化工原理期末试卷1

化工原理期末考试试卷（下）A 2004.6一、概念题（30分）（填空题每空1分，选择题每题1分）1．已知SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1=0.0035atm，E2=0.011atm，E3=0.00652atm，则__________。

(A) t1<t2 (B) t3>t2 (C) t1>t2 (D) t3<t12．吸收操作中，当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m的直线时，则1/K Y=1/k Y+_m____1/k X。

3．气体吸收计算中表示设备(填料)效能高低的一个量是______________，而表示传质任务难易程度的一个量是__________________。

4．压强___________，温度_____________，将有利于解吸的进行。

5.在连续精馏塔中，进行全回流操作，已测得相邻两板上液相组成分别为x n-1=0.7，x n=0.5(均为易挥发组份摩尔分率)。

已知操作条件下相对挥发度 =3，则y n= _0.7_______，x n*=_______，以液相组成表示的第n板的单板效率E ML=____________。

6．直接水蒸汽加热的精馏塔适用于________________________________________的情况。

与________回流相对应的理论塔板数最少。

7．精馏操作时，若F，x F，q，R均不变，而将塔顶产品量D增加，其结果是：____A____。

(A)x D下降，x W下降；(B)x D下降，x W上升；(C)x D下降，x W不变；(D)x D不变，x W下降。

8．使温度由t1升至t2，此时其湿球温度_________，相对湿度_________，露点________，湿度________。

9．湿空气在换热器中与传热介质进行热交换(1)如空气温度降低，其湿度肯定不变。

(2)如空气温度升高，其湿度肯定不变。

正确的判断是：________。

(A) 两种提法都对(B) 两种提法都不对(C) (1)对(2)不对(D) (2)对(1)不对10．如需将空气减湿，应使水温：________。

(A) 高于湿球温度(B) 低于湿球温度(C) 高于露点(D) 低于露点11.在相同的操作条件和相同的蒸发任务下：①与单效蒸发相比，多效蒸发的优点是__（1）减少生蒸汽用量;________________________________________。

与多效蒸发相比，单效蒸发的优点是（2）有效温差大，生产强度大，设备投资少。

12.蒸发设备操作时，温度差损失一般包括：1）由于溶液蒸汽压下降而引起的温度差损失；2)由于蒸发器中溶液静压强而引起的温度差损失；3）_由于管道流体阻力产生的压强降所引起的温度差损失。

13．多效蒸发操作中，为了蒸发某种粘度随浓度和温度变化比较大的溶液，应采用_逆流模式 _____。

(A).并流加料流程(B).逆流加料流程(C).平流加料流程(D).双效三体并流加料流程14．___________借助于膜而实现分离___________________的过程称为膜分离过程。

15．溶质A，原溶剂B，萃取剂S所构成的三元系统的溶解度曲线如图所示。

原溶液含A35%、B65%，采用单级萃取。

所用萃取剂为含A为5%，S为95%的回收溶剂。

求：(1)当萃取相中A的浓度为30%时，每处理100kg原料液需用多少kg回收溶剂？(2)在此原料条件下，单级萃取能达到的萃余相中A的最低浓度为多少？（5分）（20分）在直径为0.8 m的填料塔中，用1200 kg/h的清水吸收空气和SO2混合气中的SO2，混合气量为1000 m3(标二、准)/h，混合气含SO21.3%（体积%），要求回收率99.5%，平衡关系为Y*=0.75X，总体积传质系数K Y a=0.055 kmol/(m3.s)，求液体出口浓度和填料高度。

三、（20分）每小时分离乙醇－水混合液2360 kg的常压连续精馏塔，塔顶采取全凝器，进料组成x F=0.2。

现测得馏出液组成x D=0.8，釜液组成x W=0.05，精馏段某一块板上的汽相组成为0.6，由其上一板流下的液相组成为0.5（以上均为摩尔分率），试求：（1）塔顶馏出液量D及釜液流出量W；（2）操作回流比R与最小回流比R min；（3）计算在料液组成与塔顶组成下乙醇对水的相对挥发度αF与αD。

操作条件下的平衡关系如图所示。

乙醇式量M A=46水式量M B=18四、（15分）在一连续干燥器中干燥盐类结晶，每小时处理湿物料为1000 kg，经干燥后物料的含水量由40%减至5%（均为湿基），以热空气为干燥介质，初始湿度H m0为0.009 kg水/kg绝干气，离开干燥器时湿度H m2为0.039 kg 水/kg绝干气，假定干燥过程中无物料损失，试求：（1）水分蒸发量W（kg水/h）；（2）绝干空气消耗量L（kg绝干气/h）；（3）原湿空气消耗量L’（kg原湿空气/h）；（4）干燥产品量G2（kg/h）。

五、（15分）进料量为9000 kg/h、浓度为1%（质量分率）的盐溶液，在40℃下进入单效蒸发器，被浓缩到1.5%。

蒸发器传热面积为39.1 m2，蒸发室绝对压强为0.04 MPa（该压强下水的蒸发潜热r’=2318.6 kJ/kg），加热蒸汽温度为110℃（该饱和温度下水的蒸发潜热r=2232 kJ/kg），由于溶液很稀，假设溶液的沸点和水的沸点相同，0.04 MPa 下水的沸点为75.4℃，料液的比热近似于水的比热，c p=4.174 kJ/kg℃。

试求：（1）蒸发量、浓缩液量、加热蒸汽用量和加热室的传热系数K；（2）如果进料量增加为12000 kg/h，传热系数、加热蒸汽压强、蒸发室压强、进料的温度和浓度均不变的情况下，蒸发量、浓缩液量和浓缩液浓度又为多少？均不考虑热损失。

2004年食品工程原理（下）期终试卷（A）参考答案一、概念题（共30分）1. A2.M3.传质单元高度，传质单元数4.下降，升高5.0.7 ，0.4375 ，76.2%6.难挥发组分为水, 全7.A8.上升，下降，不变，不变9. D10.D11.（1）减少生蒸汽用量;（2）有效温差大，生产强度大，设备投资少12. (1)由于溶液蒸汽压下降而引起的温度差损失；(2)由于蒸发器中溶液静压强而引起的温度差损失；(3)由于管道流体阻力产生的压强降所引起的温度差损失。

13.B14.借助于膜而实现分离15.（1）x F=0.35，y A=0.3，x A=0.2作图FM/MS'=34/67=S' /F=0.507 S'=100×0.507050.7 kg（2）x min=0.06。

二、（20分）（1）L=1200/(3600×18)=0.0185 kmol/s 2 分V=1000×(1-0.013)/(22.4×3600)=0.01224 kmol/s 2 分L/V=0.0185/0.01224=1.51 1 分Y1=1.3/98.7=0.0132 1 分Y2=Y1(1-ϕ)=0.0132(1-0.995)=0.0000659 2 分X1=(V/L)(Y1-Y2)+X2=(0.0132-0.0000659)/1.51=0.00870 2 分（2）∆Y1=Y1-Y1*=0.0132-0.75×0.0087=0.00668∆Y2=Y2-Y2*=0.0000659-0=0.0000659∆Y m=(∆Y1-∆Y2)/ln(∆Y1/∆Y2)=(0.00668-0.0000659)/ln(0.00668/0.0000659)=0.001432 5分N OG=(Y1-Y2)/∆Y m=(0.0132-0.0000659)/0.001432=9.172 2 分H OG=V/K Y aΩ=0.01224/(0.785×0.82×0.055)=0.443 m 2 分Z=H OG N OG=9.172×0.443=4.06 m 1 分三、（20分）解：（1）M m=M A x F+M B(1-x F) =46×0.2+18×0.8=23.6 F=2360/23.6=100 kmol/h100=D+W100×0.2=(100-W) ×0.8+W×0.05W=80 kmol/h 3分D=100-W=20 kmol/h 3分（2）∵y n+1＝[R/(R+1)]x n+x D/(R+1) 2分由已知条件可得: 0.6=[R/(R+1)]0.5+0.8/(R+1) R=2由a（x D，x D）点作平衡线切线交y坐标y C=0.4=x D/(R min+1)∴0.8/(R min+1)=0.4 R min=1 4分（3）αD=(y/x)A/(y/x)B式中y，x分别为离开第一块板的气相和液相组成。

在图中可读得y1=0.8及x1=0.77 αD=[(0.8/0.77)/(0.2/0.23)]=1.19 4分同理：αF=(0.53/0.2)/(0.47/0.8)=4.51 4分四、（15分）解：（1）X1=w1/(1-w1)=0.40/(1-0.40)=0.667 kg水/kg绝干料 1 分X2=w2/(1-w2)=0.05/(1-0.05)=0.053 kg水/kg绝干料 1 分G C=G1(1-w1)=1000(1-0.40)=600 kg绝干料/h 2 分∴W=G C(X1-X2)=600×(0.667-0.053)=368.4 kg水/h 3分（2）L=W/(H m2-H m1)=368.4/(0.039-0.009)=12280 kg绝干气/h 3分（3）L’=L(1＋H m 1)=12280(1+0.009)=12390.5 kg原空气/h 3分（4）G2=G1-W=1000-368.4=631.6 kg/h 2分五、（15分）解：（1）蒸发水量W=F(1-X0/X1)=9000(1-0.01/0.015)=3000 kg/h 1分浓缩液量F-W=9000-3000=6000 kg/h 1分传热速率Q=(9000/3600)×4.174(75.4-40)+(3000/3600)×2318.6=2302 kW 2 分加热蒸汽量D=2302/2232=1.03kg/s=3712 kg/h 2 分传热系数K=2302×103/[39.1(110-75.4)]=1700 W/(m2·K) 2分（2）根据题意A，K， t均不变，故Q也不变蒸发水量2302=(12000/3600)×4.174(75.4-40)+(W′/3600)×2318.6=492.5+0.644W’W′=2810 kg/h 2分浓缩液浓度Fx0=(F-W′)x1′x1′=FX0/(F-W′)=12000×0.01/(12000－2810)=1.31％4分浓缩液量F-W=12000-2810=9190 kg/h 1分。