2014-2015(1)化工原理试卷B及答案

考试试卷第1页，共7页 （勤奋、求是、创新、奉献） 2014 ～ 2015 学年第一学期期末考试试卷 主考教师： 陆杰、刘锡建、王远强 学院 化学化工学院 班级 姓名 __________ 学号 ___________ 《化工原理（二）》课程试卷B参考答案 （本卷考试时间 120 分钟） 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总得分 题分 20 20 10 7 10 18 15 100 得分

一、 填空题（每空1分，共20分） 1、蒸馏是利用各组分挥发度不同 将液体混合物部分汽化而使混合物得到分离的单元操作，两组分蒸馏中，相对挥发度差异越___大____，分离越易；相对挥发度___等于1_____时不能用普通精馏方法分离。 2、在精馏塔中当塔板中离开的气相与液相之间达到相平衡时，该塔板称为理论板 ，精馏塔的塔顶温度总是低于 塔底温度。 3、总压为99.7kPa，100℃时苯与甲苯的饱和蒸气压分别是179.18kPa和74.53kPa，平衡时苯的液相组成为___0.241_____（以摩尔分数表示）,苯与甲苯的相对挥发度为_____2.40________。 4、当分离要求和回流比一定时， 过冷液体 进料的q值最大，此时分离所需的理论板数 最少 。 5、对于同一种溶质，溶解度随温度的升高而减小 ，加压 和降温 对吸收操作有利。 6、根据双膜理论，水吸收空气中氨的过程属_____气膜______ 控制过程；水吸收空气中CO2

的过程属_____液膜_____ 控制过程；上述两种气体中， CO2吸收可以采用化学吸收 ，

可显著提高吸收速率。 7、在吸收操作中，气体流量、气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则操作线将_____靠近______平衡线，传质推动力将___减小_______。 8、当不饱和湿空气温度升高时，湿球温度 升高 ，相对湿度降低 ，露点不变 。 考试试卷第2页，共7页

二、选择题（每题2分，共20分） 1、下述说法中错误的是（ B ）。 (A)板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触 (B) 吸收过程可以用等分子反向扩散说明 (C)精馏既可以用板式塔，又可以用填料塔 (D) 吸收既可以用板式塔，又可以用填料塔 2、 二元溶液连续精馏计算中，进料热状况的变化将引起以下线的变化（ A ）。 (A)提馏段操作线与q线 (B)平衡线 (C)平衡线与精馏段操作线 (D) 精馏段操作线与q 线 3、操作中连续精馏塔，F、q、xF、D、W不变，回流比小于原回流比，则（ B ）。 (A) Dx、Wx均增加 (B) Dx 减小，Wx 增加 (C) Dx、Wx 均不变 (D)不能正常操作 4、为防止液泛的发生应采取的措施是( C )。 (A) 增加气速 (B)增加液体流量 (C) 增大板间距 (D)增加塔板开孔率 5、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则塔的HOG将( C )。 (A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不能判断 6、低浓度逆流吸收操作，当气液进塔组成不变，而改变操作条件使脱吸因数s增大，则气体出塔浓度2Y将（ A ）。 (A) 增大 (B)减小 (C) 不变 (D)不确定 7、有关扩散传质中漂流因数概念，下来讨论中正确的是（ D ）。 (A) 漂流因数概念只适用于气相扩散传质，而不适用于液相扩散传质 (B) 漂流因数反映分子扩散速率对单向分子扩散传质速率之比 (C)漂流因数概念只适用于分子扩散传质过程，而不适用于对流扩散传质过程 (D) 漂流因数一定大于或者等于1 8、 将不饱和空气等湿冷却到饱和状态时的温度称为（ A ） (A)露点温度 (B)干球温度 (C)湿球温度 (D)绝热饱和温度 9、空气的干球温度为t， 湿球温度为tw ，露点为td ，当空气的相对湿度为100％时，则( A ) （A） t＝tw ＝td （B）t＞tw ＞td （C） t＜tw ＜td (D) t＞tw ＝td 10、干燥过程中较易除去的是（ B ）。 (A)结合水分 (B) 非结合水分 (C) 平衡水分 (D) 自由水分 考试试卷第3页，共7页

三、（10分）、某连续精馏操作分离二元混合溶液，已知操作线方程为：

精馏段 16.080.0xy 提馏段 02.040.1xy 若原料液于泡点进料时，求回流比，塔顶、塔底产品和进料的组成。

解：由精馏段操作线方程斜率80.01RR 解得 4R 联解 16.080.0xy 及 xy 得塔顶产品组成 80.0xxD 再联解 02.040.1xy 及 xy 得塔底产品组成部分 05.0xxW 再联解 16.080.0xy 及 02.040.1xy 得 3.0x,4.0y 0.3Fxx 四、（7分）总压为101.325kPa、温度为20℃时，NH3在水中溶解，NH3在溶液中的摩尔分

数为0.012，此时溶液上方气相中NH3的平衡分压为2.266kPa。试求此时之溶解度系数H、亨利系数E、相平衡常数m。溶液的密度为1000kg/m3。 解： 022403251012662...Ppy*A* *0.02241.8670.012y

mx （3分）

或者由式（6-1） *2.266188.80.012iipEx kPa （2分） 溶剂水的密度ρs=1000kg/m3，摩尔质量Ms=18kg/kmol， 由式（6-10）计算H 10000.294188.818sHEM



kmol/（m3·kPa） （2分）

五、(10分)在一常压气流干燥器中干燥某种湿物料，已知数据如下：空气进入预热器的温度

为15℃，湿含量为0.0073 kg水/kg绝干气， 经预热后空气进干燥器温度为90℃，空气出干燥器温度为30℃，湿度为023.0 kg水/kg绝干气。物料经过干燥后含水率由0.15 降至0.01（均 考试试卷第4页，共7页

为干基），干燥器生产能力Gc为234.7hkg/绝干物料。试求： （1）空气进出干燥器的焓值变化；（4分） （2）水分蒸发量（hkg/）；（2分） （3）空气的消耗量及单位空气消耗量；（4分） 解：（1）kgkJHtHI/1102490)88.101.1(1111绝干气

2222(1.011.88)249088.9/IHtHkJkg绝干气

12-21.1kJ/kgIII绝干气 （2）水分蒸发量； 9.32)(21XXGWchkg/ （3）2096)/(12HHWL kg绝干空气/h 211/()1/(0.0230.0073)63.7kg/kglHH干空气水 六、（本题18分）用连续精馏塔分离某二元混合液，原料液流量为200 kmol/h，露点进料，

进料浓度为0.5，塔顶馏出液组成为0.96，釜液组成为0.1(以上均为易挥发组分的摩尔分率）。操作条件下相对挥发度为3，塔顶采用全凝器，泡点回流。塔釜间接蒸汽加热，回流比为最小回流比的1.2倍。试求： （1）塔顶和和塔釜产品流量；（4分） （2）最小回流比；（4分） （3）精馏段操作线方程；（3分） （4）提馏段操作线方程；（3分） （5）离开第二层理论板的液体组成（由塔顶往下数）。（4分） 解：（1） F=D+W FxF=DxD+WxW 即 200= D+W 200×0.5=0.96 D+0.1 W 解出 D=93.0 kmol/h, W=107 kmol/h （2）因是露点进料，q=0及yq=xF=0.5,故

30.51(1)12qqqqqxxyxx

解出 xq=0.25 考试试卷第5页，共7页

min0.960.51.840.50.25DqqqxyRyx



(3)离开第二层理论板的液相浓度x2 minR1.21.21.672.2R 精馏段操作线方程式为： 2.20.960.68750.3112.212.21DnnnxRyxxxRR



（4）L=RD=2.2*93=204.6 1mmwLqFWyxxLqFWLqFW



1204.601070.12.100.11204.60107204.60107mmmyxx



（5）

平衡线关系式为： xxx)(xy21311 逐板计算： 因塔顶为全凝器，泡点回流，y1=xD=0.96 根据平衡关系式由y1求x1,即：

11213960xx.

解得 x1=0.889 根据提馏段操作线方程式由x1求y2: y2=0.6875x1+0.3=0.6875×0.889+0.3=0.911 再依平衡关系式由y2求x2:

22

30.91112x

x

解得 x2=0.773