化工原理下册5套试卷带答案.doc

12013 - 2014 学年 1 学期 时间110分钟 化工原理 课程 40 学时 2.5 学分 考试形式： 闭 卷 专业年级：化工、制药、应化11级总分100分，占总评成绩 %一、选择填空题(共40分)1、（5分）在气体流量，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，则传质推动力将减少，操作线将靠近平衡线，设备费用将增加。 当温度增高时，溶质在气相中的分子扩散系数将增加，在液相中的分子扩散系数将增加。 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(增加，减少，不变)。 2、（1分）正常操作下的逆流吸收塔，若因某种原因使液体量减少以至液气比小于原定的最小液气比时，下列哪些情况将发生？ （A）出塔液体浓度增加，回收率增加（B）出塔气体浓度增加，但出塔液体浓度不变（C）出塔气体浓度与出塔液体浓度均增加（D）在塔下部将发生解吸现象3、（3分）若维持操作中精馏塔的、f、，不变，而减少塔釜蒸发量。 则：D变小，w变大，变小。 （变大，变小，不变，不确定） 4、（6分）根据下图所示的双塔吸收流程，在下方示意绘出与其相应的操作线（OE为平衡线），并用图中所示浓度符号标明各操作线端点坐标。(将示意图绘于答题纸再作答或将原图剪贴于答题纸上作答均可)Y2bY2aabY1aX2bX1bX1aX2aY1bX1bY2bY2aabY1aX2bX1aX2aY1b 组合1 组合2XYOEXYOE 组合1 组合2组合1 组合25、（1分）进行萃取操作时应使：（ ） A 分配系数大于1 B 分配系数小于1C 选择性系数大于1 D 选择性系数小于16（1分）萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M位于（ ）。 A 溶解度曲线之上方区 B 溶解度曲线上C 溶解度曲线之下方区 D 座标线上7（1分）萃取是利用各组分间的（ ）差异来分离液体混合物的。 A 挥发度 B 离散度 C 溶解度 D 密度8（3分）某液体组成为xA = 0.6、xB = 0.4，若在其中加入与原料液等量的萃取剂S，写出混合后的组成：xA =（ 0.3 ）、xB =（0.2 ）、 xS =（0.5）。 F MBABA9、（3分）在B-S部分互溶的萃取操作中，若萃取相中含溶质A为85kg，稀释剂B为15kg，溶剂S为100kg，则萃取相中yA/yB =（5.67）。 85/1510、填空（6分） 以空气作为湿物料的干燥介质当所用空气的相对温度较大时，湿物料的平衡水份相应较大，自由水份相应 较小 。 常压下，空气中水汽分压为mmHg时，其湿度 。 物料干燥时的临界水份是指由恒速干燥转到降速阶段的临界点时，物料中的含水率；它比物料的结合水份 大 。 11、 （6分） 物料的平衡水份一定是( ) ()非结合水份 ()自由水份 ()结合水份 ()临界水份 空气温度为o，湿度为o，相对湿度为o的湿空气，经一间接蒸汽加热的预热器后，空气的温度为1，湿度为1，相对湿度为1，则( ) ()1 0 ()0 1 ()1 0 ()0 1 在恒定干燥条件下，将含水20的湿物料进行干燥，开始时干燥速率恒定，当干燥至含水量为时，干燥速率开始下降，再继续干燥至物料恒重，并测得此时物料含水量为，则物料的临界含水量为( ) () () () () 空气的干球温度为，湿球温度为w ，露点为d ，当空气的相对湿度 时，则( ) ()w d ()w d ()w d ()w d 12、填空 （4分） 板式塔的类型有：泡罩塔、浮阀塔、和筛板塔 等（至少列举三种）。 筛板塔设计中，板间距T设计偏大优点是液沫夹带少，不易造成降液管液泛；缺点是增加全塔高度。 二、计算题（15分） 某精馏塔用于分离苯甲苯混合液，泡点进料，进料量30kmol/h，进料中苯的摩尔分率为 0.5，塔顶、底产品中苯的摩尔分率分别为0.95和0.10，采用回流比为最小回流比的1.5倍，操作条件下可取系统的平均相对挥发度=2.40。 (1)求塔顶、底的产品量； (2)若塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，求离开第二块板的蒸汽和液体组成。 答文 解：F=D+W FFDw 30=D+W 300.5=D0.95+W0.10 D=14.1kmol/h W=15.9kmol/h xe=xF=0.5, e=e1+(-1)e=2.400.5/1+(2.40-1)0.5=0.706 Rmin=（De）（ee）(0.95-0.706)/(0.706-0.5)=1.18 R=1.51.18=1.77 y=R/(R+1)x+D（R+1)=1.77/(1.77+1)x+0.95/(1.77+1)=0.639x+0.343 1D0.95 11y1(1）=0.95/(2.40-0.95(2.40-1)=0.888 20.639x1+0.343=0.6390.888+0.343=0.910 20.910/2.40-0.910(2.40-1)=0.808 三、计算题（15分） 采用常压干燥器干燥湿物料。每小时处理湿物料，干燥操作使物料的 湿基含量由减至，干燥介质是湿空气，初温为，湿度o水绝干空气，经预热器加热至后进入干燥器中，离开干燥器时废气 温度为，若在干燥器中空气状态沿等线变化。试求： （）水分蒸发量 ； （）绝干空气消耗量 绝干气； （）干燥收率为时产品量 ； （）如鼓风机装在新鲜空气进口处，风机的风量应为多少3？ 答文（）c（12） 1（） 2（） c（） 绝干料 （） （）（21） 1o 水绝干气 1，24 2未知，可通过12求算 1(1.01+1.881)1+249011.011+(1.881+2490)1 2(1.01+1.882)2+249021.012+(1.882+2490)2 2（1.01120+(1.88120+2490)0.009-1.0140）（1.8840+2490） 水绝干气 0.1024/(0.041-0.009) 绝干气 （）22 2c（2） （） （）H 3.1974(0.772+1.244o)(o+273)/273 3.1974(0.772+1.2440.009)(20+273)/273 3 四、计算题（15分）用填料塔从一混合气体中逆流吸收所含的苯。混合气体中含苯（体积），其余为空气, 要求苯的回收率为90（以摩尔比表示），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为摩尔比），已知气相体积传 质系数Y a.035Kmol/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？ 答文解：（1） =90%, yb=0.05,进口： Yb=yb/(1-yb)=0.05/(1-0.05)=0.05263 （mol苯/mol气体） 出口 Ya=Yb(1-)=0.005266 （气体苯流量） V=940/22.4=41.96 kmol/h （气体流量） VB =V(1-yb)=41.96(1-0.05)=39.87 kmol/h (Ls /VB )min =(Yb-Ya)/(Yb/m) =(0.05263-0.00526)/(0.05263/0.14)=0.126 Ls =1.5Ls min =1.50.12639.87=7.536 kmol/h =7.536170 Kg/h=1281Kg/h （2）Xb =(Yb-Ya)/（1.5(Ls /VB )min ） =(0.05263-0.00526)/(1.50.126)=0.251 xb=Xb/(1+Xb)=0.2006 （3）OG =VB /(Y ) =(39.87/3600)/(0.0350.7852)=1.12 m OG =(Yb-Ya)/Ym Yb=Yb-Yb*=0.05263-0.140.251=0.01749 Ya =Ya-Ya*=0.005260=0.00526 Ym =(0.01749-0.00526)/ln(0.01749/0.00526)=0.01018 OG =(0.05263-0.00526)/0.01018=4.65 OGOG =1.124.65=5.2 m 五、计算题（15分） 在B-S部分互溶物系的单级萃取中，料液中溶质A与稀释剂B的质量比为40:60。采用纯溶剂S=200kg，溶剂比S / F为1，脱出溶剂后萃余液浓度=0.3（质量分率），选择性系数b = 8。试求：萃取液量为多少kg？解： 2化工原理试题及答案(绝密请勿到处宣扬)12月25日二、选择题（共5题，每题2分，共10分）1.对吸收操作有利的条件是：（D）A.操作温度高、压强高；B.操作温度高、压强低；C.操作温度低、压强低；D.操作温度低、压强高2.精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板（A），液相温度较下层塔板（）A.高，低；B.低，高；C.高，高；D.低，低3.（D）是塔内气液两相总体上呈逆流流动，而在每块塔板上呈均匀的错流流动。A.板式塔的传质意图；B.板式塔的设计过程；C.板式塔的恒摩尔流要求；D.板式塔的设计意图4.恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的（C）及与物料的接触方式都不变。A.温度、焓值、湿度；B.流速、压强、湿度；C.流速、温度、湿度；D.温度、湿度、压强5.对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确的？（B）A.平衡水一定是自由水；B.平衡水一定是结合水；C.自由水一定是结合水；D.自由水一定是非结合水6.当二组分液体混合物的相对挥发度为（C）时，不能用普通精馏方法分离。当相对挥发度为（A）时，可以采用精馏方法A.3.0；B.2.0；C.1.0；D.4.07.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.精馏用板式塔，吸收用填料塔；C.精馏既可以用板式塔，又可以用填料塔；D.填料塔可以避免液泛3化工原理（下册）期末试题专业 化学工程与工艺 学号 姓名 题号一二三四五六总分得分一、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将不变，NOG将增大 。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，则传质推动力将减小，设备费用将增加。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，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降低，其沸点则逐渐升高。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=2.08 。6、设计精馏塔时，已知原料为F,xF,分离要求为xD和xW,加料热状态q已选定,今若选择较大的回流比R,则NT减少, L/V增大(增加,不变,减少) 7、萃取操作依据是溶液中各组分在溶剂中溶解度有差异。选择萃取剂的主要原则较强溶解能力、较高选择性、易于回收 。8、有一实验室装置将含A 10%的A、B混合物料液50公斤和含A 80%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 36 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？ 相对湿度降低，湿球温度升高，露点不变。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7.375 kPa, 则此湿空气的湿度H是0.0238 kg水/kg绝干气,其焓是101.69/100.69 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 = 210-4kmol/(m3s)，kxa = 0.4kmol/(m3s)。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，若塔釜上升蒸汽量不变，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_ _。 (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j0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j1，则_ _ _ (A) H0H1； （B）j0j1； （C）H0H1； （D）j0 t2 B. t1 t2 C.t1 =t2 7.在稳定操作的吸收塔内，任意截面上的传质速率NA 。 A.相等 B.不等 8.推动力（Y-Y*）与吸收系数 对应。A.KG B.KY C.KX D. kG9.填料塔的正常操作区域为 。A.载液区 B .液泛区 C 恒持液量区 D 任何区域10.二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起以下线的变化 。A平衡线 B 操作线与q线 C平衡线与操作线 D 平衡线与q线11.在板式塔设计中，加大板间距，负荷性能图中有关曲线的变化趋势是，雾沫夹带线（ A ），液泛线（ A ）。 A.上移 B.下移 C.不变12.精馏中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质使上升的汽相易挥发组分浓度提高，最恰当的说法是 。A 液相中易挥发组分进入汽相； B 汽相中难挥发组分进入液相； C 液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相，但其中易挥发组分较多；D 液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相必定同时发生。13.某含乙醇12.5%（质量分数）的乙醇水溶液，其所含乙醇的摩尔比为 。A.0.143 B .0.0559 C 0.0502 D.0.052914.在精馏塔中(理想物系)相邻两层塔板（从上往下数）上取三个样品yn、yn+1 、xn，试判断如下两种操作方式中哪个分析结果正确：全回流（ B ），部分回流（A ）。A. B. C. D. 15.萃取剂的加入量应使原料与萃取剂的和M位于 。A.溶解度曲线上方区 B.两相区 C.任何位置均可 得分评卷人三、计算题（40分）1. 用通风机将干球温度、焓绝干气的新鲜空气送入预热器，预热到后进入连续逆流操作的理想干燥器内，空气离开干燥器时相对温度为52。湿物料由含水量被干燥至含水量，每小时有9 200 kg湿物料加入干燥器内。试求 （1）完成干燥任务所需的新鲜空气量kg/h；(8分)（2）预热器的加热量（2分）解：（1）新鲜空气耗量 绝干物料流量 根据、kJ/kg绝干气，求出kg/kg绝干气 根据、，求出kJ/kg绝干气理想干燥器，所以 绝干气 将温度代入上式求湿度绝干气绝干空气消耗量 新鲜空气消耗量 （2） 预热器的加热量 2. 在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液。原料液流量为50 kmol/h，要求馏出液中易挥发组分的回收率为94。已知精馏段操作线方程为y = 0.75x+0.238；q线方程为y = 2-3x，相对挥发度。试求：（1）操作回流比及馏出液组成（2）进料热状况参数及原料的总组成（3）（4）从塔顶往下数第二层理论板下降的液相组成。(16分)解：（1）操作回流比及馏出液组成 由题给条件，得及解得 R = 3，xD = 0.952（2）进料热状况参数及原料液组成 由于及解得 q = 0.75（气液混合进料），xF = 0.5（3） （4）塔顶全凝器 3. 在一直径为0.8 m的填料塔内，用清水吸收某工业废气中所含的二氧化硫气体。已知混合气的流量为45 kmol/h，二氧化硫的摩尔分数为0.032。操作条件下气液平衡关系为，气相总体积吸收系数为0.056 2 kmol/(m3s)。若吸收液中二氧化硫的摩尔比为饱和摩尔比的76%，要求回收率为98%。求：（1）水用量（5分）（2）吸收塔操作线方程（3分）（3）填料层高度 （6分）.解： 惰性气体的流量为水的用量为 求填料层高度 5化工原理(下)试卷1 考试方式：闭卷 本试卷考试分数占学生总评成绩的 题号一二三四五六七八九十总分核分人得分复查总分 总复查人 得分评卷人 （本题30分）一、填空题1. 某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成xA=0.6，相应的泡点为t1，与之相平衡的汽相组成yA=0.7，相应的露点为t2，则t1_t2。A. 等于； B. 小于； C. 大于2. 在填料塔中用清水吸收混合气中NH3，当水泵发生故障上水量减少时，气相总传质单元数NOG A ，吸收推动力 B 。A. 增加； B. 减少； C. 不变3.气体在液体中的溶解度与温度有关，温度升高时，溶解度 B ；溶解度系数 B ；亨利系数 A 。 A. 增大； B. 减小； C. 不变； D. 不确定 4. 精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数 B ，同时蒸馏釜中所需加热蒸汽消耗量 A ，塔顶冷凝器中冷却介质消耗量 A 。 A. 增加； B. 减少； C. 不变； D. 不确定 5. 逆流操作的吸收塔，当吸收因素A1且填料为无穷高时，气液两相将在 达到平衡。A. 塔顶； B. 塔底； C. 塔中部； D. 不确定 6. 吸收塔逆流操作时，若解吸因数 (mV)/L 增加，而气液进口组成及温度，压力不变，则溶质回收率 降低 ，出塔液体浓度 x1 增大 。7. 对于一定干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，其湿球温度 。 A. 愈高； B. 愈低； C. 不变； D. 不确定8. 在1atm下，不饱和湿空气温度为295K，当加热到375K时，相对湿度 B ，热含量 A ，露点 C 。A. 增高； B. 降低； C.不变 9. 一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在 蒸馏 单元操作中，而A组份通过B组份的单相扩散体现在 吸收 操作中。 10. 饱和空气在恒压下冷却，温度由t1降至t2，此时其相对湿度 B ，湿度 C 。A. 增高； B. 降低； C.不变； D. 不确定 11. 在下列吸收过程中，属于气膜控制的过程是 。A. 水吸收CO2 ； B. 水吸收O2； C. 水吸收NH312. 低浓度逆流解吸塔操作时，若入塔液相浓度 x1 增加，而其它条件不变，则液相总传质单元数NOL 不变 ，出塔液相浓度x2 增加 ，出塔解吸气浓度y1 增加。13. 某精馏塔，进料量为100kmol/h， xF =0.5，要求塔顶 xD不小于0.9，则塔顶最大产量为 （塔高不受限制）。 A. 50； B. 55.6； C. 90； D. 不能确定14. 干燥过程中，物料的临界含水量 平衡含水量。A. 大于；B. 小于；C. 等于15. 已知苯（）甲苯（）混合液在100时的蒸汽压数据为：p 180kPa，pB 74.2kPa，则相对挥发度a 2.43 。16. 相同的干燥条件下，在恒速干燥阶段，湿棉花的干燥速率 湿沙子的干燥速率。 A. 大于； B. 小于； C. 等于； D. 不确定17. 精馏塔设计时，若F,xF,xD,xW,V（塔釜上升蒸汽量）均为定值，将进料状况从q改为q1，则理论板数 。A减小；B不变；C增加；D不确定18. 在常压下苯的沸点为80.1，环己烷的沸点为80.73，为使这两组分的混合液能得到分离，可采用下列那种分离方法 。 A. 间歇蒸馏； B. 普通精馏； C. 萃取蒸馏； D. 水蒸汽蒸馏得分评卷人（本题6分）二、计算题在总压为101.3kPa、温度为30的条件下，含SO2为0.098(摩尔分率，下同)的混合空气与含SO2为0.0025的水溶液接触，试求以Dy表示的传质推动力，并判断SO2的传递方向。已知操作条件下的气液相平衡关系为y=0.46x。解：所以，SO2溶解得分评卷人（本题14分）三、计算题已知湿空气的总压pt=101.3kPa，相对湿度=0.6，干球温度t=30。试求：湿度H；将上述状况的空气在预热器中加热至100所需的热量。已知