中南大学化工原理下册试卷及答案

1、中南大学考试试卷（A）20132014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70%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，操作线将平衡线，设备费用将°当温度增高时，溶质在气相中的分子扩散系数将，在液相中的分子扩散系数将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,NOG将（增加，减少，不变）。答文减少：靠近：增加（3分）增加；增加（1分）不变：增加（1分）2、（1分）正常操作下的逆流吸收塔，若因某种原

2、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？C（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）若维持操作中精微塔的F、xf、q,D不变，而减少塔釜蒸发量V。则：xD,xw,L/Vo（变大，变小，不变，不确定）答文：变小，变大，变小。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（0E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）C选择性系数大于1D选择性系数小于11b6.（1分

3、）萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M位于（）。CA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。CA挥发度B离散度C溶解度D密度8.（3分）某液体组成为脍=0.6.X3=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:x1二（）、物料干燥时的临界水份是指:它比物)、Xs)o 0.30.20.5料的结合水份答文较大较小由恒速干燥转到降速阶段的临界点时，物料中的含水率；大11、(6分)物料的平衡水份一定是()(A).非结合水份(B).自由水份(C).结合水份(D).临界水份空气温度为to,湿度为Ho,相对湿

4、度为小。的湿空气，经一间接蒸汽加热的预热器后，空气的温度为tl,湿度为Hl,相对湿度为“1,则()(A).Hl>H0(B).4)0>4)1(C).Ill<110(D).<|>0<<1)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5%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0.05%,则物料的临界含水量为()(A).5%(B).20%(C).0.05%(D).4.55%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6=9 8 %时，则()(A) . t = t w =

5、t d(C). t < t w < t d答文CB A(B) . t > t w > t d(D). t > t w = t dB12、填空(4分) 板式塔的类型有：、和等(至少列举三种)。 筛板塔设计中，板间距HT设计偏大优点是:缺点是«答文泡罩塔、浮阀塔、筛板塔液沫夹带少，不易造成降液管液泛：增加全塔高度。二、计算题(15分)某精馀塔用于分离苯一甲苯混合液，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a=2.40。

6、(1)求塔顶、底的产品量；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+WFxF=DXd+Wx.30=D+W30X0.5=DX0.95-WXO.10D=14.Ikmol/hW=15.9kmol/hxe=Xr=0.5,ye=Qxe/1+(a-1)xe=2.40X0.5/l+(2.40-1)X0.5=0.706Rmin=(xD-ye)/(ye-xe)=(0.95-0.706)/(0.706-0.5)=1.18R=1.5X1.18=1.77y=R/(R+l)x+xD/(R+1)=L77/(1.77+1)x+0.95/(1.77+1)=0.639x+0.343yi

7、=xD=0.95Xi=yi/a-yi(a-1)=0.95/(2.40-0.95(2.40-l)=0.888y：=0.639x1+0.343=0.639X0.888+0.343=0.910xc=0.910/2,40-0.910(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1000kg,干燥操作使物料的湿基含量由40%减至5%,干燥介质是湿空气，初温为20,湿度Ho=0.009kg水/kg绝干空气，经预热器加热至12后进入干燥器中，离开干燥器时废气温度为40-C,若在干燥器中空气状态沿等I线变化。试求：(1)水分蒸发量Wkg/s；(2)绝干空气消耗量Lk

8、g绝干气/s；(3)干燥收率为95%时产品量kg/s：(4)如鼓风机装在新鲜空气进口处，风机的风量应为多少m'/s?答文(1)W=Gc(XLxjxx=0.4/(1-0.4)=0.667x3=0.05/(1-0.05)=0.0526Gc=1000(1-0.4)=6001(8绝干料/»1W=600(0.667-0.0526)=368.64kg/h=0.1024kg/s(2)L=W(1I2-H1)Hl=Ho=0.009kg水/kg绝干气t,=120,t二=20C11=(1.01+1.8811：)t1+2190111=1.01ti+(l.88t"2490)I2=(1.01+

9、1.88112)12+2490H：=l.01t?(188t：+2490)H:/.H2=(1.01X120+(1.88X120+2490)X0.009-1.01X40)/(1.88X40+2490)=0.041kg水/kg绝干气工L=0.1024/(0.041-0.009)=3.1974kg绝干气/s(3) G2'=0.95G2伺，G2'=0.95XGc(1+x：)=0.95X600/3600X(1+0.0526)=0.167kg/s(4)V=LvH=3.1974(0.772+1.244Ilo)(to+273)/273=3.1974(0.772+1.244X0.009)X(20+

10、273)/273=2.69m3/s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5%(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25C,入塔混合气体为每小时940标准mb，入塔吸收剂为纯煤油，煤油的耗用量为最小耗用量的1.5倍，已知该系统的平衡关系Y=0.14X(其中Y、X为摩尔比)，已知气相体积传质系数KYa=0.035Kmol/£s,纯煤油的平均分子量Ms=170,塔径D=0.6m。试求：(1)吸收剂的耗用量为多少Kg/h?< 2)溶液出塔浓度*为多少？< 3)填料层高度Z为多少m?答文解：(1)n

11、=90%,yB=0.05,进口：Yb=yb/(l-yJ=0.05/(1-0.05)=0.05263(mol苯/mol气体)出口Ya=Yb(l-n)=O.005266(气体+苯流量)¥=910/22.4=41.96kmol/h(气体流量)V5=V(l-yB)=41.96(1-0.05)=39.87kmol/h(Ls/Vs)min=(Y-Y.)/(Yo/ni)=(0.05263-0.00526)/(0.05263/0.14)=0.126L：=1.5LSmin=1.5X0.126X39.87=7.536kmol/h=7.536X170Kg/h=1281Kg/h(2) &=(Yb-Yj/(1.5(LS&)min)=(0.05263-0.00526)/(1.5X0.126)=0.251x,=V(l+Xo)=0.2006(3) HocKb/(KyaQ)=(39.87/3600)/(0.035X0.785X0.6:)=1.12mNcc=(YT)/AYmAR=YlYd*=005263-0.14X0.251=0.01749AYa=Ya-Ya*=O.005260=0.00526=(0.01749-0.00526)/In(0.01749/0.00526)=0.01018=(0.05263-0.00526)/0.01018=4.65Z=HocXN”=1.12