化工原理下 考试大题

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感谢下载载 1、今有连续逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料气中的甲醇。已知处理惰性气体量为131000hm（操作状态），原料中每立方米惰性气体含甲醇g100，吸收后水中含甲醇量等于与进料气体中相平衡时浓度的%67。设在常压、25℃下操作，吸收的平衡关系取为XY15.1，甲醇回收率要求为%98，塔径为0.84 m 13100hmkmolaKY 。试求：（1）水的用量为多少1hkg？（2）传质单元高度OGH；（3）传质单元数OGN；（4）填料层高度。

1、解：（1）19.40252732734.221000hkmolVB （1分）

0764.0252732734.221321010031Y （1分）

00153.098.010764.0112YY （1分）

0445.015.10764.067.067.011mYX（2分）

1212181.689.400445.000153.00764.0hkmolVXXYYLBS

16.1238hkg（2分）

（2） maKVHyBOG7384.084.041009.402 (2分)

（3） 00445.000153.00764.02121XXYY，，，

00512.015.1*21*1YXY，

00845.000153.00252.0ln00153.00512.00764.0ln*22*11*22*11YYYYYYYYYm

86.800845.000153.00764.021mOGYYYN （4分） 精品

感谢下载载 或用解析法求OGN 684.081.689.4015.1LmV

LmVmXYmXYLmVLmVNOG22211ln11

86.8684.000153.00764.0684.01ln684.011

（4）mHNZOGOG54.67384.086.8 （2分）

2、用一精馏塔分离二元理想混合物，塔顶为全凝器冷凝，泡点温度下回流，原料液中含轻组分0.5(摩尔分数，下同)，操作回流比取最小回流比的1.4倍，所得塔顶产品组成为0.95，釜液组成为0.05，料液的处理量为100hkmol/，料液的平均相对挥发度为3，若进料时蒸气量占一半，试求： （1）提馏段上升蒸气量；（2）自塔顶第2层板上升的蒸气组成。

2、解：（１）由相平衡方程 xxxxy213)1(1 （1分）

及进料方程 115.05.015.05.011xxqxxqqyF （1分）

联立解得 22x＋x2-１＝0 4842x

取 367.0qx （2分）

则 633.0213qqqxxy （1分）

23.137.063.063.095.0minqqqDxyyxR （2分）

R=722.14.1minR （1分）

再由物料衡算方程 WDF 及 WWFWxDxFx

解得 hkmolD/50 hkmolDFW/50 精品

感谢下载载 hkmolFVFqVVhkmolDRV/1.86501.1365.0)1(/1.13650)1722.1()1(' （3分）

（2）已知95.01Dxy （1分）

由相平衡关系 86.0)1(111yyx （1分）

再由精馏段操作线方程解得

88.01722.195.086.01722.1722.11112RxxRRyD （2分）

3 某精馏塔用于分离苯－甲苯混合液，泡点进料，进料量30kmol/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0.10，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α=2.40。

(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，求离开第二块板的蒸汽和液体组成。

答文

解：F=D+W FｘF＝ＤｘD＋Ｗｘw

30=D+W 30×0.5=D×0.95+W×0.10 D=14.1kmol/h W=15.9kmol/h

xe=xF=0.5, ｙe=αｘe／[1+(α-1)ｘe]=2.40×0.5/[1+(2.40-1)×0.5]=0.706

Rmin=（ｘD－ｙe）／（ｙe－ｘe）＝(0.95-0.706)/(0.706-0.5)=1.18

R=1.5×1.18=1.77

y=[R/(R+1)]x+ｘD／（R+1)=[1.77/(1.77+1)]x+0.95/(1.77+1)=0.639x+0.343

ｙ1＝ｘD＝0.95

ｘ1＝ｙ1／[α－y1(α－1）]=0.95/[(2.40-0.95(2.40-1)]=0.888

ｙ2＝0.639x1+0.343=0.639×0.888+0.343=0.910 精品

感谢下载载 ｘ2＝0.910/[2.40-0.910(2.40-1)]=0.808

4 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℃，湿度Ｈo＝０．００９

ｋｇ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Ｉ线变化。试求：

（１）水分蒸发量Ｗ ｋｇ／ｓ；

（２）绝干空气消耗量Ｌ ｋｇ绝干气／ｓ；

（３）干燥收率为９５％时产品量 ｋｇ／ｓ；

（４）如鼓风机装在新鲜空气进口处，风机的风量应为多少ｍ3／ｓ？

答文

（１）Ｗ＝Ｇc（ｘ1－ｘ2）

ｘ1＝０．４／（１－０．４）＝０．６６７

ｘ2＝０．０５／（１－０．０５）＝０．０５２６

Ｇc＝１０００（１－０．４）＝６００ ｋｇ绝干料／ｈ

∴Ｗ＝６００（０．６６７－０．０５２６）

＝３６８．６４ ｋｇ／ｈ＝０．１０２４ ｋｇ／ｓ

（２）Ｌ＝Ｗ（Ｈ2－Ｈ1）

Ｈ1＝Ｈo＝０．００９ ｋｇ水／ｋｇ绝干气 ｔ1＝１２０℃，ｔ2＝２０℃

Ｈ2未知，可通过Ｉ1＝Ｉ2求算

Ｉ1＝(1.01+1.88Ｈ1)ｔ1+2490Ｈ1＝1.01ｔ1+(1.88ｔ1+2490)Ｈ1

Ｉ2＝(1.01+1.88Ｈ2)ｔ2+2490Ｈ2＝1.01ｔ2+(1.88ｔ2+2490)Ｈ2

∴Ｈ2＝（1.01×120+(1.88×120+2490)×0.009-1.01×40）／（1.88×40+2490） 精品

感谢下载载 ＝０．０４１ ｋｇ水／ｋｇ绝干气

∴Ｌ＝0.1024/(0.041-0.009)＝３．１９７４ ｋｇ绝干气／ｓ

（３）Ｇ2’＝０．９５Ｇ2

∴Ｇ2’＝０．９５×Ｇc（１＋ｘ2）

＝０．９５×６００／３６００×（１＋０．０５２６）

＝０．１６７ ｋｇ／ｓ

（４）Ｖ＝Ｌ·ｖH

＝3.1974[(0.772+1.244Ｈo)(ｔo+273)/273]

＝3.1974[(0.772+1.244×0.009)×(20+273)/273]

＝２．６９ ｍ3／ｓ

5用填料塔从一混合气体中逆流吸收所含的苯。混合气体中含苯５％（体积％），其余为空气, 要求苯的回收率为90％（以摩尔比表示），吸收塔为常压操作，温度为25℃，入塔混合气体为每小时９４０[标准ｍ3]，入塔吸收剂为纯煤油，煤油的耗用量为最小耗用量的１.５倍，已知该系统的平衡关系Y=０.１４X（其中Y、X为摩尔比），已知气相体积传

质系数ＫY a＝０.035[Kmol/m3.s]，纯煤油的平均分子量Ｍs ＝１７０，塔径Ｄ＝０.６[ｍ]。