化工原理(下)参考卷及答案

A卷一、单项选择题（每小题2分，共12分）1、在中，代表的是( C )。A、界面处被吸收组分的分压力；B、气相主体中被吸收组分的分压力；C、与液相主体浓度相平衡的气相分压力。2、 吸收操作的作用是分离( A ) 。A、气体混合物； B、液体均相混合物； C、气液混合物。 3、全回流时，y一x图上精馏段和提馏段两操作线的位置（ B ）。 A、在对角线与平衡线之间； B、与对角线重合； C、在对角线之下。4、精馏塔中由塔顶向下的第n-1，n，n+1层塔板上的液相组成（摩尔分率）关系为（ C ） A、xn+1 xn xn-1 ； B、xn+1 = xn = xn-1 ； C、xn+1 xn xn-1 。 5、对于不饱和的湿空气，其露点（ C ）湿球温度。 A、大于； B、等于； C、小于。6、恒速干燥阶段，物料表面的温度等于（ A ）。A、湿空气的湿球温度； B、湿空气的干球温度； C、湿空气的露点温度。二、判断题（每小题2分，共12分）1、低浓度逆流吸收操作中，当吸收剂温度降低而其他条件不变时，相平衡常数m变小。 （ ）2、吸收操作的最小液气比指的是使操作线上某一点与平衡线相遇的液气比。（ ）3、当精馏操作的回流比减少至最小回流比时，所需理论板数为最小。 （ ）4、精馏操作中过冷液体进料将使提馏段的汽流量和液流量都大于精馏段。 （ ）5、某种湿空气的温度t越高，湿空气的相对湿度越低。 ( )6、在气流干燥过程，热空气的焓值必定减小。 （ ）三、简答题（每小题4分，共16分）1、作示意图解释：吸收操作时，操作线愈靠近平衡线，传质推动力愈大还是愈小。答：如图所示：操作线为AB，平衡线为OE。在操作线上任取一点P，从图上可知PQ、PR分别为气相和液相的传质总推动力yy和xx。若操作线AB愈靠近平衡线为OE时，PQ和PR愈短，即气相和液相的传质总推动力yy和xx愈小。2、吸收操作和精馏操作的分离对象和原理依据有何不同?答：吸收操作用于分离气体混合物，精馏操作用于分离互溶的液体混合物；吸收分离是依据不同的气体组分在同一种溶剂中具有不同的溶解度而使不同组分相互分离，精馏操作是依据不同的液体组分具有不同的挥发能力而使不同组分相互分离。3、湿空气通过预热器后其湿度H变大？变小或不变？为什么？答：湿空气的湿度H的大小只与湿空气中的含水量有关，而湿空气通过预热器后，其含水量并无发生变化，故湿空气通过预热器后其湿度H不变。4、作示意图说明如何根据露点td和湿球温度tW在空气湿度图上求取湿空气的干球温度t的过程。四、计算题（共60分）1、（6分）含NH33%（体积）的混合气体，在填料塔内为水所吸收，试求溶液中NH3的最大浓度。塔内压力为2atm，在操作条件下，气液平衡关系为p=2000x（式中：p氨的分压，mmHg；x液相中氨的摩尔分率）解：pA0.03p=0.03*2=0.06atm x*=pA/2000=0.06*760/2000=0.0228 2、 (10 分)一逆流吸收塔，用液体溶剂吸收混合气中的溶质A，已知A在气液两相中的平衡关系为y=x，气液的进塔组成分别为yb=0.1,xa=0.01,当吸收率为80%时,求最小液气比(L/G)min。解：对于低浓度气体吸收 3、(10分)苯和甲苯在92时的饱和蒸气压分别为143.73 kN/m2和57.6 kN/m2。求：苯的摩尔分率为0.4, 甲苯的摩尔分率为0.6的混合液在92时各组分的平衡分压、气相总压及气相组成。解：由拉乌尔定律 pA pA。xA143.730.457.492 kN/m2 pB pB。xB57.60.634.56 kN/m2 气相总压 ppA + pB 57.492+34.5692.052 kN/m2 气相组成 yA pA/p57.492/92.0520.625 yBPB/P34.56/92.0520.375 4、（11分）在一两组分连续精馏塔中，进入精馏段中某层理论板n的气相组成为0.75，从该板流出的液相组成为0.65（均为摩尔分率），塔内的气液比，物系的相对挥发度为2.5，试求：（1）从该板上升的蒸汽组成；（2）流入该板上升的液相组成；（3）回流比R。（提示：对第n板进行物料衡算）解：与符合平衡关系，即 对第n板进行物料衡算可得： 由回流比定义得： 5、（6分）已知1atm下空气的干球温度为30，湿球温度为20，求此空气的湿含量H。 温度()水的饱和蒸汽压(mmHg)汽化潜热(kJ / kg)20 17.54 2446 30 31.82 2424解：HW=0.622 ptw/(p- ptw)=0.622*17.54/(760-17.54)=0.015 kg/kg (HW-H)/(tw-t)=-( 1.01+1.88 H)/rW (0.015-H)/(20-30)=- ( 1.01+1.88 H)/2446 H=0.011 kg/kg 6、（17分）在常压干燥器中用新鲜空气干燥某种湿物料。已知新鲜空气的湿含量为0.0073kg/kg，在预热器中加热到90后送人干燥器，空气离开干燥器时温度为50.干燥器的热损失为11520kJ/kg，没有向干燥器补充热量。每小时处理280kg湿物料，湿物料进干燥室时的温度为15，干基含水率为0.15kg/kg，离开干燥室时的温度为40，干基含水率为0.01 kg/kg。干燥后物料的比热容为1.190 kJ/kg。试求：1、干燥产品质量流量G2；2、水分蒸发量W；3、干空气消耗量L。解： B卷一、单项选择题（每小题2分，共12分）1、 在NA=KL（cG* -cL）中，cG*指的是（ C ）。A、界面处吸收质的浓度；B、液相主体中吸收质的浓度；C、与气相主体中被吸收组分分压力呈平衡的液相浓度。2、“单向扩散”的速率与“等摩尔相互扩散”的速率相比，( A )。 A、前者较大； B、前者较小； C、两者相等。 3、在精馏操作中，塔顶回流液的组成xD与第一块塔板上上升的蒸汽组成y1的关系是 ( A ) 。A、xD=y1。 B、xDy1 。 4、 精馏塔中由塔顶向下的第n1、n、n1层塔板，其汽相组成关系为（ C ）。A、yn1ynyn1； B、yn1ynyn1； C.、yn1ynx，即汽相中的易挥发组分含量大于液相中的易挥发组分含量，这就说明采用部分汽化的方法可使含有两个组分的均相液体混合物得到一定程度的分离。4、画出示意图表示根据相对湿度和湿球温度tW在空气湿度图上求取湿空气干球温度t的过程（不必文字说明）。四、计算题（共60分）1、(7分)向盛有清水的鼓泡吸收器中通人总压为98.1kpa的纯CO2气，经充分接触后，测得水中的CO2平衡浓度为2.85710-2kmol/m3,溶液的密度为1000 kg/m3,求溶解度系数H、亨利系数E及相平衡常数m。 解： （2分） 2、（10分）在填料塔内用清水逆流吸收空气中所含的丙酮蒸汽，丙酮的初含量为3%（体积分数）。现需在该塔中吸收98%。混合气入塔流率G=0.02kmol/（m2.s）。操作条件下的平衡关系可用y=1.75x表示。若出塔水溶液中的丙酮浓度为饱和浓度的70%，求所需的清水用量。解：对于低浓度气体吸收 xb=0.7 xb*=0.7 G(yb-ya)=L(xb-xa) 0.02(0.03-610-4)=L（0.012-0） L=0.049 kmol/（m2.s） 3、(10分)苯和甲苯在92时的饱和蒸气压分别为143.73 kN/m2和57.6 kN/m2。求：苯的摩尔分率为0.4, 甲苯的摩尔分率为0.6的混合液在92时各组分的平衡分压、气相总压及气相组成。解：由拉乌尔定律 pA pA。xA143.730.457.492 kN/m2 pB pB。xB57.60.634.56 kN/m2 气相总压 ppA + pB 57.492+34.5692.052 kN/m2 气相组成 yA pA/p57.492/92.0520.625 yBPB/P34.56/92.0520.375 4、（10分）某二元混合物在连续精馏塔中分离，塔顶馏出液组成为0.92(摩尔分率),回流比为1.2,塔顶设全凝器。试求进入第一层(从上往下数)理论塔板的气相浓度。（已知相对挥发度3）解：进入第一层理论板的气相浓度为y2 ，可利用平衡关系式及精馏段操作线方程式由塔顶馏出液组成xD逐板计算y2。精馏段操作线方程式: 因塔顶采用全凝器,故 y1=xd=0.92 依平衡关系式计算x：即： 得： 依精馏段操作线方程式计算y2：y2=0.5450.79+0.42=0.85 5、(7分)湿空气在101.3kPa、20下湿含量为0.01kg/kg，试求：(1)湿空气的相对湿度1；(2)在压力不变的条件下，将湿空气加热到50时的相对湿度2；（20水的饱和蒸汽压为2.33 kPa；50水的饱和蒸汽压为12.33 kPa）解： 由 得 20时： 50时： 6、（16分）干燥室中，将某物料从含水量5%干至0.5%(均为湿基)。干燥器的生产能力为1.5kg（绝干物料）/s。物料进口温度为21，出口温度为66。热空气进干燥室的温度为127，湿度为0.007kg/kg，而在82离开干燥室。若干燥室不另补充热量，且不计热损失，试求：（1）水分蒸发量W；（2）干空气消耗量L。（干燥后物料的比热容cM=1.88kJ/kg；水在0时的汽化潜热0=2492 kJ / kg）解： G2=GC/(1-2)=1.5/(1-0.005)=1.508 W=kg/kg =(qd+CltM1)-q=(qd+CltM1)-(qM+ql)