大連理工化工原理期末帶答案.doc

姓名：_ 大 連 理 工 大 學(xué)學(xué)號(hào)：_ 課程名稱(chēng)：化工原理（下） 試卷： B 考試形式：閉卷院系：_ 授課院系：化工學(xué)院_考試日期：2005年6月16日試卷共7頁(yè)_ 級(jí)_ 班 一二三四 五總分標(biāo)準(zhǔn)分302520510得 分 裝一、填空（30分） 1在精餾操作中，由于工藝條件變化，進(jìn)料狀態(tài)由氣相變?yōu)橐合?，提餾段操作線(xiàn)斜率 。（減小，增大，不變，變化不確定）2實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行間歇精餾操作，一般將 和 兩種操作方式結(jié)合起來(lái)。 訂3常壓板式塔進(jìn)行精餾操作，通常塔板上氣液兩相的接觸狀態(tài)包括 、泡沫接觸狀態(tài)和噴射接觸狀態(tài)。4清晰分割中， 組分不在塔頂出現(xiàn)。5連續(xù)精餾正常操作時(shí)，減小再沸器熱負(fù)荷，回流液流量和進(jìn)料量和進(jìn)料狀態(tài)不變，則塔頂餾出液中易揮發(fā)組分的摩爾組成xD將 ，塔底采出液是易揮發(fā)組分的摩爾組成xW將 。（減小，增大，不變，變化不確定）線(xiàn)6平衡蒸餾（閃蒸）的操作溫度是在操作壓力下混合物的 。（泡點(diǎn)溫度，露點(diǎn)溫度，泡點(diǎn)和露點(diǎn)溫度之間） 7Fick定律表明，分子擴(kuò)散通量與 成正比。8應(yīng)用停滯膜模型簡(jiǎn)化對(duì)流傳質(zhì)過(guò)程，可認(rèn)為在停滯膜內(nèi)濃度分布為 。（線(xiàn)性，非線(xiàn)性，不確定）9吸收操作中，如果以獲得溶質(zhì)濃度較高的富液為操作目的，宜取吸收因子A 。 （大于1，小于1，等于1，任意取值）10吸收操作中，操作溫度降低，其他條件不變，則吸收操作分離能力 。（減小，增大，不變，變化不確定）11采用同樣操作條件完成同一分離任務(wù)，采用填料A需要的填料層高度為10米，如果選用填料B，需要的填料層高度為14米。請(qǐng)問(wèn)填料A的理論級(jí)當(dāng)量高度是填料B的理論級(jí)當(dāng)量高度的 倍。12易溶氣體吸收過(guò)程，氣膜傳質(zhì)阻力 液膜傳質(zhì)阻力（遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于，幾乎相等，不確定關(guān)系）。若其他條件不變，入口氣量減少，氣相總傳質(zhì)單元高度HOG將 ；出塔氣體組成y2將 。（減小，增大，不變，變化不確定）13高濃度易溶氣體逆流吸收過(guò)程，氣膜傳質(zhì)系數(shù)由塔底到塔頂 。（減小，增大，幾乎不變，變化不確定）14 請(qǐng)寫(xiě)出兩種常用的解吸操作方法： 和 。15硅膠在空氣中干燥。如果空氣溫度降低，硅膠的平衡水分含量 ，結(jié)合水分含量 。（減小，增大，不變，變化不確定）16 一定狀態(tài)的空氣，僅降低空氣溫度，其濕球溫度 ，其露點(diǎn)溫度 。（增高，降低，不變，不確定）17恒定干燥條件下，降速干燥階段物料的表面溫度將 空氣的濕球溫度。（大于，小于，等于，不確定）18已知濕空氣總壓為101.3kPa，溫度為30，空氣的相對(duì)濕度為60%,已查出30時(shí)水的飽和蒸氣壓為4.25 kPa，則空氣的濕度為kg/kg干空氣。19液-液萃取操作，要求溶劑的選擇性系數(shù) 。（大于1，小于1，等于1，任意取值）20多級(jí)逆流萃取操作增加溶劑用量，完成規(guī)定的分離任務(wù)所需的理論級(jí)數(shù) 。（增大、減小、不變）21超臨界流體具有近似液體的密度和溶解能力，又具有近似 的粘度和滲透能力。（氣體，液體，固體）22 膜分離操作物質(zhì)透過(guò)膜的三種傳遞方式為被動(dòng)傳遞、促進(jìn)傳遞和主動(dòng)傳遞，其中 傳遞方式物質(zhì)的傳遞方向?yàn)槟婊瘜W(xué)位方向。 23干燥操作中，采用廢氣循環(huán)流程，將使進(jìn)入干燥器的空氣濕度 。（增大、減小、不變）二（25分）用一精餾塔分離某二元理想混合物，進(jìn)料量為100kmol/h，其中易揮發(fā)組分的摩爾分率為0.4，進(jìn)料為飽和蒸汽，塔頂采用全凝器且為泡點(diǎn)回流，塔釜用間接蒸汽加熱。已知兩組分間的平均相對(duì)揮發(fā)度為3.0，精餾段操作線(xiàn)方程為，塔頂產(chǎn)品中易揮發(fā)組分的回收率為0.95，試求：（1） 操作回流比、塔頂產(chǎn)品中易揮發(fā)組分的摩爾分率（2分）；（2） 塔底產(chǎn)品的流量和塔底產(chǎn)品中易揮發(fā)組分的摩爾分率(5分) ；（3）精餾段的液相負(fù)荷、提餾段的氣相負(fù)荷（kmol/h）（2分）；（4） 最小回流比（4分）；（5） 提餾段操作線(xiàn)方程和q線(xiàn)方程（4分）；（6） 塔頂?shù)?塊理論板上升蒸汽的組成（4分）；（7） 若塔頂?shù)?塊實(shí)際板的液相默弗里板效率為0.7，求塔頂?shù)?塊實(shí)際板上升蒸汽的組成（4分）。三、（20分）在一填料塔中，用含苯0.0001（摩爾分?jǐn)?shù)，下同）的洗油逆流吸收混合氣體中的苯。已知混合氣體的流量為2400m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），進(jìn)塔氣中含苯0.06，要求苯的吸收率為90%。該塔塔徑為0.6m， 操作條件下的平衡關(guān)系為ye=24x，氣相總傳質(zhì)單元高度為1.36m，實(shí)際操作液氣比為最小液氣比的1.3倍，洗油摩爾質(zhì)量為170kg/kmol。試求：(1)吸收劑用量（kg/h）及出塔洗油中苯的含量；(2)氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)Kya；(3)所需填料層高度，m；(4)增大填料層高度，若其它操作條件不變，定性分析出塔氣組成和塔底吸收液組成的變化情況，并圖示操作線(xiàn)的變化。四、（5分）以100kg純?nèi)軇┡c100kg含A、B的混合液進(jìn)行單級(jí)萃取，從中抽提溶質(zhì)組分A。已知原料混合物中的A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3，操作條件下的物系平衡關(guān)系如圖所示。試求：(1) 萃取相及萃余相的量和組成。ABS(2) 為使萃取相中的溶質(zhì)A組成升至最大所需的溶劑用量。五、（10分）用常壓連續(xù)干燥器干燥處理量為900 kg/h的濕物料，要求濕物料含水量由10%降至2%（均為濕基）。干燥介質(zhì)為溫度t0= 25 ，濕度H0= 0.011 kg/(kg干空氣) 的新鮮空氣。空氣經(jīng)預(yù)熱器加熱至t1= 110 后進(jìn)入干燥器，經(jīng)過(guò)理想干燥過(guò)程后，在干燥器出口處空氣的濕度為0.023 kg/(kg干空氣)。試求：（1） 水分蒸發(fā)量及干燥產(chǎn)品量；（2） 干燥器出口處空氣的溫度以及新鮮空氣的用量（m3/h）；（3） 預(yù)熱器的加熱量（不計(jì)熱損失）；（4） 在t-H 圖上定性表示出預(yù)熱及干燥過(guò)程中空氣狀態(tài)的變化。附：B卷答案一、1減小2 恒定回流比,恒定產(chǎn)品組成3 鼓泡4 重非關(guān)鍵組分5增大,減小 6 泡點(diǎn)、露點(diǎn)之間7 擴(kuò)散方向的濃度梯度8 線(xiàn)性9 小于1 10增大11 0.71 12 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于, 減小, 減小13減小14氣提,升溫,降壓(三寫(xiě)二)15增大,不變16 降低,不變17 大于18 0.016 19大于1 20減小21 氣體22 主動(dòng)23 增大二、解：1、 2、 , 3、4、 5、6、 7、 三、吸收：新原x1x2y1y2四、解：ABSFRER2E2M（1）由進(jìn)料組成xF確定F點(diǎn)，由杠桿定律確定和點(diǎn)M在連線(xiàn)FS上的位置mM = mF+mS = 100+100 = 200kgMS= mF / mM *FS=1/2FS可見(jiàn)，M點(diǎn)為FS的中點(diǎn)，并可讀得總組成為：zA = 0.15 zB = 0.35 zS = 0.50借助圖中輔助曲線(xiàn)圖解，求得過(guò)M點(diǎn)的聯(lián)接線(xiàn)ER，由其兩端點(diǎn)E、R讀得兩相的組成：萃取相EyA = 0.17 yB = 0.16 yS = 0.67萃余相RxA = 0.08 xB = 0.90 xS = 0.02mR =ME/RE* mM = 7/32*200 = 43.8kgmE = 200-43.8 = 156.3kg（2）由連線(xiàn)FS與溶解度曲線(xiàn)交點(diǎn)R2可得萃余相xA的最大值，與之呈平衡的共軛相E2所含溶質(zhì)的組成yA，即為本過(guò)程所能達(dá)到的yA,max。通過(guò)輔助曲線(xiàn)確定聯(lián)結(jié)線(xiàn)E2R2，于是圖上E2讀得：yA,max = 0.35對(duì)應(yīng)溶劑用量為最小值mS,min：mS,min =FR2/SR2* mF = 3/49*100 = 6.1kg五、解1. 蒸發(fā)水分量: (2分)干燥產(chǎn)品量: （1分）2. 由I1=I2, H1-H0=0.011 kg/(kg干空氣) 所以, 出口空氣溫度t2=80 （1分）干空氣用量: （2分） 又因?yàn)闈癖热?所以, 新鮮空氣用量為（1分）3. 預(yù)熱器加熱量: （2分）HH2H0=H1t0 t2 t1 tjA4. 空氣狀態(tài)變化: （1分） j11