20042005学年第二学期化工原理课程试题(B卷)

2004—2005学年第二学期《化工原理》课程试题（B 卷）

合分人： 复查人：

一、（20分）

某逆流吸收填料塔，用纯溶剂等温吸收混合气中的可溶组分A 。在常压、20℃下操作时的混合气体流量为0.025kmol/s,气体混合物中A 的初始浓度为0.02（摩尔分率，下同），塔径为1m ，气相体积总传质系数为0.0522kmol/(m 3

·s)，操作条件下平衡关系为y e =1.2x ，操作液气比为最小液气比的1.2倍。试求：

（1）若要求吸收率为95％，则所需的填料层高度为多少；

（2）若进塔溶剂的浓度改为0.005，气体进塔浓度，气、液流量和相平衡关系不变，则吸收率为多少？

二、（16分）

今用一连续精馏塔分离苯、甲苯液体混合物，原料液处理量为100kmol/h ，其中苯含量为0.4（摩尔分率，下同），塔顶苯的回收率为99％，塔底甲苯的回收率为98％。现从精馏段某块板上测得上升蒸汽的组成为0.784，上一块板流下的液相组成为0.715。试求： （1）塔顶及塔底产品的流量及组成； （2）操作回流比及精馏段操作线方程。

三、填空题（每空1分，共34分）

1．低浓度气体吸收中，已知平衡关系y=x，液相传质系数为1×10-4 kmol/m2·s，气相传质系数为1×10-2 kmol/m2·s，则此体系属于_________________控制，该气体为__________

溶气体，液相总传质系数等于_________________。

2．在一个低浓度液膜控制的逆流吸收塔中，若其它操作条件不变，而液量与气量成比例同时增加，则气体出口组成将_________________；液体出口组成将_________________。3．在填料塔中用清水吸收混合气中的氨气，当水泵发生故障使水量减少，则吸收率________________，塔出口水中氨的浓度_________________，塔出口气中氨的浓度_________________。

4．精馏塔操作中，若D/F，x F，q均不变，增加再沸器热负荷，则R将_________________，x D将_________________，x W将_________________。

5．同一二元物系，当总压升高时，混合液泡点温度将，相对挥发度。6．某精馏塔设计时，进料状况和分离要求一定，当R增大，则理论板数N 。7．恒沸精馏与萃取精馏都需加入第三组分，其目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

8．板式塔内的不正常操作有、和。

9．塔板负荷性能图主要由液体流量上限线、、、

和液体流量下限线等5条线构成的。

10．若萃取相和萃余相在脱溶剂后具有相同的组成，且等于原料液组成，则萃取剂的选择性系数为。

11．选择性系数β与分配系数k A的关系是_________________，选择性系数β与精馏中_________________相当。β越小，越_________________。

12．溶解度曲线将三角形相图分为两个区域，曲线内为_________________区，曲线外为_________________区。萃取操作只能在_________________内进行。

13．多级逆流萃取和单级萃取比较，如果溶剂比、萃取浓度均相同，则多级逆流萃取的萃余分数。

14．一定湿度Ｈ的湿空气，随着总压的降低，露点相应地。

15．同一物料，在一定的干燥速率下，物料愈薄，则临界含水量。

16．常压下，将相对湿度为30%的湿空气，用间壁式换热器使其由50℃降低至30℃（不

发生相变化），下列状态参数将如何变化？

相对湿度，湿球温度，露点温度。

四、（10分）

在双组分溶液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x n-1=0.7，x n=0.5(均为易挥发组分的摩尔分数)。巳知操作条件下物系的平均相对挥发度α＝3.0试求以液相组成表示的第n板的单板效率。

五、（20分）

在常压下将含水质量分数为5%的湿物料以1.58kg/s的速率送入干燥器,干燥产物的含水质量分数为0.5%（均为湿基）。所用空气的温度为20℃、湿度为0.007kg/kg干气,预热温度为127℃,废气出口温度为82℃,设为理想干燥过程，试求：

(1) 水分汽化量；(2) 空气用量；

(3) 预热器的热负荷；(4) 干燥器的热效率。