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2011复习化工原理下计算题及答案

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一、计算题

1 拟用内径为1.8 m逆流操作的吸收塔,在常温常压下吸收氨—空气混合气中的氨。已知空气的摩尔流量为0.14

kmol·s-1,进口气体中含氨的体积分数为0.020,出口气体中含氨的体积分数为0.0010,喷淋的稀氨水溶液中氨的摩尔分数为5.0×10-4，喷淋量为0.25 kmol·s-1。在操作条件下,物系服从亨利定律,Y*=1.25 X,体积吸收总系数KY a=4.8×10-2 kmol·m-3·s-1。试求:

(1) 塔底所得溶液的浓度;

(2) 全塔的平均推动力mY;

(3) 吸收塔所需的填料层高度。

(1) Y1 =yy111=002010020..=0.0204 Y2 =yy221=00010100010..=0.0010

X2 =xx221=0000501000050..=0.00050 X1=X2+FFBC(Y1-Y2)=0.00050+014025..(0.0204-0.0010)=0.0114

(2)Y1=Y1 -mX1=0.0204-1.25×0.0114=0.00615 Y2=Y2-mX2=0.001-1.25×0.00050=0.000375

则Ym

=YYYY1212ln= 00061500003750006150000375..ln..=2.07×10-3

(3) N0G=YYYm1231007.20010.00204.0=9.37 S=4d2=0.785×1.82=2.54 m2

H0G=FKaSBY=0140048254...=1.15 m 则H=H0G·N0G=1.15×9.37=11 m

2. 在直径为0.8 m的填料吸收塔中,用清水吸收空气和氨的混合气体中的氨。已知空气的质量流量为1400 kg·h-1,混合气体中氨的体积分数为0.0132,经过吸收,混合气中的氨除去了99.5%。在20 ℃,0.10 MPa操作条件下的平衡关系式为Y*=0.75 X。若水的用量为932 kg·h-1,已知氨的气相体积吸收总系数KY a=314 kmol·m-3·h-1,试求吸收塔所需的填料层高度。

y1=0.0132 Y1 =yy111=00132100132..=0.0134 Y2 =0.0134(1-0.995)=6.7×10-5 X2 =0

FB =140029=48.3 kmol·h-1 FC =93218=52 kmol·h-1 X1=FFBC(Y1-Y2)=483001346710525.(..)=0.0124

Y1 *=mX1=0.75×0.0124=0.0093 Y2*=mX2=0 Y1 =Y1-Y1*=0.0134-0.0093=0.0041 Y2 =Y2-Y2*=6.7×10-5

Ym

=YYYY1212ln=00041671000041671055..ln..=9.8×10-4 N0G=YYYm12=0013467100000985...=13.6

H0G=FKaSBY=4833140785082...=0.306 m H=H0G·N0G=0.306×13.6=4.2 m

3. 今有逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料气中的甲醇。已知处理气量为1000 m3·h-1,原料气中含甲醇100 g·m-3,吸收后的水中含甲醇量等于与进料气体相平衡时浓度的67% 。设在标准状态下操作,吸收平衡关系为Y*=1.15X,甲醇的回收率为98%,吸收系数KY =0.5 kmol·m-2·h-1,塔内填料的有效比表面积为190 m2·m-3,塔内气体的空塔速度为0.5 m·s-1,试求:

(1) 水的用量,m3·h-1;

(2) 塔径,m;

(3) 填料层高度,m。

(1) 求水的用量qv（水）,m3·h-1:

M(CH3OH)=32

Y1=10032100022410032.=0.07527 Y2= Y1 (1-) =0.07527×(1-0.98)=1.5054×10-3

X1*=Ym1007527115..==0.06545 X1=0.67X1*=0.67×0.06545=0.04385

FB=100022410032.=41.52 kmol·h-1 FFCB=YYXX1212 =007527150541000438503...=1.682

FC=1.682FB=1.682×41.52≈69.84 kmol·h-1 水的密度=1000 kg·m-3

则qv （水）=10001884.69=1.3 m3·h-1;

(2)求塔径D,m:

塔截面S=quv1000053600.=0.556 m2

D=S405564.=0.841 m

(3)求填料层高H,m:

H0G=FKaSBY=556.01905.052.41=0.786 m

N0G

= 11mFFBCln[(YmXYmX1222)(1-mFFBC)+mFFBC]

=1111516821115168200752701505410011516823..ln[(..)....]=8.86

H=H0G·N0G=0.786×8.86≈7.0 m。

4.某双组分理想混合液，相对挥发度为2.6，在饱和蒸气状态下从塔釜连续加入只有精馏段的精馏塔中。设原料液处理量Ff=80 kmol·h-1，组成（摩尔分数）xf为0.20。要求塔顶组成（摩尔分数）为0.90,产量Fd=10 kmol·h-1。试求：

（1）塔内的气、液相摩尔流率；

（2）塔釜开始数起（不包括塔釜）的第一块理论塔板上的气相组成。

(1) 气相摩尔流量 FV= Ff=80

液相摩尔流量 FL= FV- Fd(= Fw)=70

（2）由Ff xf=Fdxd+Fwxw

得：xw=800201009070..=0.10

yw =xxw

w 11()=26010116010....=0.224

由物料衡算求x1：

FVyw=FLx1+Fdxd

x1=8002241009070..=0.128

y1 =xx1111()=2601281160128....=0.276

5 石油炼制排出的气体中含有体积分数为0.0291的H2S,其余为碳氢化合物。在一逆流操作的吸收塔中用三乙醇胺水溶液去除石油气中的H2S,要求吸收率不低于99% 。操作温度为27 ℃,压强为0.10 MPa时,气液两相平衡关系式为Y*=2.0 X。进塔三乙醇胺水溶液中不含H2S,出塔液相中H2S的摩尔比（比摩尔分数）为0.013。已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为15 mol·m-2·s-1,气相体积吸收总系数KY a为40 mol·m-3·s-1。试求吸收塔所需填料层高度。

H=H0G·N0G=FKaSBYYYYm12

式中Y1 =00291100291..=0.03

Y2 =0.03(1-0.99)=0.0003

X1 =0.013

X2 =0

Y1* =2×0.013=0.026

Y2* =0

Ym

=(*)(*)ln**YYYYYYYY11221122=(..)(.)ln...00300260000300030026000030=0.00143

FSB=15 mol·m-2·s-1

则 H0G=FKaSBY=1540=0.375 m

N0G=YYYm12=00300003000143...=20.8

得 H=H0G·N0G=0.375×20.8=7.8 m

6. 某厂精馏塔的原料为丙烯—丙烷混合物，其中含丙烯的摩尔分数为0.835。塔的操作压强为2 MPa（表压）。进料为泡点温度下的饱和液体。若要求塔顶产品中含丙烯的摩尔分数为0.986，塔釜产品中含丙烷的摩尔分数为0.951，丙烯-丙烷的平均相对挥发度可取为1.16,混合液视为理想溶液，试求：

(1) 最小回流比；

(2) 最小理论塔板数。

（1）求Rmin

xq =xf=0.835

yq =xxqq11()=116083510160835....=0.854

则Rmin=0986085408540835....=6.95

(2) 求 NT,0

NT,0=1ln)]1)(-1ln[(wwddxxxx=ln[(..)(..)ln.098610986095110951116-1=47.6 (块)。（不含塔釜）

7 在压强为101.3 kPa 温度为20 ℃下,用水吸收空气中的氨,相平衡关系符合亨利定律,亨利常数为8.33×104 Pa。在定常操作条件下,吸收塔中某一个横截面上的气相平均氨的摩尔比（比摩尔分数）为0.12,液相平均氨的摩尔比（比摩尔分数）为6.0×10-2,以Y为推动力的气相传质膜系数kY =3.84×10-1 mol·m-2·s-1,以X为推动力的液相传质膜系数kX =10.2 mol·m-2·s-1,试问:

(1) 以Y为推动力的气相总传质系数为多大?

(2) 此种吸收是液膜控制还是气膜控制?

(3) 该截面上与气液界面处的气液两相浓度为多少?

(1) 气相总传质系数 KY

m=Ep8331010132508224..

YK1=Xkm+Yk1

则 KY =kkkmkYXXY=3841010210208223841011.....=0.372 mol·m-2·s-1

(2) 该过程为气膜控制过程。因为kX >>kY ,KY ≈kY

(3) 用水吸收氨的过程是气膜控制过程。因而液膜阻力可以略去。

NA=kY (Y -Yi )= kX (Xi –X)

Yi =mXi =0.822Xi

YYXXii=kkXY 又Xi =Yi0822. 0120822066...YYii=102384101..

Yi =5.14×10-2

Xi =6.26×10-2

8、某低浓度混合气体被吸收剂吸收时,服从亨利定律。已知其气相传质膜系数kg为1.00×10-6 kmol·m-2·h-1 Pa-1,液相传质膜系数kl为0.25 m·h-1溶解度常数H为0.0040 kmol·m-3·Pa-1,试求气相吸收总系数KG,并说明该气体是易溶，难溶还是属于中等溶解度的气体。

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化工原理实验考试及答案

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一、选择题

1. 在化工原理实验中，流体流动阻力的测定实验中，流体流动状态的判断依据是（ ）。

A. 雷诺数

B. 弗劳德数

C. 韦伯数

D. 马赫数

答案：A

2. 在化工原理实验中，离心泵特性曲线测定实验中，泵的扬程与流量的关系是（ ）。

A. 线性关系

B. 非线性关系

C. 反比关系 D. 无关

答案：B

3. 化工原理实验中，板式塔的操作弹性是指（ ）。

A. 塔板数

B. 塔板间距

C. 塔板效率

D. 塔板负荷性能图上最大流量与最小流量之比

答案：D

4. 在化工原理实验中，流体流动阻力的测定实验中，流体流动状态的判断依据是（ ）。

A. 雷诺数

B. 弗劳德数

C. 韦伯数

D. 马赫数

答案：A

5. 在化工原理实验中，离心泵特性曲线测定实验中，泵的扬程与流量的关系是（ ）。

A. 线性关系

B. 非线性关系

C. 反比关系

D. 无关

答案：B

二、填空题

1. 在化工原理实验中，流体流动阻力的测定实验中，流体流动状态的判断依据是________。

答案：雷诺数

2. 在化工原理实验中，离心泵特性曲线测定实验中，泵的扬程与流量的关系是________。

答案：非线性关系

3. 化工原理实验中，板式塔的操作弹性是指________。

答案：塔板负荷性能图上最大流量与最小流量之比

4. 在化工原理实验中，流体流动阻力的测定实验中，流体流动状态的判断依据是________。

答案：雷诺数

5. 在化工原理实验中，离心泵特性曲线测定实验中，泵的扬程与流量的关系是________。

答案：非线性关系

三、简答题

1. 简述化工原理实验中，流体流动阻力的测定实验的目的。

答案：流体流动阻力的测定实验的目的是测定流体在不同流动状态下的流动阻力，通过实验数据计算雷诺数，判断流体流动状态（层流或湍流），并绘制流体流动阻力与雷诺数的关系曲线。

2. 简述化工原理实验中，离心泵特性曲线测定实验的主要内容。

化工原理(下)参考卷及答案

化工原理(下)参考卷及答案

1 A卷

一、单项选择题（每小题2分，共12分）

1、在）（*LGGAppKN中，*Lp代表的是( C )。

A、界面处被吸收组分的分压力；

B、气相主体中被吸收组分的分压力；

C、与液相主体浓度相平衡的气相分压力。

2、 吸收操作的作用是分离( A ) 。

A、气体混合物； B、液体均相混合物； C、气液混合物。

3、全回流时，y一x图上精馏段和提馏段两操作线的位置（ B ）。

A、在对角线与平衡线之间； B、与对角线重合； C、在对角线之下。

4、精馏塔中由塔顶向下的第n-1，n，n+1层塔板上的液相组成（摩尔分率）关系为（ C ）

A、xn+1 > xn > xn-1 ； B、xn+1 = xn = xn-1 ； C、xn+1 < xn < xn-1 。

5、对于不饱和的湿空气，其露点（ C ）湿球温度。

A、大于； B、等于； C、小于。

6、恒速干燥阶段，物料表面的温度等于（ A ）。

A、湿空气的湿球温度； B、湿空气的干球温度； C、湿空气的露点温度。

二、判断题（每小题2分，共12分）

1、低浓度逆流吸收操作中，当吸收剂温度降低而其他条件不变时，相平衡常数m变小。

（ √ ）

2、吸收操作的最小液气比指的是使操作线上某一点与平衡线相遇的液气比。（ √ ）

3、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。 （ × ）

4、精馏操作中过冷液体进料将使提馏段的汽流量和液流量都大于精馏段。 （ √ ）

5、某种湿空气的温度t越高，湿空气的相对湿度φ越低。 ( √ )

6、在气流干燥过程，热空气的焓值必定减小。 （ × ）

复习资料化工原理下试卷答案2

复习资料化工原理下试卷答案2

第七章 质量传递基础

掌握一些基本概念：

1、什么叫分子扩散？什么叫对流扩散？

答：由于分子的无规则热运动而造成的物质传递现象称为分子扩散，简称为扩散。

对流扩散即湍流主体与相界面之间的分子扩散与涡流扩散两种传质作用的总称。

2、什么是菲克扩散定律？写出表达式

3、简述双膜理论的基本论点？

答：其基本论点如下：

1) 相互接触的气，液流体间存在着定态的相界面，界面两侧分别存在气膜和液膜，吸收质以分子扩散方式通过此两膜层。

2) 在相界面处，气液两相处于平衡。（

3) 膜内流体呈滞流流动，膜外流体呈湍流流动，全部组成变化集中在两个有效膜层内。

4、双膜理论是将整个相际传质过程简化为＿＿＿＿ ＿＿＿＿＿＿。

经由气、液两膜层的分子扩散过程

5、掌握相组成的表示方法：

试题

某吸收塔的操作压强为110 KPa，温度为25 ℃，处理焦炉气1800 m3/h。焦炉气中含苯156 kg/h，其他为惰性组分。求焦炉气中苯的摩尔分数和物质的量之比（即摩尔比）。

第八章 气体吸收

一、填空题

1、吸收因数S可表示为 Mv/L ，它是＿平衡线斜率m＿与＿操作线斜率L/V＿的比值。

2、用水吸收氨-空气混合气体中的氨，它是属于＿气膜＿控制的吸收过程，对于该过程来 说，要提高吸收速率，则应该设法减小＿气膜阻力＿。

3、在吸收过程中，由于吸收质不断进入液相，所以混合气体量由塔底至塔顶 逐渐减少 。在计算塔径时一般应以＿塔底＿的气量为依据。

4、吸收操作的依据是＿各组分在同一种溶剂中溶解度的差异＿，以达到分离气体混合物的目的。混合气体中，能够溶解于溶剂中的组分称为＿吸收质＿或＿溶质＿。

5、若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为＿难溶＿气体。在吸收操作中＿增加＿压力和＿降低＿温度可提高气体的溶解度，有利于吸收。

6、用气相浓度△y为推动力的传质速率方程有两种，以传质分系数表达的速率方程为__

化工原理考试题及答案2

化工原理考试题及答案2

化工原理考试题及答案

一.填空题

1.(5分) 题号:6062 第6章 知识点:231 难度:中等

某二元物系的相对挥发度α＝3，在具有理论板的精馏塔内于全回流条件下作精馏塔操作，已知x＝0.3，则y＝＿＿＿（由塔顶往下数）

*****答案*****

y＝αx/（1＋（α－1）x）＝3×0.3/(1+2×0.3)

＝0.563

x＝y＝0.563

y＝3×0.563/（1＋2×0.563）＝0.794

2.(3分) 题号:6061 第6章 知识点:230 难度:较难

连续精馏过程的进料热状态有＿＿＿＿种。已知q＝1.1，则加料中液体量与总加料量之比是＿＿＿＿＿。理论板图解时，在F、 x，x，q、x，R，操作压力P等参数中与＿＿＿＿＿＿无关。

*****答案*****

五 1∶1 F3.(4分) 题号:7054 第7章 知识点:120 难度:中等

含SO为10％（体积）的气体混合物与浓度C为0.020kmol.m的SO水溶液在一个大气压下相接触。操作条件下两相的平衡关系为p＝1.62C（大气压） ，则SO将从＿＿＿相向＿＿＿相转移，以气相组成表示的传质总推动力为＿＿＿＿大气压.

*****答案*****

ｐ＝0.1atm ｐ＝1.62×0.02＝0.0324atm

从气相向液相转移 Δｐ＝0.0676atm

4.(3分) 题号:7042 第7章 知识点:200 难度:中等

扩散速率的费克定律公式是＿＿＿＿＿＿，式中每项＿＿＿__