食工原理期末考试试卷.pdf

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1、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.己知SO2水溶液在三种温度tk t2、t3 下的亨利系数分别为El=0.0035atm,E2=0.011atm,E3=0.00652atm,则。（A）tlt2 伺（C）tlt2 伺（D）t3Vti2.吸收操作中，当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m 的直线时，则 l/K Y=l/k Y+1/kXo3.气体吸收计算中表示设备（填料）效能高低的一个量是,而表示传质任务难易程度的一个量是。4.压强,温度,将有利于解吸的进行。5.在连续精福塔中，进行全回流操作，已测得相邻两板上液相组成分别为xn-

2、1=0.7,xn=0.5（均为易挥发组份摩尔分率）。已知操作条件下相对挥发度a=3,则 yn=,xn*=,以液相组成表示的第n 板的单板效率EML=。6.直接水蒸汽加热的精储塔适用于 的情况。与 回流相对应的理论塔板数最少。7.精储操作时，若 F,xF,q,R 均不变，而将塔顶产品量D 增加，其结果是：（A）xD 下降，xW 下降；（B）xD 下降，xW 上升；（C）xD 下降，xW 不变；（D）xD 不变，xW下降。8.使 温 度 由 t l 升至t 2,此 时 其 湿 球 温 度,相对湿度,露点湿度 o9.湿空气在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

3、气温度升高，其湿度肯定不变。正确的判断是：o（A）两种提法都对（B）两种提法都不对（C）对不对（D）（2）对不对10.如需将空气减湿，应使水温：。（A）高于湿球温度（B）低于湿球温度（C）高于露点（D）低于露点11.在相同的操作条件和相同的蒸发任务下：与单效蒸发相比，多效蒸发的优点是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。与 多 效 蒸 发 相 比，单效蒸发的优点是12.蒸发设备操作时，温度差损失一般包括:(1)(2)(3)13.多效蒸发操作中，为了蒸发某种粘

4、度随浓度和温度变化比较大的溶液，应采用。（A）.并流加料流程（B）.逆流加料流程（C）.平流加料流程（D）.双效三体并流加料流程14.的过程称为膜分离过程。15.溶质A,原溶剂B,萃取剂S 所构成的三元系统的溶解度曲线如图所示。原溶液含A35%、B 65%,采用单级萃取。所用萃取剂为含A 为 5%,S 为 95%的回收溶剂。求：（1）当萃取相中 A 的浓度为30%时，每处理100kg原料液需用多少k g 回收溶剂？（2）在此原料条件下，单级萃取能达到的萃余相中A 的最低浓度为多少？（5 分）二、（20分）在直径为0.8 m 的填料塔中，用 1200 kg/h的清水吸收空气和SO2混合气中的S

5、O 2,混合气量为1000 m3（标准）小,混合气含SO21.3%（体积）,要求回收率99.5%,平衡关系为Y*=0.75X,总体积传质系数KYa=0.055 kmol/（m3.s）,求液体出口浓度和填料高度。三、（20分）每小时分离乙醇一水混合液2360 kg 的常压连续精馆塔，塔顶采取全凝器，进料组成xF=0.2。现测得偏出液组成xD=0.8,釜液组成xW=0.05,精镯段某一块板上的汽相组成为0.6,由其上一板流下的液相组成为0.5（以上均为摩尔分率），试求：（1）塔顶播出液 量 D 及釜液流出量W；（2）操作回流比R 与最小回流比Rmin；（3）计算在料液组成与塔顶组成下乙醇对水的相对

6、挥发度a F 与 aD。操作条件下的平衡关系如图所示。乙醇式量MA=46 水式量 MB=18四、（15分）在一连续干燥器中干燥盐类结晶，每小时处理湿物料为1000 k g,经干燥后物料的含水量由40%减至5%（均为湿基），以热空气为干燥介质，初始湿度HmO为 0.009 kg水/kg绝干气，离开干燥器时湿度Hm2为 0.039 kg水/kg绝干气，假定干燥过程中无物料损失，试求：（1）水分蒸发量W（k g 水/h）；（2）绝干空气消耗量L（k g 绝干气/h）；（3）原湿空气消耗量L（kg原湿空气/h）；（4）干燥产品量G2（kg/h）五、（15分）进料量为9000kg/h、浓度为1%（质量分

7、率）的盐溶液，在 40下进入单效蒸发器，被浓缩到1.5%。蒸发器传热面积为39m 2,蒸发室绝对压强为0.04 MPa（该压强下水的蒸发潜热r=2318.6 kJ/kg）,加热蒸汽温度为110（该饱和温度下水的蒸发潜热r=2232kJ/kg）,由于溶液很稀，假设溶液的沸点和水的沸点相同，0.04 MPa下水的沸点为75.4C,料液的比热近似于水的比热，cp=4.174 kJ/kg 试求：（1）蒸发量、浓缩液量、加热蒸汽用量和加热室的传热系数K；（2）如果进料量增加为12000 kg/h,传热系数、加热蒸汽压强、蒸发室压强、进料的温度和浓度均不变的情况下，蒸发量、浓缩液量和浓缩液浓度又为多少？均

8、不考虑热损失。2004年食品工程原理（下）期终试卷（A）参考答案（食品01级用）一、概 念 题（共 30分）1.A2.m3.传质单元高度，传质单元数4.下降,升高5.0.7,0.4375,76.2%6.难挥发组分为水，全 7.A8.上升，下 降，不变，不变9.D10.D11.（1）减少生蒸汽用量；(2)有效温差大，生产强度大，设备投资少12.(1)由于溶液蒸汽压下降而引起的温度差损失；(2)由于蒸发器中溶液静压强而引起的温度差损失；(3)由于管道流体阻力产生的压强降所引起的温度差损失。13.B14.借助于膜而实现分离 15.1)xF=0.35,yA=0.3,xA=0.2作图 FM/MS=34/

9、67=S/F=0.507 S=100X0.507050.7 kg(2)xmin=0.06o二、(20 分)(1)L=1200/(3600 X 18)=0.0185 kmol/s 2 分V=1000 X(1-0.013)/(22.4 X 3600)=0.01224 kmol/s 2 分L/V=0.0185/0.01224=1.51 1 分Yl=l.3/98.7=0.0132 1 分Y2=Y 1 (1-j)=0.0132(1 -0.995)=0.0000659 2 分X1 =(V/L)(Y 1 -Y2)+X2=(0.0132-0.0000659)/1.51=0.00870 2 分(2)DYl=Yl

10、-Yl*=0.0132-0.75X0.0087=0.00668DY2=Y2-Y2*=0.0000659-0=0.0000659DYm=(DY 1 -DY2)/ln(DY 1 /DY2)=(0.00668-0.0000659)/ln(0.00668/0.0000659)=0.0014325 分NOG=(Y1 -Y2)/DYm=(0.0132-0.0000659)/0.001432=9.172 2 分HOG=V/KYaW=0.01224/(0.785 X 0.82 X 0.055)=0.443 m 2 分Z=HOGNOG=9.172 X 0.443=4.06 m 1 分三、(20分)解：(1)Mm

11、=MAxF+MB(1 -xF)=46 X 0.2+18 X 0,8=23.6 F=2360/23.6=100 kmol/h100=D+WW=80 kmol/h100 x0.2=(100-W)x0.8+Wx0.053 分D=100-W=20 kmol/h 3 分(2)Vyn+1 =R/(R+1 )xn+xD/(R+1)2 分由已知条件可得：0,6=R/(R+l)0.5+0.8/(R+l)R=2由a(xD,x D)点作平衡线切线交y 坐 标 yC=0.4=xD/(Rmin+l)0.8/(Rmin+l)=0.4 Rmin=l 4 分(3)aD=(y/x)A/(y/x)B 式中y,x 分别为离开第一块

12、板的气相和液相组成。在图中可读得 yl=0.8 及 xl=0.77aD=(0.8/0.77)/(0.2/0.23)=l.19 4 分同理：aF=(0.53/0.2)/(0.47/0.8)=4.51 4 分四、(15分)解：(1)Xl=wl/(l-wD=0.40/(l-0.40)=0.667kg 水/kg 绝干料 1 分X2=w2/(l-w2)=0.05/(l-0.05)=0.053kg 水/kg 绝干料 1 分GC=G 1(l-wD=1000(1-0.40)=600 kg 绝干料/h 2 分，W=GC(X l-X2)=600 X(0.667-0.053)=368.4 kg 水/h 3 分(2)

13、L=W/(Hm2-Hml)=368.4/(0.039-0.009)=12280kg 绝干气/h 3 分(3)L=L(1+Hm 1)=12280(1+0.009尸 12390.5 kg 原空气/h 3 分(4)G2=G1-W=1000-368.4=631.6kg/h 2 分五、(15分)解：(1)蒸发水量 W=F(1 -X0/X1 )=9000(1 -0.01/0.015)=3000 kg/h 1 分浓缩液量 F-W=9000-3000=6000 kg/h 1 分传热速率 Q=(9000/3600)X 4.174(75.4-40)+(3000/3600)X 2318.6=2302 kW 2 分加

14、热蒸汽量 D=2302/2232=1.03kg/s=3712kg/h 2 分传热系数 K=2302X 103/39.1(110-75.4)=1700 W/(m2 K)2 分(2)根据题意 A,K,D t均不变，故 Q 也不变蒸 发 水 量 2302=(12000/3600)X 4.174(75.4-40)+(W)/3600)X2318.6=492.5+0.644W,W=2810 kg/h 2 分浓 缩 液 浓 度 FxO=(F-W,)x 1 箱x r =FX0/(F-Wz)=12000X0.01/(12000-2810)=1.31%4 分浓缩液量 F-W=12000-2810=9190 kg/

15、h 1 分食工原理期末考试试卷(下)B 2004.6一、概 念 题（30分）（填空题每空1 分，选择题每题1 分）1.精福分离a=2.5的二元理想混合液，已知回流比R=3,塔顶xD=0.96,测得第三层塔板（精储段）的下降液体浓度为0.4,第二层板下降液体浓度为0.4 5,则第三层塔板的汽相单板效率 EmV为（）：（A）22.2%（B）32.68%（C）44.1%（D）107.5%2.二元溶液连续精储计算中，进料热状态的变化将引起以下 的变化：.（A）平衡线（B）操作线与q 线（C）平衡线与操作线（D）平衡线与q 线。3.某连续精储塔，已知其精储段操作线方程为y=0.80 x+0.172,且塔

16、顶产品量为100 kmol/h,则塔顶上升蒸气量V=。4.某精储塔操作时，F,x F,q,V 保持不变，增加回流比R,则此时D,L/V。（增加，不变，减少）5.精储塔不正常的操作有：、.6.用相平衡常数m 表达的亨利定律表达式为尸mx。在常压下，20时，氨在空气中的分压 为 166 m m H g,与之平衡的氨水浓度为20 kgNH3/100kgH20。此时m=。7.由于吸收过程气相中的溶质分压总 液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的 o 增加吸收剂用量，操 作 线 的 斜 率,吸收过程推动力_O8.某低浓度气体吸收过程，已知m=l,气膜体积传质分系数kYa=2X 10-4 km

17、ol/m3s,液膜体积传质分系数kXa=0.4 kmol/m3s则该吸收过程为 膜阻力控制。9.在化工生产中，要提高吸收的效果，可以设法提高吸收总传质系数，必须采取措施（）。（A）降低气膜和液膜厚度（B）提高气膜和液膜厚度（C）减少流体流动速度10.（是非题）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。（）11.在下列哪些线上露点温度相等（）？（A）等相对湿度线（B）等热焰线（C）等湿度线（D）绝热冷却线12.空气的干球温度为3 湿球温度为tw,露点为td,当空气的相对湿度j=98%时，贝 I （）：（A）t=tw=td（B）ttwtd（C）tt

18、wtw=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3湿球温度为tw,露点为t d,现将该物料自初始含水量Xl=0.45 kg水/kg绝干料干燥至X2=0.1 kg水/kg绝干料，则在干燥末了时物料表面温度tm：（）。

19、（A）tmtw（B）tm=t（C）tm=td（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，哪一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 o20.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（C）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

20、，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。二、（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=0.052 kmol/（m3

21、.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）。三、（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

22、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 0.0116kg/kg绝干气，温度为22,废气的湿度rm2为 0.0789 kg/kg绝干气，温度为 52,假设干燥过程为等焰过程，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1.88kJ/（kg.K）,0时水蒸汽潜热为2490kJ/kg。五、

23、（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698W/（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

24、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 Yl=0.02 Y2=Y 1 （1 -h）=0.02（1 -0.95）=0.001X2=0.0004 X1 *=Y1 /m=0.02/1.2=0.01667(L/V)min=(Y 1-Y2)/(X l*-X2)=(0.02-0.001)/(0.01667-0.0004)=1.168L/V=1.5xl.168=1.752L

25、/V=(Y 1-Y2)/(X l-X2)=(0.02-0.001)/(X 1 -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=(DY 1 -DY2)/ln(DYl/DY2)=0.00237 5 分(3)HOG=V/(KYaW)=0.04/0.052=0.769 mNOG=(Y1-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;(

26、L/V)=(Y1-Y2)/(X1-X2()=(0.02-0.001)/(0.01124-0)=1.690S=mV/L=1.2/(L/V)=1.2/1.690=0.710NOG=1/(1 -S)ln(1 -S)(Y1 -mX2,)/(Y2-mX2,)+S=l/(l-0.710)ln(1-0.710)0.02/0.001+0.710=6.46HOG 不变 Z=NOG,X HOG=6.46X 0.769=4.97 mDZ=Z-Z=4.97-6.17=-1.2m 5 分三、(20分)(1)F=D+W FxF=DxD+WxW30=D+W 30 x0.5=Dx0.95+Wx0.10D=14.Ikmol/h

27、 2 分W=15.9kmol/h 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=l.5X 1.18=1.77 2 分y=R/(R+l)x+xD/(R+l)=l.77/(1.77+l)x+0.95/(1.77+l)=0.639x+0.343 3 分yl=xD=0.95xl=yl/a-y 1 (a-1 )=0.95/(2.40-0.95(2.40-1 )=0.888 3 分y2=0.639x

28、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：Gc=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0.8 可知进入预热器的空气：L=5L0=13.7kg绝干气/sIl=I2=(1

29、.01+1.88H 2)t2+H 2r0=(1.01+1.88X0.0789)X52+0.0789X2490=256.69 kJ/kg绝干气I0=(101+1.88H O)tO+H 0r0=(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

30、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%。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 m2,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 81.2解：蒸发水量 W=F(l-wO/wl)=850(1-0.14/0.30)=453.3 kg/h=O.I259 kg

31、/s 2 分蒸发器的热负荷 Q=Wr=0.1259X2303 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=l00-2.9 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=83.1 2 分查表得相应的饱和蒸汽压为54.3 kPa真空度为 101.3-54.3=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.

32、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=two9.同一物料，在一定的干燥速率下，物料愈厚，则临界含水量o（A）.愈低：（B）.愈高；（C）.不变；（D）.不一定。10.物料的平衡水份一定是一。（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

33、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：.（A）溶解度曲线之上方区：（B）溶解度曲

34、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 K20分在一连续常压精储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)精储段操作线方程；(4)若塔底产品qW=150kmol/h,求进料量qF和塔顶产品量q

35、D；三、计算题 K20分F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=0.052kmol/(m3s)(试求：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。四、计算题 K15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,

36、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焰线变化。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F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,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

37、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分2；1.B2.冷液，0,333-1.5=0.5Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)=(0.94-0.5)/(0.5-0.333)=2.635 6 分R=1.2Rmin=3.162 2 分(3)精微段操作线方程：y=R/(R+l)x+xD/(R+1 )=(3.162/4.162)x+0.94/4.162=0.76x+0.226 5 分(4)总物料衡算：D=W(xF-xw)/(xD-

38、xF)=150(0.3-0.04)/(0.94-0.3)=60.94kmol/hF=D+W=60.94+150=210.94 kmol/h 5 分三 计算题 K20分F解：(1)Yl=0.02 Y2=Y 1 (1-h)=0.02(1 -0.95)=0.001X2=0.0004 X1 *=Y1 /m=0.02/1,2=0.01667(L/V)min=(Y 1-Y2)/(X 1 *-X2)=(0.02-0.001)/(0.01667-0.0004)=1.168 4 分L/V=1.5xl.168=1.752L/V=(0.02-0.001)/(X1-0.0004)=1.752 Xl=0.011244

39、分(2)A Y1 =Y 1 -Y1 *=0.02-1.2 X0.01124=0.00651AY2=Y2-Y2*=0.001-1.2x0.0004=0.00052A Ym=(A Y l-A Y2)/ln(AY1/A Y2)=0.00237 4 分(3)HOG=V/(KYaQ)=0.04/0.052=0.769 mNOG=(Y 1 -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(XlX2)XI=0.4/(1-0.4)=0.667X2=0.05/(l-0.05)=0.0

40、526Gc=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(H2Hl)Hl=H0=0,009 kg 水/kg 绝干气 tl=120,t2=20H 2未知，可通过11=12求算11 =(1.01+1.88H1 )tl+2490H 1 =1.01tl+(1.88tl+2490)H 112=(1.01+1.88H2)t2+2490H2=1.01t2+(1.88t2+2490)H2.H2=(L01 X 120+(1.88 X 120+2490)X0.009-1.01 X40)/(1.88X

41、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分解：蒸发水份量 W=F(1 -xO/x 1 )=3600 X(1-0.2/0.4)=18000kg/h=0.5 kg/s生蒸汽释放的热量 Qg=D r=2400X 2210=5.304 X 106 kJ/h=1.473X 106 W 5 分又 Qg=FCpOX(tl-tO)+Wr+QL冷凝器温度Tg，为 6 0 c.溶液的沸点为tl=Tg+ED

42、=60+23=831.473 X 106=(3600/3600)X3.5X 103(83-20)+0.5 X 2360 X I03+QL；.QL=7.25X 104 W 5 分热损失占总热量的百分数(QL/Qg)x 100%=7.2x 104/(1.473 x 106)x100%=4.92%VQ=KA(T-t)A K=Q/A(T-t)=(1.473 X 106-7.25 X 104)/50(120-83)=757 W/m2 5 分食工 原 理 期末考试卷(B)2005.9一、概念题 K共计30分1；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下作精镭操作，已知yn=0

43、.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：在精储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=0.8 0 x+0.1 7 2,则其微出液组成x D=_。5.总传质系数与分传质系数之间的关系可以表示为l/K L=l/k L+H/k G,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

44、 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一_ 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。1 0 .当湿空气的总压一定时，相对湿度仅与其 和 有关。1 1 .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(

45、)。(A).对 不 对(B).对不 对;(C)(1)都 不 对(D),都可以1 2 .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)对(2)不对(D)(2)对不对1 3 .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1 4 .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

46、与空气的温度无关()o(A)相 对 湿 度(B)湿 球 温 度(C)露 点 温 度(D)绝热饱和温度1 5 .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1 (D)选择性系数小于 1 1 7 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1 8 .萃取操作依据是。萃 取 操 作 中 选 择 溶 剂 主 要 原 则：,和 O1 9 .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

47、溶剂S,则 萃 取 相 量 与 萃 余 相 量 之 比 将(A)增加；(B)不变；(C)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+L 5x F 试求回流比R偶出液组成x D;进料液的q值;当进料组成x F=0.44时，精储段操作线与提储段操作线交点处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1 m/s(标准状况)，平衡

48、关系为Y=l.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100后进入干燥器，废气温度为60。假设该干燥过程为等焰过程.己知湿空气比

49、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 K15分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40,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

50、。由于是稀溶液，假设溶液沸点和水相同，料液比热cp值近拟等于纯水的cp值，cp=4.174kJ/kgC,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 R共计30分亚I.xn=yn/a-(a-1 )yn=0.4/(3-2 X 0.4)=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