化工原理试卷2010A下答案

重庆大学 课程试卷
juan
2009 ~2010
学年 第 2 学期 开课学院： 化学化工 课程号： 22006625 考试日期： 2009.06.18
考试方式：
考试时间： 120 分
一．填空题 （20 分）
1. 蒸馏是分离 液体 混合物的单元操作； 吸收是分离 气体 混合物的单元操作； 干燥是分离 固液 混合物的单元操作。

2. 吸收过程计算中，其中传质单元数是表示 分离任务难易 的参数，而传质单元高度表示_ 传质设备性能高低 的参数。

3．一吸收过程相平衡常数m = 1, 气膜吸收系数ky = 1⨯10-4，液膜吸收系数为气膜吸收系数的100倍，则此吸收过程为__ 气相 控制，总的吸收系数K y 为__ 9.9⨯ 10-5 。

4．某精馏塔在操作时，加料状态由原来的饱和液体进料改为混合物进料，
且保持F 、X F ，R 、D 不变，则此时X D 减小 ，V__不变_，L_不变 。

（增大、减小、不变）。

A “
5. 精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数 减小 ，同时蒸馏釜中所需加热蒸汽消耗量 增加 。

6. 混合溶液被加热到第一个气饱时的温度为 泡点 ，气体被冷却到出现第一滴液珠时的温度为 露点 。

7. 在逆流吸收塔中用纯溶剂吸收混合气中易溶组分，填料为无限高，入
塔Y 1＝8％，平衡关系Y ＝2X ，若液气比（摩尔比）为1时，吸收率η＝ 50% __。

8. 已知氨水中溶质的质量百分数为25%, 则氨水的摩尔分率为 26% _。

9. 用溶剂S 分离A 、B 液相混合物（A 为溶质），二相平衡时萃取相中y A = 0.2, y S = 0.6; 萃余相中x A = 0.15, x S = 0.05,则分配系数k A = 4/3 ，选择性系数β为__ 16/3 __ 。

10．空气越潮湿，则干球温度计读数相差越 小 。

恒定干燥条件下，
恒速干燥阶段物料的表面温度为_ 空气湿球温度 。

二．选择题 （20分）
1. 某混合气与溶液接触，已知该物系的平衡方程为y e =1.0 x ，当溶液中溶质
含量为0.04（摩尔分率，下同），气相中溶质含量为0.05，该过程为 A 。

(A)吸收
(B)解吸
(C)平衡
(D)无法确定
2.气体吸收过程, 当操作压力增加，亨利常数m 将 B , 吸收速率将 A
(A)增加 (B)减少 (C)不变 (D)不能确定 3. 下述说法中错误的是____B_____。

(A)板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触； (B)精馏用板式塔，吸收用填料塔； (C)精馏既可以用板式塔，也可以用填料塔； (D)吸收既可以用板式塔，也可以用填料塔。

4.下列单元操作不属于传质过程的是 A 。

A ．蒸发 B. 蒸馏 C. 吸收 D. 干燥
命
题人：董立春
组
题人
：
审题人：谭世语
命题
时间：
2009.06.06
教
务处制
学院 专业、班 年级 学号 姓名
公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊
封
线
密
5．如图所示的几种进料情况的q 线，表示为气液混合物进料的为__B ___。

1．线 1 2. 线 2 3．线 3 4。

线
4
36．在图解法求理论塔板数过程中，如进料浓度发生变化，将使 B 。

A ．平衡线发生变化；B. 操作线斜率发生变化； C. q 线斜率发生变化；D. 以上都不变；
7. 某精馏塔精馏段板数为N 1层，提馏段理论板数为N 2层，现因设备改造，提馏段板数增加，精馏段板数不变，且F 、x f 、q 、R 、V 等均不变，则此时__A___。

A. x w 减小， x D 增加
B. x w 减小， x D 不变
C. x w 减小， x D 减小
D. x w 减小， x D 的变化视具体情况而定。

8.已知物料的临界自由含水量为0.2kg 水/kg 绝干物料，空气的干球温度为t ，湿球温度为t W ，露点为t d 。

现将该物料自初始自由含水量X 1=0.45kg 水/kg 绝
干物料，干燥至自由含水量X 2=0.1kg 水/kg 绝干物料，则干燥物料表面温度t m ：___A____。

(A) t m ＞t w (B) t m =t (C) t m =t d (D) t m =t w
9. 流率为800kmol/h 组成为0.4的二元理想溶液精馏分离，要求塔顶产品组
成达到0.7，塔底残液组成不超过0.1，泡点进料，回流比为2.5。

要使塔
顶采出量达到500 kmol/h,应采取措施__D____。

(A) 增加塔板数；(B)加大回流比；(C)改变进料热状况；(D)增加进料量 10．气流干燥器一般是在瞬间完成的，故气流干燥器最适宜干燥物料中的
D _。

A. 自由水分；
B. 平衡水分
C. 结合水分
D. 非结合水
三．问答题 （10分）
详细介绍膜分离过程中的浓差极化想象 (现象介绍，发生原因，并推导浓差
极化比与透过速率的数学公式)，及其影响。

四．计算题 （50分）
(1). 在常压下逆流操作的填料吸收塔中，用纯溶剂吸收混合气体中的溶质
组分。

入塔气体流量为47.5 kmol/h （标准状况），入塔气体中溶质的浓度为5%（体积），吸收率为90%，操作条件下的气液平衡关系为Y*=1.5X ，液气比L/V=3，试求 （1）出塔液体浓度X 1； （2）N OG
解：（1）()00526.01.00526.010526
.005.0105.0121=⨯=-==-=
ηY Y Y ()()01578.000526
.00526.03
10
2112
=
-⨯=
-=
=Y Y L
V X X
（2）002367
.001578.05.1*
2*
1==⨯=Y Y
41.300526
.002367
.00526.0ln
00526
.002367.00526.000526
.00526.021=----=
∆-=
m
OG Y Y Y N
（2）用一精馏塔分离某二元理想混合物，进料量为100kmol/h ，其中易挥发
组分的摩尔分数为0.4，进料为饱和蒸气，塔顶采用全凝器且为泡点回流，塔釜用间接蒸汽加热。

已知两组分间的平均相对挥发度为 3.0，精馏段操作线方程为y n+1 = 0.75x n + 0.2375, 塔顶产品中易挥发组分的回收率为0.95，试求：(1) 操作回流比、塔顶产品中易挥发组分的摩尔分数；(2) 塔底产品的流量和塔底产品中易挥发组分的摩尔分数；(3) 精馏段的气相负荷、提馏段的气相负荷；（4）最小回流比；（5）提馏段操作线方程和q 线方程；（6）塔顶第2块理论板上升蒸气的组成；
解：由操作线方程 y n+1 = 0.75x n + 0.2375 得 R=3 x D = 0.95。

95.04
.010095.0D =⨯⨯=
=
D Fx x F
D η D = 40 kmol/h
W = F-D = 60 kmol/h
W
D F Wx Dx Fx += x w = 0.033
L = RD = 3 ⨯ 40 = 120 kmol/h 120=+=qF L L kmol/h
()1604041=⨯=+=D R V kmol/h ()601001601=-=--=F q V V kmol/h
q
q q x x y 2134.0+=
= 得 182.0=q x
52.2min =R
提馏段操作线方程：033.02-=-
=x V
Wx x V L y W
q 线方程 y = 0.4。

033.02-=-
=
x V
Wx x V
L y W
8852.02=y
(3). 一理想干燥器在总压100kPa 下将物料由含水50%（湿基）干燥至含水1%（湿基），湿物料的处理量为20kg/s 。

室外空气温度为25ºC ，湿度为0.005kg/kg 干气，经预热后进入干燥器，废气排出温度为50ºC ，相对湿度60%。

试求：(1) 空气用量V ；(2) 预热温度；(3) 干燥器热效率。

解：（1）干料水kg kg x x X /15.015.01111=-=
-=
干料水kg kg x x X /0101.001
.0101.012
22=-=
-=
()()S
kg x G G C /10.501 2011干料=-⨯=-=
温度为50ºC ，相对湿度60%时，干气水kg kg H /0495.02
=
()
()
S kg H H X X /222005
.00495.00101.0110G V 1
22
1C 干气干=--⨯=
--=
S
kg /223V 干气湿=
(2) 理想干燥过程，21
I I =
2211112500)88.101.1(2500)88.101.1(H t H H t H ++=++ C
t ︒=1631
（3）%
1.8125
163501630
121=--=
--=
t t t t η
(4)
用单级接触萃取以S 为溶剂，由A 、B 溶液中萃取A 物质。

原料液质量为100kg ，其中A 的质量分数为45%，萃取后所得萃余相中A 的含量为10%(质量分数)。

溶解度曲线和辅助线如图所示。

求：（1）所需萃取剂用量；要求将解题过程需要的线和符号在图上画出来；（2）所得萃取相的组成。

8
.8155
.045.0100=⨯
=⨯=
SM
FM F S
M
F
E
R。