郑州大学2004至2005学年第二学期化工原理期末考试试题B.doc

郑州大学2004至2005学年第二学期化工原理期末考试试题B20042005学年第二学期化工原理课程试题（B卷）题号一二三四五六七总分分数合分人：复查人：一、（20分）分数评卷人某逆流吸收填料塔，用纯溶剂等温吸收混合气中的可溶组分A。在常压、20下操作时的混合气体流量为0.025kmol/s,气体混合物中A的初始浓度为0.02（摩尔分率，下同），塔径为1m，气相体积总传质系数为0.0522kmol/(m3s)，操作条件下平衡关系为ye=1.2x，操作液气比为最小液气比的1.2倍。试求：（1）若要求吸收率为95，则所需的填料层高度为多少；（2）若进塔溶剂的浓度改为0.005，气体进塔浓度，气、液流量和相平衡关系不变，则吸收率为多少？二、（16分）分数评卷人今用一连续精馏塔分离苯、甲苯液体混合物，原料液处理量为100kmol/h，其中苯含量为0.4（摩尔分率，下同），塔顶苯的回收率为99，塔底甲苯的回收率为98。现从精馏段某块板上测得上升蒸汽的组成为0.784，上一块板流下的液相组成为0.715。试求：（1）塔顶及塔底产品的流量及组成；（2）操作回流比及精馏段操作线方程。三、填空题（每空1分，共34分）分数评卷人1低浓度气体吸收中，已知平衡关系y=x，液相传质系数为110-4kmol/m2s，气相传质系数为110-2kmol/m2s，则此体系属于_控制，该气体为_溶气体，液相总传质系数等于_。2在一个低浓度液膜控制的逆流吸收塔中，若其它操作条件不变，而液量与气量成比例同时增加，则气体出口组成将_；液体出口组成将_。3在填料塔中用清水吸收混合气中的氨气，当水泵发生故障使水量减少，则吸收率_，塔出口水中氨的浓度_，塔出口气中氨的浓度_。4精馏塔操作中，若D/F，xF，q均不变，增加再沸器热负荷，则R将_，xD将_，xW将_。5同一二元物系，当总压升高时，混合液泡点温度将，相对挥发度。6某精馏塔设计时，进料状况和分离要求一定，当R增大，则理论板数N。7恒沸精馏与萃取精馏都需加入第三组分，其目的是。8板式塔内的不正常操作有、和。9塔板负荷性能图主要由液体流量上限线、和液体流量下限线等5条线构成的。10若萃取相和萃余相在脱溶剂后具有相同的组成，且等于原料液组成，则萃取剂的选择性系数为。11选择性系数与分配系数kA的关系是_，选择性系数与精馏中_相当。越小，越_。12溶解度曲线将三角形相图分为两个区域，曲线内为_区，曲线外为_区。萃取操作只能在_内进行。13多级逆流萃取和单级萃取比较，如果溶剂比、萃取浓度均相同，则多级逆流萃取的萃余分数。14一定湿度的湿空气，随着总压的降低，露点相应地。15同一物料，在一定的干燥速率下，物料愈薄，则临界含水量。16常压下，将相对湿度为30%的湿空气，用间壁式换热器使其由50降低至30（不发生相变化），下列状态参数将如何变化？相对湿度，湿球温度，露点温度。四、（10分）分数评卷人在双组分溶液连续精馏塔中进行全回流操作，已测得相邻两板上液相组成分别为xn-1=0.7，xn=0.5(均为易挥发组分的摩尔分数)。巳知操作条件下物系的平均相对挥发度3.0试求以液相组成表示的第n板的单板效率。五、（20分）分数评卷人在常压下将含水质量分数为5%的湿物料以1.58kg/s的速率送入干燥器,干燥产物的含水质量分数为0.5%（均为湿基）。所用空气的温度为20、湿度为0.007kg/kg干气,预热温度为127,废气出口温度为82,设为理想干燥过程，试求：(1)水分汽化量；(2)空气用量；(3)预热器的热负荷；(4)干燥器的热效率。20042005学年第二学期化工原理课程试题（B卷）参考答案及评分标准一、（20分）解：（）G=n/0.025（0.78512）0.0318kmol/m2s1分HOG=G/Kya=0.0318/0.0522=0.609m1分x2=0=1.20.95=1.142分操作液气比:1.2=1.371分0.8761分NOGln=ln9.844分(或，y2=110-3,x1=0.0139=0.00193NOG=9.84)H0.6099.846.02分（2）若x2=0.005，其他操作条件不变，则H,HOG均一定，NOG一定2分又一定3分y2=0.00672分1分二、（16分）解：(1)塔顶苯的回收率=0.992分塔底甲苯的回收率=0.982分又由全塔物料衡算得：FxF=DxD+WxW2分F=D+W2分100kmol/h，0.440.8kmol/h，59.2 kmol/h0.97，0.0072分(2)精馏段操作线方程为：2分依题易知0.784，0.715必满足上式，R=2.702分精馏段操作线方程为：0.73+0.262分三、填空题：（每空1分，共34分）1液膜，难，9.910-5kmol/m2s2增加减小3下降，增大，增大4减小，增加，减小5升高，减小6减小7提高原组分的相对挥发度8溢流液泛，夹带液泛，严重漏液9漏液线（汽相负荷下限线）；过量液沫夹带线；液泛线。10111kAxB/yB，相对挥发度，不利于组份的分离12两相区，均相区，两相区13减少14降低15愈低16减小,增大，不变四、（10分）解：全回流操作线方程为：yn+1=xn或yn=xn-12分又xn-1=0.7,故yn=xn-1=0.72分yn与xn*成平衡关系,由相平衡方程式求出xn*,即xn*=0.43753分Eml=76.19%3分所以以液相组成表示的第n板的单板效率为76.19%.五、（20分）解：（1）绝对干物料的处理量为：Gc=G1(1-)=1.58(1-0.05)=1.51分进、出干燥器的含水量为：X1=0.05271分X2=0.005021分水分汽化量为：W=Gc(X1-X2)=1.5(0.0527-0.00502)=0.07152分(2)气体进干燥器的状态为：H1=H0=0.007I1=(1.01+1.88H1)t1+2500H1=(1.01+1.880.007) 127+25000.007=1472分气体出干燥器的状态为：t2=82,I2=I1=147.2分出口气体的湿度为：H2=0.02422分空气用量为：V=4.16 kg干气/s2分(3)预热器的热负荷为Q=V(I1-I0)I0=(1.01+1.88 H0) t0+2500H0=(1.01+1.880.007)20+25000.007=37.962分Q=V(I1-I0)=4.16(147-37.96)=453.62分(4)干燥器的热效率：0.423分