2023年化工原理試卷B及答案

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（勤奮、求是、創(chuàng)新、奉獻）

2023?2023學年第一學期期末考試試卷

主考教師：陸杰、劉錫建、王遠強

學院化學化工學院班級姓名學號

《化工原理（二）》課程試卷B參考答案

（本卷考試時間120分鐘）

題號一二三四五六七八九十總得分

題分2020107101815100

得分

一、填空題（每空1分,共20分）

1、蒸儲是運用各組分揮發(fā)度不同將液體混合物部分汽化而使混合物得到分離的單元操

作，兩組分蒸儲中，相對揮發(fā)度差異越一大一，分離越易；相對揮發(fā)度一等于L

時不能用普通精微方法分離。

2、在精儲塔中當塔板中離開的氣相與液相之間達成相平衡時，該塔板稱為理論板，精

馀塔的塔頂溫度總是低于塔底溫度。

3、總壓為99.7kPa,100C時苯與甲苯的飽和蒸氣壓分別是179.18kPa和74.53kPa,平衡時

苯的液相組成為—0.241（以摩爾分數表達），苯與甲苯的相對揮發(fā)度為

2.40。

4、當分離規(guī)定和回流比一定期，過冷液體進料的q值最大，此時分離所需的理

論板數最少―。

5、對于同一種溶質，溶解度隨溫度的升高而減小，加壓和降溫對吸取操作有利。

6、根據雙膜理論，水吸取空氣中氨的過程屬氣膜控制過程；水吸取空氣中CO2

的過程屬液膜控制過程；上述兩種氣體中，CO,吸取可以采用化學吸取,

可顯著提高吸取速率。

7、在吸取操作中，氣體流量、氣相進出口組成和液相進口組成不變時，若減少吸取劑用量，

則操作線將靠近平衡線，傳質推動力將—減小o

8、當不飽和濕空氣溫度升高時，濕球溫度升高，相對濕度減少，露點不變。

二選擇題（每題2分,共20分）

1、下述說法中錯誤的是（B）。

（A）板式塔內氣液逐級接觸，填料塔內氣液連續(xù)接觸

（B）吸取過程可以用等分子反向擴散說明

（。精儲既可以用板式塔，又可以用填料塔

（D）吸取既可以用板式塔，又可以用填料塔

2、二元溶液連續(xù)精健計算中，進料熱狀況的變化將引起以下線的變化（A）。

（A）提儲段操作線與q線（B）平衡線

（C）平衡線與精微段操作線（D）精儲段操作線與q線

3、操作中連續(xù)精儲塔，F、q、XF、D、W不變，回流比小于原回流比，則（B）。

（A）X。、均增長⑻xD減小，增長

（C）/、Xw均不變（D）不能正常操作

4、為防止液泛的發(fā)生應采用的措施是（C）。

（A）增長氣速（B）增長液體流量（C）增大板間距（D）增長塔板開孔率

5、對一定操作條件下的填料吸取塔，如將填料層增高一些，則塔的Hoc^aC）。

（A）增大（B）減?。–）不變（D）不能判斷

6、低濃度逆流吸取操作，當氣液進塔組成不變，而改變操作條件使脫吸因數s增大，則氣

體出塔濃度L將（A）。

（A）增大（B）減?。–）不變（D）不擬定

7、有關擴散傳質中漂流因數概念，下來討論中對的的是（D）。

（A）漂流因數概念只合用于氣相擴散傳質，而不合用于液相擴散傳質

（B）漂流因數反映分子擴散速率對單向分子擴散傳質速率之比

（C）漂流因數概念只合用于分子擴散傳質過程，而不合用于對流擴散傳質過程

（D）漂流因數一定大于或者等于1

8、將不飽和空氣等濕冷卻到飽和狀態(tài)時的溫度稱為（A）

（A）露點溫度（B）干球溫度（C）濕球溫度（D）絕熱飽和溫度

9、空氣的干球溫度為t,濕球溫度為tw,露點為td,當空氣的相對濕度為100%時，則

(A)

(A)t=tw=tj(B)t>tw>t(i(C)t<tw<td(D)t>tw=t<j

10、干燥過程中較易除去的是(B)。

(A)結合水分(B)非結合水分(C)平衡水分(D)自由水分

三、(10分)、某連續(xù)精儲操作分離二元混合溶液，已知操作線方程為：

精儲段y=0.80x+0.16提儲段y=l.40x-0.02

若原料液于泡點進料時，求回流比，塔頂、塔底產品和進料的組成。

解：由精微段操作線方程斜率一4一=0.80解得R=4

R+1

聯解y-0.80x+0.16及y=x

得塔頂產品組成XD=X=0.80

再聯解y=1.40x-0.02及y=x

得塔底產品組成部分Xw=x=0.05

再聯解y=0.80x+0.16及y=1.40x—0.02

得x-0.3,y—0.4

xF=x=0.3

四、17分)總壓為101.325kPa、溫度為20℃時，N%在水中溶解，N%在溶液中的摩爾分

數為0.012,此時溶液上方氣相中NH3的平衡分壓為2.266kPa。試求此時之溶解度系數”、

亨利系數反相平衡常數加。溶液的密度為lOOOkg/nP.

解:

y0.0224…5

m=—=------=1.867(3分)

x0.012

或者由式（6-1）七=互=至師=188.8kPa（2分）

%0.012

3

溶劑水的密度Ps=1000kg/m,摩爾質量Ms=18kg/kmol,

由式（6-10）計算H

H?——=—^59_=o294kmol/（m3,kPa）（2分）

EM.188.8x18'

五、（70劾在一常壓氣流干燥器中干燥某種濕物料，已知數據如下：空氣進入預熱器的溫度

為15℃,濕含量為0.0073kg水/kg絕干氣，經預熱后空氣進干燥器溫度為90℃,空氣出干燥

器溫度為30℃,濕度為0.023kg水/kg絕干氣。物料通過干燥后含水率由0.15降至0.01（均

為干基），干燥器生產能力Gc為234.7版絕干物料試求：

（1）空氣進出干燥器的焰值變化；（4分）

⑵水分蒸發(fā)量（必/〃）；（2分）

（3）空氣的消耗量及單位空氣消耗量；（4分）

解：（1）4=（1.01+1.882490Hl=110%//Zg絕干氣

Z2=（1.01+1.88H2V2+2490W2=88.9kJ1kg絕干氣

△/=4一人=-21.IkJ/kg絕干氣

（2）水分蒸發(fā)量；W=GJX,-X2）=32.9kg/h

（3）L=W/（〃2—”J=2096kg絕干空氣/h

1=1/（H2-H,）=1/（0.023-0.0073）=63.7kg干空氣/kg水

方、（至邀78分）用連續(xù)精鐳塔分離某二元混合液，原料液流量為200kmol/h,露點進料.，

進料濃度為0.5,塔頂館出液組成為0.96,釜液組成為0.1（以上均為易揮發(fā)組分的摩爾分率）。

操作條件下相對揮發(fā)度為3,塔頂采用全凝器，泡點回流。塔釜間接蒸汽加熱，回流比為最

小回流比的1.2倍。試求：

（1）塔頂和和塔釜產品流量；（4分）

（2）最小回流比；（4分）

（3）精微段操作線方程；（3分）

（4）提儲段操作線方程；（3分）

（5）離開第二層理論板的液體組成（由塔頂往下數）。（4分）

解：（1）

F=D+W

FXF=DXD+WXW

即200=D+W

200x0.5=0.96D+0.1W

解出D=93.0kmol/h,W=107kmol/h

（2）因是露點進料，q=0及yq=XF=0.5,故

二aXq3Xq

17^=0.5

解出Xq=0.25

（3）離開第二層理論板的液相濃度X2

R=1.2x/?min=1.2x1.67=2.2

精儲段操作線方程式為:

Rx2.20.96?,

X.----x+—D=------+--------=0.6875x?+0.3

R+lR+l2.2+1"2.2+1n

(4)L=RD=2.2*93=204.6

'=_L+qF_x，_W

YX

m+lL+qF-WW'

L+qF-W加

204.6+0y107

204.6+0-107X,"xO.l=2.10<,-0.11

204.6+0-107

(5)

ax3x

平衡線關系式為:)\+(a-\)xl+2x

逐板計算:

因塔頂為全凝器，泡點回流，yi=xD=0.96

根據平衡關系式由yi求xi,即:

0.96=

1+2為

解得XI=0.889

根據提儲段操作線方程式由X,求y2:

y2=0.6875x,+0.3=0.6875x0.889+0.3=0.911

再依平衡關系式由丫2求X2：

0.911=^-

1+2X2

解得X2=0.773

七、"5分）用清水在逆流填料塔中吸取某混合氣體中的溶質A,塔徑為1.5m。原料氣中惰

性氣體的流量為0.0743kmol/s,原料氣中溶質A的摩爾分率為0.08。己知操作條件下氣液

平衡關系為Y*=1.8X,氣相總體積傳質系數Kya=5.07X10-2kmol/（m3s）,,若吸取劑用量為最

小用量的1.6倍，現規(guī)定溶質回收率為90%。

求：（1）出塔氣體中溶質A的摩爾比；（3分）

（2）吸取劑用量；（3分）

（3）出塔水溶液的中溶質A的摩爾比；（3分）

（4）填料層高度。（6分）

解：⑴已知y=0.08

0.08

Y-K