化工原理考試題

1、化工原理考試題（精餾）一.填空題（20分）精餾操作的依據(jù)是。實現(xiàn)精餾操作的必要條件包括TOC o 1-5 h z和。（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=,某二元物系的相對揮發(fā)度a=3,在具有理論板的精餾塔內(nèi)于全回流條件下作精餾塔操作,已知x=0.3，則y=（由塔頂往下數(shù)）（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=0.80 x+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=.如圖所示，a點表示；b點表示；c點表示;ab段表示

2、；be段表示選擇題（5分）某精餾塔精餾段理論板數(shù)為N層，提餾段理論板數(shù)為N層，現(xiàn)因設備改造，使提餾段的理論板數(shù)增加,精餾段的理論板數(shù)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?。籇.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(chǎn)品組成將有何變化？為什么？四.計算題（65分）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2.44。泡點進料，塔頂冷凝器為全凝器，塔釜為間接蒸

3、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。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a=2.47是常數(shù)。求：（1）精餾段操作線方程；（2）提餾段操作線方程。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一甲苯混合液100kmol,苯含量為50（摩爾，下同），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

4、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(chǎn)量D和塔底排量W相等。青餾段操作線方程為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。由一層理論板與塔釜組成的連續(xù)青餾塔，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R=3，在操作條件下的平衡關系為y=0.45x+0.55，求：(1)塔釜組成x；(2)每小時能獲得的餾出液量Do填空題混合液中各

5、組分的揮發(fā)度差異。塔頂液相回流塔底上升氣流y6=0.82x6=0.70y7=0.75x7=0.62y=ax/(l+(a1)x)=3X0.3/(1+2X0.3)=0.563x=y=0.563y=3X0.563/(12X0.563)=0.7940.860.2880.033a)y，xb)y，xc)y，xd)x,xe)y,y選擇題A.問答題當加料板從適宜位置向上移兩層板時，青餾段理論板層數(shù)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，xW仁計算題y=2.44X0.4/(11.44X0.4)=0.62R=(xy)/(yx)=(0.950.62)/(0.620.4)=1.5R=1.2X

6、1.5=1.8y=(1.8/2.8)x0.95/2.8=0.64x0.34令F=1kmol.hFx=Dx+Wx0.4=0.95D+(1-D)x0.05解得D=0.39kmol.hW=0.61kmol.h.q=1L=L+qF=RD+F=1.8X0.39+1=1.7kmol.hV=V=(R+1)D=2.8X0.39=1.09kmol.h.y=Lx7V-Wx/V=1.7x/1.09-0.61x0.05/1.09=1.56x-0.028=1.56x0.028(1)q=1,yq=2.47X0.4/(1+1.47X0.4)=0.622,Rmin=(0.9-0.622)/(0.622-0.4)=1.25,R

7、=1.4x1.25=1.75,y=1.75x/(1.75+1)+0.9/(1.75+1)=0.636x+0.327V=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=0.80.8=2.5x1/(1+1.5x1)x1=0.615yw=x1xR/(R+1)+xD/(R+1)=3x0.615/(3+1)+0.8/4=0.6610.661=2.5xW/(1+1.5xW)xW=0.438100=D+W,100 x0.5=0.8

8、D+0.438WD=17.1(kmol.h),W=82.9(kmol.h)*答案*(1)D=F(x-x)/(x-x)即0.5=(0.5-xx/(R+1)=x/(5+1)=0.15x=0.9x(2)提憎段操作線：y=(Lz/V)x-Wx/V)/(x-x)=0.1R/(R+1)=5/6.R=5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=L/(V-F)x-WX0.1/(V-F)=RD/(R+1)D-2Dx-Dx0.1/(R+1)D-2D=5/(6-2)x-0.1/(6-2)=1.25x-0.0251y1=xD=0.84,0.84=0.45x1+0.55

9、,x1=0.64,yw=3x0.64/(3+1)+0.84/(3+1)=0.69,0.69=0.45xxw+0.55,xw=0.311,TOC o 1-5 h zD=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)填空題干燥這一單元操作，既屬于傳熱過程，又屬。相對濕度Q值可以反映濕空氣吸收水汽能力的大小，當Q值大時，表示該濕空氣的吸收水汽的能力；當0=0時。表示該空氣為。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。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

10、先除去的水分為；不能用干燥方法除的水分為。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t和露點t間TOC o 1-5 h z的關系是。等速干燥階段物料表面的溫度等于。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）對不飽和空氣通過間壁換熱器進行加熱，使溫度由t升至t，此時其濕球溫度_，相對濕度，露點，濕度。對于為水蒸汽所飽和的空氣，則其干

11、球溫度t,濕球溫度t，絕熱飽和溫度t，露點溫度t的關系是tt_tt。二、問答題如何強化干燥過程？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）。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），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(jīng)歷一個絕熱增濕過程，出干燥器空氣溫度為t,經(jīng)冷卻冷凝器冷卻冷凝，析出一部分水份之后，再經(jīng)預熱器預熱至t，且其濕球溫度仍為t，如此反復循環(huán)。試在濕空氣的HI圖（或tH）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

12、圖。并說明空氣在各設備中所經(jīng)歷的過程。計算題某干燥器的生產(chǎn)能力為1000kg.h（產(chǎn)品），物料從含水量2%干燥至含水量0.2%（均為濕基）。已知生產(chǎn)車間的氣溫為22C，相對濕度為60%；空氣離開干燥器時的溫度為45C,濕球溫度為32C。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.h?（3）空氣進入干燥器的溫度；（4）熱效率為多少？某氣流干燥器的生產(chǎn)能力為180kg產(chǎn)品.h，現(xiàn)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(chǎn)車間的氣溫為25C,空氣的濕含量為0.01kg水汽.kg干空氣。空氣經(jīng)預熱器預熱至94C進入干燥器,若空氣離開干燥器時

13、的濕球溫度為32C,露點為25Co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）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)操作，新鮮空氣與廢氣混合后經(jīng)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(zhì)量與混合氣中絕干空氣質(zhì)量之比）為0.8,新鮮空氣的濕度H為0.0116kg.kg絕干氣，溫度為22C，廢氣的濕度H為0.0789kg.kg絕干氣，溫度為52C,假設干燥過程為絕熱過程，預熱器損失可忽略不計。試計算

14、干燥過程的耗熱量。并在HI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,0C時水蒸汽潛熱為2490kJ.kg。填空題傳質(zhì)過程?。唤^干空氣干燥介質(zhì)（熱空氣）的溫度、濕度、速度以及與物料接觸的方式。自由水分；非結合水分；平衡水分0.15、0.25、0.35、0.2（單位皆為：kg水.kg絕干料）ttt干燥介質(zhì)一熱空氣的濕球溫度不變、增加、減少上升，下降，不變，不變，。問答題強化干燥過程要依據(jù)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

15、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?。┗?qū)⑽锪铣浞址稚⒂跉饬髦性龃笃錃狻⒐虄上嗟慕佑|面積或加強攪拌等措施來提高干燥速率。要求含水量降低到：X0.115/（1-0.115）=0.13=13%12%（干衡水份）xx*是可能的由tw1及t1確定A點（由溫度為tw1的等溫線與Q100%線相交，再沿等I線向上與等溫線t1相交得A點）。AB為空氣在干燥器經(jīng)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(jīng)歷等H冷卻過程。CD為空氣在冷卻冷凝器經(jīng)歷析出部分水份過程（Q100%線）。DA為空氣在預熱器中經(jīng)歷等H升溫過程。計算題1

16、.1）水份蒸發(fā)量W：W=G（W-W）/（1-W）=1000X（0.02-0.002）/（1-0.02）=18.37kg水.h2）離開干燥器的空氣體積流量V:V=L.v=W.v/（H-H）依t=22Cg=60%查出H=H=0.01kg水汽.kg干空氣t=45C,t=32C,查出H=0.026kg水汽.kg干空氣，v=0.94m.kg干空氣V=18.37X0.94/（0.026-0.01）=1079m.h3）空氣進入干燥器的溫度tVI=I故可查出t=357K=84C熱效率h=(t-t)/(t-t)X100%=(84-45)/(84-22)X100%=62.9%已知：圖示。1)水分蒸發(fā)量W：W=G(

17、W-W)/(1-W)=180(0.02-0.002)/(1-0.02)=3.306kg水.h干空氣消耗量L:VL=W/(H-H)依t=32C,t=25C查T-H圖得H=0.02而H=0.01L=3.306/(0.02-0.01)=330.6kg干空氣.h空氣離開干燥的溫度t:由t=32C,t=25C在T-H圖上找到C點，再由C點找到t=332.4K=59.4C干燥器的熱效率n:vn=(Q/q)X100%=(t-t)/(t-t)x100%代入得：n=(94-59.4)/(94-25)X100%=50.1%是否等焓干燥:依t=94C,H=H=0.01kg水汽.kg干空氣，查出I=121kJ.kg干

18、空氣依t=32C,t=25C查出丨=110kJ.kg干空氣VIMl，故干燥不是等焓過程。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(近似為等焓過程考慮)Q=L(I111)計算L對整個系統(tǒng)進行物料衡算：L0(H2H0)=W=GC(X1X2)X1=47%/(1-47%)=0.887;X2=5%/(1-5%)=0.053;GC=0.417X(1-47%)=0.221kghH2H0=0.0789-0.0116代入上式便得L0=2.739(kg絕干氣.s)根據(jù)循環(huán)比為0.8可知L=5L0=13.7(kg絕干氣.s)計算QI2=(1.01+1.88H2)t2+H2r0t=(1.01

19、+1.88x0.0789)x52+0.0789x2490=256.69kJ/(kg絕干氣)I0=(1.01+1.88H0)t0+H0r0t=(1.01+1.88x0.0116)x22+0.0116x249051.58kJ/(kg絕干氣)Q=2.739X(256.69-51.58)=562kJ.s化工原理練習題(吸收)填空題(4分)用相平衡常數(shù)m表達的亨利定律表達式為.在常壓下,20C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分）當平衡線為直線時，總傳質(zhì)系數(shù)與分傳質(zhì)系數(shù)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

20、忽略時，表示該吸收過程為液膜控制。（4分）含SO為10%（體積）的氣體混合物與濃度C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p=1.62C（大氣壓），則SO將從相向相轉移，以氣相組成表示的傳質(zhì)總推動力為大氣壓（4分）在常壓下，測定水中溶質(zhì)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(shù)m=。當其他條件不變，而總壓增加一倍時，相平衡常數(shù)m=，若測得總壓值為2atm，則此時的亨利系數(shù)E=atm,而溶解度系數(shù)Hkmol.m.atm。TOC o 1-5 h z（4分）實驗室用水逆流吸收空氣中的CO，當水量和空氣量

21、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.吸收總推動力用氣相濃度差表示時，應等于和之差。（5分）含溶質(zhì)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(zhì)推動力分別為=，Ax=（摩爾分率）。如系統(tǒng)溫度略有增高，則將。如系統(tǒng)總壓略有增高，則（將。（5分）含溶質(zhì)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(zhì)推動力分別為=，Ax=（摩爾分率）。如系統(tǒng)溫度略

22、有增高，則將。如系統(tǒng)總壓略有增高，則將。問答題（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。（6分）提高吸收速率應采取哪些措施?計算題（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(zhì)A，進塔氣體中溶質(zhì)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(zhì)單元高度為0.6m，現(xiàn)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。（12分）用水作為吸收劑來吸收某低濃度氣體生成稀溶液（服從亨利定律），操作

23、壓力為850mmHg，相平衡常數(shù)m=0.25，已知其氣膜吸收分系數(shù)k=1.25kmol.m.h.atm,液膜吸收分系數(shù)k=0.85m.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?(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20C、1atm,平衡關系為y=0.75x，總體積傳質(zhì)系數(shù)K=0.05kmol.m.s，求液體出口濃度和填料層高度.填空題y=mx1.094液膜阻力氣膜阻力H/kp=0.1atmp=1.62X0.02=0.0324at

24、m從氣相向液相轉移p=0.0676atm2.0；1.0；4.0atm；14kmol.m.atm1.增加；增加；增加氣相主體摩爾濃度；同液相主體濃度相平衡的氣相濃度因為p=Ex；y=(E/p)x；所以m=1.2/2=0.6y=0.6X0.2=0.12；y-y=0.15-0.12=0.03x=0.15/0.6=0.25；x-x=0.25-0.2=0.05若pt,m；,xf,Axf,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=0.6y=0.6X0.2=0.12；y-y=0.15-0.12=0.03x=0.15/0.6=0.25；x-x=0.25-0.

25、2=0.05若pt,m；,xf,Axf,故：吸收；0.03,0.05，減少,增加二、問答題論點：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(zhì)以分子擴散的方式通過此兩膜；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(zhì)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(nèi)：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(jù)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(jù)。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。由N=K(y-y)看出，為了提高N，必須增大吸收系數(shù)和吸收推動力。1.增大湍動程度；2.增大氣液接觸是為了增大吸收系數(shù)。3.增大液氣比是為了