中南大学2006年上期化工原理(下)试题与答案

中南大学考试试卷）2006--2006学年1学期 时间110分钟化工原理(下)课程48学时3学分考试形式：闭专业年级：化工0301-0306 总分100分，占总评成绩70%注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上一、选择填空题（40分）(2分)在常压下2℃时氨在空气中的分压为15.2kPa,与之平衡的氨水浓度为15NH/100kgHO，此时m= 。3 2(4分)将相对挥发度为2.47的某二元混合物在全回流操作的塔中进行精馏，现测得凝器中冷凝液组成为0.98，塔内第二层塔板上升的汽相组成为0.969，则离开塔顶第一层塔板的液相浓度为 ，塔顶第一层板的汽相默弗里效率为 。(2)等速干燥阶段物料表面的温度等。(2分)常压下乙-水溶液的y-x图上，有一点是平衡线与对角线的交点M,此点溶称为 ,其两相的浓。(2分)将含水量为0.5kg水/kg绝干料的某物料与一定状态的空气接触，测出物料平衡水分为0.05kg水/kg绝干料，则此物料的自由水分。(4SO2

为10%（体积）的气体混合物与浓度为0.020kmol/m3的SO2

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*=1.62C(atm)，则SO将从A A 2 相向 相转移，以气相组成表示的传质总推动力为 。(2？（举其中四个因素）。8、(2分)精馏过程的操作线为直线，主要基。A.塔顶泡点回流C.恒摩尔流假定

B.理想物系D.理论板假定9、(2分)在某精馏塔操作中，若保持塔釜上升蒸汽量）不变，减小D，塔顶易挥发组分回收。A.增大 B.不变 C.减少 D.不确定10、(2分负荷性能图中条线，分别 。11、(4分)分配系数kA<1AyA（＜，=，＞）AXA。选择性系与精馏操作相当。在B-S部分互溶系统中若萃取相中含溶质A=85k稀释剂B=15k溶剂则萃取相中yA/yB= 。(yAyB均表示质量分)12（2）三级错流萃取如图示。已知各级分配系数kA1S1/F=S2/R1=S3/R2=1，使用纯溶剂。试在图中表示三级错流过程。13、（2分）请将你认为最恰切答案填( 内:进行萃取操作时应:( )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1一般情况下，稀释剂B组分的分配系数kB值:( )大于1 B)小于1C)等于1 D)难以判断，都有可能14（2分）请将你认为最确切答案填在（ ）内。连续精馏塔设计时，当采用塔顶全凝器，泡点回流方案时，为完成分离任务所需论板数为。若采用塔顶分凝器，而回流比和前方案相同时，则完成同样分离任务所需理论板数为T。比较（ ）（Ａ）ＮT2＞ＮT1； （Ｂ）ＮT2＝ＮT1；（Ｃ）ＮT2＜ＮT1； （Ｄ）判断依据不足。15（2)物料中非结合水的特点之一是其产生的水蒸汽同温度下纯水饱和蒸汽压。A.小于 B.等于 C.大于 D.不确定16（4）（1）在逆流吸收塔操作时，物系为低浓度气膜控制系统，如其他操作条件不变，而气液流量按比例同步减少，则此时气体出口组成ya将＿＿＿＿，而液体出口组成xb将回收率将＿＿＿＿。（2)工程上常用水——空气系统进行氧解吸以测定填料传质性能，这种系统属于＿＿＿＿＿系统，传质阻力主要在＿＿＿＿一测。（15）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0.951.5α=2.40。求塔顶、底的产品量；求出精馏段操作线方程；若塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，求离开第二块板（由塔顶往下数）体组成。三（15）880mm6m56mm25101.325绝压）20005%（体积）体积。塔底送出的溶液中每kg61.2g。在上述操作条件下，平衡关系为试求：y气相总传质系数Ky每小时回收的丙酮量。已知丙酮分子量为58,水分子量为18.（20分水量由40％减至５％（均为湿基，干燥介质为373Ｋ的热空气，其中所含水汽的分压为1.0kN/ｍ2，空气在313Ｋ及相对湿度70％下离开干燥器，试求所需要的空气量。水在3137.4ｋＮ／ｍ2101.3ｋＮ／ｍ2。（10）用纯溶剂SXf=0.15(质量分率，下同)。萃取相中A的浓度与萃余相中A的浓度相同。⑴选择性系数β;⑵当溶剂用量为最少时,求萃取液浓度yA°。(设所涉及范围内分配系数KA均相同)中南大学考试试卷（A）答案2006--2006学年1学期 时间110分钟化工原理(下)课程48学时3学分考试形式：闭专业年级：化工0301-0306 总分100分，占总评成绩70%注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上一、选择填空题（40分）1(2分)在常压下时氨在空气中的分压为15.2kPa,与之平衡的氨水浓度为15NH/100kgHO，此时m= 。3 2答案： 1.0952、(4分)将相对挥发度为2.47的某二元混合物在全回流操作的塔中进行精馏，现测得全凝器中冷凝液组成为0.98，塔内第二层塔板上升的汽相组成为0.969，则离开塔顶第一层塔板的液相浓度，塔顶第一层板的汽相默弗里效率答案： 0.969; 0.6043、(2分)等速干燥阶段物料表面的温度等答案：干燥介-热空气的湿球温度4(2分)常压下乙醇-水溶液的y-xM,此点溶液称为 ,其两相的浓答案：恒沸液 相等5(2)将含水量为0.5kg水/kg绝干料的某物料与一定状态的空气接触，测出物料的衡水分为0.05kg/kg绝干料，则此物料的自由水分。答案：0.45kg水/kg绝干料6(4分)将含SO体积）的气体混合物与浓度为0.020kmol/m3SO2 2大气压下相接触。操作条件下两相的平衡关系为P*=1.62C(atm)，则SO

将 A A 2相向 相转移，以气相组成表示的传质总推动力答案：气; 液; 0.0676atm7、(2？（举其中四个因素）。答案：物料的含水性质、大小、形态、堆积厚度,干燥介质的温度、湿度、流速以及同物料的接触状态（由干燥器类型决定）8、(2分)精馏过程的操作线为直线，主要基。A.塔顶泡点回流C.恒摩尔流假定

B.理想物系D.理论板假定答案：B9、(2分)在某精馏塔操作中，若保持塔釜上升蒸汽量）不变，减小D，塔顶易挥发组分回收。A.增大 B.不变 C.减少 D.不确答案：C10、(2 分) 负荷性能图中有

条线，分别是。答文：①5 ②液泛线、雾沫夹带线、漏液线、液相上限线、液相下限线11、(4分)分配系数kA<1AyA（＜，=，＞）AXA。选择性系数β与精馏操作中 当。在B-S部分互溶系统中若萃取相中含溶质稀释剂溶剂则萃取相中yA/yB= 。(yAyB均表示质量分)答文：①萃取相中A组分浓度yA<萃余相中A组分浓度XA②相对挥发度α③5.67∵yA=85/(15+85+100)=0.425yB=15/(15+85+100)=0.075∴yA/yB=0.425/0.075=5.6712（2）分配系数kA1S1/F=S2/R1=S3/R2=1，使用纯溶剂。试在图中表示三级错流过程。参见附图:w10b023.t答文:评图标准:M1、M2、M3各点应在中点，ER平行与BS。参见附图:w10b023.d13、（2分） 请将你认为最恰切答案填( 内:进行萃取操作时应:( )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1一般情况下，稀释剂B组分的分配系数kB值:( )大于1 B)小于1C)等于1 D)难以判断，都有可答文：(1)C (2)B14、（2分） 请将你认为最确切答案填在（ ）内。连续精馏塔设计时，当采用塔顶全凝器，泡点回流方案时，为完成分离任务所需论板数为。若采用塔顶分凝器，而回流比和前方案相同时，则完成同样分离任务所需理论板数为T。比较（ ）（Ａ）ＮT2＞ＮT1； （Ｂ）ＮT2＝ＮT1；（Ｃ）ＮT2＜ＮT1； （Ｄ）（Ｃ）15（2)物料中非结合水的特点之一是其产生的水蒸汽同温度下纯水饱和蒸汽压。A.小于 B.等于 C.大于 D.不确定答：B16（4）在逆流吸收塔操作时，物系为低浓度气膜控制系统，如其他操作条件不变，而气液流量按比例同步减少，则此时气体出口组成ya将＿＿＿＿，而液体出口组成xb将回收率将＿＿＿＿。工程上常用水——空气系统进行氧解吸以测定填料传质性能，这种系统属于＿＿＿＿＿系统，传质阻力主要在＿＿＿＿一测。1）L/G不变，而L↓↓，且H一定，故HO↓，故应有yaxb（2）液膜控制， 液相二、j07b15013（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0.950.101.5倍，操作条件下可取系统的平均相对挥发度α=2.40。求塔顶、底的产品量；求出精馏段操作线方程；若塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，求离开第二块板（由塔顶往下数）液体组成。1）F=D+WｘF＝Ｄ＋Ｗw30=D+W 30×0.5=D×0.95+W×0.10 D=14.1kmol/h W=15.9kmol/hxe=xF=0.5,ｙe=αｘe／[1+(α-1)ｘe]=2.40×0.5/[1+(2.40-1)×0.5]=0.706（2）Rmin=（ｘD－ｙe）／（ｙe－ｘe）＝(0.95-0.706)/(0.706-0.5)=1.18R=1.5×1.18=1.77（3）ｙ＝ｘD＝0.951ｘ＝ｙ／[α－y(α－1）]=0.95/[(2.40-0.95(2.40-1)]=0.8881 1 1ｙ＝0.639x1+0.343=0.639×0.888+0.343=0.9102ｘ＝0.910/[2.40-0.910(2.40-1)]=0.8082三（15分）某厂有一填料吸收塔，直径为880mm，填料层高6m，所用填料为56mm的拉西环。在25℃及101.325绝压）2000含5%（体积）体积61.2。在上述操作条件下，平衡关系为根据上述所测出的数据，试求：y气相总传质系数Ky每小时回收的丙酮量。已知丙酮分子量为58,水分子量为18.）1：吸收因子法mG/Lm(xx1 2)

/(y1

y)2(0.019830)/(0.052.63103)0.83722 1 mG ymx mG 1 0.05 N ln[(1 ) 1 2 ] ln[(10.8372) 0.8372]1OG mG L ymx L 10.8372 2.631012 2L8.4H h/N 6/8.40.714 mOG OGG200027383.222.4 293 G 83.2 Ky

H OG

0.7144

191.6kmol/(m3h)0.053 kmol/(m3s)方法2：对数平均推动力法y y 61.2 61.2/

2.63103x 0.019831 100061.261.218 58y*mx20.019830.03966,Δy yy*

0.010342 1 1 1 1y*mx2

Δy2

y y*2

2.63103yy 0.010342.63103Δy 1 m yln 1y2

ln 0.010342.63103y2 0.052.63103NOG ym

0.00563

8.4H h/NOG

6/8.40.714 mG200022.4

83.2kmol/hG 83.2K 191.6kmol/(m3h)0.053 kmol/(m3G 83.2y H OG

0.714 0.8824（2）每小时回收的丙酮量G=G(y-y=83.2×(0.02.63×1-3)=3.94kmol/h=228.5kg/hA 1 2四、j09a10084（20分）在一干燥器中干燥某湿物料，每小时处理湿物料1000ｋｇ，经干燥后物料的含水量由40均为湿基37331370313Ｋ时的饱和蒸7.4ｋＮ／ｍ2101.3ｋＮ／ｍ2。解：１．求ＷＷ＝Ｇc（ｘ－ｘ）1 2Ｇ1＝１０００ｋｇ/h=0.278Kg/s∴Ｇc＝０．２７８（１－０．４）＝０．１６７ｘ＝ｗ／（１－ｗ）＝０．４０／（１－０．４０）1 1

＝０．６６７ｋｇ／ｋｇ绝干料ｘ＝ｗ／（１－ｗ）＝０．０５／（１－０．０５）2 2

＝０．０５３