化工原理(下)习题.doc

化工原理下册习题
一、填空题
1. 1. (2分) 在常压下，20℃时，氨在空气中的分压为15.2 kPa, 与之平衡的氨水浓度为15 kg NH3/100 kg H2O，此时m=__________。
2. (4分）将含SO2为10%（体积）的气体混合物与浓度为0.020 kmol/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PA*=1.62CA (atm)，则SO2将从__________相向__________相转移，以气相组成表示的传质总推动力为_________________atm。
3. (2分) 低浓度气体吸收中，已知平衡关系为y=1.5x，kxa=0.2 kmol/m3.s, kya=2×10-5 kmol/m3.s,, 则此体系属______________控制。
4. (2分) 吸收塔底部排液管成U形，目的是起______________作用。操作中的吸收塔，若使用液气比小于设计时的最小液气比，则其操作结果是______________。
5. (2分）在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时。若减少吸收剂用量，则传质推动力______________，操作线将靠近______________。
6. (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为______________，塔顶第一层板的汽相默弗里效率为______________。
7. (2分) 常压下乙醇-水溶液的y-x图上，有一点是平衡线与对角线的交点M, 此点溶液称为__________, 其两相的浓度__________。
8. (5分) 某精馏塔的设计任务为：已知原料量和组成分别为F, xF要求塔顶塔底组成分别为xD，xW设计时若选定的回流比R不变，加料状态由原来的饱和蒸汽加料改为饱和液体加料，则所需的理论板数NT________，提馏段上升蒸汽量________，提馏段下降液体量________，精馏段上升蒸汽量________，精馏段下降液体量________。（填增加，减少，不变）。
9. (4分) 精馏操作有__________种加料热状况，其中_________________加料时进料位置最高；而在_________________进料时，进料位置最低。用图解法求理论板时，在F，xF，xD，q，xW，R和操作压力P 7个参数中与__________无关。
10. (2分) 等速干燥阶段物料表面的温度等于________________________________。
11.
12. (2分) 将含水量为0.5 kg水/kg绝干料的某物料与一定状态的空气接触，测出物料的平衡水分为0.05 kg水/kg绝干料，则此物料的自由水分为______________________。
13. (4分) 临界湿含量与哪些因素有关？（举其中四个因素）_____________________________________________________________。
14. (2分) 等速干燥阶段物料表面的温度_________干燥介质的湿球温度。
15. (3分) 当空气的湿含量一定时，其温度愈高，则相对湿度愈______________，表明空气吸湿能力愈______________，所以湿空气在进干燥器______________都要经预热器预热。

二、选择题
1. (2分) 低浓度气体吸收中，已知平衡关系为y=2x，kxa=0.2 kmol/m3.s, kya=2×10-5 kmol/m3.s,, 则此体系属______________控制。
A.液膜 B. 气膜 C.气液双膜
2. (2分) 低浓度气体吸收中，已知平衡关系为y=2x，kxa=3×10-5kmol/m3.s, kya=0.2 kmol/m3.s,则此体系属______________控制。
A. 气膜 B. 液膜 C.气液双膜
3. (4分)对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓度增加时，其溶解度系数H将____________，亨利系数E将____________。
A.增加 B.减少 C.不变
4. (2分) 精馏过程的操作线为直线，主要基于__________。
A. 塔顶泡点回流 B. 理想物系
C. 恒摩尔流假定 D. 理论板假定
5. (2分) 一操作中精馏塔，若保持F，xF，q，V’(塔釜上升蒸汽量）不变，减小D，则塔顶易挥发组分回收率__________。
A. 增大 B. 不变 C. 减少 D. 不确定
6. (2分) 当回流从全回流逐渐减小时，精馏段操作线向平衡线靠近。为达到给定的分离要求，所需的理论板数__________。
A. 逐渐减少 B. 逐渐增多 C. 不变
7. (2分) 某精馏塔的理论板数为15块（包括塔釜），全塔效率为0.5，则实际塔板数为______________块。
A. 28 B. 29 C. 30
8. (2分) 精馏过程的操作线为直线，主要基于__________。
A. 恒摩尔流假定 B. 塔顶泡点回流
C. 理想物系 D. 理论板假定
9. (2分)精馏塔操作线的斜率为R/(R+1)，全回流时，其斜率等于_________。
A. 0 B. 1 C.∝
10. (2分) 当回流从全回流逐渐减小时，精馏段操作线向平衡线靠近。为达到给定的分离要求，所需的理论板数__________。
A. 逐渐减少 B. 逐渐增多 C. 不变
11. (2分) 某精馏塔的理论板数为17块（包括塔釜），全塔效率为0.5，则实际塔板数为______________块。
A. 34 B. 31 C. 30 D. 32
12. (2分) 对于恒速干燥阶段，下列哪个描述是错误的？
A.干燥速度与气体的性质有关 B.干燥速度与气体的流向有关
C.干燥速度与气体的流速有关 D.干燥速度与物料种类有关
13. (2分) 在一定空气状态下，用对流干燥方法干燥湿物料时，能除去的水分为______________，不能除去的水分为______________。
A.平衡水分 B. 结合水分
C.非结合水分 D. 自由水分
14. (2分) 物料中非结合水的特点之一是其产生的水蒸汽压_____________同温度下纯水的饱和蒸汽压。
A. 小于 B. 等于 C. 大于 D.不确定
15. (2分) 若是干燥同一物料，当物料的临界含水量较早出现时，则干燥所需的时间_________。
A. 延长 B.不变 C. 缩短
16. (2分) 影响恒速干燥速率的主要因素是_________。
A. 空气的状态 B.物料的含水量 C.物料的性质
17. (2分) 将不饱和空气在总压和温度不变的情况下进行冷却而达到饱和时的温度，称为湿空气的_________。
A.湿球温度 B.绝热饱和温度 C.露点
三、分析证明题
1. 设在一气液逆流接触的吸收塔内气体进入量为G mol/m2.s，液体进入量为L mol/m2.s；气体进口浓度为y1，出口浓度为y2（以上浓度均为摩尔分数），塔内气体平衡关系符合亨利定律y*=mx。试证明：当mG/L=1时，气相总传质单元数为。
2. 在逆流操作的填料吸收塔中，对某一低浓气体中的溶质组分进行吸收，现因故吸收剂入塔浓度变大，而其它操作条件均不变，试分析出塔气体、液体浓度如何变化？
3. 一操作中的常压连续精馏塔分离某混合液。现保持回流液量和进料状况（F、xF、q）不变，而减小塔釜加热蒸汽量，试分析xD、xW如何变化？

四、计算题
1. (15分) 某厂有一填料吸收塔，直径为880 mm，填料层高6 m，所用填料为56 mm的拉西环。在25℃及101.325 kPa（绝压）时，每小时处理2000 m3含5%（体积）丙酮的空气-丙酮混合气，处理时用水作溶剂，塔顶送出的尾气中含丙酮0.263%（体积）。塔底送出的溶液中每kg含丙酮61.2 g。在上述操作条件下，平衡关系为y*=2x。根据上述所测出的数据，试求：
（1）气相总传质系数Kya；
（2）每小时回收的丙酮量。
2. (20分) 拟在直径为1 m的填料吸收塔中，用清水逆流吸收空气混合物中的可溶组分，混合气的处理量为30 kmol/h,气液相平衡关系为y=2x。已知该可溶组分的进口浓度为8%（摩尔分数，下同）。现要求其出口浓度不大于1%，取操作液气比为L/G=2，此时气相总体积传质系数Kya=0.0186 kmol/m3.s。试求：
（1）操作液气比为最小液气比的多少倍？
（2）所需的填料层高度。
3. (20分) 用连续精馏塔分离某二元混合液，原料液流量为200 kmol/h，露点进料，进料浓度为0.5，塔顶馏出液浓度为0.96，釜液浓度为0.1(以上均为易挥发组分的摩尔分率）。操作条件下相对挥发度为3，塔顶采用全凝器，泡点回流。塔釜间接蒸汽加热，且塔釜汽化量为最小气化量的1.5倍。试求：
（1）塔釜的气化量；
（2）离开第二层理论板的液体浓度（由塔顶往下数）。
4. (20分) 一连续操作的常压精馏塔用来分离苯–甲苯混合液，原料液流量为500 kmol/h，泡点进料，进料浓度为0.5，欲使塔顶含苯0.95 ，塔底含苯0.05 (以上均为摩尔分率）。操作条件下相对挥发度为2.5，R=1.5Rmin, 塔顶蒸汽先进入分凝器，所得冷凝液全作回流，未冷凝的蒸汽进入全凝器，得最后产品。试求：
（1）塔顶和塔底产品量；
（2）塔顶第一层理论板上升的蒸汽组成。
5. (15分）有一连续干燥器在常压下操作，生产能力为1000 kg/h (以干燥产品计）。物料水分由12%降至3%（均为湿基），空气的初温为25℃，湿度为0.01 kg水/kg干空气，经预热器后升温至70℃，干燥器出口废气的干球温度为45℃。 设空气在干燥器进出口处焓值相等。试求：
（1）在H-I图上表示空气的状态变化过程；
（2）初始状态下的空气用量为多少m3/s？
6. (20分)在常压下用连续干燥器干燥含水1.5%（湿基）的物料。干燥器的处理能力为G1=2.56 kg/s，物料进口温度为25℃，产品出口温度为35℃，其中含水0.2% (湿基)，绝干物料的比热为1.842 kJ/kg.K，原湿空气的湿度为0.0165 kg水/kg干空气，在预热器内加热至95℃后再送入干燥器，干燥器中不再补充热量。已知空气离开干燥器时的干球温度为65℃，干燥器中热损失为586 kJ/kg汽化水，试求：
(1) 干燥产品流量；
(2) 空气消耗速率（kg干空气/s）。
7. (15分)在多级逆流接触式萃取器中，每小时用40kg纯溶剂S对某A、B两组分混合液进行萃取分离。在操作条件下，B与S完全不互溶，以质量比表示的分配系数为1.5。已知稀释剂B的流量为30kg/h，原料液中A的质量比组成XF=0.3kgA/kgB，要求最终萃余相质量比XN=0.05 kgA/kgB。试求：完成分离任务所需的理论级数。
8. (8分)在多级逆流接触式萃取器中，每小时用40kg纯溶剂S对某A、B两组分混合液进行萃取分离。在操作条件下，B与S完全不互溶，以质量比表示的分配系数为1.5。已知稀释剂B的流量为30kg/h，原料液中A的质量比组成XF=0.3kgA/kgB，要求最终萃余相质量比XN=0.05 kgA/kgB。试求：完成分离任务所需的理论级数。