化工原理试卷库(下册2)[含答案].doc

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年 月 日
考试用
2 广西大学课程考试试卷
（ —— 学年度第 学期）
课程名称：化工原理
试卷类型：（A、B） 命题教师签名：
教研室主任签名： 主管院长签名：
题 号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
总分
应得分
36
10
6
48

100
实得分

评卷人

一、填空题（共36分）：
1、(6分)在逆流操作吸收塔中，其操作线及平衡线如下图，若其他操作条件不变而系统温度增加（设温度对SC的影响可略）则塔的气相总传质单元高度HOG将 ，气体出口浓度y2将 ，液体出口浓度x1将 。

2、(6分)某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则回流比等于 ；馏出液量等于 ；操作线斜率等于 。

3、(7分)塔板中溢流堰的主要作用是为了保证塔板上有 。当喷淋量一定时，填料塔单位高度填料层的压力降与空塔气速关系线上存在着两个转折点，其中下转折点称为 ，上转折点称为 ；筛板塔、泡罩塔、浮阀塔相比较，操作弹性最大的是 ，单板压力降最小的是 ，造价最便宜的是 。

7
考试过程中不得将试卷拆开 第 页（共4页）
广西大学课程考试试卷
4、（11分）
干燥器内部无补充加热的情况下，进干燥器的气体状态一定，干燥任务一定，则气体离开干燥器的湿度H2越 ， 干燥器的热效率越 ；
对于为水蒸汽所饱和的空气，则其干球温度t、tW、tas、td的关系是t tW tas td。
一定湿度H的气体，总压P加大时，露点温度td将 ，而当气体温度升高时，则td将 。

5、(6分)（化工工艺类专业做）
萃取是指 ；
某液体组成为xA=0.6，xB=0.4，试在三角相图中表示出该点的坐标位置。若在其中加入等量的S，此时坐标点位置在何处（在坐标图中标明），并请写出其组成：xA= ，xB= ，xS= 。

6、(6分)（非工艺类专业做）
在精馏中，溶液的相对挥发度α等于两组分 ，α＞1则表示组分A和B ，α=1则表示组分A和B 。
当塔板中 时，该塔板称理论塔板。

二、选择题（每题2分，共10分）：
1、最大吸收率ηmax与（ ）无关。
A、液气比 B、液体入塔浓度
C、相平衡常数 D、吸收塔型式
2、精馏塔设计时，若F、xF、xD、xW、V均为定值，将进料热状态从q=1变为q＞1，设计所需理论板数将（ ）。
A、增多 B、减少 C、不变 D、不能判定
3、同一物料，如恒速段的干燥速率增加，则临界含水量将（ ）。
A、增大 B、减小
C、不变 D、不能判定
4、一般而言，填料塔的压降（ ）板式塔的压降。
A、大于 B、等于 C、小于 D、不确定
5、物料的平衡水分一定是（ ）。
A、非结合水分 B、自由水分 C、结合水分 D、临界水分

三、简答题（共6分）：
试分析精馏过程中回流比大小对操作费与设备费的影响并说明适宜回流比如何确定。

四、计算题（共48分）：
1、(17分) 常压下，用煤油从苯蒸汽与空气混合物吸收苯，吸收率为99%，混合气量为53Kmol/h，入塔气含苯2%（体积），入塔煤油中含苯0.02%（摩尔分率），溶剂用量为最小用量的1.5倍，在操作温度50℃下，相平衡关系为y*=0.36x，总传质系数Kya=0.015kmol/m2·s，塔径为1.1米，试求所需填料层高度（m）。

2、（16分）用常压精馏塔分离某二元混合物，其平均相对挥发度α=2，原料液量F=100Kmol/h，饱和蒸气进料，进料浓度xF=0.5（摩尔分率，下同），馏出液浓度xD=0.9，易挥发组分的回收率为90%，回流比R=2Rmin，塔顶设全凝器，塔底为间接蒸汽加热，求：
馏出液(Kmol/h)及残液量(Kmol/h)；
第一块塔板下降的液体组成x1；
最小回流比；
精馏段各板上升的蒸汽量 (Kmol/h)；提馏段各板上升的蒸汽量（Kmol/h）。
3、（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40% 减至5% ，干燥介质是湿空气，初温为20°C，湿度为H0=0.009 kg水/kg绝干空气，经预热器加热至120°C 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：
水份蒸发量W（kg/s）；
绝干空气消耗量L（kg绝干气/s）；
干燥收率为 95% 时产品量（kg/s）；
若鼓风机装在新鲜空气进口处，风机的风量（m/s）。

试卷2
1. 增加；增加；减少。
2. ∞；0；1。
3. 一定高度的液层；载点；泛点；泡罩塔、筛板塔、筛板塔。
4. 大，高；= = =；升高、不变。
5. 于混合液中加入溶剂使溶质由原溶液转移到溶剂的过程。0.3， 0.2， 0.5
6. (yA/yB)/(xA/xB); 能分离； 不能用普通精馏方法分离；离开的气相和液相之间达到相平衡时。
二、选择题：
1. D 2.B 3.A 4.C 5.C

三、简答题：
试分析精馏过程中回流比大小对操作费与设备费的影响并说明适宜回流比如何确定。
答：回流比有两个极限，全回流时，达到一定的分离程度需要的理论板层数最小（设备费用最低），但无产品取出，对工业生产无意义；最小回流比时，需要无限多理论板层数，设备费用为无限大，随回流比加大，NT降为有限数，设备费用降低，但随回流比的加大，塔径、换热设备等加大，且操作费用加大。操作回流比的确定应尽可能使设备费用与操作费用总和为最小，通常取R=(1.2～2)Rmin 。

四、计算题：
1. (17分)
解：由题意，可得：
y1=0.02 y2=y1(1—η)=0.02×(1—0.99)=0.0002
x1e= y1/m=0.02/0.36=0.0556 --------2分

x2=0.0002
∴(L/G)min=(y1—y2) /(x1e—x2)=(0.02—0.0002)/[(0.0556—0.0002)=0.3577--------2分
(L/G)=1.5(L/G)min=1.5×0.3577=0.5366
∴x1=x2+( G / L)(y1—y2)=0.0002+(1/0.5366)(0.02—0.0002)=0.0371 --------2分
△y1=y1—y1*=0.02—0.36×0.0002=0.00664
△y2=y2—y2*=0.0002—0.36×0.0002=0.000128 --------2分
∴△ym=(△y1—△y2)/ln(△y1/△y2)=(0.00664—0.000128) /ln(0.00664/0.000128)=0.00165
--------3分
HOG=G/Kya=[(53/3600)/(π/4×1.12)]/0.015=1.033m
NOG=(y1—y2)/ △ym=(0.02—0.0002)/0.00165=12 --------2分
∴H=HOG×NOG=1.033×12=12.4m --------3分

2、（16分）
①α=2 F=100kmol/h q=0 xF=0.5 xD=0.9
R=2Rmin
D=0.9FxF/xD=0.9×100×0.5/0.9=50kmol/h
由FxF=DxD+Wxw 得：
xw=(FxF-DxD)/W=(100×0.5-50×0.9)/50=0.1
②因为塔顶为全凝器 所以y1=xD=0.9
相平衡方程 y1=0.9=2x1/[1+(2-1)x1]
x1=0.82
③因为饱和蒸汽进料
所以q=0，且q线为水平线
yq=xF=0.5
代入y=2x/[1+(2-1)x],得 xq=0.33
Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)
=(0.9-0.5)/(0.5-0.33)=2.35
R=2×2.35=4.7
精馏段各板上升的蒸汽量根据恒摩尔汽化理论假设是相等的，即
V=(R+1)D=(4.7+1)×50=285kmol/h
根据恒摩尔流假设，提馏段板上的蒸汽量也相等，即
=V-(1-q)F=285-(1-0)×100=185kmol/h
3. （15分）
x1=0.4/(1-0.4)=0.667 x2=0.05/(1-0.05)=0.0526
Gc=1000(1-0.4)=600 kg绝干料/h
∴W=Gc(x1-x2)=600(0.667-0.0526)=368.64kg/h=0.1024 kg/s ------4分
H1=H0=0.009 kg水/kg绝干气， t1=120°C， t2=20°C，
H2未知, 可通过I1=I2鉴定求算
I1=(1.01+1.88H1)t1+2490H1=1.01t1+(1.88t1+2490)H1
I2=(1.01+1.88H2)t2+2490H2=1.01t2+(1.88t2+2490)H2
∴H2=(1.01×120+(1.88×120+2490)×0.009-1.01×40)/(1.88×40+2490)
=0.041 kg水/kg绝干气 ------3分
V= W/(H2-H1) = 0.1024/(0.041-0.009)=3.148kg/s ------2分
G2ˊ=0.95G2
∴G2ˊ=0.95×Gc(1+x2)=0.95×600/3600×(1+0.0526)=0.167 kg/s
------4分
V=V×VH=3.148[(0.772+1.244H0)(t0+273)/273]
=3.148[(0.772+1.244×0.009)(20+273)/273]
=2.69 m/s ------4分