食工原理期末考试试卷及答案

食工原理期末考试试卷（下）A 2004.6

一、概念题（30分）（填空题每空1分，选择题每题1分）

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__________。

(A) t1t2(C) t1>t2(D) t3

2．吸收操作中，当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m的直线时，则1/KY=1/kY+_____1/kX。3．气体吸收计算中表示设备(填料)效能高低的一个量是______________，而表示传质任务难易程度的一个量是__________________。

4．压强___________，温度_____________，将有利于解吸的进行。

5. 在连续精馏塔中，进行全回流操作，已测得相邻两板上液相组成分别为xn-1=0.7，xn=0.5(均为易挥发组份摩尔分率)。已知操作条件下相对挥发度a=3，则yn=________，xn*=_______，以液相组成表示的第n板的单板效率EML=____________。

6．直接水蒸汽加热的精馏塔适用于________________________________________的情况。与________回流相对应的理论塔板数最少。

7．精馏操作时，若F，xF，q，R均不变，而将塔顶产品量D增加，其结果是：________。

(A)xD下降，xW下降；(B)xD下降，xW上升；(C)xD下降，xW不变；(D)xD不变，xW 下降。

8．使温度由t1升至t2，此时其湿球温度_________，相对湿度_________，露点________，湿度________。

9．湿空气在换热器中与传热介质进行热交换(1)如空气温度降低，其湿度肯定不变。(2)如空气温度升高，其湿度肯定不变。正确的判断是：________。

(A) 两种提法都对(B) 两种提法都不对(C) (1)对(2)不对(D) (2)对(1)不对10．如需将空气减湿，应使水温：________。

(A) 高于湿球温度(B) 低于湿球温度(C) 高于露点(D) 低于露点

11. 在相同的操作条件和相同的蒸发任务下：①与单效蒸发相比，多效蒸发的优点是__________________________________________。与多效蒸发相比，单效蒸发的优点是。

12. 蒸发设备操作时，温度差损失一般包括：

（1）__________________________________________________________ ；

（2）_____________________________________________________ ；

（3）______________________________________________________________。

13．多效蒸发操作中，为了蒸发某种粘度随浓度和温度变化比较大的溶液，应采用________。

(A).并流加料流程(B).逆流加料流程(C).平流加料流程(D).双效三体并流加料流程

14．______________________________的过程称为膜分离过程。

15．溶质A，原溶剂B，萃取剂S所构成的三元系统的溶解度曲线如图所示。原溶液含A35%、B65%，采用单级萃取。所用萃取剂为含A为5%，S为95%的回收溶剂。求：(1)当萃取相中A的浓度为30%时，每处理100kg原料液需用多少kg回收溶剂？(2)在此原料条件下，单级萃取能达到的萃余相中A的最低浓度为多少？（5分）

二、（20分）在直径为0.8 m的填料塔中，用1200 kg/h的清水吸收空气和SO2混合气中的SO2，混合气量为1000 m3(标准)/h，混合气含SO21.3%（体积%），要求回收率99.5%，平衡关系为Y*=0.75X，总体积传质系数KYa=0.055 kmol/(m3.s)，求液体出口浓度和填料高度。

三、（20分）每小时分离乙醇－水混合液2360 kg的常压连续精馏塔，塔顶采取全凝器，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：（1）塔顶馏出液量D及釜液流出量W；（2）操作回流比R与最小回流比Rmin；（3）计算在料液组成与塔顶组成下乙醇对水的相对挥发度aF与aD。操作条件下的平衡关系如图所示。乙醇式量MA=46 水式量MB=18

四、（15分）在一连续干燥器中干燥盐类结晶，每小时处理湿物料为1000 kg，经干燥后物料的含水量由40%减至5%（均为湿基），以热空气为干燥介质，初始湿度Hm0为0.009 kg 水/kg绝干气，离开干燥器时湿度Hm2为0.039 kg水/kg绝干气，假定干燥过程中无物料损失，试求：（1）水分蒸发量W（kg水/h）；（2）绝干空气消耗量L（kg绝干气/h）；（3）原湿空气消耗量L’（kg原湿空气/h）；（4）干燥产品量G2（kg/h）。

五、（15分）进料量为9000 kg/h、浓度为1%（质量分率）的盐溶液，在40℃下进入单效蒸发器，被浓缩到1.5%。蒸发器传热面积为39.1 m2，蒸发室绝对压强为0.04 MPa（该压强下水的蒸发潜热r’=2318.6 kJ/kg），加热蒸汽温度为110℃（该饱和温度下水的蒸发潜热r=2232 kJ/kg），由于溶液很稀，假设溶液的沸点和水的沸点相同，0.04 MPa下水的沸点为75.4℃，料液的比热近似于水的比热，cp=4.174 kJ/kg℃。试求：（1）蒸发量、浓缩液量、加热蒸汽用量和加热室的传热系数K；（2）如果进料量增加为12000 kg/h，传热系数、加热蒸汽压强、蒸发室压强、进料的温度和浓度均不变的情况下，蒸发量、浓缩液量和浓缩液浓度又为多少？均不考虑热损失。

2004年食品工程原理（下）期终试卷（A）参考答案

(食品01级用)一、概念题（共30分）

1. A

2. m

3. 传质单元高度，传质单元数

4.下降，升高

5. 0.7 ，0.4375 ，7

6.2%

6. 难挥发组分为水, 全

7. A

8. 上升，下降，不变，不变

9. D10.D11.（1）减少生蒸汽用量; （2）有效温差大，生产强度大，设备投资少

12. (1)由于溶液蒸汽压下降而引起的温度差损失；

(2)由于蒸发器中溶液静压强而引起的温度差损失；

(3)由于管道流体阻力产生的压强降所引起的温度差损失。

13. B14.借助于膜而实现分离15. 1）xF=0.35，yA=0.3，xA=0.2

作图FM/MS'=34/67=S' /F=0.507 S'=100×0.507050.7 kg

（2）xmin=0.06。

二、（20分）

（1）L=1200/(3600×18)=0.0185 kmol/s 2 分

V=1000×(1-0.013)/(22.4×3600)=0.01224 kmol/s 2 分

L/V=0.0185/0.01224=1.51 1 分

Y1=1.3/98.7=0.0132 1 分

Y2=Y1(1-j)=0.0132(1-0.995)=0.0000659 2 分

X1=(V/L)(Y1-Y2)+X2=(0.0132-0.0000659)/1.51=0.00870 2 分

（2）DY1=Y1-Y1*=0.0132-0.75×0.0087=0.00668

DY2=Y2-Y2*=0.0000659-0=0.0000659

DYm=(DY1-DY2)/ln(DY1/DY2)=(0.00668-0.0000659)/ln(0.00668/0.0000659)=0.001432 5分

NOG=(Y1-Y2)/DYm=(0.0132-0.0000659)/0.001432=9.172 2 分

HOG=V/KYaW=0.01224/(0.785×0.82×0.055)=0.443 m 2 分

Z=HOGNOG=9.172×0.443=4.06 m 1 分

三、（20分）

解：（1）Mm=MAxF+MB(1-xF) =46×0.2+18×0.8=23.6 F=2360/23.6=100 kmol/h