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化工原理（二）课程期末复习提要责任教师胡天觉2008年12 月一、说明1. 教材本课程教材选用天津大学的《化工原理》下册。
《化工原理》（二）即教材的下册内容，包括蒸馏、吸收、萃取等章节。
2．考核目的通过本次考试，了解学生对本课程基本内容的掌握程度，对重难点的掌握程度以及运用本课程的基本知识、基本理论和基本方法来认识、分析和解决有关环境规划与环境保护中的具体问题的能力。
同时还考察学生在平时的学习中是否注意了理解和记忆相结合，理解和运用相结合。
3．考核方式期末闭卷考试。
4．命题依据依据教材内容、教育部下发的教学大纲及实施意见和期末复习指导命题。
5．考试要求考试主要是考核学生对基本知识、基本理论和基本方法的理解和应用能力。
在能力层次上，从了解、熟悉、掌握三个角度来要求。
了解是要求学生对本课程的基本知识和相关知识有所了解；熟悉是要求学生对基本理论、基本方法，在知道“是什么”的基础上，还知道“为什么”；掌握是要求学生能综合运用所学的内容，根据所给的条件，具体分析和阐述实际环境规划问题。
6．试题类型及结构试题分为四类，有：填空题；选择题；问答题；计算题。
二、各章复习内容和要求第一章蒸馏要求一、掌握的内容１. 质量分率和摩尔分率的定义及相互间的换算；2. 双组分理想溶液的气液相平衡——拉乌尔定律、道尔顿定律、露点线、泡点线、气液相平衡图、挥发度、相对挥发度的定义及物理意义；３. 精馏原理，并运用此原理分析精馏过程；４. 精馏段操作线方程、提馏段操作线方程的推导，全塔物料衡算，精馏段、提馏段的物料衡算，加料板物料衡算、热量衡算及ｑ线方程的推导，进料热状态与ｑ值之间的关系；５. 双组分连续精馏塔的计算——理论板的概念，恒摩尔流假设，逐板计算法、图解法计算理论塔板数和简洁法求理论板层数，最小回流比Rmin的计算，适宜回流比的选择，回流比的大小对塔板数及操作费用的影响；6. 板式精馏塔塔高及塔径的计算，全塔效率及单板效率的定义及其计算。
化工原理下期末考试第六章精馏习题一、填空1、在t-x-y图中的气液共存区内，气液两相温度，但气相组成液相组成，而两相的量可根据来确定。
2、当气液两相组成相同时，则气相露点温度液相泡点温度。
3、双组分溶液的相对挥发度α是溶液中的挥发度对的挥发度之比，若α=1表示。
物系的α值愈大，在x-y 图中的平衡曲线愈对角线。
4、工业生产中在精馏塔内将过程和过程有机结合起来而实现操作的。
5、精馏塔的作用是。
6、在连续精馏塔内，加料板以上的塔段称为，其作用是；加料板以下的塔段（包括加料板）称为，其作用是。
7：离开理论板时，气液两相达到状态，即两相相等，互成平衡。
8：精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因有（1）和（2）。
9：精馏过程回流比R的定义式为；对于一定的分离任务来说，当R= 时，所需理论板数为最少，此种操作称为；而R= 时，所需理论板数为∞。
10：精馏塔有进料热状况，其中以进料q值最大，进料温度泡点温度。
11：某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则回流比等于，馏出液流量等于，操作线方程为。
12：在操作的精馏塔中，第一板及第二板气液两相组成分别为y1,x1及y2,x2；则它们的大小顺序为最大，第二，第三，而最小。
13：对于不同的进料热状况，x q、y q与x F的关系为（1）冷液进料：x q x F，y q x F；（2）饱和液体进料：x q x F，y q x F；（3）气液混合物进料：x q x F，y q x F f；（4）饱和蒸汽进料：x q x F，y q x F；（5）过热蒸汽进料：x q x F，y q x F；13.塔板上的异常操作现象包括、、。
14.随着气速的提高，塔板上可能出现四种不同的气液接触状态，其中和均是优良的塔板工作状态，从减少液膜夹带考虑，大多数塔都控制在下工作。
二、选择1：精馏操作时，增大回流比R，其他操作条件不变，则精馏段液气比VL （），馏出液组成x D ( ),釜残液组成x W ( ).A 增加B 不变C 不确定 D减小2：精馏塔的设计中，若进料热状况由原来的饱和蒸气进料改为饱和液体进料，其他条件维持不变，则所需的理论塔板数N T（），提馏段下降液体流量L/（）。
A 减小B 不变C 增加D 不确定3：对于饱和蒸汽进料，则有L'（）L ，V'（）V。
A 等于B 小于C 大于D 不确定4精馏塔中由塔顶向下的第n-1，n，n+1层塔板，其气相组成关系为（）A y n+1>y n>y n-1B y n+1=y n=y n-1C y n+1<y n<y n-1D 不确定5：某两组分混合物，其中A为易挥发组分，液相组成x A=0.4，相应的泡点温度为t1，气相组成y A=0.4，相应的露点温度为t2，则（）A t1 <t1B t1= t1C t1> t1D 不能判断6：完成某分离任务需理论板数为N T=7（包括再沸器），若E T=50%，则塔内需实际板数（不包括再沸器）为（）A 14 层B 10层C 12层D 无法确定7：若进料量、进料组成、进料热状况都不变，要提高x D，可采用（）A、减小回流比B、增加提馏段理论板数C、增加精馏段理论板数D、塔釜保温良好8：在精馏操作中，若进料位置过高，会造成（）A、釜残液中易挥发组分含量增高 B实际板数减少C 馏出液中难挥发组分含量增高 D各组分含量没有变化9：精馏塔采用全回流时，其两操作线（）A、与对角线重合 B距平衡线最近C斜率为零 D在y轴上的截距为110：精馏的两操作线都是直线，主要是基于（）A、理论板的概念 B理想溶液C服从拉乌尔定律 D恒摩尔流假设11：当x F、x D、x W和q一定时，若减小回流比R，其他条件不变，则（）A、精馏段操作线的斜率变小，两操作线远离平衡线B、精馏段操作线的斜率变小，两操作线靠近平衡线C、精馏段操作线的斜率变大，两操作线远离平衡线D、精馏段操作线的斜率变大，两操作线靠近平衡线12：两组分的相对挥发度越接近于 1 ，则表示分离该物系越（）。
A不完全； B完全； C困难； D容易。
13．操作中连续精馏塔，如采用回流比增大，则（）。
A）x D，x W均增加（B）x D，x W均减小（C）不能操作（D）x D增加，x W减小。
14.精馏塔的设计中，若进料热状况由原来的饱和蒸气进料改为饱和液体进料，其他条件维持不变，则所需的理论塔板数NT（）。
A 减小B 不变C 增加D 不确定三、判断题11 理想溶液中组分的相对挥发度等于同温度下两纯组分的饱和蒸汽压之比（）26：从相平衡x-y图中可以看出，平衡曲线距离对角线越近，则表示该溶液越容易分离（）27：用于精馏计算的恒摩尔液流假定，就是指从塔内两段每一层塔板下降的液体摩尔流量都相等（）28：精馏段操作线的斜率随回流比的增大而增大，所以当全回流时精馏段操作线斜率为无穷大（）29：用图解法求理论塔板数时，适宜的进料位置应该在跨过两操作线交点的梯级上（）30：当进料量、进料组成及分离要求都一定时，两组分连续精馏塔所需理论塔板数的多少与（1）操作回流比有关（）（2）原料液的温度有关（）31：对于精馏塔的任何一层理论板来说，其上升蒸汽的温度必然等于其下降液体的温度（）32：当F、x F一定时，只要规定了分离程度x D和x W，则D和W也就被确定了（）33：当精馏操作的回流比减少至最小回流比时，所需理论板数为最小（）34在精馏操作中，若进料的热状况不同，则提馏段操作线的位置不会发生变化（）习题35：简述在定压下，苯－甲苯混和液的t－x－y图中的两条曲线和三个区域的名称。
答：图中有两条曲线：下方曲线为t－x线，称为饱和液体线或泡点线；上方曲线为t－y线，称为饱和蒸气线或露点线。
（2分）两条曲线将t－x－y图分成三个区域：饱和液体线以下区域称为液相区；饱和蒸气线以上区域称为过热蒸气区；两曲线之间的区域称为气、液共存区。
（3分）习题36：简述精馏原理，实现精馏定态操作的必要条件是什么？答：精馏原理：精馏是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分气化和多次部分冷凝的过程。
（2分）上升蒸气流和液体回流是造成气、液两相以实现精馏定态操作的必要条件。
（2分）（共4分）习题37：连续精馏流程中主要由哪些设备所组成？还有哪些辅助设备？答：主要由精馏塔、塔顶冷凝器和塔底再沸器等设备组成。
（2分）辅助设备有：原料液预热器、产品冷却器、回流液泵等。
（2分）（共4分）习题38：简述恒摩尔流假定。
在精馏计算中有何意义？答：恒摩尔流假定是指在精馏塔的精馏段和提馏段内，本段内各板上升蒸气摩尔流量相等，下降液体摩尔流量相等，但两段之间不一定相等。
（3分）意义是精馏的计算都是以恒摩尔流为前提的，这样可简化精馏计算。
（2分）习题39：写出实际生产中加入精馏塔的原料的五种热状况及它们的q值。
答：原料的五种热状况为：（1）冷液进料，q>1。
（1分）（2）饱和液体进料，又称泡点进料，q ＝1。
（1分） （3）气、液混合物进料，q ＝0～1。
（1分）（4）饱和蒸气进料，又称露点进料，q ＝0。
（1分） （5）过热蒸气进料，q<0。
（1分）（共5分）习题40：何谓适宜回流比？在精馏设计计算中怎样确定？其范围如何？答：精馏操作费用和设备投资费用之和为最低时的回流比，称为适宜回流比。
（2分）在精馏设计计算中，一般不进行经济衡算，常采用经验值。
（1.5分） 据生产数据统计，适宜回流比的范围可取为：R ＝（1.1～2）R min 。
（1.5分）习题41：什么时全塔效率E T ？在精馏设计中E T 如何确定？答：全塔效率E T 又称总塔板效率，是指一定分离任务下，所需理论塔板数N T 和实际板数N P 的比值，即ET ＝PT N N ×100％。
（3分）在精馏设计中，由于影响E T 的因素非常复杂，故一般用经验或半经验公式估算，也可采用生产实际或经验数据。
（2分）（共5分）习题42：简述什么叫填料精馏塔的等板高度HETP ？答：假想在填料塔内，将填料层分为若干个高度单元，每个单元的作用相当于一层理论板，此单元填料高度称为理论板当量高度，又称为等板高度，以HETP 表示。
（3分）习题43：通常对特定的精馏塔和物系，影响精馏操作的因素有哪些？答：影响因素有：（1）塔内操作压强（2）进、出塔的物料流量（3）回流比（4）进料组成和热状况（5）再沸器和冷凝器的传热性能和条件（6）设备散热情况（每个影响因素给0.5分，6个共3分） 习题45：简述什么叫恒沸精馏？答：在混和液（恒沸液）中加入第三组分（称为夹带剂），该组分与原混和液中的一个或两个组分形成新的恒沸液，且其沸点更低，使组分间相对挥发度增大而得以分离，这种精馏方法称为恒沸精馏。
（3分）习题46：什么叫萃取精馏？答：萃取精馏也是在待分离的混和液中加入第三组分（称为萃取剂或溶剂），以改变原组分间的相对挥发度而得到分离。
不同的是萃取剂的沸点较原料液中各组分的沸点要高，且不与组分形成恒沸液。
（3分）习题47：在乙醇和水的混和液中，乙醇的质量为15kg ，水为25kg 。
求乙醇和水分别在混和液中的质量分数、摩尔分数和该混和液的平均摩尔质量。
习题48：若苯－甲苯混和液在45℃时沸腾，外界压力味20.3kpa 。
已知在45℃时，纯苯的饱和蒸气压kpa p 7.220=苯，纯甲苯的饱和蒸气压kpa p 6.70=甲苯。
求其气液相的平衡组成。
习题49：苯－甲苯理想溶液在总压为101.3kpa 下，饱和蒸气压和温度的关系如下：在85℃时，kpa p 9.1160=苯，kpa p 460=甲苯；在105℃时，kpa p 2.2040=苯，kpa p 860=甲苯。
求：（1）在85℃和105℃时该溶液的相对挥发度及平均相对挥发度；（2）在此总压下，若85℃时，78.0=苯x ，用平均相对挥发度值求y 苯。
习题50：在连续精馏塔中分离含苯50％（质量百分数，下同）的苯－甲苯混和液。
要求馏出液组成为98％，釜残液组成为1％（均为苯的组成）。
求：甲苯的回收率。
习题51：在一两组分连续精馏塔中，进入精馏段中某层理论板n 的气相组成y n ＋1为0.75，从该板流出的液相组成x n 为0.65（均为摩尔分数），塔内气液比V/L=2，物系的相对挥发度α为2.5，求：（1）从该板上升的蒸气组成y n ；（2）流入该板的液相组成x n －1；（3）回流比R 。
习题52：在连续精馏塔中分离某两组分混合物。
已知原料液流量为100kmol/h ，组成为0.5（易挥发组分摩尔分数，下同），饱和蒸气进料；馏出液组成为0.98，回流比R 为2.6，若要求易挥发组分回收率为96％，求：（1）馏出液的摩尔流量D ；（2）提馏段操作线方程。
