化工原理下册期末试题样卷及答案
化工原理下册期末试题样
卷及答案
Written by Peter at 2021 in January
一、填空选择题（25分，每空1分）
1、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则该塔的H OG将
__________，N OG将__________ 。
2、在吸收塔的设计中，当气体流量、气相进出口组成和液相进口组成不变时，若
减小吸收剂用量，则传质推动力将_____________，设备费用将___________。
3、某二元混合物，其中A为易挥发组分。液相组成x A=，相应的泡点为t1；汽
y，相应的露点为t2。则t1与t2大小关系为。
相组成4.0
=
A
4、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐________，其沸点则逐渐_________。
5、已知塔顶第一块理论板上升的汽相组成为y1=（摩尔分率，下同），将其全
部冷凝为泡点液体，该液体在贮罐内静止分层，上层x D=作为产品，下层x0=
于泡点下回流，则回流比R=。
6、设计精馏塔时，已知原料为F,x F,分离要求为x D和x W,加料热状态q已选定,今若选择较大的回流比R,则N T____, L/V_______(增加,不变,减少)
7、萃取操作依据是_____________ ______________________________。选择萃
取剂的主要原则___________________________、___________________________和
_________________________________ 。
8、有一实验室装置将含A 10%的A、B混合物料液50公斤和含A 80%的A、B混合物料
液20公斤混合后，用溶剂S进行单级萃取，所得萃余相和萃取相脱溶剂后又能得到
原来的10% A和80% A的溶液。问此工作状态下的选择性系数β＝____________
9、在下，不饱和湿空气的温度为295K、相对湿度为69%，当加热到303K时，
该空气下列参数将如何变化？相对湿度______，湿球温度______，露点______。10、已知湿空气总压为100kPa, 温度为40℃, 相对湿度为50%, 已查出40℃时
水的饱和蒸气压Ps为 kPa, 则此湿空气的湿度H是____________kg水/kg绝
干气,其焓是____________kJ/kg绝干气。
11、对某低浓度气体吸收过程，已知相平衡常数m = 2，气、液两相的体积传质系
数分别为k y a = 210-4kmol/(m3s)，k x a = (m3s)。则该吸收过程为________
阻力控制。
（A）气膜（B）液膜（C）气、液双膜（D）无法确定
12、某精馏塔的设计任务为：原料为F、x f，塔顶为x D，塔底为x W，若塔釜上升蒸汽
量V'不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽改为饱和液体，则所需理论板
N
。
T
（A）增加（B）减少（C）不变（D）不确定
13、在精馏塔设计计算中，当F、x
、R、D和W一定，并保持实际操作气速不变，而q
F
值减小，则___ ____。
（A）精馏段塔径不变，提馏段塔径减小（B）精馏段塔径增大，提馏段塔径不变（C）精馏段塔径减小，提馏段塔径增大（D）精馏段塔径减小，提馏段塔径减小14、在B-S部分互溶体系的单级萃取过程中，若加入的纯溶剂量增加而其它操作条
y__ _____。
件不变，则萃取液浓度o
A
(A)增大 (B)下降 (C)不变 (D)变化趋势不确定
15、温度为t0，湿度为H0，相对湿度为0的湿空气，经一间接蒸汽加热的预热器后，
空气的温度为t1，湿度为H1，相对湿度为1，则__ __ _
(A) H0>H1；（B）0>1；（C）H0 二、问答题（１5分，每小题5分） 1、操作中的吸收塔，若吸收剂入塔浓度x2降低，其他操作条件不变，试定性分析气体出塔浓度y 2、液体出塔浓度x1的变化趋势。(可画图说明：N OG不变条件下，x1只能变小) 2、精馏塔在一定条件下操作，若回流液由饱和液体改为冷液时，其塔顶产品组成有何变化为什么 3、提高干燥时气流速度而使恒速阶段的干燥速率增大时; x C值将会变大还是变小试从干燥机理加以分析。 三、萃取计算题（10分） 用纯溶剂S进行单级萃取，x F=（质量分率，下同），萃取相中A的浓度与萃余相中A的浓度相同，采用溶剂比S/F为1。试求： （1）选择性系数； y。（设所涉及范围内分配系数k A均相同）（2）当溶剂用量为最少时的萃取液浓度o A 四、干燥计算题（15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℃湿含量为水／Kg绝干气，焓为35KJ／Kg绝干空气；空气进干燥器温度为90℃，焓为109KJ/Kg绝干气；空气出干燥器温度为５０℃；湿含量为水/Kg绝干气；进干燥器物料含水量为水/Kg绝干料；出干燥器物料含水量为水／Kg绝干料；干燥器生产能力为237Kg/h（按干燥产品计）。试求： （1）绝干空气的消耗量（Kg绝干气/h）； （2）进预热器前风机的流量（ｍ3/s）； （3）预热器加入热量（KW）（预热器热损失可忽略）。 附：湿空气比体积计算公式：v H=（×10-3+×10-3H）×(t+273) 五、吸收计算题（15分） 在填料塔中，用纯吸收剂逆流吸收某气体混合物中的可溶组分A，已知气体混合物中溶质A的初始组成为，通过吸收，气体出口组成为，溶液出口组成为（均为摩尔分率），操作条件下的气液平衡关系为y = ，并已知此吸收过程为气膜控制，试求： ； (1)气相总传质单元数N OG 2 22 1mx y mx y --(2)当液体流量增加一倍时，在气量和气液进口组成不变的情况下，溶质A 被吸收的量变为原来的多少倍？ 六、精馏计算题（20分） 含苯（摩尔分率，下同）、流量为1000kmol/h 的苯甲苯混合液在一常压连续操作的精馏塔内进行分离。按工艺要求塔顶馏出液中苯含量不低于，苯的回收为90%，泡点进料和泡点回流，且R=，=。试求： （1） 塔顶、塔底产品量D 、W （kmol/h ）及塔底产品浓度x W ； （2） 写出此操作条件下的精馏段操作线方程； （3） 写出此操作条件下的提馏段操作线方程； （4） 若在塔操作中将上述进料浓度改为，而维持F 、q 、R 、D 不变，能否达到 分离要求？ 化工原理（下册）B 卷试题评分标准及参考答案 一、填空选择题（25分，每空1分） 1、不变，增大 2、减小、增加 3、21t t < 4 、降低，升高 5、 6、减少，增大 7、溶液中各组分在溶剂中溶解度有差异、较强溶解能力、较高选择性、易于回收 8、 36 9、降低，升高，不变 10、、 11、A 12、A 13、A 14、D 15、B 二、问答题（１5分，每小题5分） 1、 L 、G 不变，H OG 不变、N OG 不变；又m 不变，故 1/A 不变。由吸收因数法可知 不变，由此可知y 2。 至于x 1的变化，则可用排除法判断：假设x 1不变或变大，可见均与N OG 不变相 矛盾。因此，x 1必变小。 2、从泡点回流改为冷液回流时，x D ↑。其原因是：冷液回流至塔顶时，冷凝一部分蒸气，放出的潜热把冷液加热至塔顶第一板的饱和温度。冷凝部分中含难挥发组分较大，使气相易挥发组分增浓。同时，在塔顶回流比保持不变的条件下，增加了塔内的内回流，使得精馏段实际回流比增大，操作线向平衡线靠近，所需N T 减少，这也有利于分离。 3、x C ↑ 因为提高干燥时气流速度可导致等速阶段U 0增加,随着U 0↑,内部水分扩散不及的现象就可能提前来临,即x 0↑。也就是:临界含水量x 0随恒速阶段的干燥速率的增加而增大。 三、萃取计算题（10分/7、3，结果允许有误差） （1）作图法求解：连接x F 、S 两点， 因为S/F=1，所以FS 中点即为合点M 。 又A A x y =，故过M 作水平线RE 即为连结线， 连接SE 、SR ，并延长至0 R E 、， 由图上可读出0A y =0. 54，0A x =0. 1 （2）设FS 线与平衡线左交点为M ，过M 作水平线ME ，则ME 即为S 用量最少时的连 结线。连结SE 并延长至AB 边上，得o A y =0. 6(虚线位置) 四、干燥计算题（15分，每小题5分） １．求绝干空气量V （考察X 与w 之间的关系） ＧC ＝Ｇ2 (1-ｗ2 )=Ｇ2 ／(1+X2 )=237/(1+=绝干料/h Ｗ＝ＧC （X1 -X2 ）＝ V=W/(H2-H1)=绝干气/h ２．求风机流量L v H =（×10-3+×10-3Ho ）×(to+273) =（×10-3+×10-3×）×(15+273) =湿空气/Kg 绝干气 L ＝V ×ｖH =×2096=h= m 3/S ３．求预热器加入热量ＱP ＱP = V （Ｉ1 －Ｉ0 ）＝2096(109-35) =155104KJ/h= 五、吸收计算题（15分/9、6） (1) 属低浓气体吸收 ,x 2=0 (2)L 增大一倍时，因吸收过程为气膜控制，故K y a 不变，H OG 不变，所以N OG 也不变。 而 1 1.630.815 1.22422 mG A A L ===='；，则 L 增大一倍后，溶质A 被吸收的量＝()2 1y y G '- 而原状况下溶质A 被吸收的量＝()21y y G - 六、精馏计算题（20分/6、6、6、2） （1） 500=∴D kmol/h 500=∴W kmol/h （2）泡点进料，5.0==F e x x 精馏段操作线方程： （3）精馏段操作线与q 线交点d 坐标为：5.0==F d x x ，673.0390.0566.0=+=d d x y 故提馏段操作线方程为：W d W d W m W m x x x y x x x y --=--+1 即 111 2.3045000.10.6730.1 0.10.50.1 1.43250.0431152 1.304500100016521.4340.0434 25 m m m m V R y x D L RD qF y y x x ++=+=?==+=?+==--= --=--或者（）则可得提溜段方程 (4) x D 不能达到分离要求。 此题可图解说明