郑州大学2004至2005学年第二学期化工原理期末考试试题B.pdf

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1、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 B B2004200420052005 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（B B 卷）卷）题号分数一二三四五六七总分合分人：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/(m s)，操作条件下平衡关系为 ye=1.2x，操作液气

2、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？3二、（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 1低

3、浓度气体吸收中，已知平衡关系低浓度气体吸收中，已知平衡关系y=xy=x，液相传质系数为，液相传质系数为 110110-4-4kmol/mkmol/m2 2s s，气相，气相传质系数为传质系数为 110110-2-2kmol/mkmol/m2 2 s s，则此体系属于则此体系属于_控制，控制，该气体为该气体为_溶气体，液相总传质系数等于溶气体，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

4、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

5、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

6、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。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（B B 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

7、.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=0.005，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、（二、（1616 分）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

8、衡算得：FxF=DxD+WxW 2 分F=D+W 2 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=2.70 2 分精馏段操作线方程为：三、填空题：（每空三、填空题：（每空 1 1 分，共分，共 3434 分）分）0.73+0.26 2 分1 液膜，难，9.910 kmol/m s2 增加减小-523 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。10

9、111kAxB/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、（四、（1010 分）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、（五、（2020 分）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：)=1.58(1-0.05)=1.51 分X1=0.05271

10、分X2=0.005021 分2 分水分汽化量为：W=Gc(X1-X2)=1.5(0.0527-0.00502)=0.0715(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=(3)预热器的热负荷为Q=V(I1-I0)=4.16kg干气/s2 分I0=(1.01+1.88H0)t0+2500H0=(1.01+1.880.007)20+25000.007=37.962 分Q=V(I1-I0)=4.16(147-37.96)=453.6(4)干燥器的热效率：2 分0.423 分