化工原理考試題

1、化工原理考試題 （精餾）一.填空題（20分）1.精餾操作的依據是 。 實現精餾操作的必要條件包括_和。2.(2分) 已分析測得這四股物料的組成為0.62，0.70，0.75，0.82，試找出YX，Y，X的對應值，Y _，X_， Y_ ，X_,3. 某二元物系的相對揮發(fā)度3，在具有理論板的精餾塔內于全回流條件下作精餾塔操作，已知x0.3，則y（由塔頂往下數）4.(8分) 某泡點進料的連續(xù)精餾塔,已知其精餾段操作線方程為y=0.80x+0.172,提餾段操作線方程為y=1.45x-0.015,則回流比R=_,餾出液組成x_,原料組成x=_.釜液組成x=_.5.如圖所示， 點表示； 點表示； 點表示

2、； 段表示； 段表示。二.選擇題（5分） 1. 某精餾塔精餾段理論板數為N層，提餾段理論板數為N層，現因設備改造，使提餾段的理論板數增加，精餾段的理論板數不變，且F、x、q、R，V等均不變，則此時:（ ） A. x減小，x增加； B. x減小，x不變； C. x減小，x減??； D. x減小，x的變化視具體情況而定。三.問答題1.(10分) 精餾塔在一定條件下操作時，問將加料口向上移動兩層塔板，此時塔頂和塔底產品組成將有何變化？為什么？四.計算題（65分）1. 分離苯和甲苯混合液，進料組成為0.4，餾出液組成為0.95，殘液組成為0.05（以上組成均為苯的摩爾分率）。苯對甲苯的平均相對揮發(fā)度為2

3、.44。泡點進料，塔頂冷凝器為全凝器，塔釜為間接蒸汽加熱。試求： (1) 最小回流比； (2) 若回流比取最小回流比的1. 2倍，列出精餾段操作線方程 (3) 列出提餾段操作線方程。2. 苯和甲苯混合液含苯0.4(摩爾分率，下同)，流量為100kmol.h，于常壓下進行連續(xù)精餾，要求塔頂x=0.9， 塔底x=0.0677, D=40kmol.h，原料于泡點下進入，R為1.4Rmin，已知操作條件下相對揮發(fā)度2.47是常數。求： (1) 精餾段操作線方程； (2) 提餾段操作線方程。3.如圖，在由一塊理論板和塔釜組成的精餾塔中，每小時向塔釜加入苯甲苯混合液100kmol，苯含量為50（摩爾，下同

4、），泡點進料，要求塔頂餾出液中苯含量80，塔頂采用全凝器，回流液為飽和液體，回流比為3，相對揮發(fā)度為2.5，求每小時獲得的頂餾出液量D，釜排出液量W及濃度x。4.某一精餾塔，塔頂為全凝器，塔釜用間接蒸汽加熱。用以處理含易揮發(fā)組成x=0.5(mol組成) 的飽和蒸汽。塔頂產量D和塔底排量W相等。精餾段操作線方程為y=5x/6+0.15試求： (1)回流比R，塔頂組成x，塔釜組成x。 (2)提餾段操作線方程。5.由一層理論板與塔釜組成的連續(xù)精餾塔，每小時向塔釜加入含甲醇40(摩爾分率)的甲醇水溶液100kmol，要求塔頂餾出液組成 x=0.84，塔頂采用全凝器，回流比R3，在操作條件下的平衡關系為

5、y0.45x0.55，求： (1) 塔釜組成x； (2) 每小時能獲得的餾出液量D。 一.填空題1. 混合液中各組分的揮發(fā)度差異。 塔頂液相回流 塔底上升氣流2. y6 0.82 x6 0.70 y7 0.75 x7 0.623. yx/（1（1）x）30.3/(1+20.3) 0.563 xy0.563 y30.563/（120.563）0.7944. 0.86 0.288 0.0335. ）y ，x ）y ，x ）y ，x ）x,x ）y, y二.選擇題 A.三.問答題 當加料板從適宜位置向上移兩層板時，精餾段理論板層數減少， 在其它條件不變時，分離能力下降，xD ，易揮發(fā)組分收率降低，x

6、W 。四.計算題1. y2.440.4/（11.440.4）0.62 R（xy）/（yx） （0.950.62）/（0.620.4） 1.5 R1.21.51.8 y（1.8/2.8）x0.95/2.8 0.64x0.34 令 F=1kmol.h Fx=Dx+Wx 0.4=0.95D+(1-D)0.05 解得 D=0.39kmol.h W=0.61kmol.h q=1 L=L+qF=RD+F=1.80.39+1=1.7kmol.h V=V=(R+1)D=2.80.39=1.09kmol.h y=Lx/V-Wx/V =1.7x/1.09-0.610.05/1.09=1.56x-0.028 y1.

7、56x0.0282. q=1, yq=2.470.4/(1+1.470.4)=0.622, Rmin=(0.9-0.622)/(0.622-0.4)=1.25, R=1.41.25=1.75, y=1.75x/(1.75+1)+0.9/(1.75+1) =0.636x+0.327 V=V=(R+1)D, L=L+qF=RD+F, y=Lx/V-Wxw/V =(RD+F)x/(R+1)D-(F-D)xw/(R+1)D =1.545x-0.03693.(12分) 題號:6256 第6章 知識點:210 難度:中等*答案* y1=xD=0.8 0.8=2.5x1/(1+1.5x1) x1=0.615

8、 yw=x1R/(R+1)+xD/(R+1)=30.615/(3+1)+0.8/4=0.661 0.661=2.5xW/(1+1.5xW) xW=0.438 100=D+W, 1000.5=0.8D+0.438W D=17.1(kmol.h), W=82.9(kmol.h)*答案* (1)D=F(x-x)/(x-x) 即0.5=(0.5-x)/(x-x) R/(R+1)=5/6 R=5 x/(R+1)=x/(5+1)=0.15 x=0.9 x=0.1(2)提餾段操作線: y=(L/V)x-Wx/V 飽和蒸汽進料 q=0, L=L, V=V-F 又F=2D,W=D,L=RD,V=(R+1)D y

9、=L/(V-F)x-W0.1/(V-F) =RD/(R+1)D-2Dx-D0.1/(R+1)D-2D =5/(6-2)x-0.1/(6-2) =1.25x-0.0255. y1=xD=0.84, 0.84=0.45x1+0.55, x1=0.64, yw=30.64/(3+1)+0.84/(3+1)=0.69, 0.69=0.45xw+0.55, xw=0.311, D=100(0.4-0.311)/(0.84-0.311)=16.8(kmol.h), W=100-16.8=83.2(kmol.h). 化工原理練習題（干燥） 一.填空題1. 干燥這一單元操作，既屬于傳熱過程，又屬_。2. 相對

10、濕度值可以反映濕空氣吸收水汽能力的大小，當值大時，表示該濕空氣的吸收水汽的能力_;當=0時。表示該空氣為_。3. 干燥速率曲線是在恒定干燥條件下測定的，其恒定干燥條件是指：_均恒定。4. 在一定空氣狀態(tài)下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分為_；首先除去的水分為_；不能用干燥方法除的水分為_。5. 已知某物料含水量X=0.4kg水.kg絕干料，從該物料干燥速率曲線可知：臨界含水量X=0.25kg水.kg絕干料，平衡含水量X*=0.05kg 水.kg絕干料，則物料的非結合水分為_，結合水分為_，自由水分為_，可除去的結合水分為_。6. 對于不飽和空氣，表示該空氣的三個溫度，即：干球溫度t，濕球溫度

11、t和露點t間的關系是_。7. 等速干燥階段物料表面的溫度等于_。8. 濕空氣通過預熱器預熱后，其濕度_，熱焓_，相對濕度_。(增加、減少、不變)9. 對不飽和空氣通過間壁換熱器進行加熱， 使溫度由升至，此時其濕球溫度， 相對濕度，露點，濕度。10. 對于為水蒸汽所飽和的空氣,則其干球溫度,濕球溫度， 絕熱飽和溫度,露點溫度的關系是。二、問答題1. 如何強化干燥過程？2. 欲在 298K時用相對濕度為60的空氣干燥木材， 使其中水分降到11.5（濕基），你認為是否可能?為什么?已知在此條件下木材的平衡水分為12（干基）。3. 某恒定干燥過程，（如圖所示：預熱器K1，干燥器K2，冷卻冷凝器K3），

12、已知預熱器出口空氣的干球溫度為t,濕球溫度為t此狀態(tài)空氣在干燥器經歷一個絕熱增濕過程， 出干燥器空氣溫度為，經冷卻冷凝器冷卻冷凝，析出一部分水份之后，再經預熱器預熱至，且其濕球溫度仍為，如此反復循環(huán)。試在濕空氣的H圖（或H）圖上用線段和箭頭繪出空氣在上述干燥過程狀態(tài)變化的示意圖。并說明空氣在各設備中所經歷的過程。三.計算題1. 某干燥器的生產能力為1000kg.h(產品），物料從含水量2%干燥至含水量0.2%（均為濕基）。已知生產車間的氣溫為22，相對濕度為60%；空氣離開干燥器時的溫度為45，濕球溫度為32。干燥為等焓過程。試求： (1)水分蒸發(fā)量； (2)離開干燥器時空氣的體積流量為多少m

13、.h？ (3)空氣進入干燥器的溫度； (4)熱效率為多少？2. 某氣流干燥器的生產能力為180kg產品.h,現要求將物料從含水量2%干燥至含水量0.2%，（均為濕基）。已知生產車間的氣溫為25，空氣的濕含量為0.01kg水汽.kg干空氣。空氣經預熱器預熱至94進入干燥器，若空氣離開干燥器時的濕球溫度為32，露點為25。問：(1)水分蒸發(fā)量為多少kg.h? (2)干空氣消耗量為多少kg.h (3)干燥器的熱效率為多少？ (4)空氣離開干燥器的溫度？(5)干燥過程是否等焓（說明原因）3. 在常壓連續(xù)干燥器中，將處理量為0.417kg.s的濕物料，自含水量為47干燥倒5（均為濕基） ，采用廢氣循環(huán)操

14、作，新鮮空氣與廢氣混合后經預熱器k1加熱，再送入干燥器K2，循環(huán)比（廢氣中絕干空氣質量與混合氣中絕干空氣質量之比）為0.8，新鮮空氣的濕度H為0.0116kg.kg絕干氣，溫度為22，廢氣的濕度 H為0.0789 kg.kg絕干氣 ，溫度為52，假設干燥過程為絕熱過程，預熱器損失可忽略不計。試計算干燥過程的耗熱量。并在H圖上定性繪制出濕空氣的狀態(tài)變化過程。已知：絕干空氣比熱為1.01kJ.kg.K, 水蒸汽比熱為1.88kJ.kg.K, 0時水蒸汽潛熱為2490kJ.kg。一.填空題1. 傳質過程2. ??； 絕干空氣3. 干燥介質（熱空氣）的溫度、濕度、速度以及與物料接觸的方式。4. 自由水分

15、； 非結合水分； 平衡水分5. 0.15、0.25、0.35、0.2（單位皆為：kg水.kg絕干料）6. ttt7. 干燥介質一熱空氣的濕球溫度8. 不變、 增加、 減少9. 上升，下降 ，不變， 不變10. ，。二.問答題1. 強化干燥過程要依據干燥的不同階段而采取不同的措施。在等速干燥階段：要使干燥速率提高，其措施：增大熱空氣的溫度、降低其濕度；增大熱空氣的流速；改變其接觸方式（如垂直流過物料層效果比平行好，若將物料充分分散于氣流中更好）在降速干燥階段：主要改變物料的尺寸（變?。⒑穸龋p?。┗驅⑽锪铣浞址稚⒂跉饬髦性龃笃錃?、固兩相的接觸面積或加強攪拌等措施來提高干燥速率。2. 要求含水量

16、降低到： X0.115/(1-0.115)=0.13=13%12%(干衡水份) XX* 是可能的3. 由w 1 及1 確定A點 （由溫度為w 1 的等溫線與100線相交，再沿等線向上與等溫線1 相交得A點）。 AB為空氣在干燥器經歷絕熱增濕過程，也是等焓干燥過程 BC為空氣在冷卻冷凝器經歷等H冷卻過程。 CD為空氣在冷卻冷凝器經歷析出部分水份過程 （100線）。 DA為空氣在預熱器中經歷等H升溫過程。三.計算題1. 1）水份蒸發(fā)量W：W=G(W-W)/(1-W)=1000(0.02-0.002)/(1-0.02) =18.37kg水.h 2)離開干燥器的空氣體積流量V：V=L.v=W.v/(H

17、-H)依t=22,=60%查出H=H=0.01kg水汽.kg干空氣t=45 , t=32 , 查出H=0.026kg水汽.kg干空氣, v=0.94m.kg干空氣V=18.370.94/(0.026-0.01)=1079m.h 3)空氣進入干燥器的溫度t:I=I 故可查出 t=357K=844)熱效率h=(t-t)/(t-t)100%=(84-45)/(84-22)100%=62.9%2. 已知：圖示。 1）水分蒸發(fā)量W： W=G（W-W）/（1-W） =180（0.02-0.002）/（1-0.02）=3.306kg水.h 2)干空氣消耗量L: L=W/（H-H）依t=32,t=25查T-H

18、圖得H=0.02而H=0.01 L=3.306/(0.02-0.01)=330.6kg干空氣.h 3)空氣離開干燥的溫度t：由t=32,t=25在T-H圖上找到C點，再由C點找到t=332.4K=59.4 4)干燥器的熱效率:=(Q/Q)100%=(t-t)/(t-t)100%代入得： =(94-59.4)/(94-25)100%=50.1% 5)是否等焓干燥：依t=94, H=H=0.01kg水汽.kg干空氣，查出 I=121kJ.kg干空氣依t=32，t=25查出I=110kJ.kg干空氣II,故干燥不是等焓過程。3. 干燥過程為絕熱過程，因此，整個干燥過程的耗熱量也就是預熱器的給熱量（近

19、似為等焓過程考慮） QL（1 1 ） 1計算L 對整個系統進行物料衡算： L0 （H2 H0 ）GC （1 2 ） 1 =47%/(1-47%)=0.887; 2 =5%/(1-5%)=0.053; GC =0.417(1-47%)=0.221kgh H2 H0 0.0789-0.0116 代入上式便得 L0 =2.739 (kg絕干氣.s ) 根據循環(huán)比為0.8 可知L5L0 =13.7 (kg絕干氣.s) 2計算Q 2 =(1.01+1.88H2 )2 +H2 0 t =(1.01+1.880.0789)52+0.07892490 =256.69kJ/(kg絕干氣) 0 =(1.01+1.

20、88H0 )0 +H0 0 t =(1.01+1.880.0116)22+0.01162490 51.58kJ/(kg絕干氣) Q2.739(256.69-51.58)=562 kJ.s化工原理練習題（吸收） 一.填空題1.(4分) 用相平衡常數m表達的亨利定律表達式為_.在常壓下,20時, 氨在空氣中的分壓為114mmHg,與之平衡的氨水濃度為15(kgNH/100kgHO).此時m=_.2.(2分) 當平衡線為直線時，總傳質系數與分傳質系數之間的關系可以表示為1/K=1/k+H/k其中1/k表示，當項可忽略時，表示該吸收過程為液膜控制。3.(4分) 含SO為10（體積）的氣體混合物與濃度C

21、為0.020kmol.m的SO水溶液在一個大氣壓下相接觸。操作條件下兩相的平衡關系為p1.62C（大氣壓） ，則SO將從相向相轉移，以氣相組成表示的傳質總推動力為大氣壓.4.(4分) 在常壓下，測定水中溶質A 的摩爾濃度為0.56kmol.m，此時氣相中A 的平衡摩爾分率為0.02 ，則此物系的相平衡常數m=。當其他條件不變，而總壓增加一倍時，相平衡常數m=， 若測得總壓值為2 atm ，則此時的亨利系數E=atm,而溶解度系數Hkmol.m.atm。5.(4分) 1.實驗室用水逆流吸收空氣中的CO，當水量和空氣量一定時，增加CO量，則入塔氣體濃度_，出塔氣體濃度_,出塔液體濃度_. 2.吸收

22、總推動力用氣相濃度差表示時，應等于_和_之差。6.(5分) 含溶質A 摩爾分率為x=0.2的溶液與壓力為 2atm,y=0.15的氣體等溫接觸（此條件下的平衡關系為：p=1.2x）， 則此時將發(fā)生過程。用氣相組成和液相組成表示的總傳質推動力分別為y=， x=（摩爾分率）。如系統溫度略有增高，則y將。如系統總壓略有增高，則x將。7.(5分) 含溶質A 摩爾分率為x=0.2的溶液與壓力為 2atm,y=0.15的氣體等溫接觸（此條件下的平衡關系為：p=1.2x）， 則此時將發(fā)生過程。用氣相組成和液相組成表示的總傳質推動力分別為y=， x=（摩爾分率）。如系統溫度略有增高，則y將。如系統總壓略有增高

23、，則x將。二.問答題1.(10分) 雙膜論的主要論點有哪些？并指出它的優(yōu)點和不足之處。2.(6分) 提高吸收速率應采取哪些措施?三.計算題1.(12分) 在常壓逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空氣中某溶質A ， 進塔氣體中溶質A 的含量為8%（體積），吸收率為98%，操作條件下的平衡關系為y=2.5x， 取吸收劑用量為最小用量的1.2倍，試求：(1)水溶液的出塔濃度； (2)若氣相總傳質單元高度為0.6m，現有一填料層高為6m的塔問該塔是否合用?注：計算中可用摩爾分率代替摩爾比，用混合氣體量代替惰性氣體量，用溶液量代替溶劑量。2.(12分) 用水作為吸收劑來吸收某低濃度氣體生成稀溶液（服從亨利

24、定律），操作壓力為850mmHg ，相平衡常數m=0.25，已知其氣膜吸收分系數k=1.25kmol.m.h.atm，液膜吸收分系數 k0.85m.h，試分析該氣體被水吸收時,是屬于氣膜控制過程還是液膜控制過程?3.(14分)在直徑為0.8m的填料塔中，用1200kg.h的清水吸收空氣和SO混合氣中的SO，混合氣量為1000m（標準）.h，混合氣含SO1.3（體積）,要求回收率99.5操作條件為20、1atm,平衡關系為y=0.75x,總體積傳質系數K=0.05kmol.m.s，求液體出口濃度和填料層高度. 一.填空題1. y=mx 1.0942. 液膜阻力 氣膜阻力 H/k3. 0.1atm

25、 1.620.020.0324atm 從氣相向液相轉移 0.0676atm4. 2.0 ； 1.0； 4.0 atm； 14 kmol.m.atm5. 1.增加； 增加； 增加 2.氣相主體摩爾濃度； 同液相主體濃度相平衡的氣相濃度6. 因為 p=Ex ；y=（E/p）x；所以m=1.2/2=0.6 y=0.60.2=0.12 ；y-y=0.15-0.12=0.03 x=0.15/0.6=0.25 ；x-x=0.25-0.2=0.05 若 p，m，x，x，故：吸收；0.03，0.05，減少,增加7 因為 p=Ex ；y=（E/p）x；所以m=1.2/2=0.6 y=0.60.2=0.12 ；y

26、-y=0.15-0.12=0.03 x=0.15/0.6=0.25 ；x-x=0.25-0.2=0.05 若 p，m，x，x，故：吸收；0.03，0.05，減少,增加二、問答題1. 論點：1）相互接觸的氣液兩相流體間存在著穩(wěn)定的相界面，相界面兩側分別各有一穩(wěn)定的氣膜和液膜，吸收質以分子擴散的方式通過此兩膜；2）在兩膜層以外的氣液兩相主體中，由于流體的充分湍動，吸收質的濃度基本上是均勻的、全部濃度變化集中在兩膜層中，即阻力集中在兩膜層內：3）在相界面處，氣液兩相達平衡，即界面上沒有阻力。實驗證明，在氣速較低時，用雙膜理論解釋吸收過程是符合實際情況的，即提高速度，可增大吸收速率已為實踐所證實。根據這一理論的基本概念所確定的吸收速率關系，至今仍是填料吸收塔設計計算的主要依據。 但當速度較高時，氣液兩相界面就處于不斷更新的狀態(tài)，并不存在穩(wěn)定的氣膜和液膜，界面更新對吸收過程是一重要影響因素，雙膜論對于這種情況并無考慮進去，這是它的局限性。2. 由NK（）