中国矿业大学期末考试题

后再送入干燥器中，离
t0=21℃ 0=40%
t1=93℃
等I
QP
w2=4%
G2=0.126kg/s
t2=38℃ w12==4620%%
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；
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 kA＝1.5。 试求：
❖ 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。
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； 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。
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 yn=0.4，则 xn-1= (9) ，yn+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
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0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
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℃
t0=14℃ 预热器 t1=83℃ 等焓干燥器 2=0.8 冷凝器
A
B
C
冷凝水 1kg/h
L
求：(1) 在 H-I 图上画出整个过程 A-B-C-A 空气状态变化的示意图； (2) 循环干空气量 L[kg/h] ； (3) 干空气在预热器得到的热量 QP[kW]。 空气湿度图中焓 I 的单位[kJ/kg]。
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。
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2.(15 分) 已知一个干燥系统的操作示意图如下：
3. (15 分) 用填料塔从一混合气体中吸收所含的苯。混合气体中含苯 5%（体积%）， 其余为空气， 要求苯的回收率为 90%（以摩尔比表示），吸收塔为常压操作，温 度为 25℃，入塔混合气体为每小时 940m3(标准状态)，入塔吸收剂为纯煤油，煤 油的耗用量为最小耗用量的 1.5 倍，已知该系统的平衡关系 Y=0.14X（其中 Y、X 为摩尔比），已知气相体积传质系数 Kya＝0.035kmol/(m3·s)，纯煤油的平均分子 量 Ms＝170，塔径 DT＝0.6m。试求： ⑴吸收剂的耗用量为多少[kg/h]？ ⑵溶液出塔浓度 X1 为多少？
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中国矿业大学 2006～2007 学年第二学期 《 化工原理 A(2) 》试卷（ A ）卷
课程编号：06304 考试时间：120 分钟 考试方式：闭卷
学院
题号
得分 阅卷人
❖ 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) 。
序 填空内容
序号
填空内容
号
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二、简答题(10 分，每小题 5 分，请将答案直接写在题目下面)
❖ 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) 。
(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 kA<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
⑵设已查得 H0＝0.008kg 水/kg 绝干气，H2＝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 kG=1.25[kmol/(m2·h·atm)]，液膜吸 收分系数 kL＝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？
班级 一二
姓名 三
1
2
3
学号 总分
4
一、概念题（共 30 分，每空 1 分） 1、溶液的相对挥发度()等于两组份
， >1 则表示组分 A 和
B
， =1 则表示组分 A 和 B
。当塔板中
时，该塔板称理论塔板。
2、某低浓度气体吸收过程，已知：相平衡常数 m=1，气膜和液膜体积吸收系数
分别为 kya=210-4kmol/(m3s)，kxa=0.4kmol/(m3s)。则该吸收过程为 膜阻力控 制。气膜阻力占总阻力的百分数为 ；该气体为 溶气体。漂流因数可表
流萃取可使萃余分率: (20) 。
序 填空内容
序号
填空内容
号
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167Biblioteka 178189
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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 kA＝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。
⑶填料层高度 Z 为多少[m]？ .(10 分) 一精馏塔，塔顶设全凝器，在常压下分离苯－甲苯物系，采用回流比 R ＝3。今测得塔顶馏出液浓度 xD=0.985 和第一块塔板下流液体浓度 x1＝0.970（均 为摩尔分率）；已知物系的相对挥发度 =2.58，试计算第一块塔板的板效率 Emv。 5.(15 分)每小时分离泡点乙醇-水混合液 2360kg 的常压连续精馏塔，塔顶采用全 凝器，水蒸气直接加热。进料组成 xF＝0.2。现测得馏出液组成 xD＝0.8，釜液组 成 xW＝0.05，精馏段某一块板上的汽相组成为 0.6，由其上一板流下的液相组成 为 0.5（以上均为摩尔分率），试求： ⑴塔顶馏出液量及釜液馏出量； ⑵操作回流比与最小回流比； ⑶计算在料液组成下乙醇对水的相对挥发度 aF； ⑷求出全塔理论板数和进料板位置。操作条件下的平衡关系如图所示。
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)