郑州大学2004至2005学年第二学期化工原理期末考试试题A.pdf

郑州大学郑州大学 20042004 至至 20052005 学年第二学期化工原理期末考试试题学年第二学期化工原理期末考试试题 A A2004200420052005 学年第二学期化工原理课程试题（学年第二学期化工原理课程试题（A A 卷）卷）题号分数一二三四五六七总分合分人：复查人：一、（一、（2020 分）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/(m s)，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 0.003，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？3二、（18 分）分数评卷人今用一常压连续精馏塔分离相对挥发度为 2.0 的二元理想混合液。塔顶馏出液组成为0.94（易挥发组分的摩尔分数，下同），釜液组成为 0.04，釜液采出量为 150kmol/h。回流比为最小回流比的 1.2 倍，进料线方程为 y=6x1.5。试求：(1)进料的热状况参数、组成和流量；（2）精馏段操作线方程；(3)提馏段的汽、液流量；（4）提馏段操作线方程。三、填空题（每空 1 分，共 34 分）-42分数评卷人1低浓度气体吸收中，已知平衡关系 y=1.2x，气相传质系数为 110 kmol/m s，液相传质系数为 1.210 kmol/m s，则此体系属于_控制，该气体为_溶气体，气相总传质系数等于_。2用清水吸收混合气体中低浓度氨，操作时，若其它条件不变，入口气量增加，则 NOG_，气体出口组成_，液体出口组成_。3 对解吸因数 S=0.5 的系统进行逆流吸收，y=mx，设 y1为塔底气相进口浓度，y2为塔顶气相出口浓度，当塔高为无穷大时，则 y1_ye1，y2_ye2。4某二元混合物，其中为易挥发组分，液相组成A0.6，相应的泡点为A，与之相平衡的汽相组成A0.7，相应的露点为B，则A_B。5精馏操作中，若 F，xF，q，R 均不变，而将塔顶产量 D 增加，则 xD将_，xW将_。-226对双组分理想物系蒸馏，在 yx 图上，平衡线离对角线越近，表明该物系越分离。7某蒸馏过程中，进出塔物料量不变，进料状况不变，由于某种原因导致冷却水用量减少，对产品质量的影响如何：xD，xW。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空气的干球温度为 t，湿球温度为 tw，露点温度为 td，当空气的相对湿度等于 1 时，则 t、tw和td的大小关系为。15同一物料，在一定的干燥速率下，物料愈厚，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，水汽分压。四、（8 分）分数评卷人精馏分离 2.5 的二元理想混合液,巳知回流比为 3,xD=0.96。测得第三块塔板(精馏段)下降液体的组成为 0.4,第二块塔板下降液体的组成为 0.45(均为易挥发组分的摩尔分数)。求第三块塔板的气相单板效率。五、（20 分）分数评卷人在常压连续干燥器中，将某湿物料的含水质量分数由 42降至 4%（均为湿基）。湿物料处理量为0.2085kg/s。所用空气的温度为 21、水汽分压为 1.286kPa，预热温度为 93,出干燥器的废气湿度为0.03kg 水/kg 干气,设为理想干燥过程。试求：(1)水分汽化量；(2)绝干空气用量（kg/s）；(3)干燥器出口废气的温度；(4)预热器的热负荷；(5)干燥器的热效率；（6）预热器进口湿空气用量（m3/s）。2004200420052005 学年第二学期化工原理课程试题（学年第二学期化工原理课程试题（A A 卷）卷）参考答案及评分标准参考答案及评分标准一、（一、（2020 分）分）解：（）G=n/0.025（0.7851）0.0318kmol/m s1 分 HOG=G/Kya=0.0318/0.0522=0.609m1 分22 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,x1=0.0139-3=0.00193NOG=9.84)H0.6099.846.02 分（2）若 x2=0.003，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=0.004422 分1 分二、（二、（1818 分）分）解：(1)进料线方程为y=6x1.52 分 q=1.2 xF=0.31 分又由全塔物料衡算得：FxF=DxD+WxW1 分F=D+W1 分150kmol/h0.30.940.04210.9kmol/h60.9kmol/h，1 分 (2)2.0 相平衡关系为y=与 y=6x1.5 联立得xe=0.333ye=0.502 分 R=1.2Rmin=3.17=2.642 分精馏段操作线方程为：=0.760 xn+0.2252 分(3)=3.1760.91.2210.9=446 kmol/h2 分=（3.171）60.90.2210.9=296 kmol/h2 分(4)提馏段操作线方程为：三、填空题（每空三、填空题（每空 1 1 分，共分，共 3434 分）分）=1.507xn-0.02032 分1气膜，易，9.910 kmol/m s2减小，增加，增加-523大于，等于4等于5减小，减小6难7减小,增大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。10111 kAxB/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14t=tw=td15愈高16减小,增大，不变，不变四、（四、（8 8 分）分）解：相平衡关系为y=y3*=0.6252 分精馏段操作线方程y=则 y3=0.75x2+0.24=0.75y4=0.75x3+0.24=0.75x+=x+=0.75x+0.241 分0.45+0.24=0.5781 分0.40+0.24=0.5401 分 EMV,3=五、（五、（2020 分）分）=0.4473 分解：（1）绝对干物料的处理量为：Gc=G1(1-进、出干燥器的含水量为：)=0.2085(1-0.42)=0.12091 分X1=0.72411 分X2=0.04171 分1 分水分汽化量为：W=Gc(X1-X2)=0.1209(0.72410.0417)=0.0825(2)H1H00.0082 分H20.03kg 水/kg 干气，W=V(H2H1)空气用量为：V=3.75kg干气/s2 分(3)I1=I22 分(1.01+1.88H1)t1+2500H1=(1.01+1.88H2)t2+2500H2=37.82 分(4)Q=V(I1-I0)=V(1.01+1.88H1)(t1-t2)=3.75(1.01+1.880.008)(93-21)=276.8kW3 分(5)干燥器的热效率：0.7672 分(6)湿空气体积0.8426m3/kg 干气2 分1 分