中南大学2006年上期化工原理(下)试题与答案

中南大学考试试卷（A）

2006 -- 2006 学年 1 学期时间110分钟化工原理(下) 课程 48 学时 3 学分考试形式：闭卷专业年级：化工0301-0306 总分100分，占总评成绩 70 % 注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上

一、选择填空题（40分）

1.(2分) 在常压下，20℃时，氨在空气中的分压为15.2 kPa, 与之平衡的氨水浓度为15 kg

NH3/100 kg H2O，此时m=__________。

2.(4分) 将相对挥发度为2.47的某二元混合物在全回流操作的塔中进行精馏，现测得全

凝器中冷凝液组成为0.98，塔内第二层塔板上升的汽相组成为0.969，则离开塔顶第一层塔板的液相浓度为______________，塔顶第一层板的汽相默弗里效率为______________。

3. (2分) 等速干燥阶段物料表面的温度等于________________________________。

4.(2分) 常压下乙醇-水溶液的y-x图上，有一点是平衡线与对角线的交点M, 此点溶液

称为__________, 其两相的浓度__________。

5.(2分) 将含水量为0.5 kg水/kg绝干料的某物料与一定状态的空气接触，测出物料的

平衡水分为0.05 kg水/kg绝干料，则此物料的自由水分为______________________。

6.(4分)将含SO2为10%（体积）的气体混合物与浓度为0.020 kmol/m3的SO2水溶液在一

个大气压下相接触。操作条件下两相的平衡关系为P A*=1.62C A (atm)，则SO2将从__________相向__________相转移，以气相组成表示的传质总推动力为_________________atm。

7.(2分) 临界湿含量与哪些因素有关？（举其中四个因素）

______________________________________________________________________。

8、(2分) 精馏过程的操作线为直线，主要基于__________。

A. 塔顶泡点回流

B. 理想物系

C. 恒摩尔流假定

D. 理论板假定

9、(2分) 在某精馏塔操作中，若保持F，x F，q，V’(塔釜上升蒸汽量）不变，减小D，则

塔顶易挥发组分回收率__________。

A. 增大

B. 不变

C. 减少

D. 不确定

10、(2分)负荷性能图中有____条线，分别是_______________________________________

______________________________________________________。

11、 (4分)

（1）分配系数 kA<1表示萃取相中A组分浓度yA（＜，=，＞）萃余相中A组分浓度

XA 。

（2）选择性系数β与精馏操作中_____________________________________相当。

（3）在B-S部分互溶系统中，若萃取相中含溶质A=85kg，稀释剂B=15kg，溶剂S=100kg，

则萃取相中yA/yB=____________________________________。(yA、yB均表示质量分率)

12、（2分）三级错流萃取如图示。已知

各级分配系数kA均为 1，各级的溶剂比:

S1/F=S2/R1=S3/R2=1 ，

使用纯溶剂。试在图中表示三级错流过程。

13、（2分）请将你认为最恰切答案填在( )内:

(1) 进行萃取操作时应使: ( )

A) 分配系数大于 1 B) 分配系数小于 1

C) 选择性系数大于 1 D) 选择性系数小于 1

(2) 一般情况下，稀释剂 B组分的分配系数 kB值: ( )

A) 大于 1 B) 小于 1

C) 等于 1 D) 难以判断，都有可能

14、（2分）请将你认为最确切答案填在（）内。

连续精馏塔设计时，当采用塔顶全凝器，泡点回流方案时，为完成分离任务所需理

论板数为ＮT1。若采用塔顶分凝器，而回流比和前方案相同时，则完成同样分离任务

所需理论板数为ＮT2。比较：（）

（Ａ）ＮT2＞ＮT1；（Ｂ）ＮT2＝ＮT1；

（Ｃ）ＮT2＜ＮT1；（Ｄ）判断依据不足。

15、（2分) 物料中非结合水的特点之一是其产生的水蒸汽压_____________同温度下纯水的

饱和蒸汽压。

A. 小于

B. 等于

C. 大于

D.不确定

16、（4分）

（1）在逆流吸收塔操作时，物系为低浓度气膜控制系统，如其他操作条件不变，而气液流量按比例同步减少，则此时气体出口组成ya将＿＿＿＿，而液体出口组成xb将＿＿＿＿，回收率将＿＿＿＿。

（2)工程上常用水——空气系统进行氧解吸以测定填料传质性能，这种系统属于＿＿＿＿＿系统，传质阻力主要在＿＿＿＿一测。

二、（15分）某精馏塔用于分离苯－甲苯混合液，泡点进料，进料量30kmol/h，进料中苯的摩尔分率为0.5，塔顶、底产品中苯的摩尔分率分别为0.95和0.10，采用回流比为最小回

流比的1.5倍，操作条件下可取系统的平均相对挥发度α=2.40。

(1)求塔顶、底的产品量；

(2)求出精馏段操作线方程；

(3)若塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，求离开第二块板（由塔顶往下数）的蒸汽和液体组成。

三（15分）某厂有一填料吸收塔，直径为880 mm，填料层高6 m，所用填料为56 mm的拉西环。在25℃及101.325 kPa（绝压）时，每小时处理2000 m3含5%（体积）丙酮的空气-丙酮混合气，处理时用水作溶剂，塔顶送出的尾气中含丙酮0.263%（体积）。塔底送出的溶液中每kg含丙酮61.2 g。在上述操作条件下，平衡关系为y*=2x。根据上述所测出的数据，试求：

（1）气相总传质系数K y a；

（2）每小时回收的丙酮量。

已知丙酮分子量为58,水分子量为18.

四、（20分）在一干燥器中干燥某湿物料，每小时处理湿物料1000ｋｇ，经干燥后物料的含水量由40％减至５％（均为湿基），干燥介质为373Ｋ的热空气，其中所含水汽的分压为1.0kN/ｍ2，空气在313Ｋ及相对湿度70％下离开干燥器，试求所需要的空气量。水在313Ｋ时的饱和蒸汽压可取为7.4ｋＮ／ｍ2，湿空气的总压为101.3ｋＮ／ｍ2。

五、（10分）

用纯溶剂S进行单级萃取，Xf=0.15(质量分率，

下同)。萃取相中A的浓度与萃余相中A 的浓度相同。

采用溶剂比为 1。试求:

⑴选择性系数β;

⑵当溶剂用量为最少时, 求萃取液浓度yA°。

(设所涉及范围内分配系数KA均相同)