化工原理试卷(1)

（3分）
（2分）
⑶若 ，则 （1分）
此时S不变，HOG不变、Z不变，则NOG不变，所以 不变，即：
（2分）
解得： ， （3分）
⒉（20分）
解：已知：
⑴由物料平衡得：
（2分）
（1分）
⑵ ， ， （3分）
（2分）
⑶ （1分）
精馏段操作线方程： （2分）
全凝器： ， （2分）
（2分）
⑷若 ，则
由操作线方程：
⒉萃取中分配系数k及选择性系数β的定义是什么？
k=1及β=1两种情况下萃取操作能否进行？
⒊在板式塔中若减少塔板的开孔率，分析说明塔板负荷性能图中漏液线如何移动？
三、计算题（共55分）：
⒈（20分）某逆流吸收塔，用纯溶剂吸收混合气体中的可溶组分。气体入塔浓度为0.01（摩尔分率，下同），回收率为0.9。平衡关系为Y = 2X，且知L/V = 1.2 (L/V)min，气相传质单元高度HOG=0.9m。
精馏段操作线方程： （2分）
（3分）
⑶由提馏段的操作线方程可求得塔顶、塔底产品量的摩尔比：
（5分）
⑷ ， （2分）
（2分）
（3分）
（1分）
3、（15分）
解：⑴作图可得出所需萃取剂(三氯乙烷)的质量：
（7分）
⑵由图可读出： （2分）
（2分）
（2分）
（2分）
⒑拉西环、鲍尔环和栅板填料
⒒液泛线、液相负荷上限线和液相负荷下限线
二、问答题（共15分）：
⒈答：由V’= (R+1)D + (q-1)F可知，其他条件不变，当V’减小时，则回流比R减小，于是精馏段操作线斜率减小，及精馏段操作线将靠近平衡线，使精馏段分离能力下降，而板数一定，故xD将下降；而由全塔物平：FxF=DxD+WxW，可知，其他条件不变，若xD减小，则xW增大。
y＝0.6x＋0.38②
试求：⑴哪一个是精馏段操作线方程？（2分）
⑵塔顶、塔底产品中A、B两组分的摩尔分率；（5分）
⑶塔顶、塔底产品量的摩尔比；（5分）
⑷操作回流比为最小回流比的多少倍？（8分）
3、（15分衡关系如图所示。若原料液的质量为100kg，其中含丙酮45kg，萃取后所得萃余相中丙酮含量为10%(质量分数)。
⒊，(Δy)a_＝__(Δy)b；(Δy)a<__(Δy)b
⒋气膜控制，气相中，KG＝kG
⒌恒摩尔溢流，恒摩尔汽化；各组分的摩尔汽化潜热相等、各组分由于温度不同而交换的显热可以忽略、热损失忽略不计
⒍12层
⒎yn-1＝0.794
⒏选择性系数β比较大；易于与被萃取物分离；易于寻找，价格便宜
⒐受液区、鼓泡区、溢流区
⒉答：分配系数k：一定温度下，溶质组分A在平衡的E相与R相中的组成之比，即：kA= yA/xa；
选择性系数β：
k = 1时萃取操作可以进行，而β=1使萃取操作不能进行。
⒊答：若减少开孔率，漏液线将向下移动。
三、计算题（共55分）
⒈（20分）解：⑴已知 则： （1分）
由 （2分）
（3分）
（1分）
⑵ （2分）
11、塔板上常见的几种流体流型有：、和。
二、简答题（每题5分，共20分）
1、某填料吸收塔，逆流操作，用清水吸收混合气中A组分，若L、V、T、P均不变，进口气体的yb增加，问NOG、xb、和ya如何变化，并说明理由。
2、简述恒摩尔流假定的内容及其成立条件。
3、对一给定的精馏塔，当其回流比小于最小回流比时会出现什么后果？为什么？
则： (2分)
由 （2分）
则： （1分）
⒊（15分）
⑴ （4分）
， （4分）
⑵ （7分）
B卷
一、填空题（每空1分，共25分）
1、分子扩散可分为和两种方式。在传质过程中，理想物系的液体精馏过程属于扩散。
2、气体吸收是利用气体混合物中各组分的差异而实现对气体混合物的分离，精馏则是利用均相液体混合物中各组分的差异使各组分得以分离，萃取是依据各组分在所选择的溶剂中的差异来分离液体混合物的。
⒏萃取操作选择萃取剂的原则为：；；（写出三条）。
⒐一块完整的塔盘可以分为、、、安定区和无效区五个区域。
⒑写出三种常见的填料名称、和。
⒒塔板负荷性能图由五条线组成，分别是：气相负荷上限线、、过量漏液线、
线和线。
二、问答题（每题5分，共15分）
⒈操作中的精馏塔，保持F、xF、q、D不变，而使V’减小，此时塔顶产品浓度xD、塔底产品浓度xW将如何变化？试作定性分析。
试求：⑴操作液气比L/V；（7分）
⑵所需塔的填料层高度Z，m；（7分）
⑶若该塔操作时，因解吸不良导致入塔溶剂组成xa’= 0.0005，其他入塔条件不变，则回收率又为多少？（6分）
⒉（20分）在一连续精馏塔中分离某理想二元混合物，已知原料液进料量为100kmol/h，轻组分含量为0.5(摩尔分率，下同)，泡点进料，塔顶馏出液量为50 kmol/h，要求塔顶产品中含轻组分0.96，已知物系的相对挥发度为2.1，操作回流比是最小回流比的1.5倍，塔顶为全凝器，泡点回流，恒摩尔流假定成立。
⑵若要使萃取液中溶质A的含量最高，试确定所需溶剂S的用量。（7分）
A卷《化工原理下》期末试题答案
一、填空选择题（每空1分，共30分）
⒈__P/PBm___，_总体流动对传质速率的影响__，__>__1，__=__1
⒉依据液体混合物中各组分沸点/蒸气压/挥发性的差异而将各组分分离开来；
依照气体混合物中各组分在溶剂中的溶解度不同而将各组分分离开来。
二、简答题（每题5分，共20分）
1、答：吸收塔中进口气体浓度增加，传质单元数不变、吸收液出口浓度增加，尾气出口浓度变大。
2、答：内容：恒摩尔流溢流和恒摩尔流气化。
其成立的条件是：各组分的摩尔汽化潜热相等、各组分由于温度不同而交换的显热可以忽略、热损失忽略不计。
3、答：塔顶产品的组成不能达到分离要求。原因是最小回流比是能达到分离要求的最低回流量，而回流比的降低将使分离难度增大，所需的理论塔板数增加，塔一定理论塔板数基本一定。
3、吸收过程中温度升高，气体的溶解度，亨利系数，相平衡常数。
4、吸收过程的气膜控制是指。
5、由A、B两组分组成的理想溶液,在45℃下组分的饱和蒸汽压分别是pA。＝60kPa，pB。＝30kPa，其相对挥发度为。
6、全回流操作时操作线与y-x图对角线，回流比R=。正常操作时的适宜回流比一般为最小回流比的倍。
7、恒回流比操作和恒塔顶产品组成的操作
8、R=__4__, xD=__0.86__, xW=__0.085____
9、溶质在互成平衡的萃取相与萃余相中的含量之比，萃取相中溶质与稀释剂的组成之比同萃余相中溶质与稀释剂的组成之比的比值( )
10、两共轭相组成无限接近的点（或平衡连接线无限短的点）
11、单溢流（直径流向）、双溢流（分离流向）和回转流动（U型流动）
7、间歇精馏的操作主要分为两类：的操作和的操作。
8、某泡点进料的连续精馏塔，已知其精馏段操作线方程为y=0.80x+0.172，提馏段操作线方程为y=1.2x-0.017，则回流比R=__，馏出液组成xD=__，釜液组成xW=____。
9、萃取操作中分配系数的含义是。萃取剂的选择性系数β的含义为。
10、三解形相图中临界混溶点是指。
⒋当气体溶解度很大时，吸收过程受膜控制，此时传质阻力大部分集中在相中，此时可以认为气相总传质系数KGkG（填>，<或=）。
⒌恒摩尔流假定的内容包括，；其成立的条件是、、。
⒍完成某分离任务需理论板数为N = 7（包括再沸器），若ET= 50%，则塔内需实际板数为
层。
⒎某两组分物系的精馏过程，其相对挥发度α＝3，对第n、n-1两层理论板，在全回流条件下，已知xn＝0.3，则yn-1＝。
A卷
一、填空选择题（每空1分，共30分）
⒈漂流因子可表示为，它反映。单向扩散中漂流因子
1，等分子反向扩散中漂流因子1。(>、<、=)
⒉蒸馏的依据是；
吸收的依据是。
⒊气体吸收时，吸收因数为A，塔底、塔顶的传质推动力分别为(Δy)b和(Δy)a，则：A=1时，(Δy)a(Δy)b；A>1时，(Δy)a(Δy)b。(>、<、=)
4、画出塔板负荷性能图并标明各线的名称
三、计算题(共55分)
1．（20分）用清水在逆流填料塔中吸收某混合气体中的溶质A，塔径为1.5m。原料气流量为267.9kmol/h，原料气中溶质A的体积分率为0.08。已知操作条件下气液平衡关系为Y=1.8X，气相总体积体积传质系数KYa=5.07×10-2kmol/(m3·s)。若吸收剂用量为最小用量的1.6倍，现要求溶质回收率为90%。
试求：⑴所需萃取剂(三氯乙烷)的质量；（7分）
⑵所得萃取相的质量及其含丙酮的质量分数。（8分）
B卷答案
一、填空题（每空1分，共25分）
1、等分子反向扩散和单向扩散，等分子反向扩散
2、在某种溶剂中溶解度，饱和蒸气压，溶解度
3、降低，增大，增大
4、气相传质分阻力控制着整个吸收过程的传质速率
5、2
6、重合，回流比R=∞，1.1~2.0倍
4、答：
1、过量液沫夹带线2、漏液线3、液泛线
4、液体负荷过小线5、降液管中液体停留时间不足线
三、计算题(共55分)
1．（20分）
解：⑴已知 ，则： （2分）
由 （3分）
⑵ （3分）
（1分）
（1分）
⑶ （2分）
（3分）
（1分）
（2分）
（2分）
2、（20分）
解：已知：
⑴②是精馏段操作线方程。（2分）
⑵塔顶、塔底产品中A、B两组分的摩尔分率；
试求：⑴塔釜残液组成；（3分）