化工原理试卷4(下).pdf

A 1 长江大学试卷 学院 班级 学号 姓名 密 封 线 2007 2008 学年 第二学期 化工原理 下 课程考试答案 A 卷 注意 1 本试卷共 5 页 2 考试时间 120 分钟 3 姓名 学号必须写在指定地方 一 一 填空题 每空 1 分 共 18 分 1 吸收分离的是气体混合物 是利用混合物中各组分在溶剂中溶解度 的差异进行 分离的 精馏和萃取分离的是液相 混合物 精馏是利用混合物中组分挥发性 的差异进行分离的 萃取是利用混合物各组分在溶剂中溶解度 的差异进行分离的 2 理论板的板效率为 1 实际板的板效率小于 1 3 精馏塔中的温度从上至下逐渐升高 轻组分浓度逐渐 降低 重组分浓 度逐渐 升高 4 蒸馏过程中两组分的相对挥发度 越大 分离越容易 5 在吸收中 完成最大吸收率所需的填料层高度为 无穷大 6 当湿物料在恒定条件下干燥时 分为二个阶段 开始为 恒速 干燥阶段 随后 为 降速 干燥阶段 7 当气体的溶解度很大时 液相 的传质阻力很小可以忽略不计 该过程称 为 气膜 控制 8 干燥介质的相对湿度越 小 对干燥越有利 9 饱和空气在恒压下加热 温度由 t1 升至 t2 此时其相对湿度 减小 湿度 H 不变 二 选择题 每空 1 分 共 10 分 1 对一定的气体和稀溶液物系 相平衡常数m取决于 B A 温度和浓度 B 温度和压强 C 压强和浓度 D 流速和浓度 题号 一 二 三 四 总分 得分 阅卷人 得分 阅卷人 得分 A 2 2 未饱和湿空气各温度间的关系为 A A t tas td B t td tas C tw td t D t tw tas 3 低浓度难溶气体吸收 其他操作条件不变 入塔气量增加 出塔气体浓度ya 出塔液体浓 度xb将会有 A 变化 A ya xb B ya xb C ya xb D ya xb 4 在逆流吸收塔内 入塔条件不变 填料层高度h0趋向无穷大 当吸收因数A 1时 气液相 在 A 处达到平衡 A 塔顶 B 塔底 C 塔中部 D 塔中某一位置 5 精馏塔板上进行的是 D 扩散时 恒摩尔流概念成立 A 分子 B 涡流 C 单向 D 等分子反方向 6 在连续精馏操作中 由于某种原因造成馏出液组成下降 若要维持馏出液组成不变 可 采取的措施有増大 A 等 A 回流比 B 塔径 C 进料量 D 压力 7 在干燥器中如果进行的是绝热干燥过程 则干燥介质在进出口处的 A 不变 A 焓 B 温度 C 湿度 D 流量 8 在y x图上 操作线若在平衡线上方 则表明传质过程是 A A 吸收 B 解吸 C 相平衡 D 不确定 9 萃取过程中三角形相图中溶解度曲线外的区域表示体系为 A 溶解度曲线内 的区域表示体系为 B A 互溶区 B 两相区 C 完全不溶区 D 不确定 三 简答题 共 22 分 1 吸收中双膜理论的三个要点是什么 6分 答 1 汽液两相间存在着固定的相界面 2 界面两侧分别存在着气膜和液膜 其外侧是湍流区 两相的传质阻力完全在 于通过两层膜的分子扩散 湍流区的阻力忽略不计 3 溶质穿过界面的阻力忽略不计 界面上两相达平衡 2 精馏塔中恒摩尔流假设成立的条件是什么 6分 答 1 各组分的摩尔汽化潜热相等 2 汽液接触时因温度不同交换的显热可以忽略 3 塔内设备保温良好 热损失可以忽略 阅卷人 得分 A 3 长江大学试卷 学院 班级 学号 姓名 密 封 线 3 在三角形相图中画出部分互溶体系两级错流萃取过程操作示意图 标出 x y x y 6分 4 多级逆流萃取的最小溶剂用量如何选取 4分 答 在三角形相图上 逐渐减小溶剂用量 作每一级的操作线和平衡线 当出现任 一级的操作线和平衡线重合时 此时溶剂用量即为最小值 四 计算题 共 50 分 1 拟设计一常压吸收塔 用清水吸收混合气中的氨气 已知混合气中氨的体积分 率为 6 混合气流量为 0 048kmol m 2 s 要求氨的吸收率为 90 实际用水量 取最小用水量的 1 6 倍 吸收条件下的平衡关系为 y 1 3x 气相体积总传质系数 Kya 为 0 075 kmol m 3 s 试求 1 用水量 L 2 出塔溶液浓度 xb 3 填料层高度 h0 4 由于某种原因 吸 收率由 90 提高到 95 吸收剂用量増加为多少才能完成任务 20 分 解 1 吸收率为 90 时 xa 0 yb 0 06 ya 0 06 1 0 9 0 006 阅卷人 得分 S B 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 A F M1 E1 R2 R1 E2 M2 E x y A 4 长江大学试卷 学院 班级 学号 姓名 密 封 线 17 1 3 1 06 0 006 0 06 0 0 min b a b x y y G L 872 1 17 1 6 1 6 1 min G L G L L 0 048 1 872 0 090 kmol m 2 S 4 分 2 xb yb ya G L 0 06 0 006 1 872 0 029 3 分 3 0225 0 029 0 3 1 06 0 b b b y y y 006 0 a a a y y y 0125 0 006 0 0225 0 ln 006 0 0225 0 ln a b a b m y y y y y 326 4 0125 0 006 0 06 0 m a b OG y y y N 4 分 m 64 0 075 0 048 0 OG a K G H y 3 分 h0 4 326 0 64 2 77m 1 分 4 吸收率为 95 时 yb 0 06 y a 0 06 1 0 95 0 003 xa 0 HOG 不变 NOG 不变 20 20 ln 1 1 1 ln 1 1 S S S S mx y mx y S S N a a a b OG 解出 S 0 43 L 0 145 kmol m 2 S 5 分 2 某理想溶液在连续精馏操作中 已知操作线方程如下 精馏段操作线 y 0 8x 0 19 提馏段操作线 y 1 25x 0 02 若原料于露点 饱和蒸汽 进入 试求 xF xD xW R 如果该理想溶液的平均相对挥发度 2 5 用逐板计算法求出进入第二板的 汽相组成及液相组成 16 分 A 5 解 1 R 4 xD 0 95 4 分 y 0 8x 0 19 得 x 0 467 y 1 25x 0 02 y 0 564 露点进料 q 0 xF y 0 564 y 1 25x 0 02 xW 0 08 4 分 2 平衡线方程为 塔顶 y1 xD 0 95 代入平衡线方程 得 x1 0 884 代入精馏段操作线得 y2 0 897 4分 代入平衡线方程 得 x2 0 777 代入精馏段操作线得 y3 0 812 4分 3 某湿物料在常压气流干燥器中进行干燥 湿物料流量为 2400kg h 初始湿基含水量为 3 5 干燥产品的湿基含水量为 0 5 温度为 20 湿度为 0 005kg kg 绝干气的空气经 预热后温度升至 150 进入干燥器 出口废气的湿度为 0 040kg kg 绝干气 假设干燥器为 理想干燥器 试求 汽化的水分量 2 绝干空气的消耗量 3 湿空气的消耗量 4 空气的出口温度 14 分 解 1 Gc G1 1 w1 2400 1 0 035 2316kg 绝干料 h 汽化的水分量为 W GC X1 X2 2316 0 0363 0 00503 72 42kg h 4 分 2 绝干空气消耗量为 4 分 3 湿空气的消耗量为 L 1 H0 2079 49kg h 2 分 4 因为是等焓过程 I1 I2 即 1 01 1 88H1 t1 2490H1 1 01 1 88H2 t2 2490H2 得 t2 60 59 4 分 19 0 1 8 0 1 D R x R R 绝干料 绝干料 kg k