中国矿业大学化工原理试卷

中国矿业大学2005～2006学年第2学期

《化工原理》A（二）试卷（）卷

课程编号：06074考试时间：120分钟考试方式：闭卷

在填料塔中用清水吸收混合气中NH3，当水泵发生故障上水量减少时，气相总传质单元数N OG将(1)

根据双膜理论，当被吸收组分在液体中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数近似等于(2) 相传质膜系数。

单向扩散中的漂流因数(3) 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，则温度由高到低排序为(4) ，(5) 。

间歇精馏与普通连续精馏相比较，前者的不同点在于：(6) 和(7) 。

等板高度(HETP)的含义是：(8)

某二元物系的相对挥发度 =3，在具有理论塔板的精馏塔内于全回流条件下作精馏操作，已知y n=0.4，则x n-1= (9) ，y n+1= (10) 。

给出三种板式塔的名称(11) ，(12) ，(13) 。

对于填料塔的填料充填方式有乱堆和整砌两种方式，需要使用液体再分布器的是(14) 方式，要求很好的塔顶液体分布装置的是(15) 方式。

在多级逆流萃取中，欲达到同样的分离程度，溶剂比S/F愈大则所需理论级数愈(16) ，操作点Δ(设在三角形左侧变化)愈向(17) S点位移。

分配系数k A<1表示: (18) 。选择性系数β与精馏操作中(19) 相当。

采用多级逆流萃取与单级萃取相比较，如果溶剂比，萃取相浓度一样，则多级逆流萃取可使萃余分率: (20) 。

二、简答题(10分，每小题5分，请将答案直接写在题目下面)

1. 干燥介质有两种降低相对湿度的办法：一是单纯升高温度，二是除去湿分后升温。请简单地叙述初始湿度、温度相同的空气分别经过上述处理后用于干燥过程各有哪些优点？

2. 如何区分用于精馏、吸收和萃取操作的塔式设备，简答之(可以简单图示)。

三、计算题(共70分)

1.(15分) 现有含A40%的A、B混合液，拟用纯溶剂S进行两级逆流萃取，已知溶剂比S/F=1。求：

(1)当萃余相组成为5%时，萃取液组成为多少? 萃取率达多少？

(2)若要求严格达到萃余相组成为5%，你如何调整S/F(增加还是减少S)?

说明：①三角形相图如图所示，A组分的分配系数k A＝1.5。②以上计算不必算出具体数值，但必须用文字和作图表示。

2.(20分) 如附图所示，湿物料含水量为42%，经干燥后为4%（均为湿基），产品

产量为0.126kg/s ，空气的干球温度为21℃，相对湿度40%，经预热器加热至93℃

后再送入干燥器中，离

开干燥器时空气的相对湿度为60%，若空气在干燥器中经历等焓干燥过程，试求： ⑴在H -I 图上示意作出

空气的状态变化过程，标出状态点A 、B 、C 的位置，并注明其有关的参数；

⑵设已查得H 0＝0.008kg 水/kg 绝干气，H 2＝0.03kg 水/ kg 绝干气），求绝干空气

消耗量L （kg 绝干气/s ）。

⑶预热器供应之热量Q （kW ），忽略预热器的热损失。I =(1.01+1.88H )t +2490H 。

3.(10分) 一逆流操作的常压填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A ，入塔气

体中含A 1%(摩尔比)，经吸收后溶质A 被回收了80%，此时水的用量为最小用量

的1.5倍，平衡线的斜率为1，气相总传质单元高度为1m ，试求填料层所需高度。

4.(10分)用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体生成稀溶液（服从亨利定律），操

作压力为850mmHg ，已知其气相吸收膜系数k G =1.25[kmol/(m 2·h·atm)]，液膜吸

收分系数k L ＝0.85[m/h]，相平衡常数m =0.25，试分析该气体被水吸收时，是属

于气膜控制过程还是液膜控制过程？

5.(15分)分离苯和甲苯混合液，进料组成为0.4，馏出液组成为0.95，残液组成

为0.05（以上组成均为苯的摩尔分率）。苯对甲苯的平均相对挥发度为2.44。泡

点进料，塔顶冷凝器为全凝器，塔釜为直接蒸汽加热。试求：

⑴最小回流比；

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 t 0

G 2=0.126kg/s 1=42% 2=38℃

⑵若回流比取最小回流比的1.2倍，列出精馏段操作线方程；

⑶列出提馏段操作线方程。

中国矿业大学2005～2006学年第2学期

《化工原理》（二）试卷（A）卷

课程编号：06074考试时间：120分钟考试方式：闭卷

气体吸收填料层高度计算中表示设备(填料)效能高低的量是(1) ，而表示传质任务难易程度的量是(2) 。

某吸收过程，用纯水吸收气体中A组分，要求A组分由y A=0.1下降至0.02；已知吸收因子A=1，若该吸收过程需理论板N T =4块，则需传质单元数为(3) 。

吸收过程中最小液气比的计算关系式为(L/V)m i n = (4) 。

氨气溶解于水的过程属于(5) 膜控制。

间歇精馏可以按两种方式进行操作，即(6) 和(7) 。

某填料精馏塔的填料层高度为8米，完成分离任务需要16块理论板(包括塔釜)，则等板高度(HETP)= (8) 。

全回流操作应用场合通常是(9) 。

当进料为气液混合物且气液摩尔比为2：3时，进料热状况参数q值为(10) 。 恒定干燥条件的干燥过程中，(11) 阶段湿物料表面总是保持为湿球温度。以空气作为湿物料的干燥介质，当所用空气的相对湿度较大时，湿物料的平衡水份相应(12) ，自由水份相应(13) 。

对于空气-水系统，湿球温度近似等于绝热饱和温度，平时使用的时候常常利用湿球温度具有(14) 特点，绝热饱和温度具有(15) 特点。

给出三种填料的名称(16) ，(17) ，(18) 。

对于有溢流管(降液管)的板式塔，气液两相的流向被称为大(19) ，小(20) 。

二、简答题(10分，每小题5分，请将答案直接写在题目下面)

1. 液液萃取过程和精馏都是处理液体均相混和物的，举出两种更适于萃取操作的情况。

2. “边界底层”在流体流动、传热和传质中分别具有什么特点？

三、计算题(共70分)

1.(15分) 某混合液含溶质A30%（质量%，下同）原溶剂B70%，用纯溶剂S进行单级萃取，要求萃余液中A的浓度不超过10%，此时A组分的分配系数k A＝1.5。试求：

1.所需溶剂比S/F；

2.所得萃取液中A的浓度；

3.过程的萃取率，把计算过程的方法列出来，不必求出具体数值；

4.最大的萃取液组成是多少。

物系的溶解度曲线如图所示。