食工原理期末考试试卷及答案.pdf

食工原理期末考试试卷（下）A 2004.6一、概 念 题（30分）（填空题每空1 分，选择题每题1 分）1.由 SO2水溶液在三种温度t l、t2、t3 下的亨利系数分别为El=0.0035atm,E2=0.011atm,E3=0.00652atm,贝 lj。（A）tlt2（C）tlt2（D）t3twtd（C）ttwtw=td13.物料的平衡水份一定是（）。（A）非结合水份（B）自由水份（C）结合水份（D）临界水份14.对于一定干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，其湿球温度（）。（A）愈高（B）愈低（C）不变（D）不一定，尚与其它因素有关。15.已知湿空气的下列哪两个参数，利用rm-H 图可以查得其他未知参数（）。（A）tw t（B）td rm（C）p rm（D）H tw16.已知物料的临界含水量为0.2 kg水/kg绝干料，空气的干球温度为t,湿球温度为tw,露点为t d,现将该物料自初始含水量XI=0.45 kg水/kg绝干料干燥至X2=0.1 k g 水/kg绝干料，则在干燥末了时物料表面温度tm：（）。（A）tmtw（B）tm=l（C）tm=ld（D）tm=tw17.（判断题）降膜式蒸发器没有静压强效应，不会由此引起温度差损失。（）18.下 述几条措施，哪条不能提高加热蒸汽的济程度？（）（A）采用多效蒸发流程（B）引出额外蒸汽（C）将二次蒸汽压缩（D）增大传热面积19.在三效并流加料蒸发流程中，从第一效至第三效，溶 液 浓 度 将 愈 来 愈。20.用纯溶剂S 对 A、B 混合液进行单级（理论）萃取，当萃取剂用量增加，而进料量和组成均保持不变时，所 获 得 的 萃 取 液 组 成 是。（A）增加（B）减少（。不变（D）不一定21.判断题：从 A 和 B 组分完全互溶的溶液中，用溶剂S 萃取其中A 组分，如果出现以下情况将不能进行萃取分离：（A）S 和 B 完全不互溶，S 和 A 完全互溶。（）（B）S 和 B 部分互溶，A 组分的分配系数kA=l。（）（C）选择性系数b=l。（）22.超滤过程中，压 差 与 通 量 间 的 关 系 曲 线 可 分 为 压 差 控 制 区 和 控制区两个区域。分（20 分）流量为0.04kmol/m2s的空气中混有2%（摩尔比）的氨气，在常压逆流填料吸收塔中回收其中95%的氨。塔顶喷入浓度为0.0004（摩尔比）的稀氨水溶液，操作液气比为最小液气比的L 5倍，操作范围内的平衡关系为Y*=1.2X,所用填料的气相总体积吸收系数KYa=0.052kmol/（m3.s）。试求：（1）液体离开塔底时的浓度（摩尔比）；（2）全塔气相平均推动力DYm；（3）填料层高度Z；（4）若保持V、Y l、h、X I不变，而使吸收剂改为清水时，填料层高度有何变化？（KYa可视为不变）。H （2 0 分）某精微塔用于分离苯一甲苯混合液，泡点进料，进料量30 km ol/h,进料中苯的摩尔分率为0.5,塔顶、底产品中苯的摩尔分率分别为0.95和 0.1 0,采用回流比为最小回流比的1.5倍，操作条件下可取系统的平均相对挥发度a=2.4。（1）求塔顶、底的产品量（2）若塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，求从塔顶起第二块板的蒸汽和液体组成。四（15分）在常压连续干燥器中，将处理量为0.417 kg/s的湿物料，自含水量为47%干燥到 5%（均为湿基），采用废气循环操作，新鲜空气与废气混合后经预热器加热，再送入干燥器，循 环 比（废气中绝干空气质量与混合气中绝干空气质量之比）为 0.8,新鲜空气的湿度rmO为 0.0116 kg/kg绝干气，温度为22,废气的湿度rm 2为 0.0789 kg/kg绝干气，温度为 52,假设干燥过程为等焙过程，预热器损失可忽略不计。试计算预热器的耗热量。并在 H-I图上定性绘制出湿空气的状态变化过程。已知：绝干空气比热容为1.01 kJ/（kg.K）,水蒸汽比热容为1.88 kJ/（kg.K）,0时水蒸汽潜热为2490kJ/kg。五（15分）在某单效蒸发器内每小时将850kg溶液从浓度14%（质量百分数）浓缩到30%o假 使 用 101.3 kPa（绝压）的饱和蒸汽加热，则蒸发器内应当维持的最小真空度是多少?蒸发器换热面积为40 m 2,溶液的蒸气压沸点升高为5,溶液静压温差损失为1.5C,沸点加料,传热系数为698 W/（m2.K）,热损失可以忽略不计，二次蒸汽的汽化热为2303 kJ/kg。饱和水蒸汽数据如下：压强 p/kPa 101.3 100 70 60 50温度 t/100 99.6 89.9 85.6 81.22004年食品工程原理（下）期终试卷（B）参考答案（食品01级用）一、概 念 题（共 30分）1.C 2.B3.500 4.减少，增加5.液泛、严重漏液、严重液沫夹带。6.1.257.大于，上方，增大，增大 8.气 9.A 10.X 11.C 12.B13.C 14.B15.A 16.A 17.V18.B 1 9.高 20.D21.X,X,V22.传质控制区二（20 分）解（1）Yl=0.02 Y2=Y1（1 -h）=0.02（1 -0.95）=0.001X2=0.0004 Xl*=Yl/m=0.02/1.2=0.01667(L7V)min=(Yl-Y2)/(X 1 *-X2)=(0.02-0.001)/(0.01667-0.0004)=1.168L/V=1.5xl.168=1.752L/V=(Yl-Y2)/(Xl-X2)=(0.02-0.001)/(Xl-0.0004)=1.752Xl=0.01124 5 分(2)DY1=Y1-Y1*=0.02-1.2X0.01124=0.00651DY2=Y2-Y2*=0.001-1.2x0.0004=0.00052DYm=(DYl-DY2)/ln(DYl/DY2)=0.00237 5 分 HOG=V/(KYaW)=0.04/0.052=0.769 mNOG=(YI-Y2)/DYm=(0.02-0.001)/0.00237=8.02Z=HOG X NOG=0.769 X 8.02=6.17 m 5 分(4)X2=0=(Y1-Y2)/(X1-X2 4)=(0.02-0.001)/(0.01124-0)=1.690S=mV/L=1.2/(UV)=1.2/1.690=0.710NOG)=l/(l-S)ln(l-S)(Yl-mX2,)/(Y2-mX2,)+S=l/(l-0.710)ln(l-0.710)0.02/0.001+0.710=6.46HOG 不变 Z=NOG,XHOG=6.46 X 0.769=4.97 mDZ=Z-Z=4.97-6.17=-1.2m=(20 分)(1)F=D+W FxF=DxD+WxW5 分30=D+W 3OxO.5=DxO.95+WxO.lOD=14.Ikmol/h 2 分W=15.9kmoVh 2 分(2)xq=xF=0.5,yq=axq/1 +(a-1 )xq=2.4 X 0.5/1 +(2.40-1)X 0.5=0.706 2 分Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)=(0.95-0.706)/(0.706-0.5)=1.18 2 分R=L5X 1.18=1.77 2 分y=R/(R+l)x+xD/(R+l)=1.77/(1.77+l)x+0.95/(1.77+l)=0.639x+0.343 3 分yl=xD=0.95x 1 =y l/a-y 1 (a-1 )=0.95/(2.40-0.95(2.40-1)=0.888 3 分y2=0.639x 1 +0.343=0.639 X 0.888+0.343=0.910 2 分x2=0.910/2.40-0.910(2.40-1)=0.808 2 分四(15 分)解：Cfc=0.417X(l-47%)=0.221 kg/sXl=47%/(l-47%)=0.887X2=5%/(l-5%)=0.0526W=Gc(Xl-X2)=0.221 X(0.887-0.0526)=0.1844 kg/s 4 分L0=W/(H2-H 0)=0.1844/(0.0789-0.0116)=2.74 kg 绝干气s 2 分根据循环比为。8 可知进入预热器的空气：L5L0=13.7 kg绝干气/s11=12=(1.01+1.88H 2)t2+H 2r0=(1.01 +1.88X0.0789)X52+0.0789X2490=256.69 kJ/kg绝干气I0=(1.01+1.88H O)tO+H 0r(=(1.01+1.88 X 0.0116)X 22+0.0116 X 2490=51.58 kJ/kg 绝干气10=0.812+0.210=0.8X256.69+0.2X51.58=215.67 kJ/kg 绝干气 5 分Qp=L(Il-I0)=13.7X(256.69-215.67)=562 kW 4 分或 Qp=L0(I2-I0)=2.74 X(256.69-51.58)=562 kW五(15分)在某单效蒸发器内每小时将850 kg溶液从浓度14%(质量百分数)浓缩到30%o假 使 用 101.3 kPa(绝压)的饱和蒸汽加热，则蒸发器内应当维持的最小真空度是多少?蒸发器换热面积为40 m 2,溶液的蒸气压沸点升高为5,溶液静压温差损失为1.5,沸点加料,传热系数为698 W/(m2.K),热损失可以忽略不计，二次蒸汽的汽化热为2303 kJ/kg。饱和水蒸汽数据如下：压强 p/kPa 101.3 100 70 60 50温度 t/100 99.6 89.9 85.6 81.2解：蒸发水量 W=F(l-w0/wl)=850(l-0.14/0.30)=453.3 kg=0.1259 kg/s 2 分蒸发器的热负荷 Q=Wr=0.1259X 2303 X 103=2.90X 105 W 2 分查 得 101.3 kPa饱和蒸汽温度为100Q=KA(T-t),t=T-Q/KA=100-2.9 X 105/(698 X 40)=89.6 4 分温差损失 SD=5+1.5=6.5二次蒸汽的温度为89.6-6.5=83.TC 2 分查表得相应的饱和蒸汽压为54.3 kPa真 空 度 为 101354.3=47 kPa 5 分食工原理期 末 考 试 卷（A）2005.6.27一、填空题 K每 空 1 分，共 计 30分；1.两组份的相对挥发度a 越小，则表示分离该物系越。A 容易；B.困难；C.完全；D.不完全。2.分离要求一定，回流比一定时，在五种进料状况中，进料的q 值最大，其温度于泡点温度，此时，提 储 段 操 作 线 与 平 衡 线 之 间 的 距 离,分离所需的总理论板数。3.简单蒸储的主要特点是：操作：回流比R 0。（稳 定 不 稳 定）（tw;（B）.tm=t;（C）.tm=td;（D）.tm=tw09.同一物料，在一定的干燥速率下，物料愈厚，则临界含水量一。（A）.愈低；（B）.愈高；（C）.不变；（D）.不一定。10.物料的平衡水份一定是。（A）非结合水份（B）自由水份（C）结合水份（D）临界水份11.在双效并流蒸发系统中，将 10000kg/h的 10%稀溶液浓缩到50%,总蒸发水量为kg/h；若第一效的蒸发水量为3800kg/h,则出第一效溶液的浓度为。12.与单效蒸发相比，多效蒸发的优点是。13.在三效并流加料蒸发流程中，从第一效至第三效，溶 液 浓 度 将 愈 来 愈,蒸发室的 真 空 度 将 愈 来 愈,溶 液 的 沸 点 将 愈 来 愈,各效产生的二次蒸汽压力将愈来愈14.用纯溶剂S 对 A、B 混合液进行单级（理论）萃取，当萃取剂用量增加时（进料量和组成均保持不变）所 获 得 的 萃 取 液 组 成 将（A）增加；（B）减少；（C）不变；（D）不一定。15.萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M 位于：o（A）溶解度曲线之上方区；（B）溶解度曲线上：（C）溶解度曲线之下方区；（D）座标线上。16.单级（理论）萃取中，在维持进料组成和萃取相浓度不变的条件下，若用含有少量溶质的萃 取 剂 代 替 纯 溶 剂 所 得 萃 余 相 浓 度 将（A）增加；（B）减少：（C）不变；（D）不一定。二、计 算 题 20分2在一连续常压精微塔中分离某理想混合液，xD=0.94,xW=0.04。已知此塔进料q 线方程为 y=6x-1.5,采用回流比为最小回流比的1.2倍，混合液在本题条件下的相对挥发度为2,求：（1）计算q 值及判断进料状态；2)最小回流比和回流比；(3)精缁段操作线方程；(4)若塔底产品qW=150kmol/h,求进料量q F 和塔顶产品量qD；三、计算题 K20分流量为0.04kmol/m2s的空气中混有2%(摩尔比)的氨气，在填料吸收塔中采用逆流吸收流程回收其中95%的氨。塔顶喷入浓度为0.0004(摩尔比)的稀氨水溶液，操作液气比为最小液气比 的 1.5 倍，操 作 范 围 内 的 平 衡 关 系 为 Y*=1.2X,所用填料的气相总体积吸收系数KYa=0.052kmoV(m3s)试求：(1)液体离开塔底时的浓度(摩尔比)：(2)全塔气相平均推动力DYm；(3)填料层高度Z o四、计算题 口5 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由40%减 至 5%,干燥介质是湿空气，初温为20,湿度为0.009kg水/kg绝干空气，经预热器加热 至 120后进入干燥器中，离开干燥器时废气温度为40,若在干燥器中空气状态沿等蜡线变化。试求：(1)水分蒸发量(kg/s)；(2)绝干空气消耗量(k g 绝干气/s)；(3)干燥产品量(kg/s)?五、计算题 K15分1在传热面积为50m2的单效蒸发器内将20%的 CaCI2水溶液浓缩到40%(均为质量百分数)。生蒸汽的温度为120,汽化潜热为2210kJ/kg,其消耗量2400kg/h,冷凝器内二次蒸汽温度为60(该温度下汽化潜热2360kJ/kg),原料液的温度t0 为 20,流量为3600kg/h,比热cpO为 3.5kJ/kg该溶液蒸汽压下降和液柱静压强引起的沸点升高为23,试计算：(1)蒸发器的热损Q L为总热量的百分数(2)蒸发器的传热系数K食工原理期末考试卷下(A)参考答案2005.6.27一、填空题 K每 空 1 分，共 计 30比；1.B2.冷液，xF)=150(030.04)/(0.9 4 0.3)=60.94kmol/hF=D+W=60.94+150=210.94 kmol/h 5 分三 计算题 K20分H解(1)Yl=0.02 Y2=Yl(l-h)=0.02(1-0.95)=0.001X2=0.0004 XI*=Yl/m=0.02/1.2=0.01667(IVV)min=(Yl-Y2)/(Xl*-X2)=(0.02-0.001)/(0.01667-0.0004)=1.168 4 分UV=1.5x1.168=1.752L/V=(0.02-0.001)/(Xl-0.0004)=1.752 Xl=0.011244 分(2)A Y1=Y1-Y1*=0.02-1.2 X 0.01124=0.00651 Y2=Y2-Y2*=0.001-1.2x0.0004=0.00052 Ym=(AY1-A Y2)/ln(Yl/Y2)=0.00237 4 分(3)HOG=V/(KYaQ)=0.04/0.052=0.769 mNOG=(Yl-Y2)/AYm=(0.02-0.001)/0.00237=8.02Z=HOG X NOG=0.769 X 8.02=6.17 m 8 分四、计算题 K15分解：(l)W=Gc(Xl-X2)XI=0.4/(!-0.4)=0.667X2=0.05/(1-0.05)=0.0526Gc=1000(1-0.4)=600 kg 绝干料/hA W=600(0.667-0.0526)=368.64 kg/h=0.1024 kg/s 6 分(2)L=W(H2-H1)Hl=HO=0.009 kg 水/kg 绝干气 tl=120,t2=20H2未知，可通过11=12求算Il=(1.01+1.88Hl)tl+2490Hl=1.01tl+(l-88tl+2490)Hl12=(1.01+L88H2)t2+2490H2=1.0112+(1.88t2+2490)H2；.H2=(L01 X 120+(1.88X 120+2490)X0.009-1.01 X 40)/(1.88 X 40+2490)=0.041 kg水/kg绝干气A L=0.1024/(0.041-0.009)=3.1974 kg 绝干气/s 6 分(3)G2=Gc(l+X2)=600/3600X(1+0.0526)=0.175 kg/s 3 分五、计算题 K15分1解：蒸发水份量 W=F(1-xO/x 1)=3600X(1-0.2/0.4)=18000kg/h=0.5 kg/s生蒸汽释放的热量 Qg=D-r=2400X2210=5.304X 106 kJ/h=1.473X 106 W 5 分又 Qg=FCpOX(tl-tO)+Wr+QL冷凝器温度Tg为 60C .溶液的沸点为tl=Tg+ED=60+23=831.473X 106=(3600/3600)X 3.5 X 103(83-20)+0.5 X 2360 X 103+QL.QL=7.25X104W 5 分热损失占总热量的百分数(QL/Qg)x 100%=7.2x 104/(1.473x106)x 100%=4.92%VQ=KA(T-t)/.K=Q/A(T-t)=(1.473X 106-7.25X 104)/50(120-83)=757 W/mZr 5 分食工 原 理 期末考试卷(B)2005.9一、概念题 K共 计 30%；1.某二元物系的相对挥发度a=3,在具有理论塔板的精储塔内于全回流条件卜作精储操作,已知yn=0.4,则 yn+l=。(由塔顶往下数)。全回流操作应用场合通常是。2.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。3.判断题：在精播塔任意一块理论板上，其液相的泡点温度小于气相的露点温度。()4.某连续精微塔，已知其精微段操作线方程为y=0.80 x+0.172,则其播出液组成xD=_ 5.总传质系数与分传质系数之间的关系可以表示为1/K Il/kL+H/kQ其 中1/k L表示，当 项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。6.判断题：亨利定律的表达式之一为p*=E x,若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为易溶气体。()7.根据双膜理论，当被吸收组分在液体中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数_ O(A)大于液相传质分系数；(B)近似等于液相传质分系数；(C)小于气相传质分系数：(D)近似等于气相传质分系数。8.填料塔内提供气液两相接触的场所是。9.吸收操作中，当气液两相达到平衡时，其 吸 收 推 动 力,吸收速率。10.当湿空气的总压一定时，相对湿度仅与其 和 有关。11.在下列情况下可认为接近恒定的干燥条件：(1)大里的空气干燥少量的湿物料；(2)少量的空气干燥大里的湿物料；则正确的判断是()。(A).(l)对 不 对(B).对不对；(1)(2)都 不 对(D).(1X2)都可以12.在一定的物料和干燥介质条件下：(1)临界湿含量是区分结合水与非结合水的分界点。(2)平衡湿含量是区分可除水份与不可除水份的分界点。正确的判断是：()(A)两 种 提 法 都 对(B)两 种 提 法 都 不 对(C)(1)对(2)不对(D)对(1)不对13.氮气与甲醇充分且密切接触，氮气离开时与甲醇已达传热和传质的平衡，如系统与外界无热交换，甲醇进出口温度相等，则氮气离开时的温度等于()(A)氮气进口温度(B)绝热饱和温度(C)湿球温度(D)露点温度14.指 出“相对湿度，绝热饱和温度、露点温度、湿球温度”中，哪一个参量与空气的温度无关()。(A)相 对 湿 度(B)湿 球 温 度(C)露 点 温 度(D)绝热饱和温度15.我校蒸发实验所用蒸发器的类型是，这种蒸发器中不存在的一种温差损失是。1 6进行萃取操作时应使:()(A)分配系数大于1 (B)分配系数小于1 (C)选择性系数大于I(D)选择性系数小于1 17 一般情况下，稀释剂B组分的分配系数k值:()(A)大 于1 (B)小 于1 (C)等 于1 (D)难以判断，都有可能18.萃取操作依据是。萃 取 操 作 中 选 择 溶 剂 主 要 原 贝U：,和O19.单级萃取操作中，在维持相同萃余相浓度下，用含有少量溶质的萃取剂S代替溶剂S,则 萃 取 相 量 与 萃 余 相 量 之 比 将(A)增加；(B)不变；(。降低，萃取液的浓度(指溶质)将(A)增加；(B)不变；(C)降低。二、计算题 K20分在连续精储塔中，精储段操作线方程y=0.75x+0.2075,q线方程式为y=-0.5x+1.5xF试求回流比R锵出液组成x D;进料液的q值;当进料组成xF=0.44时，精微段操作线与提微段操作线交点处x q值为多少?并要求判断进料状态。三、计算题 K20分U在逆流填料吸收塔中，用清水吸收含氨5%(体积)的空气一氨混合气中的氨，已知混合气量为 2826m3/h(标准状况)，气体空塔速度为lm/s(标准状况)，平衡关系为Y=1.2X(摩尔比)，气相体积总传质系数KYa为 180 kmol/m3h(DY),吸收剂用量为最小用量的1.4倍，要求吸收率为98%。试求：溶液的出口浓度Xl(摩尔比)；气相总传质单元高度HOG和气相总传质单元 数 NOG；若吸收剂改为含NH3为 0.0015(摩尔比)的水溶液，此时液气比为1.646,问能否达到吸收率98%的要求？为什么？四、计算题 K15分在常压干燥器内干燥某湿物料。将 500kg的湿物料从最初含水量20%降至2%(均为湿基)。温度为20,湿度为0.01kg水/(kg绝干气)的空气经预热器升温至10(TC后进入干燥器，废气温度为60。假设该干燥过程为等焰过程。已知湿空气比容计算公式：vr=(0.772+1.244rm)(t+273)/273X(1.0133X 105)/p。试计算：(1).水分的蒸发量(kg/h)；(2).完成上述干燥任务所需的湿空气量(m3/h)；(3).空气经预热器获得的热量；五、计算题 七5 分2拟用一连续操作的单效蒸发器，将 9000kg/h的盐溶液由1.0%浓缩至1.5%(质量百分数)，进料温度为4 0 C,蒸发室为常压操作，常压下水的蒸发潜热为2258.4kJ/kg。加热的饱和水蒸汽温度为110,该温度下的蒸发潜热为2205.2kJ/kg。传热系数K=1700W/m2。试计算：(1)蒸发水量，(2)浓缩液量，(3)生蒸汽量(4)所需传热面积。由于是稀溶液，假设溶液沸点和水相同，料液比热c p 值近拟等于纯水的cp值，cp=4.174kJ/kg,忽略热损失。若采用减压操作，蒸发室压强为0.04MPa(绝压)，该压力下水的沸点为75.4,蒸发潜热为2318.6kJ/kg,问在盐溶液流量、进料浓度、温度、浓缩液浓度及传热系数均不变的情况下，所需要的生蒸汽量及传热面积为多少？计算结果说明什么问题？食工原理期 末 考 试 卷 下(B)参考答案2005.9一、概念题 K共 计 30分；1.xn=yn/a-(a-1 )yn=0.4/(3-2X0.4)=0.182 yn+1=xn=0.182精储开工阶段或实验研究时2.一定高度的液层,载 点，泛点3.(x)4.0.865.液膜阻力，气膜阻力6.x7.B8.填料的润湿表面及空隙9.零，零 10.湿度，温 度 11.A12.D13.B 14.(C)15.降膜式蒸发器，静压引起的温差损失16 c l7 B18.溶解度差异，较强溶解能力，较高 选 择 性，易于回收19.A B二、计算题 K20分 解 y=R/(R+l)x+xD/(R+l)R/(R+l)=0.75 R=0.75R+0.75 R=0.75/0.25=3 4 分 xD/(R+1)=0.2075xD/(3+l)=0.2075 xD=0.83 4 分 q/(q-1)=-0.5 q=-0.5q+0.5q=0.5/l.5=0.333 4 分0.75x+0.2075=-0.5x+1.5xF0.75xq+0.2075=-0.5xq,+1.5X0.441.25xqz=1.5X0.44-0.2075=0.4525xq=0.362 5 分0ql 原料为汽液混合物 3 分三、计算题 K20分2解(1)Y1=y 1/(1 -y 1 )=0.05/0.95=0.05263 Y2=Y1(l-r|)=0.05263(l-0.98)=0.001053X2=0 X*l=YI/1.2=0.05263/1.2=0.04386 X1=XI*/l.4=0.03133 2 分(2)AY 1=Y 1-Y*1=O.O 5 2 3 6-1.2 X 0.0 3 1 3 3=0.0 1 5 0 3A Y 2=Y 2=0.0 0 1 0 5 3 Y=(A Y l-A Y2)/L n(A Yl/A Y2)=0.0 0 5 2 5 8 4 分N O G =(Y1-Y2)/A Y=9.8 1V=2 8 2 6(l-0.0 5)/(2 2.4 X(2 8 2 6/3 6 0 0/l)=1 5 2.7 k m o l/(m 2 h)；H O G =V/K Ya=1 5 2.7/1 8 0=0.8 4 8 m 5 分 L/V=1.6 4 6,所以 S=1.2/1.6 4 6 1操作线将在塔顶位置与平衡线相交，今:X2=0.0 0 1 5,Y*2=1.2 X0.0 0 1 5=0.0 0 1 8故最大可能回收率 n m ax=(Yl-Y2)/Yl=(0.0 5 2 3 6-0.0 0 1 8)/0.0 5 2 6 3 =9 6.5%9 8%,即达不到吸收率9 8%的要求。5分四、计算题 口5分解：(1).X1 =0.2/0.8=0.2 5,X2 =0.0 2/0.9 8=0.0 2 0 4G c=5 0 0(l-0.2)=4 0 0 k gW=4 0 0(0.2 5-0.0 2 0 4)=9 1.8 4 k g/h 5 分(2).1 1=(1.0 1+1.8 8 rm 0)t l+2 4 9 0 H 0 =1 2 7.8=1 21 2 =(1.0 1+1.8 8 rm 2 )t 2 +2 4 9 0 H 2 -*rm 2 =(1 2 7.8-6 0.6)/2 6 0 3=0.0 2 5 8 2L=W(rm 2-rm O )=9 1.8 4/0.0 1 5 8 2=5 8 0 7 k g 绝干气/hv r=(0.7 7 2+1,2 4 4 rm 0)(t 0+2 7 3)/2 7 3 x(1.0 1 3 3 x 1 0 5)/p=0.8 4 1V=L X v r =5 8 0 7 X 0.8 4 1 =4 8 8 8.9 7 m 3/h 5 分(3).Q P =L(1.0 1 +1.8 8 rm O )(t l-t O )=4 7 8 0 0 0 k J/h 5 分五、计算题 口5分解：(1)蒸发室压力为常压时 8分蒸发水量 W=F(l-w O/w l)=9 0 0 0(1-0.0 1/0.0 1 5)=3 0 0 0 k g/h浓缩液量 F -W=9 0 0 0 -3 0 0 0=6 0 0 0 k g/h传热速率 F=F C p(t l-t O)+W r,=(9 0 0 0/3 6 0 0)X 4.1 7 4(1 0 0-4 0)+3 0 0 0/3 6 0 0 X 2 2 5 8.4=2 5 0 8 k W生蒸汽量 D=F/r=2 5 0 8/2 2 0 5.2 =1.1 4 k g/s=4 1 0 0 k g/h所需传热面积 A=F/(K A t)=2 5 0 8 X 1 0 3/(1 7 0 0(1 1 0-1 0 0)=1 4 7.5 m 2(2)蒸发室压力为0.4 M k P a(绝压)时，熔液沸点t l=7 5.4 7分F=(9 0 0 0/3 6 0 0)X 4.1 7 4(7 5.4-4 0)+3 0 0 0/3 6 0 0 X 2 3 1 8.6 =2 3 0 2 k WD=2 3 0 2/2 2 0 5.2=1.0 4 k g/s=3 7 5 7 k g/hA=2 3 0 2 X 1 0 3/(1 7 0 0(1 1 0-7 5.4)=3 9.1 m 2因减压操作，溶液沸点降低，用来加热溶液所需的热量减少故蒸汽用量减少。又传热温差增大，故所需传热面减小。食品工程原理(2)期末试卷(A)2 0 0 6.6一、概念题 K 共计3 0 先；(填空题每空1 分，判断、选择题每小题各1 分)1对一定组成的二元体系，精微操作压力越大，则相对挥发度，塔操作温度越高，对分离。2精储段与提储段的摩尔流量不一定相等,是由于 的影响。3某二元理想混合物，其中A为易挥发组分。液相组成x A=0.4,相应的泡点为t l：汽相组成yA=0.4,相应的露点为t2。则：()(A)tl=t2 (B)tl t2(D)不能判断4 筛板塔、泡罩塔、浮阀塔相比较，操作弹性最大的是 塔。5 某低浓度气体吸收过程，已知相平衡常数m=l,气膜和液膜体积吸收系数分别为kYa=2X10-4kmol/(m3s),kXa=0.4kmol/(m3s)o则该吸收过程为 膜阻力控制。该气体为一 溶气体。6 在气相单向扩散中，漂流因数用 表示，它反映了主(总)体流动对 的影响。7 通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，。(A)回收率趋向最图；(B)吸收推动力趋向最大；(C)操作最为经济；(D)填料层高度趋向无穷大。8 干燥热敏性物料时，为提高干燥速率，可采取的措施是()。(A)提高干燥介质的温度；(B)增大干燥面积；(C)降低干燥介质相对湿度9 已知湿空气的下列哪两个参数，利用 H-I 图可以查得其他未知参数()。(A)(tw,t);(B)(td,H);(C)(p,H);(D)(I,tw)。10湿空气在间壁式换热器中与传热介质进行热交换，(1)如空气温度降低，其湿度肯定不变。(2)如空气温度升高，其湿度肯定不变。则正确的判断是：()(A)两种提法都对(B)两种提法都不对(C)(1)对(2)不对(D)对(1)不对11将原湿空气(温度t0,湿 度 H0)经预热器温度升高至t l 后再送入常压干燥器中。现若10、H0及 t l 均已知，则该预热过程所需热量Q 的计算式为Q=kJ/kg绝干气。12在恒定干燥条件下，将含水20%的湿物料进行干燥，开始时干燥速率恒定，当干燥至含水量为5%时,干燥速率开始下降，再继续干燥至物料恒重,并测得此时物料含水量为0.05%,则物料的临界含水量为()。(A)5%(B)20%(C)0.05%(D)4.55%13在双效并流蒸发系统中，将 10000kg/h的 10%稀溶液浓缩到5 0%,总蒸发水量为kg/h:若 第 一 效 的 蒸 发 水 量 为 3800kg/h,则 出 第 一效 溶 液 的 浓 度为。1 4 标准式蒸发器内溶液的循环路线是溶液从 管下降，从 管上升，其循环的原因主要是由于溶液受热程度的不同而引起的_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 差异所致。15(1)分配系数 kA cl表示:。(2)选择性系数b 与精储操作中的 相当。16在多级逆流萃取中，欲达到同样的分离程度，溶剂比S/F 愈大则所需理论级数愈一，操作点D 愈靠近S 点.当溶剂比为最小值时，理 论 级 数 为，此时必有一条连结线与线重合。1 7 固体物料与溶剂在浸取器接触达一定时间后，由 顶 部 排 出 的 澄 清 液 称 为，由底部排出的残渣称为 o1 8 膜分离过程中流体流动的最主要的特征是料液与膜表面成 流动。(垂直，切向)1 9 判 断 题(对 打 错 打 X)膜分离操作过程中，提高料液的湍动程度可使传质系数增加，这是提高滤液通量的有效途径()膜分离操作过程中，提高操作温度，使滤液通量减小。()二、计算题 K20分a用板式精阳塔在常压下分离苯一甲苯溶液，塔顶采用全凝器，塔釜用间接蒸汽加热，平均相对挥发度a 为 2.47。1、进料量为150 km ol/h,组成为0.4（摩尔分率）的饱和液体，回流比为4,塔顶播出液中苯的回收率为0.9 7,塔釜采出液中苯的组成为0.0206（摩尔分率），求：（1）塔顶储出液的组成；（2）精得段及提储段操作线方程；（3）回流比与最小回流比的比值。2、全回流操作时，塔顶第一块板的气相莫弗里板效率为0.6,全凝器凝液组成为0.9 8,求由塔顶第二块板匕升的汽相组成。三、计算题 K20分在常压填料逆流吸收塔中，用清水吸收混合气体中的氨，混合气量为83.19 km ol/h,其中氨的流量为6.66 km ol/h,出口气体中的氨流量为0.166 kmol/h（均系操作温度20下的体积），平衡关系为Y=1.5X,传质系数KYR.45 kmol/m2h,（X,Y 均按摩尔比表示），试求：（1）吸收 率 h 为多少？若吸收剂用量为最小用量的1.2倍时，求溶液的出口浓度；（2）已知塔径为1.2 m,内充25X25 X 3 m m 的乱堆填料拉西环，填料有效比表面积a 约 200 m 2/m 3,求填料层高度；（3）若 使 V、Yl、h、X I 不变，而使吸收剂改为含氨0.1%（摩尔比）的水溶液时，填料层高度有何变化（KY可视为不变）。四、计算题 K15分1在-一干燥器中干燥某湿物料，每小时处理湿物料1000kg,经干燥后物料的含水量由40%减至 5%（均为湿基），干燥介质为373K的热空气，其中所含水汽的分压为l.OkPa,空气在313K及相对湿度70%下离开干燥器。水 在 313 K 时的饱和蒸汽压可取为7.4 k P a,湿空气的总压为 101.3 kPa。试求：（1）水分蒸发量W（kg水/s）；（2）干燥器进、出口处的空气湿度H l、H2；（3）干燥器所需要的湿空气量（kg湿空气/s）。五、计算题 口5 分在传热面积为50m2的单效蒸发器内将20%的 CaC12水溶液浓缩到40%（均为质量百分数）。生蒸汽的温度为120,冷凝潜热为2210kJ/kg,其消耗量D=2400kg/h,冷凝器内二次蒸汽温度为60（该温度下汽化潜热2360 kJ/kg）,原料液的温度t0 为 20,流量为3600 kg/h,比热cpO为 3.5kJ/kgC。该溶液蒸汽压下降和液柱静压强引起的沸点升高为23,试计算：蒸发器的热损失Q L为总传热量的百分数；若不计热损失，求蒸发器的传热系数K。03级 食品工程原理（2）试卷A 参考答案（食品03级用）2006.6概 念 题（30分）1 越小 越 不 利 2 进料状态的不同3 B4 浮阀5 气膜 易 6 P/pBm 传质速率7 D 8 B9A 10 Dll Q=（1.01+1.88H0）（tl-t0）12 Al3 8000 kg/h;16.13%14 中央循环，加热，密度 15（1）萃取相中A 组分浓度yA（萃余相中A 组分浓度xA（2）相对挥发度1 6 少 8 操 作 1 7 溢流 底 流 1 8 切向1 9 J X二（20 分）解：1.（1）（5 分）DxD=0.97FxF D+W=F=150 DxD+WxW=FxF,xW=0.0206W=87.3 kmol/h D=62.7 kmol/h xD=0.928（2）（5 分）精微段操作线方程 yn+1 =Rxn/（R+1 HxD/（R+1 ）=0.8xn+0.1856提储段操作线方程 yn+1 =L X xn/V-W X xW/Vq=l,V=V+(q-1 )F=(R+1 )D=(4+1)x62.7=313.5 kmol/h,L=L+F=RD+F=4x62.7+150=400.8 kmol/hyn+l=(RD+F)xn7(R+l)D-WxxW/(R+l)D=400.8/313.5 xn-87.3x0.0206/313.5=1.27