3。

解：

y*0.0224 m???1.867 （3分）

x0.012pi*2.266或者由式（6-1） E?kPa （2分） ??188. 8xi0.012溶剂水的密度ρs=1000kg/m3，摩尔质量Ms=18kg/kmol， 由式（6-10）计算H H??EMs?10003

?0.294kmol/（m·kPa） （2分）

188.8?18五、(10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0.0073 kg水/kg绝干气， 经预热后空气进干燥器温度为90℃，空气出干燥器温度为30℃，湿度为0.023 kg水/kg绝干气。物料经过干燥后含水率由0.15 降至0.01（均为干基），干燥器生产能力Gc为234.7kg绝干物料/h。试求： （1）空气进出干燥器的焓值变化；（4分） （2）水分蒸发量（kg/h）；（2分）

（3）空气的消耗量及单位空气消耗量；（4分）

解：（1）I1?(1.01?1.88H1)t1?2490H1?110kJ/kg绝干气

I2?(1.01?1.88H2)t2?2490H2?88.9kJ/kg绝干气

（2）水分蒸发量； W?Gc(X1?X2)?32.9kg/h

（3）L?W/(H2?H1)?2096 kg绝干空气/h

六、（本题18分）用连续精馏塔分离某二元混合液，原料液流量为200 kmol/h，露点进料，进

料浓度为0.5，塔顶馏出液组成为0.96，釜液组成为0.1(以上均为易挥发组分的摩尔分率）。操

作条件下相对挥发度为3，塔顶采用全凝器，泡点回流。塔釜间接蒸汽加热，回流比为最小回流比的1.2倍。试求：

（1）塔顶和和塔釜产品流量；（4分） （2）最小回流比；（4分） （3）精馏段操作线方程；（3分） （4）提馏段操作线方程；（3分）

（5）离开第二层理论板的液体组成（由塔顶往下数）。（4分） 解：（1）

F=D+W FxF=DxD+WxW

即

200= D+W

200×0.5=0.96 D+0.1 W

解出 D=93.0 kmol/h, W=107 kmol/h （2）因是露点进料，q=0及yq=xF=0.5,故 解出 xq=0.25

(3)离开第二层理论板的液相浓度x2 精馏段操作线方程式为： （4）L=RD=2.2*93=204.6

（5）

平衡线关系式为： y?逐板计算：

因塔顶为全凝器，泡点回流，y1=xD=0.96 根据平衡关系式由y1求x1,即：

解得 x1=0.889 根据提馏段操作线方程式由x1求y2:

y2=0.6875x1+0.3=0.6875×0.889+0.3=0.911

再依平衡关系式由y2求x2: 解得 x2=0.773

?x3x ?1?(??1)x1?2x七、（15分）用清水在逆流填料塔中吸收某混合气体中的溶质A，塔径为1.5m。原料气中惰性

气体的流量为0.0743 kmol/s，原料气中溶质A的摩尔分率为0.08。已知操作条件下气液平衡关系为Y*=1.8X，气相总体积传质系数KYa=5.07×10-2kmol/(m3·s)。若吸收剂用量为最小用量的1.6倍，现要求溶质回收率为90%。

求：（1）出塔气体中溶质A的摩尔比；（3分）

（2）吸收剂用量；（3分）

（3）出塔水溶液的中溶质A的摩尔比；（3分） （4）填料层高度。（6分）

解：⑴已知y1?0.08

(2) X2?0

（3）

Y?YL0.08696?0.008696?12??2.592 VX1?X2X1X1=0.0302

mV1.8(4) S???0.6944

L2.592