大连理工化工原理期末(带答案)

姓名：_________大连理工大学学号：_________课程名称：化工原理（下）试卷： B 考试形式：闭卷院系：_________ 授课院系：化工学院_考试日期：2005年6月16日试卷共7页____ 级____ 班装一、填空（30分）1．在精馏操作中，由于工艺条件变化，进料状态由气相变为液相，提馏段操作线斜率。

（减小，增大，不变，变化不确定）2．实际生产中进行间歇精馏操作，一般将和两种操作方式结合起来。

订3．常压板式塔进行精馏操作，通常塔板上气液两相的接触状态包括、泡沫接触状态和喷射接触状态。

4．清晰分割中，组分不在塔顶出现。

5．连续精馏正常操作时，减小再沸器热负荷，回流液流量和进料量和进料状态不变，则塔顶馏出液中易挥发组分的摩尔组成x D将，塔底采出液是易挥发组分的摩尔组成x W将。

（减小，增大，不变，变化不确定）线6．平衡蒸馏（闪蒸）的操作温度是在操作压力下混合物的。

（泡点温度，露点温度，泡点和露点温度之间）7．Fick定律表明，分子扩散通量与成正比。

8．应用停滞膜模型简化对流传质过程，可认为在停滞膜内浓度分布为。

（线性，非线性，不确定）9．吸收操作中，如果以获得溶质浓度较高的富液为操作目的，宜取吸收因子A 。

（大于1，小于1，等于1，任意取值）10．吸收操作中，操作温度降低，其他条件不变，则吸收操作分离能力。

（减小，增大，不变，变化不确定）11．采用同样操作条件完成同一分离任务，采用填料A需要的填料层高度为10米，如果选用填料B，需要的填料层高度为14米。

请问填料A的理论级当量高度是填料B的理论级当量高度的倍。

12．易溶气体吸收过程，气膜传质阻力液膜传质阻力（远远大于，远远小于，几乎相等，不确定关系）。

若其他条件不变，入口气量减少，气相总传质单元高度H OG将；出塔气体组成y2将。

（减小，增大，不变，变化不确定）13．高浓度易溶气体逆流吸收过程，气膜传质系数由塔底到塔顶。

（减小，增大，几乎不变，变化不确定）14．请写出两种常用的解吸操作方法：和。

15．硅胶在空气中干燥。

如果空气温度降低，硅胶的平衡水分含量，结合水分含量。

（减小，增大，不变，变化不确定）16．一定状态的空气，仅降低空气温度，其湿球温度，其露点温度。

（增高，降低，不变，不确定）17．恒定干燥条件下，降速干燥阶段物料的表面温度将空气的湿球温度。

（大于，小于，等于，不确定）18．已知湿空气总压为101.3kPa ，温度为30℃，空气的相对湿度为60%,已查出30℃时水的饱和蒸气压为4.25 kPa ，则空气的湿度为 kg/kg 干空气。

19．液-液萃取操作，要求溶剂的选择性系数 。

（大于1，小于1，等于1，任意取值）20．多级逆流萃取操作增加溶剂用量，完成规定的分离任务所需的理论级数 。

（增大、减小、不变）21．超临界流体具有近似液体的密度和溶解能力，又具有近似 的粘度和渗透能力。

（气体，液体，固体） 22． 膜分离操作物质透过膜的三种传递方式为被动传递、促进传递和主动传递，其中 传递方式物质的传递方向为逆化学位方向。

23．干燥操作中，采用废气循环流程，将使进入干燥器的空气湿度 。

（增大、减小、不变）二．（25分）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率为0.4，进料为饱和蒸汽，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2375.075.01+=+n n x y ，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率（2分）； （2） 塔底产品的流量和塔底产品中易挥发组分的摩尔分率(5分) ； （3）精馏段的液相负荷、提馏段的气相负荷（kmol/h ）（2分）； （4） 最小回流比（4分）；（5） 提馏段操作线方程和q 线方程（4分）； （6） 塔顶第2块理论板上升蒸汽的组成（4分）；（7） 若塔顶第1块实际板的液相默弗里板效率为0.7，求塔顶第2块实际板上升蒸汽的组成（4分）。

三、（20分）在一填料塔中，用含苯0.0001（摩尔分数，下同）的洗油逆流吸收混合气体中的苯。

已知混合气体的流量为2400m3/h（标准状态），进塔气中含苯0.06，要求苯的吸收率为90%。

该塔塔径为0.6m，操作条件下的平衡关系为y e=24x，气相总传质单元高度为1.36m，实际操作液气比为最小液气比的1.3倍，洗油摩尔质量为170kg/kmol。

试求：(1)吸收剂用量（kg/h）及出塔洗油中苯的含量；(2)气相总体积传质系数K y a；(3)所需填料层高度，m；(4)增大填料层高度，若其它操作条件不变，定性分析出塔气组成和塔底吸收液组成的变化情况，并图示操作线的变化。

四、（5分）以100kg纯溶剂与100kg含A、B的混合液进行单级萃取，从中抽提溶质组分A。

已知原料混合物中的A的质量分数为0.3，操作条件下的物系平衡关系如图所示。

试求：(1) 萃取相及萃余相的量和组成。

(2) 为使萃取相中的溶质A组成升至最大所需的溶剂用量。

AB S五、（10分）用常压连续干燥器干燥处理量为900 kg/h 的湿物料，要求湿物料含水量由10%降至2%（均为湿基）。

干燥介质为温度t 0= 25 ℃，湿度H 0= 0.011 kg/(kg 干空气) 的新鲜空气。

空气经预热器加热至t 1= 110 ℃后进入干燥器，经过理想干燥过程后，在干燥器出口处空气的湿度为0.023 kg/(kg 干空气)。

试求： （1）水分蒸发量及干燥产品量；（2）干燥器出口处空气的温度以及新鲜空气的用量（m 3/h ）； （3）预热器的加热量（不计热损失）；（4）在t-H 图上定性表示出预热及干燥过程中空气状态的变化。

附：B 卷 一、1减小2 恒定回流比,恒定产品组成3 鼓泡4 重非关键组分 5增大,减小6 泡点、露点之间7 扩散方向的浓度梯度8 线性9 小于1 10增大 11 0.7112 远远大于, 减小, 减小 13减小Ht H I 2490)88.101.1(++=273273)244.1773.0(t H v H ++=14气提,升温,降压(三写二) 15增大,不变 16 降低,不变 17 大于 18 0.016 19大于1 20减小 21 气体 22 主动 23 增大二、解： 1、,75.01=+R R ,375.0175.0=-=R ,2375.01=+R x D 95.0=D x2、,95.0=F D Fx Dx h kmol D /4095.04.0*100*95.0== h kmol W /6040100=-=, 0333.0604.0*100*05.0==w x3、h kmol RD L /12040*3===h kmol F q D R F q V V /6010040*4)1()1()1(=-=--+=--='4、,4.0=q y 1818.04.0*)13(34.0)1(=--=--=qqq y y x αα,7159.01818.095.04.095.01min min =--=+R R 520.27159.017159.0min =-=R5、0333.02600333.0*60601201-=-=+n n n x x y 4.0=q y6、,95.01=y 8636.095.0*2395.0*1=-=x8852.02375.08636.0*75.02=+=y7、,7.08636.095.095.01*112=--=--=x x x x x E D D l 8895.01=x 9046.02375.08895.0*75.02=+=y三、吸收：()()()12425.29m A )4(90.928.736.128.774200.0600.060.074200.0ln 3600.00001.04260.0329601.0946001.04260.0)3(h m kmol 77.27836.113.379H G a k 946001.00001.0600.060.025.291)2(0053301708.313314.10725.2925.295.223.13.15.220001.04260.0600.060.0600.0113.3796.0414.10714.1074.222400)1(122121213OG y 2211min221min 1221>==↑↓↑→→↑=⨯==-==∆∆∆-∆=∆=⨯-=∆=⨯-=∆⋅====+-⨯=+-==⨯=⨯==⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==--=--=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-==⨯===nG nL OG OG OG m nG nLnL nG nL nG nLe nG nL nG q q x y N H h mh N y y y y y y y x y y q q x hkg h kmol q q q q q x x y y q q y y hkmol G h kmol q 、不变。

；其它条件不变ϕπ四、解：（1）由进料组成x F 确定F 点，由杠杆定律确定和点M 在连线FS 上的位置m M = m F +m S = 100+100 = 200kg ∣MS ∣= m F / m M *∣FS ∣=1/2∣FS ∣可见，M 点为FS 的中点，并可读得总组成为：z A = 0.15 z B = 0.35 z S = 0.50借助图中辅助曲线图解，求得过M 点的联接线ER ，由其两端点E 、R 读得两相的组成：萃取相Ey A = 0.17 y B = 0.16 y S = 0.67A B S F R E R2 E2M11萃余相Rx A = 0.08 x B = 0.90 x S = 0.02m R =∣ME ∣/∣RE ∣* m M = 7/32*200 = 43.8kgm E = 200-43.8 = 156.3kg（2）由连线FS 与溶解度曲线交点R 2可得萃余相x A 的最大值，与之呈平衡的共轭相E 2所含溶质的组成y A ，即为本过程所能达到的y A,max 。

通过辅助曲线确定联结线E 2R 2，于是图上E 2读得：y A,max = 0.35对应溶剂用量为最小值m S,min ：m S,min =∣FR 2∣/∣SR 2∣* m F = 3/49*100 = 6.1kg五、解1. 蒸发水分量: (2分)干燥产品量: （1分）2. 由I 1=I 2, H 1-H 0=0.011 kg/(kg 干空气)所以, 出口空气温度t 2=80 ℃ （1分）干空气用量: （2分）又因为湿比容所以, 新鲜空气用量为（1分） 3. 预热器加热量: （2分）)/(47.7302.0102.01.090012211h kg w w w q q m mW =--⨯=--=)/(53.82647.7390012h kg q q q mW m m =-=-=023.02490)023.088.101.1(011.02490110)011.088.101.1(2⨯+⨯⨯+=⨯+⨯⨯+=t I )/(5.6122011.0023.047.7312h kg H H q q mW mL =-=-=)/(859.027325273)011.0244.1773.0(273273)244.1773.0(300干空气kg m t H v H =+⨯⨯+=++=)/(23.5259859.05.61223h m v q q H mL V =⨯=⋅=)(98.148)/(10363.5)25110()011.088.101.1(5.6122))(88.101.1()(5101kw h kJ t t H q I I q o mL o mL P =⨯=-⨯⨯+⨯=-+=-=Φ4. 空气状态变化: （1分）ϕ12。