化工原理(下)參考卷及答案

化工原理(下)參考卷及答案化工原理(下)參考卷及答案化工原理(下)參考卷及答案資料僅供參考文件編號(hào)：2022年4月化工原理(下)參考卷及答案版本號(hào)：A修改號(hào)：1頁(yè)次：1.0審核：批準(zhǔn):發(fā)布日期：A卷一、單項(xiàng)選擇題（每小題2分，共12分）1、在中，代表的是(C)。A、界面處被吸收組分的分壓力；B、氣相主體中被吸收組分的分壓力；C、與液相主體濃度相平衡的氣相分壓力。2、吸收操作的作用是分離(A)。A、氣體混合物；B、液體均相混合物；C、氣液混合物。3、全回流時(shí)，y一x圖上精餾段和提餾段兩操作線的位置（B）。A、在對(duì)角線與平衡線之間；B、與對(duì)角線重合；C、在對(duì)角線之下。4、精餾塔中由塔頂向下的第n-1，n，n+1層塔板上的液相組成（摩爾分率）關(guān)系為（C）A、xn+1>xn>xn-1；B、xn+1=xn=xn-1；C、xn+1<xn<xn-1。5、對(duì)于不飽和的濕空氣，其露點(diǎn)（C）濕球溫度。A、大于；B、等于；C、小于。6、恒速干燥階段，物料表面的溫度等于（A）。A、濕空氣的濕球溫度；B、濕空氣的干球溫度；C、濕空氣的露點(diǎn)溫度。二、判斷題（每小題2分，共12分）1、低濃度逆流吸收操作中，當(dāng)吸收劑溫度降低而其他條件不變時(shí)，相平衡常數(shù)m變小。（√）2、吸收操作的最小液氣比指的是使操作線上某一點(diǎn)與平衡線相遇的液氣比。（√）3、當(dāng)精餾操作的回流比減少至最小回流比時(shí)，所需理論板數(shù)為最小。（×）4、精餾操作中過(guò)冷液體進(jìn)料將使提餾段的汽流量和液流量都大于精餾段。（√）5、某種濕空氣的溫度t越高，濕空氣的相對(duì)濕度φ越低。(√)6、在氣流干燥過(guò)程，熱空氣的焓值必定減小。（×）三、簡(jiǎn)答題（每小題4分，共16分）1、作示意圖解釋?zhuān)何詹僮鲿r(shí)，操作線愈靠近平衡線，傳質(zhì)推動(dòng)力愈大還是愈小。答：如圖所示：操作線為AB，平衡線為OE。在操作線上任取一點(diǎn)P，從圖上可知PQ、PR分別為氣相和液相的傳質(zhì)總推動(dòng)力y－y×和x×－x。若操作線AB愈靠近平衡線為OE時(shí)，PQ和PR愈短，即氣相和液相的傳質(zhì)總推動(dòng)力y－y×和x×－x愈小。2、吸收操作和精餾操作的分離對(duì)象和原理依據(jù)有何不同答：吸收操作用于分離氣體混合物，精餾操作用于分離互溶的液體混合物；吸收分離是依據(jù)不同的氣體組分在同一種溶劑中具有不同的溶解度而使不同組分相互分離，精餾操作是依據(jù)不同的液體組分具有不同的揮發(fā)能力而使不同組分相互分離。3、濕空氣通過(guò)預(yù)熱器后其濕度H變大變小或不變?yōu)槭裁创穑簼窨諝獾臐穸菻的大小只與濕空氣中的含水量有關(guān)，而濕空氣通過(guò)預(yù)熱器后，其含水量并無(wú)發(fā)生變化，故濕空氣通過(guò)預(yù)熱器后其濕度H不變。4、作示意圖說(shuō)明如何根據(jù)露點(diǎn)td和濕球溫度tW在空氣濕度圖上求取濕空氣的干球溫度t的過(guò)程。四、計(jì)算題（共60分）1、（6分）含NH33%（體積）的混合氣體，在填料塔內(nèi)為水所吸收，試求溶液中NH3的最大濃度。塔內(nèi)壓力為2atm，在操作條件下，氣液平衡關(guān)系為p=2000x（式中：p—氨的分壓，mmHg；x—液相中氨的摩爾分率）解：pA＝=*2=x*=pA/2000=*760/2000=2、(10分)一逆流吸收塔，用液體溶劑吸收混合氣中的溶質(zhì)A，已知A在氣液兩相中的平衡關(guān)系為y=x，氣液的進(jìn)塔組成分別為yb=,xa=,當(dāng)吸收率為80%時(shí),求最小液氣比(L/G)min。解：對(duì)于低濃度氣體吸收3、(10分)苯和甲苯在92℃時(shí)的飽和蒸氣壓分別為kN/m2和kN/m2。求：苯的摩爾分率為,甲苯的摩爾分率為的混合液在92解：由拉烏爾定律pA＝pA。xA＝×＝kN/m2pB＝pB。xB＝×＝kN/m2氣相總壓p＝pA+pB＝+＝kN/m2氣相組成yA＝pA/p＝＝y(tǒng)B＝PB/P＝＝4、（11分）在一兩組分連續(xù)精餾塔中，進(jìn)入精餾段中某層理論板n的氣相組成為，從該板流出的液相組成為（均為摩爾分率），塔內(nèi)的氣液比，物系的相對(duì)揮發(fā)度為，試求：（1）從該板上升的蒸汽組成；（2）流入該板上升的液相組成；（3）回流比R。（提示：對(duì)第n板進(jìn)行物料衡算）解：與符合平衡關(guān)系，即對(duì)第n板進(jìn)行物料衡算可得：由回流比定義得：5、（6分）已知1atm下空氣的干球溫度為30℃，濕球溫度為20溫度(℃) 水的飽和蒸汽壓(mmHg) 汽化潛熱(kJ/kg)20 244630 2424解：HW=ptw/(p-ptw)=*=kg/kg(HW-H)/(tw-t)=-(+H)/rW/(20-30)=-(+H)/2446H=kg/kg6、（17分）在常壓干燥器中用新鮮空氣干燥某種濕物料。已知新鮮空氣的濕含量為kg，在預(yù)熱器中加熱到90℃后送人干燥器，空氣離開(kāi)干燥器時(shí)溫度為50℃.干燥器的熱損失為11520kJ/kg，沒(méi)有向干燥器補(bǔ)充熱量。每小時(shí)處理280kg濕物料，濕物料進(jìn)干燥室時(shí)的溫度為15℃，干基含水率為kg，離開(kāi)干燥室時(shí)的溫度為401、干燥產(chǎn)品質(zhì)量流量G2；2、水分蒸發(fā)量W；3、干空氣消耗量L。解：B卷一、單項(xiàng)選擇題（每小題2分，共12分）1、在NA=KL（cG*-cL）中，cG*指的是（C）。A、界面處吸收質(zhì)的濃度；B、液相主體中吸收質(zhì)的濃度；C、與氣相主體中被吸收組分分壓力呈平衡的液相濃度。2、“單向擴(kuò)散”的速率與“等摩爾相互擴(kuò)散”的速率相比，(A)。A、前者較大；B、前者較??；C、兩者相等。3、在精餾操作中，塔頂回流液的組成xD與第一塊塔板上上升的蒸汽組成y1的關(guān)系是(A)。A、xD=y1。B、xD<y1；C、xD>y1。4、精餾塔中由塔頂向下的第n－1、n、n＋1層塔板，其汽相組成關(guān)系為（C）。A、yn＋1>yn>yn－1；B、yn＋1＝y(tǒng)n＝y(tǒng)n－1；

C.、yn＋1<yn<yn－1。5、作為新鮮空氣，在預(yù)熱過(guò)程中（B）。A、t不變，H改變；B、t改變，H不變；C、t和H都不變。6、將不飽和的空氣在總壓和濕度不變的情況下進(jìn)行冷卻而達(dá)到飽和時(shí)的溫度，稱(chēng)為濕空氣的（C）。A、濕球溫度；B、絕熱飽和溫度；C、露點(diǎn)。二、判斷題（每小題2分，共12分）1、氣液相平衡狀態(tài)就是氣液兩相組成相同的狀態(tài)。（×）2、溫度和壓強(qiáng)的改變對(duì)吸收操作有較大的影響，溫度下降，壓力升高有利于吸收。（√）3、精餾操作用于分離不互溶的液體混合物。（×）4、精餾段操作線的斜率隨回流比的增大而增大，所以當(dāng)全回流時(shí)精餾段操作線斜率為無(wú)窮大。（×）5、當(dāng)濕空氣的濕含量一定時(shí)，其干球溫度升高時(shí)，濕球溫度也升高，但露點(diǎn)溫度不隨干球溫度改變。（√）6、物料的臨界含水量是劃分恒速干燥階段和降速干燥階段的分界點(diǎn)。(√)三、簡(jiǎn)答題（每小題4分，共16分）1、簡(jiǎn)述雙組份物系中摩爾分?jǐn)?shù)與摩爾比的含義。答：摩爾分?jǐn)?shù)指某種組分的摩爾數(shù)占總摩爾數(shù)的分?jǐn)?shù)或百分?jǐn)?shù)；摩爾比指一個(gè)組分對(duì)另一組分的摩爾數(shù)之比。2、精鎦操作時(shí)，若為飽和液體進(jìn)料，進(jìn)料量為F，則精鎦段的液體流量L和提鎦段的液體流量L‘有何關(guān)系精鎦段的蒸汽流量V和提鎦段的蒸汽流量V’有何關(guān)系（寫(xiě)出具體的關(guān)系式即可）答：L‘＝L＋F及V＝V’3、利用t—x—y相圖說(shuō)明采用部分汽化的方法可使含有兩個(gè)組分（揮發(fā)度不同）的均相液體混合物得到一程度的分離。答：從右圖可知：若將組成為x0的液體加熱至A點(diǎn)時(shí)，液體部分汽化，成為汽、液混合物，其汽相組成為y，液相組成為x，從圖中可看出：y>x，即汽相中的易揮發(fā)組分含量大于液相中的易揮發(fā)組分含量，這就說(shuō)明采用部分汽化的方法可使含有兩個(gè)組分的均相液體混合物得到一定程度的分離。4、畫(huà)出示意圖表示根據(jù)相對(duì)濕度和濕球溫度tW在空氣濕度圖上求取濕空氣干球溫度t的過(guò)程（不必文字說(shuō)明）。四、計(jì)算題（共60分）1、(7分)向盛有清水的鼓泡吸收器中通人總壓為的純CO2氣，經(jīng)充分接觸后，測(cè)得水中的CO2平衡濃度為×10-2kmol/m3,溶液的密度為1000kg/m3,求溶解度系數(shù)H、亨利系數(shù)E及相平衡常數(shù)m。解：（2分）2、（10分）在填料塔內(nèi)用清水逆流吸收空氣中所含的丙酮蒸汽，丙酮的初含量為3%（體積分?jǐn)?shù)）?，F(xiàn)需在該塔中吸收98%?；旌蠚馊胨髀蔊=（）。操作條件下的平衡關(guān)系可用y=表示。若出塔水溶液中的丙酮濃度為飽和濃度的70%，求所需的清水用量。解：對(duì)于低濃度氣體吸收xb=xb*=G(yb-ya)=L(xb-xa)=L（）L=kmol/（）3、(10分)苯和甲苯在92℃時(shí)的飽和蒸氣壓分別為kN/m2和kN/m2。求：苯的摩爾分率為,甲苯的摩爾分率為的混合液在92解：由拉烏爾定律pA＝pA。xA＝×＝kN/m2pB＝pB。xB＝×＝kN/m2氣相總壓p＝pA+pB＝+＝kN/m2氣相組成yA＝pA/p＝＝y(tǒng)B＝PB/P＝＝4、（10分）某二元混合物在連續(xù)精餾塔中分離，塔頂餾出液組成為(摩爾分率),回流比為,塔頂設(shè)全凝器。試求進(jìn)入第一層(從上往下數(shù))理論塔板的氣相濃度。（已知相對(duì)揮發(fā)度α＝3）解：進(jìn)入第一層理論板的氣相濃度為y2，可利用平衡關(guān)系式及精餾段操作線方程式由塔頂餾出液組成xD逐板計(jì)算y2。精餾段操作線方程式:因塔頂采用全凝器,故y1=xd=依平衡關(guān)系式計(jì)算x：即：得：依精餾段操作線方程式計(jì)算y2：y2=×+=5、(7分)濕空氣在、20℃下濕(1)濕空氣的相對(duì)濕度φ1；(2)在壓力不變的條件下，將濕空氣加熱到50℃時(shí)的相對(duì)濕度φ2（20℃水的飽和蒸汽壓為kPa；50解：由得