化工原理考试题及答案
一.填空题
1.(5分) 题号:6062 第6章知识点:231 难度:中等
某二元物系的相对挥发度α=3,在具有理论板的精馏塔内于全回流条件下作精馏塔操作,已知x0.3,则y
*****答案*****
yαx/(1+(α-1)x3×0.3/(1+2×0.3)
=0.563
x y0.563
y3×0.563/(1+2×0.563)=0.794
2.(3分) 题号:6061 第6章知识点:230 难度:较难
连续精馏过程的进料热状态有____种。已知q=1.1,则加料中液体量与总加料量之比是_____。理论板图解时,在F、x x q、x R,操作压力P等参数中与______无关。
*****答案*****
五1∶1 F3.(4分) 题号:7054 第7章知识点:120 难度:中等
含SO10%(体积)的气体混合物与浓度C为0.020kmol.m SO
个大气压下相接触。操作条件下两相的平衡关系为p 1.62C(大气压),则SO
___相向___相转移,以气相组成表示的传质总推动力为____大气压.
*****答案*****
p=0.1atm p 1.62×0.02=0.0324atm
从气相向液相转移Δp=0.0676atm
4.(3分) 题号:7042 第7章知识点:200 难度:中等
扩散速率的费克定律公式是______,式中每项_____
____________________。
*****答案*****
J=-Ddc/dz,J A的扩散通量kmol/(m s )
D扩散系数m/s, dc/dz组分的浓度梯度kmol/m
5.(2分) 题号:7057 第7章知识点:300 难度:中等
吸收过程物料衡算时的基本假定是:(1)____________________
___________________。(2)___________________________。
*****答案*****
⑴气相中惰性气体不溶于液相⑵吸收剂不挥发
6.(5分) 题号:7060 第7章知识点:120 难度:较难
含溶质A 摩尔分率为x=0.2的溶液与压力为2atm,y=0.15的气体等温接触(此条件下的平衡关系为:p=1.2x则此时将发生_____过程。用气相组成和液相组成表示的总传质推动力分别为△y=_____,△x=_____(摩尔分率)。如系统温度略有增高,则△y将_____。如系统总压略有增高,则△x将_____。
*****答案*****
因为p=Ex ;y=(E/p)x;所以m=1.2/2=0.6
y=0.6×0.2=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↓,xΔx↑,故:吸收;0.03,0.05,减
少,增加
7.(2分) 题号:8050 第8章知识点:100 难度:较难
测定空气中的水汽分压的实验方法是测量_______.
*****答案*****
露点。
二.选择题
1.(2分) 题号:6133 第6章知识点:100 难度:较难
精馏中引入回流,下降的液相与上升的汽相发生传质使上升的汽相易挥发组分浓度提高,最恰当的说法是( )。
A. 液相中易挥发组分进入汽相;
B. 汽相中难挥发组分进入液相;
C. 液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相,但其中易挥发组分较多;
D. 液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相的现象同时发生。
*****答案*****
D.
2.(2分) 题号:7114 第7章知识点:200 难度:较难
在吸收塔某处,气相主体浓度y=0.025,液相主体浓度x=0.01,气相传质分系数k=2kmol.m.h气相总传质系数K=1.5kmol.m.h y ),平衡关系y=0.5x。
A. 0.02
B. 0.01
C. 0.015
D. 0.005
*****答案*****
y=0.5×0.01=0.005
N=K y-y=k y-y
1.5(0.025-0.005)=2(0.025-y
∴y=0.01
3.(2分) 题号:8097 第8章知识点:100 难度:中等
将不饱和的空气在总压和湿度不变的情况下进行冷却而达到饱和时的温度,称为湿空气的()。
A. 湿球温度;
B. 绝热饱和温度;
C. 露点
*****答案*****
C
三.判断题
四.问答题
1.(6分) 题号:8197 第8章知识点:120 难度:中等
在湿度图或焓湿图上示意标出新鲜空气经预热再等焓干燥的过程线。若废气与新鲜气按1:1混合使用,示意标出新的预热线和干燥线。
*****答案*****
预热A-B 干燥B-C(等焓)
混合气D,预热DE,干燥EC。焓湿图略
2.(12分) 题号:8189 第8章知识点:230 难度:较难
干燥器出口空气的湿度增大(或温度降低)对干燥操作和产品质量有何影响?并说明理由。
*****答案*****
若H
在气流出干燥室进净化装置时,由于温度↓,有可能达到露点温度,会使净化装置收集的物料反潮。另外从G dZ/Adτ=K(Hs'-H)式中可知,若H H)↑,则干燥的推动力△H=(HS'-H)会减小,使U=G dZ/Adτ↓(不利干燥),这样又延长了干燥时间,造成产量↓或设备尺寸↑。
五.计算题
1.(14分) 题号:6293 第6章知识点:120 难度:中等
用常压连续精馏塔,来分离某二元理想混合液。进料为汽-液混合物进料,经分析测得:进料中汽相组成为0.59,进料中液相组成为0.365,料液平均组成为x0.44要求塔顶馏出液组成为0.957(以上均为易挥发组分的摩尔分率),试求: 1.该二元理想混合液的平衡线方程。
2.此种操作的进料线方程。
3.此种分离要求的最小回流比。
*****答案*****
(1) y=αX/(1+(α-1)X* )
α=2.5
y=2.5X/(1+1.5X)
(2) qFX+(1-q)Fy=FX
q=0.667
y=(0.667/(0.667-1))X-(0.44/(0.667-1))=-2X+1.32
(3) y=-2X+1.32 (A)
y=2.5X/(1+1.5X) (B)
联立(A)、(B)得:X=0.365
y=0.59
Rmin=(X-y)/(y-X)=1.63
2.(12分) 题号:6259 第6章知识点:213 难度:较难
某一精馏塔,塔顶为全凝器,塔釜用间接蒸汽加热。用以处理含易挥发组成x=0.5(mol 组成) 的饱和蒸汽。塔顶产量D和塔底排量W相等。精馏段操作线方程为y=5x/6+0.15试求:(1)回流比R,塔顶组成x x
(2)提馏段操作线方程。
(3) 若两组份相对挥发度α=3,第一板板效率EmL=(x x)/(x x)=0.6, 则
y=? (2)、(3)选做一题
*****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)提馏段操作线: y'=(L′/V′)x-Wx/V′
∵饱和蒸汽进料
∴q=0, L′=L, V′=V-F 又F=2D,W=D,L=RD,V=(R+1)D
∴y'=[L/(V-F)]x'-W×0.1/(V-F)
={RD/[(R+1)D-2D]}x'-D×0.1/[(R+1)D-2D]
=[5/(6-2)]x'-0.1/(6-2)
=1.25x'-0.025
(3) (x-x)/(x-x)=0.6
x=y/[α-(α-1)y]
=0.9/(3-(3-1)×0.9]
=0.75
∴(0.9-x)/(0.9-0.75)=0.6 解得x=0.81
y=5x/6+0.15=5×0.81/6+0.15=0.825
3.(12分) 题号:7243 第7章知识点:413 难度:中等
在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质A,进塔气体中溶质A 的含量为8%(体积%),吸收率为98%,操作条件下的平衡关系为y=2.0x,取吸收剂用量为最小用量的1.2倍, 试求:(1)水溶液的出塔浓度;
(2)若气相总传质单元高度为0.6 m,现有一填料层高为6m的塔问该塔是否合用? 注:计算中可用摩尔分率代替摩尔比,用混合气体量代替惰性气体量,用溶液量代替溶剂量。
*****答案*****
①(L/G)=(y-y)/x=(y-y)/(y/m)=mη
L/G=1.2(L/G)=(y-y)/x
x=y/(1.2m)=0.08/(1.2×2.0)=0.0333
②S=m/(L/G)=m/(1.2×m×η)=1/(1.2η)=1/(1.2×0.98)
=0.8503
y/y=y/(y(1-η))=1/(1-η)=1/0.02=50
N=1/(1-S)L[(1-S)y/y+S]=14.2
h=H N=0.6×14.2=8.50 m>6 m ,所以不合用。
4.(15分) 题号:7214 第7章知识点:410 难度:较难
在逆流操作的填料塔内用清水吸收空气--氨混合气体中的氨。操作压力P为1atm (绝对),温度为20℃;混合气的处理量为0.04kmol.m.s 4.2%(体积%)。当
用水量为3000kg.m.h70%,求吸收率和填料层高度。操作条件下氨在水中的溶解度曲线如附图;总体积传质系数K a=0.03kmol.m.s.Δy
*****答案*****
L=3000×(1/18)×(1/3600)=0.0463 kmol/m.s
氨分压p=P×y
由题图x=0.050
则x=0.050×70%=0.035
y=y-L(x-x)/G=0.042-0.0463(0.035-0)/0.04
=0.00149
吸收率φ≈(y-y)/y=(0.042-0.00149)/0.042=96.5%
y=0 ; 由题图y=0.027
Δym =((0.042-0.027)-0.00149)/ln(0.042-0.027)/0.00149
=0.00585
h=G(y-y)/(Ky aΔym )
=0.04(0.042-0.00149)/(0.03×0.00585)=9.23m
本题目有题图titu094
5.(10分) 题号:8212 第8章知识点:120 难度:中等
将温度为92℃,湿度为0.09kg水汽.kg1000m101.3kN.m
恒定压力下加以冷却至42℃。试求所析出的水分量为多少kg?(附T-H图一张)
*****答案*****
冷却路线如右图示,即:
A—B—C;
由C点查出:HS=0.0546kg水汽.kg
由A点查出:v=1.18m .kg
故析出的水量W:W=L(H-HS)
=V(H-HS)/v=1000(0.09-0.0546)/1.18
=30kg水
本题目有题图titu133
6.(20分) 题号:8247 第8章知识点:120 难度:较难
一个干燥系统的操作示意图如图所示。
热空气进入第一干燥器K2,从第一干燥器出来的湿空气经过第二加热器K3提高温度后,进入第二干燥器K4,从第二干燥器出来的湿空气再经冷凝器K5冷却冷凝,析出一部分水分之后再经第一加热器K1加热, 送入第一干燥器,重复上述操作过程。干燥器都是绝热的,干燥是在等湿球温度下进行,有关的数据见图。要求:(1)在湿空气的湿度图上用线段及箭头示意绘出上述系统操作的过程,并附以必要的文字说明。(2)设空气消耗量为L=1kg绝干空气.s中供给的热量,要注明单位(忽略热损失)。注:有关的量在示意图上难以找到准确值时,可以符号代替。
*****答案*****
(1)示意图如上。学生用t-H图或H-I图均可。
说明:a)由1.5℃,ψ=100%定A点;
b)由A沿等H线至与t=85℃相交得B点;
c)由B点沿等I线至与ψ=100%线相交得C点;
d)由C点沿等H线至与t=80℃相交得D点;
e)由D点沿等I线至与ψ=80%线相交得E点;
f)从第二干燥器出来的湿空气经冷凝器,先冷却后冷凝冷
却是等湿,冷凝是沿ψ=100%线。故由E沿等H线至与ψ=100
%线相交得F Fψ=100%线析出水分(减湿至A
点。重复上述过程。(2)求每个加热器中供给的热量
第一加热器
Q1×(1.01+1.88H kw
第二加热器
Q1×(1.01+1.88H kw
本题目有题图titu127
the end! 2/17/2019