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1、郑州大学 2004 至 2005 学年第二学期化工原理期末考试试题A 20042005 学年第二学期化工原理课程试题（A卷） 合分人：复查人： 一、（ 20 分） 分数评卷人 某逆流吸收填料塔，用纯溶剂等温吸收混合气中的可溶组分A。在常压、 20下操作时的混合气体流量为 0.025kmol/s,气体混合物中A的初始浓度为0.02 （摩尔分率，下同），塔径为1m ，气相体积总传质系数为 0.0522kmol/(m 3s) ，操作条件下平衡关系为 ye=1.2x ，操作液气比为最小液气比的1.2 倍。试求： （1）若要求吸收率为95，则所需的填料层高度为多少； （2）若进塔溶剂的浓度改为0.003
2、 ，气体进塔浓度，气、 液流量和相 平衡关系不变，则吸收率为多少？ 二、（ 18 分） 分数评卷人 今用一常压连续精馏塔分离相对挥发度为2.0 的二元理想混合液。塔顶馏出液组成为0.94 （易挥发组分的 摩尔分数，下同），釜液组成为0.04 ，釜液采出量为150kmol/h 。回流比为最小回流比的1.2 倍，进料线 方程为 y=6x 1.5。试求： (1) 进料的热状况参数、组成和流量；（2） 精馏段操作线方程； (3) 提馏段的汽、液流量；（4） 提馏段操作线方程。 三、填空题（每空1 分，共 34 分） 分数评卷人 1低浓度气体吸收中，已知平衡关系y=1.2x ，气相传质系数为110 -4
3、 kmol/m 2s，液相传质系数为 1.2 10 -2 kmol/m 2s，则此体系属于 _控制，该气体为 _溶气体，气相总传 质系数等于 _。 2用清水吸收混合气体中低浓度氨，操作时， 若其它条件不变， 入口气量增加， 则 N OG_， 气体出口组成 _，液体出口组成 _。 3对解吸因数S=0.5 的系统进行逆流吸收，y=mx ， 设 y1为塔底气相进口浓度， y2为塔顶气相出口浓度， 当塔高为无穷大时，则y1_ye1，y2_ye2。 4某二元混合物，其中为易挥发组分，液相组成A0.6 ，相应的泡点为A，与之相平衡的汽相组成 A0.7，相应的露点为 B，则A_B。 5精馏操作中，若F，xF
4、，q，R均不变，而将塔顶产量 D增加，则 xD将_，xW将 _。 题号一二三四五六七总分 分数 6对双组分理想物系蒸馏，在yx 图上，平衡线离对角线越近，表明该物系越分离。 7某蒸馏过程中，进出塔物料量不变，进料状况不变，由于某种原因导致冷却水用量减少，对产品质量的 影响如何： xD，xW。 8板式塔内的不正常操作有、和。 9塔板负荷性能图主要由液体流量上限线、 和液体流量下限线等5 条线构成的。 10若萃取相和萃余相在脱溶剂后具有相同的组成，且等于原料液组成，则萃取剂的选择性系数为。 11选择性系数 与分配系数 kA的关系是 _，选择性系数 与精馏中 _ 相当。 越小，越 _。 12溶解度曲
5、线将三角形相图分为两个区域，曲线内为 _区，曲线外为 _ 区。萃取操作只能在_内进行。 13多级逆流萃取和单级萃取比较，如果溶剂比、萃取浓度均相同，则多级逆流萃取的萃余分数。 14空气的干球温度为t，湿球温度为tw，露点温度为td，当空气的相对湿度等于1 时，则 t 、tw 和 td的 大小关系为。 15同一物料，在一定的干燥速率下，物料愈厚，则临界含水量。 16常压下，将相对湿度为30% 的湿空气，用间壁式换热器使其由50 降低至 30（不发生相变化）， 下列状态参数将如何变化？ 相对湿度，湿球温度，露点温度，水汽分压。 四、（ 8 分） 分数评卷人 精馏分离 2.5 的二元理想混合液, 巳
6、知回流比为3, xD=0.96 。测得第三块塔板 (精馏段 )下降液体的组成 为 0.4, 第二块塔板下降液体的组成为0.45( 均为易挥发组分的摩尔分数)。求第三块塔板的气相单板效率。 五、（ 20 分） 分数评卷人 在常压连续干燥器中，将某湿物料的含水质量分数由42降至 4% （均为湿基）。湿物料处理量为 0.2085kg/s。所用空气的温度为21、水汽分压为1.286kPa ，预热温度为93, 出干燥器的废气湿度为 0.03kg水/kg干气, 设为理想干燥过程。试求： (1) 水分汽化量；(2) 绝干空气用量（ kg/s ）； (3) 干燥器出口废气的温度； (4) 预热器的热负荷； (
7、5) 干燥器的热效率；（6）预热器进口湿空气用量（m 3/s ）。 20042005 学年第二学期化工原理课程试题（A卷） 参考答案及评分标准 一、（ 20 分） 解：（） G=n/ 0.025 （ 0.785 1 2） 0.0318kmol/m2s 1 分 HOG=G/Kya=0.0318/0.0522=0.609m 1 分 x2=0 =1.2 0.95=1.14 2 分 操作液气比 : 1.2=1.37 1 分 0.876 1 分 NOGln =ln 9.844 分 (或， y 2=110 -3 , x 1=0.0139 =0.00193 NOG=9.84 ) H0.609 9.84 6.
8、0 2 分 （2）若 x2=0.003 ，其他操作条件不变，则H,HOG均一定，NOG一定2 分 又一定 3 分 y2=0.00442 2 分 1 分 二、（ 18 分） 解： (1) 进料线方程为 y=6x1.52 分 q=1.2 xF=0.3 1 分 又由全塔物料衡算得：FxF=DxD+WxW 1 分 F=D+W 1 分 150kmol/h 0.3 0.94 0.04 210.9kmol/h 60.9 kmol/h ，1 分 (2) 2.0 相平衡关系为 y= 与 y=6x 1.5 联立得 xe=0.333 y e=0.502 分 =2.64 2 分 R=1.2R min=3.17 精馏段
9、操作线方程为：=0.760xn+0.225 2 分 (3) =3.17 60.9 1.2 210.9=446 kmol/h 2 分 =（3.17 1） 60.9 0.2 210.9=296 kmol/h 2 分 (4) 提馏段操作线方程为： =1.507xn-0.0203 2 分 三、填空题（每空1 分，共 34 分） 1气膜，易， 9.9 10 -5 kmol/m 2s 2减小，增加，增加 3大于，等于4等于 5减小 ，减小6难 7减小 , 增大8溢流液泛，夹带液泛，严重漏液 9漏液线（汽相负荷下限线）；过量液沫夹带线；液泛线。101 11kAxB/yB，相对挥发度，不利于组份的分离12两相
10、区，均相区，两相区 13减少14t = t w = td 15愈高16减小 , 增大，不变，不变 四、（ 8 分） 解：相平衡关系为 y= y3*=0.6252 分 精馏段操作线方程 y=x+=x+=0.75x+0.241 分 则 y3=0.75x2+0.24=0.750.45+0.24=0.5781 分 y4=0.75x3+0.24=0.750.40+0.24=0.5401 分 E MV,3=0.447 3 分 五、（ 20 分） 解：（ 1）绝对干物料的处理量为：Gc=G1(1- )=0.2085(1-0.42)=0.12091 分 进、出干燥器的含水量为： X1=0.72411 分 X2
11、=0.04171 分 水分汽化量为： W=G c(X1-X2)=0.1209 (0.7241 0.0417)=0.08251 分 (2) H1H0 0.0082 分 H20.03kg 水/kg 干气， W=V(H 2H1) 空气用量为： V= 3.75 kg 干气 /s2 分 (3) I1=I2 2 分 (1.01+1.88H 1)t1+2500H1=(1.01+1.88H2)t2+2500H2 =37.8 2 分 (4) Q=V(I 1-I0)=V(1.01+1.88H1)(t1-t2) =3.75 (1.01+1.880.008) (93-21)=276.8 kW 3 分 (5) 干燥器的热效率： 0.7672 分 (6) 湿空气体积 0.8426 m 3/kg 干气 2 分 1 分