08级化工原理下册期中试卷及答案[1][1].doc

武汉工业学院 2010 2011学年第二学期期中考试试卷课程名称 化工原理（下）成绩题号一二三1234分值301015151515得分阅卷人一 填空选择题（30分）1（3分）在设计连续操作的精馏塔时，如保持F、D、一定，进料热状态、用的气速也一定，则增大进料量将使塔径增大，而所需的理论板数 不变。 2 （2分）简单蒸馏的主要特点是 不稳定操作 3（2分）精馏塔塔顶某理论板上汽相露点温度为1，液相泡点温度为2。塔底某理论板上汽相露点温度为3，液相泡点温度为4。试按温度大小顺序用、符号排列如下： 4321 。4（2分）含2为（体积）的气体混合物与浓度为Kmol/m3的2水溶液在一个大气压下相接触。操作条件下两相的平衡关系为p*（大气压），则2将从 气 相向 液 相转移。5 (2分)低浓气体吸收中，已知平衡关系y2x，kxa0.2Kmol/m3.s, kya210-4 Kmol/m3.s，则此体系属_气膜_控制。考试课程： 班级： 姓名： 学号： - 密 - 封 - 线 - - 密 - 封 - 线 - 6(2分) 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的HOG将 不变； ，NOG将 增加 。 7(3分) 填料塔是连续接触式气液传质设备，塔内_液相_为分散相，_气相_为连续相。为保证操作过程中两相的良好接触，故填料吸收塔顶部要有良好的_液体分布_装置8(2分)板式塔从总体上看汽液两相呈_逆流_接触，在板上汽液两相呈_错流_接触。 9(3分)板式塔不正常操作现象通常有_过量液沫(雾沫)夹带 ， 溢流液泛(或液泛) 和 严重漏液 。10（2分）精馏塔设计时，若F，xF，xD，xW，V均为定值，将进料热状态从q变为q，设计所需理论板数：（B ） （A）多 （B）少 （C）不变 （D）判断依据不足 11(2分)操作中精馏塔，保持F，xF，q，V不变，减少D，则塔顶易挥发组分回收率变化为（ B ） （A）变大 （B）变小 （C）不变 （D）不确定 12（3分）低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其他操作条件不变，而入口液体组成xa增高时，则气相总传质单元数NOG将（A 增加、B 减少、 C 不变、D 不定） 气相出口组成ya将（A 增加、B 减少、C 不变、D 不定） 液相出口组成xb将（A 增加、B 减少、C 不变、D 不定） 13（2分）单向扩散中的漂流因子。 （） （） （） （） 不一定 第 1 页(共 4页)二 作图题 （10分） 1（5分）操作中的连续精馏塔的操作线如图示。现保持、F、，不变，而使增加，试在原图上定性绘出新工况下的操作线。 2（5分）在低浓度溶质系统逆流吸收塔操作中，其平衡线与操作线如下图，若气液摩尔流量和入口组成（摩尔分率）不变，但操作压力降低。请在y-x图上示意画出操作线和平衡线的变动情况。 - 密 - 封 - 线 -三 计算题（60分）1（15分）用一连续精馏塔分离苯甲苯混合溶液，原料液中含苯0.40，塔顶馏出液中含苯0.95（以上均为摩尔分率），原料液为汽、液混合进料，其中蒸汽占1/3（摩尔数比），苯甲苯的平均相对挥发度为2.5，回流比为最小回流比的2倍，试求： (1) 原料液中汽相及液相的组成； (2) 最小回流比； (3) 若塔顶采用全凝器，求从塔顶往下数第二块理论板下降的液体组成。 第 2 页(共 4 页)2 (15分)用一连续精馏塔分离苯、甲苯液体混合物，塔顶设全凝器，塔底设再沸器，进料量为 ，其中含苯 .（摩尔分率，下同），泡点进料，通过取样测得塔顶馏出液中苯回收率为，塔底产品中苯的组成为.，实际操作回流比.，已知操作条件下平衡关系如图所示，若设该塔在最适宜位置进料， 试求： 塔顶、塔底产品流量及塔顶组成； 该塔具有理论板数和进料位置； 精馏段及提馏段液气比各为多少； 因长期操作再沸器内结垢，试问对塔顶产品质量有何影响？如何才能维持正常生产？（设产品流量不变） - 密 - 封 - 线 - 第 3 页(共 4 页)3（15分）用填料塔从一混合气体中吸收所含的苯。混合气体中含苯（体积），其余为空气, 要求苯的回收率为90（以摩尔分率表示），吸收塔为常压操作，温度为25，入塔混合气体为每小时标准3，入塔吸收剂为纯煤油，煤油的耗用量为最小耗用量的倍，已知该系统的平衡关系y=x（其中y、x为摩尔分率），已知气相体积传质系数yaKmol/m3.S，纯煤油的平均分子量s，塔径。 试求：（）吸收剂的耗用量为多少Kg/h？ （）溶液出塔浓度X1为多少？ （）填料层高度Z为多少？ - 密 - 封 - 线 -4（15分）有一填料层高度为3m的逆流操作的吸收塔，操作压强为 1 atm，温度为23，用清水吸收空气中的氨气，混合气体流率为 18kmol/m2.h ，其中含氨 6%（体积%），吸收率为99%, 清水的流率为43kmol/m2.h，平衡关系为y=0.9x，气相体积总传质系数KGa与气相质量流率的0.8次方成正比，而受液体质量流率的影响甚小。 试估算在塔径、回收率及其他操作条件不变，而气体流率增加一倍时，所需填料层高度有何变化？ 新工况操作线。2当P，m=E/P，平衡线斜率增加，S=mG/L，HG，HL不变， HOG，NOG，操作线将向左上方平行移动（L/G不变）1 设原料液中液相组成为xF，汽相组成为yF（均为摩尔分率） 则（23）xF（13）yF0.4 yF2.5xF/(11.5xF) 解之得xF0.326, yF0.548 Rmin/Rmin+1（xDyq）（xDxq）(0.95-0.548)/(0.95-0.326) Rmin=1.8 精馏段操作线方程为: y=R/(R1)xxD(R1) R=2Rmin=21.8=3.6 y=0.783x0.207 塔顶采用全凝器,y1xD0.95 y12.5x1(11.5x1) 0.95=2.5x1(11.5x1) x10.884 y20.783x10.207=0.7830.8840.207=0.899 y2=2.5x2（11.5x2） 0.899=2.5x2(11.5x2） x2=0.781 2解：（）DxD（FxF）0.922 DxD0.9221500.455.32 DxDFxFWxwFxF（FD）xw55.32 1500.4（150D）0.0555.32 D56.4 kmol/h WFD93.6 kmol/h xD55.3256.40.981 （） T及f（进料位置） xD0.981，xw0.05，1， xD（R1）0.981（2.431）0.286 （0.981，0.981），（0.05，0.05），线 x0.4 作图得：T12111，不含釜，f7 （）精馏段：LVR（R1）2.43（2.431）0.708 提馏段：LV（LF）（LFW） 或VV LRD LV（RDF）（R1）D） （2.4356.4150）（3.4356.4）1.484 （）由于再沸器结垢，则b，VD，R xD 若要求维持xD不变，应提高再沸器加热蒸汽的s，及时清除污垢 3 L/G=43/18=2.39 S=m/(L/G)=0.9/2.39=0.377 y1=0.06 ,y2=y1(1-)=0.06(1-0.99)=0.0006 NOG=1/(1-S)ln(1-S)Y1/Y2+S=6.64 HOG=Z/NOG=3/6.64=0.451 当G一倍,G=2G=36kmol/(m2h) S=2S=0.754 NOG=1/(1-S)ln(1-S)Y1/Y2+S=13.1 HOG=(G/G)0.2HOG=20.20.451=0.518 Z=13.10.518=6.79 m 填料层高度应增加3.79米。 4解：y1=15/17（1000/22.4）=0.01977 kmolNH3/kmol B+NH3 y2=3.95410-4kmolNH3/kmol B+NH3 Y1=y1/(1-y1)=0.01977/(1-0.01977)=0.02017kmol NH3/kmol B Y2=y2/(1-y2)=3.955510-4kmol NH3/kmol B V=2500/22.4(1-0.01977)=109.4kmol B/h L=3.61000/18=200kmol B/h 全塔物料衡算 L(X1-X2)=V(Y1-Y2) 200(X1-0)=109.4(0.02017-3.