化工原理（下）考試樣卷

本文格式為Word版，下載可任意編輯——化工原理（下）考試樣卷《化工原理》（下）期末考試樣卷及解答

（適用于化學(xué)工程學(xué)院的學(xué)生）

一填空題和作圖題（40分）

1.對(duì)低濃溶質(zhì)的氣液平衡系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)溫度增加時(shí)，其亨利系數(shù)E將__增加______；溫度一定且氣相分壓不變，當(dāng)系統(tǒng)中液相總濃度增加時(shí)，其平衡常數(shù)m將____增加______。2.在一致的溶質(zhì)液相濃度下，易溶氣體溶液上方的分壓較__小____。（大，?。?/p>

3.在對(duì)流傳質(zhì)理論中，有代表性的三個(gè)物理模型分別為_(kāi)__雙膜模型_______、__溶質(zhì)滲透模型________、_______表面更新模型________。

4.對(duì)一定操作條件下的填料吸收塔，如將填料層增高一些，則該塔的HOG將____不變______，NOG將___增大______。（增大；減??；不變）

5.用逆流操作的吸收塔處理低濃度易溶溶質(zhì)的氣體混合物，吸收劑為純?nèi)軇Ｈ缙渌僮鳁l件不變，而入口氣體的濃度y1增加，則此塔的氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG將__不變_____；出口氣體組成y2將_____增大_____；出口液相組成x1將__增大______。（增大；減小；不變）6.某逆流吸收塔，用純?nèi)軇┪栈旌蠚庵幸兹芙M分，設(shè)備高為無(wú)窮大，入塔y1=8%（體積），平衡關(guān)系ye=2x。若液氣比（摩爾比，下同）為2.5時(shí)，吸收率=___100______%；若液氣比為1.5時(shí)，吸收率=____75______%

7.部分互溶物系單級(jí)萃取操作中，在維持一致萃余相濃度前提下，用含有少量溶質(zhì)的萃取劑S’代替純?nèi)軇㏒，則所得萃取相量與萃余相量之比將__增加______；萃取液中溶質(zhì)A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)___不變_____。（增加；減小；不變）

8.多級(jí)逆流萃取，設(shè)計(jì)中欲達(dá)到同樣的分開(kāi)程度，溶劑比愈大則所需理論級(jí)數(shù)愈__小____；而操作中溶劑比中越大，則最終萃余相中溶質(zhì)組分的濃度愈___小_______。

9某精餾塔的設(shè)計(jì)任務(wù)為：原料為F、xF，要求塔頂為xD，塔底為xW。設(shè)計(jì)時(shí)若選定的回流比R不變，加料熱狀態(tài)由原來(lái)的飽和蒸汽加料改為飽和液體加料，則所需理論板數(shù)NT減小，提餾段上升蒸汽量V′增加。提餾段下降液體量L′增加，精餾段上升蒸汽量V不變。（增大，不變，減小）

10板式塔不正常操作現(xiàn)象尋常有過(guò)量液沫（霧沫）夾帶（夾帶液泛），溢流液泛（或液泛）和嚴(yán)重漏液

11篩板上可能出現(xiàn)各種汽液接觸狀態(tài)，工業(yè)上常用的是泡沫接觸狀態(tài)，和噴射接觸狀態(tài)。12某精餾塔有8塊塔板，塔頂采用分凝器，塔底采用間接蒸汽加熱。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定出

完成一定分開(kāi)任務(wù)的理論板數(shù)為6塊，則全塔效率為50%。

13精餾操作時(shí)，增大回流比，若F，xF，q，D不變，則精餾段液汽比L/V增大，提餾段液汽比L’/V’變小，塔底xW下降。（增大，不變，減?。?/p>

14狀態(tài)點(diǎn)在同一等濕線(xiàn)上的兩股濕空氣具有一致的絕對(duì)濕度和一致的露點(diǎn)溫度。狀態(tài)點(diǎn)在同一絕熱冷卻線(xiàn)（即等焓線(xiàn)）上的兩股濕空氣具有一致的濕球溫度和一致的焓。

15已知濕空氣總壓為101.33kPa，干球濕度為40℃，相對(duì)濕度為50%，已知40℃水的飽和蒸汽壓為7.375kPa，則此濕空氣的濕度H為0.0235kg水/kg絕干氣，其焓值是100.73kJ/kg絕干氣

16作圖題（4分）

三級(jí)錯(cuò)流萃取如圖示。已知各級(jí)分派系數(shù)kA均為1，各級(jí)的溶劑比：S1F?S2R1?S3R2?1，使用純?nèi)軇Ｔ囋趫D中表示三級(jí)錯(cuò)流過(guò)程。

SS1S2S3F，xFR1R2R3E1E2E3

AxFBS

二計(jì)算題（20分）

欲用純?nèi)軇┠媪鞑僮魑漳郴旌蠚怏w中可溶組分?；旌蠚怏w流量為0.5kmol/s進(jìn)塔濃度y1=0.05，出塔濃度y2=0.005(均為摩爾分率)，操作液氣比為最小液氣比的1.5倍，擬采用吸收塔塔徑為0.8m，氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)Kya=0.85kmol/m3.s，操作條件下相平衡關(guān)系為

ye=1.5x，試求：

(1)出塔液體組成x1；(2)填料層高度H；

(3)若填料層高度增加2米,則回收率為多少?解(1)(L/G)min=(0.05-0.005)/(0.05/1.5-0)=1.35(L/G)=1.5×1.35=2.025≈2x1=G(0.05-0.005)/L=0.0225(2)1/A=lnG/L=1.5/2=0.751-1/A=0.25

G0.5HOG(D2)(?0.82)?4?4?1.17mKya0.85??∴NOG=1/0.25×ln[0.25×0.05/0.005+0.75]=4.715≈4.72mH=1.17×4.72=5.52m

NOG?11?1Aln((1?1y1?mx21)?)Ay2?mx2A(3)H'=5.52+2=7.52mNOG'=H'/HOG=6.427

6.427=1/0.25×ln[(0.25)×0.05/y2'+0.75]得y2'=0.00295

η=(y1-y2')/y2=(0.05-0.00295)/0.05=94.1%

三計(jì)算題（15分）

用常壓精餾塔分開(kāi)某二元混合物，其平均相對(duì)揮發(fā)度?=2，原料液量F=10kmol/h，飽和蒸汽進(jìn)料，進(jìn)料濃度xF=0.5（摩爾分?jǐn)?shù)，下同），餾出液濃度xD=0.9，易揮發(fā)組分的回收率為90%，回流比R=2Rmin，塔頂設(shè)全凝器，泡點(diǎn)回流，塔底為間接蒸汽加熱，求：（1）餾出液量D及殘液量W；

（2）從塔頂?shù)谝粔K理論塔板下降的液體組成x1為多少？（3）最小回流比；

（4）提餾段各板上升的蒸汽量為多少kmol/h？

解（1）∵?=DxD/FxF=0.9∴D=0.9FxF/xD=0.9×10×0.5/0.9=5kmol/hW=F-D=5kmol/h（2）∵xD=y1=0.9∴y1=?x1/[1+（?-1）x1]=2×x1/[1+（2-1）x1]=0.9∴x1=0.82（3）∵q=0∴yq=xF=O.5又∵yq=?xq/[1+（?-1）xq]=2×xq/[1+（2-1）xq]=0.5∴xq=0.33即：Rmin=xD-yq/yq-xq=0.9-0.5/0.5-0.33=2.35（4）∵R=2Rmin=2×2.35=4.7∴V=（R+1）D=（4.7+1）×5=28.5kmol/hV′=V-（1-q）F=28.5-（1-0）×10=18.5kmol/h四計(jì)算題（15分）

一理想枯燥器在總壓為100kPa下將濕物料由含水50%枯燥至含水1%（均為濕基），濕物料的處理量為20kg/s。室外空氣溫度為25℃，濕度為0.005kg水/kg干氣，經(jīng)預(yù)熱后送入枯燥器。廢氣排出溫度為50℃，相對(duì)濕度為60%。已知50℃時(shí)水的飽和蒸汽壓為12.3kPa。試求：

（1）濕空氣的體積用量(以預(yù)熱室入口狀態(tài)計(jì))（2）預(yù)熱溫度。

解：（1）廢氣濕度：H2?0.622?ps0.6*12.3?0.622?0.0496kg水/kg干

p??ps100?12.3*0.6汽化水分量：W?G1w1?w20.5?0.01?20?9.90kg/s

1?w21?0.01空氣用量：L?濕空氣體積：

WW9.90???222kg干/s

H2?H1H2?H00.0496?0.005V?LVH?L*?0.773?1.244H0?273?t0273?25?222?0.773?1.244*0.005??188.83m3/s273273（2）理想枯燥過(guò)程，空氣傳給物料的熱量全部用于汽化水分；產(chǎn)生的水汽又返回空氣中，空氣在枯燥器中等焓。

I2??1.01?1.88H2?t2?2492H2?I1??1.01?1.88H?t1?2492H1

t1??1.01?1.88H2?t2?2492(H2?H1)1.01?1.88H1?55.16?111.14?163.2℃

1.019五計(jì)算題（10分）

擬設(shè)計(jì)一多級(jí)逆流接觸萃取塔。在操作范圍內(nèi)所用純?nèi)軇㏒與料液中稀釋劑B完全不

互溶；相平衡關(guān)系為Y=2X。已知入塔頂F=100kg/h，其中含溶質(zhì)A為0.2（質(zhì)量分率），要求出塔底的萃余相中A的濃度降為0.02（質(zhì)量分率）。若實(shí)際采用的萃取劑量為60kg/h，試求離開(kāi)其次理論級(jí)的萃取相和萃余相的組成。解：XF=

xf1?xf=

x0.20.02=0.25XN=N==0.0204

1?x1?0.21?0.02NB=F（1-xf）=100（1-0.2）=80kg/hY1=BS(XF-XN)+Z

=

80（0.25-0.0204）+0=0.30660X1=Y1/K=0.306/2=0.153Y2=BS(X1-XN)+0=

80（0.153-0.0204）=0.176860X