化工原理(下)期末考试题(含答案),通用,包含所有练习习题年月日考试用广西大学课程考试试卷(——学年度第学期)课程名称:化工原理试卷类型:(A、B)命题教师签名:教研室主任签名:主管院长签名:班级:题号一二三四五六七八九十总分应得分2818648100实得分评卷人考位号:一、填空题(共28分):1、(2分)压力,温度将有利于解吸的进行。2、(4分)吸收因数A表示与之比,当A﹥﹥1时,增加塔高,对吸收率。3、(3分)任意写出三种不同进料状态下的q值:、、。装订线(答题不得超过此线)4、(2分)简单蒸馏的主要特点是;5、(3分)填料塔是连续接触式气液传质设备,塔内为分散相,为...
1B、<1C、=1D、以上都不是4、某精馏塔,精馏段理论板数为N1层,提馏段理论板数为N2层,现因设备改造,使精馏段理论板数增加,提馏段理论板数不变,且F、xF、q、R、V等均不变,则此时()。A、xD增加,xW不变B、xD增加,xW减小C、xD增加,xW增加D、xD增加,xW的变化视具体情况而定5、某二元混合物,进料量为100Kmol/h,xF=0.6,要求得到塔顶xD不小于0.9,则塔顶最大产量为()。A、60Kmol/hB、66.7Kmol/hC、90Kmol/hD、以上都不对6、物料的平衡水分一定是()。A、非结合水分B、自由水分考试过程中不得将试卷拆开第2页(共4页)广西大学课程考试试卷C、结合水分D、临界水分7、空气温度为t0,湿度为H0,相对湿度为φ0的湿空气,经一间接蒸汽加热的预热器后,空气的温度为t1,湿度为H1,相对湿度为φ1,则()。A、H1>H0B、φ0>φ1C、H1tW>tdC、t tW=td三、简答题(共4分):维持不饱和空气的湿度H不变,若提高空气的干球温度,空气的湿球温度、露点、相对湿度如何变化?简述影响恒速干燥和降速干燥的主要因素。四、计算题(共47分):1、(15分)在常压填料吸收塔中,用清水吸收废气中的氨气。废气流量为2500m3/h(标准状态),废气中氨的浓度为15g/m3,要求回收率不低于98%,若吸收剂用量为3.6m3/h,操作条件下的平衡关系为y=1.2x,气相总传质单元高度为0.7m,试求:考试过程中不得将试卷拆开第3页(共4页)广西大学课程考试试卷○1塔底、塔顶及全塔的吸收推动力(气相);○2气相总传质单元数;○3总填料层高(m)。2、(16分)某精馏塔用于分离苯—甲苯混合液,泡点进料,进料量30Kmol/h,进料中苯的摩尔分率为0.5,塔顶、塔底产品中苯的摩尔分率分别为0.95和0.1,采用回流比为最小回流比的1.5倍,操作条件下可取系统的平均相对挥发度α=2.40。求:○1塔顶塔底的产品量(Kmol/h);○2若塔顶设全凝器,各塔板可视为理论板,求离开第二块板的蒸汽和液体组成。3、(16分)在一干燥器中干燥某湿物料,每小时处理湿物料1000㎏,经干燥后物料的含水量由40%减至5%(均为湿基);干燥介质为373K的热空气,其中所含水汽的分压为1.0KN/m2,空气在313K及相对湿度70%下离开干燥器,试求所需要的空气量V。水在313K时的饱和蒸汽压可取为7.4KN/m2,湿空气的总压为101.3KN/m2。考试过程中不得将试卷拆开第4页(共4页)试卷4一、填空题:1.大于上方增大远离增大2.混合液中各组分挥发度的差异;塔顶液相回流、塔底上升蒸气。3.鼓泡接触状态、泡沫接触状态和喷射接触状态;泡沫接触状态和喷射接触状态。4.0.11kg水/kg干物料;0.32kg水/kg干物料;0.3kg水/kg干物料;0.13kg水/kg干物料。5.溶解度差异;较强的溶解能力;较高的选择性;易于回收。6.0.182;精馏开工阶段、生产不正常或实验研究时。二、选择题:1.BCB2.BB3.A4.B5.B6.C7.B8.A9.B三、简答题(5分):若维持不饱和空气的湿度H不变,提高空气的干球温度,由空气的湿球温度、露点、相对湿度如何变化?简述影响恒速干燥和降速干燥的主要因素。答:提高干球温度,则湿球温度升高,露点温度不变,相对湿度降低;影响恒速干燥的主要因素是干燥条件,即:空气的状态、空气的流速以及空气与物料的接触方式,影响降速干燥的主要因素是物料结构、含水类型、物料与空气接触方式、物料本身的温度。四、计算题:1.(15分)○1y1=15/17/(1000/22.4)=0.01977-4y2=0.01977×(1—0.98)=3.954×10G=2500/22.4×(1-0.01977)=109.4kmol/hL=3.6×1000/18=200kmol/h全塔物料衡算L(x1-x2)=G(y1-y2)200(x1-0)=109.4×(0.01977-0.00039554)得x1=0.0106Δy1=y1-y1*=0.02017-1.2×0.0106=0.00745Δy2=y2-y2*=0.00039541○2Δym=(0.00745-0.0003954)/ln(0.00745/0.0003954)=0.0024NOG=(y1-y2)/Δym=(0.01977-0.0003954)/0.0024=8.7○3H=NOG×HOG=8.07×0.7=5.65m2.(16分)○1F=D+WFxF=DxD+WxW30=D+W30×0.5=D×0.95+W×0.10D=14.1kmol/hw=15.9kmol/h○2xe=xF=0.5,ye=αXe/[1+(α-1)xe]=2.40×0.5/[1+(2.40-1)×0.5]=0.706Rmin=(xD-ye)/(ye-xe)=(0.95-0.706)/(0.706-0.5)=1.18R=1.5×1.18=1.77y=[R/(R+1)]x+xD/(R+1)=[1.77/(1.77+1)]x+0.95/(1.77+1)=0.639x+0.343y1=xD=0.95x1=y1/[α-y1(α-1)]=0.95/[(2.40-0.95(2.40-1))=0.888y2=0.639x1+0.343=0.639×0.888+0.343=0.910x2=0.910/[2.40-0.910(2.40-1)]=0.8083.(16分)○1求WW=GC(X1-X2)G1=1000kg/h=0.278kg/s∴GC=0.278(1-0.4)=0.167kg/sX1=w1/(1-w1)=0.40/(1-0.40)=0.667kg/kg绝干料X2=w2/(1-w2)=0.05/(1-0.05)=0.053kg/kg绝干料∴W=GC(X1-X2)=0.167(0.667-0.053)=0.1025kg/s○2求H1:H1=0.622p/(P-p)=0.622×1.0/(101.3-1.0)=0.0062kg/kg干空气○3求H2H2=0.622ps/(P-Ps)=0.622×0.7×7.4/(101.3-0.7×7.4)=0.0335kg/kg干空气○4求VV=W/(H2-H1)=0.1025/(0.0335-0.0062)=3.76kg干空气/s进口的湿空气量=L(1+H1)=3.76(1+0.0062)=3.783kg/s2年月日考试用广西大学课程考试试卷(——学年度第学期)课程名称:化工原理试卷类型:(A、B)命题教师签名:教研室主任签名:主管院长签名:班级:题号一二三四五六七八九十总分应得分3014848100实得分评卷人考位号:一、填空题(共30分):1、(4分)总传质系数与分传质系数之间的关系可以表示为1/KL=1/kL+H/kG,其中1/kL表示,当项可忽略时,表示该吸收过程属液膜控制。2、(6分)分离要求一定,当回流比增加时提馏段操作线与平衡线之间的距装订线(答题不得超过此线)离,分离所需的总理论板数。3、(6分)负荷性能图中有条线,分别是。4、(4分)填料塔设计时,空塔气速一般取气速的50—80%,理由是。学号:5、(5分)在1个大气压下,不饱和湿空气的温度为293K,相对温度为60%,当加热到313K时,该空气下列状态参数将如何变化:湿度,相对湿度,湿球温度,露点,焓(增大、不变、减小、不能确定)。6、(5分)(工艺类专业做)在B—S部分互溶物系中加入溶质A组分,将使B—S互溶度,恰当降低操作温度,B—S互溶度(增大、不变、减小)。姓名:考试过程中不得将试卷拆开第1页(共4页)广西大学课程考试试卷7、(5分)(非工艺类专业做)操作中精馏塔,保持F、q、xF、D不变,若采用回流比R小于最小回流比Rmin,则xD,xw;若R增大,则xD,xw,L/V。(增大、不变、减小、不能确定)二、选择题(每题2分,共14分):1、(6分)在一个低浓度液膜控制的逆流吸收塔中,若其他操作条件不变,而液量与气量成正比增加,则:气体出口组成y2();液体出口组成x1();回收率将()。A、增加B、减小C、不变D、不能确定2、传质速率NA等于分子扩散速率JA的条件是();A、单向扩散B、双向扩散C、湍流流动D、定常过程3、某精馏塔精馏段理论板数为N1层,提馏段理论板数为N2层,现因设备改造使提馏段的理论板数增加,精馏段的理论板数不变,且F、q、xF、R、V等均不变,则此时();A、xW减小,xD增加B、xW减小,xD不变C、xW减小,xD减小D、xW减小,xD不能确定4、在等速干燥阶段中,在给定的空气条件下,对干燥速率正确的判断是:();A、干燥速率随物料种类不同而有极大的差异B、干燥速率随物料种类不同而有较大的差异C、各种不同物料的干燥速率实质上是相同的D、不一定,与多种因素有关5、湿空气在温度308K和总压1.52MPa下,已知其湿度H为0.0023㎏水/㎏绝干空气,则其比容3vH应为(单位均为m/㎏绝干空气)();A、0.0583B、1.673C、2.382D、0.0224三、简答题(共8分):含低浓度溶质的混合气体与溶剂进行并流吸收,如右图所示:○1请在图上示意画出操作线并标明端点组成;考试过程中不得将试卷拆开第2页(共4页)广西大学课程考试试卷○2标出用气相组成表示的塔顶及塔底的推动力;○3如液气比L/V增加,请示意表明操作线的变化。四、计算题(共48分):1、(15分)在填料层高度为8m的填料塔中,用纯溶剂逆流吸收空气—H2S混合气中的H2S以净化空气。已知入塔中含H2S为2.8%(体积%),要求回收率为95%,塔在1atm,15°C下操作,此时平衡关系为y=2x,出塔溶液中含H2S为0.0126(摩尔分率),混合气体中通过塔截面的摩尔流率为100kmol/(m2.h)。试求:①单位塔截面积上吸收剂用量;②气相总传质单元数;③气相体积总传质系数。2、(16分)用常压精馏塔分离双组分理想混合物,泡点进料,进料量100Kmol/h,加料组成为50%,塔顶产品组成xD=95%,产量D=50Kmol/h,回流比R=2Rmin。设全塔均为理论板,以上组成均为摩尔分率,相对挥发度α=3。求:○1Rmin(最小回流比);○2精馏段和提馏段上升蒸汽量(Kmol/h);考试过程中不得将试卷拆开第3页(共4页)广西大学课程考试试卷○3列出该情况下的精馏段操作线数值方程。3、(17分)在一常压气流干燥器中干燥某种湿物料,已知数据如下:空气进入预热器的温度为15℃,湿含量为0.0073㎏水/㎏绝干气,焓为35KJ/㎏绝干空气;空气进干燥器温度为90℃,焓为109KJ/㎏绝干空气;空气出干燥器温度为50℃,湿含量为0.023㎏水/㎏绝干气,进干燥器物料含水量为0.15㎏水/㎏绝干料,出干燥器物料含水量为0.01㎏水/㎏绝干料,干燥器生产能力为237㎏/h(按干燥产品计)。试求:○1绝干空气的消耗量(㎏绝干气/h);○2进预热器前风机的流量(m3/s);○3预热器加入的热量(KW),假设预热器损失可忽略。附湿空气比体积计算式:t+2731.013×105v=(0.772+1.244H)××H273P考试过程中不得将试卷拆开第4页(共4页)试卷5一、填空题:1.液膜阻力气膜阻力H/kG2.愈远愈少3.5条过量液沫夹带线、漏液线、溢流液泛线、液量上限线、液量下限线4.泛点泛点气速是操作上限5.不变、降低、升高、不变、增加6.增大、减少7.减少、增加;增加、减少、增加。二、选择题:1.ABB2.B3.A4.C5.A三、简答题(5分):参见附图四、计算题1.(15分)①y1=0.028y2=y1(1-η)=0.028(1-0.95)=0.0014------2分L=(y1-y2)/x1×G=(0.028-0.0014)/0.0126×100=211kmol/m2h------3分②△y1=y1-mx1=0.028-2×0.0126=0.0028△y2=y2=0.0014------2分△ym=(0.0028-0.0014)/(Ln0.0028/0.0014)=0.00202------2分NOG=(y1-y2)/△ym=13.2------2分③H=G/Kya×NOG------2分3Kya=G/H×NOG=100/8×13.2=165kmol/(mh)------3分12.(16分)(1)y=αx/[1+(α-1)x]=3x/(1+2x)泡点进料q=1,xe=xF=0.5ye=3×0.5/(1+2×0.5)=0.75Rm/(Rm+1)=(0.95-0.75)/(0.95-0.5)Rm=0.8−(2)V=V=(R+1)D=(2×0.8+1)×50=130kmol/h(3)y=[R/(R+1)]x+xD/(R+1)=0.615x+0.3653.(17分)(1)求绝干空气量LGC=G2(1-w2)=G2/(1-X2)=237/(1-0.01)=234.7kg绝干料/hW=GC(X1-X2)=234.7(0.15-0.01)=32.9kg/hV=W/(H2-H1)=32.9/(0.023-0.0073)=2096kg绝干气/h(2)求风机流量VVH=(0.772+1.244HO)(t0-273)/273=(0.072+1.244×0.0073)×288/273=0.824m3湿空气/kg绝干气3V`=V×VH=0.324×2096=1727m/h(3)求预热器加入热量QPQP=L(I1-I0)=2096(109-35)=155104KJ/h=43.08KW2年月日考试用广西大学课程考试试卷(——学年度第学期)课程名称:化工原理试卷类型:(A、B)命题教师签名:教研室主任签名:主管院长签名:班级:题号一二三四五六七八九十总分应得分3016648100实得分评卷人考位号:一、填空题(共30分):1、(8分)含溶质A且摩尔分率为xA=0.2的溶液与压力为2atm,yA=0.15的气体等温接触(此条件下的平衡关系为yA*=1.2xA),则此时将发生过程。用气相组成和液相组成表示的总传质推动力分别为△y=,△x=(摩尔分率)。如系统温度略有增高,则△y将。如系统总压略有增高,装订线(答题不得超过此线)则△x将。2、(6分)若维持精馏塔操作中的F、q、xF、D不变,而减少塔釜蒸发量V。则xD,xw,L/V。(增大、不变、减小、不能确定)3、(4分)板式塔从总体上看汽液两相呈接触,在板上汽液两相呈接学号:触。(逆流、并流、错流)4、(5分)饱和空气在恒压下冷却,温度由t1降至t2,此时其相对湿度,湿度,湿球温度,露点。5、(7分)气相中:温度升高则物质的扩散系数,压强升高则物质的扩散系数;在液相中:液相粘度增加则物质的扩散系数;易溶气体溶液上方的分压,难溶气体溶液上方的分压,只要组分在气相中的分压液相中该组分的平衡分压,吸收就会继续进行,直至达到一个新的为止。姓名:考试过程中不得将试卷拆开第1页(共4页)广西大学课程考试试卷二、选择题(每题2分,共16分):1、用纯溶剂吸收混合气中的溶质,在操作范围内,平衡关系满足亨利定律,逆充操作,当入塔气体浓度y1上升,而其它入塔条件不变,则气体出塔浓度y2和吸收率η的变化为();A、y2上升,η下降B、y2下降,η上升C、y2上升,η不变D、y2上升,η变化不确定-422、某吸收塔的吸收操作,已知其气相分系数为ky=4×10Kmol/m•s,液相传质系数为kx=8×10-4Kmol/m2•s,由此可知该过程为();A、液膜控制B、气膜控制C、判断依据不足D、气膜阻力和液膜阻力相差不大3、用精馏方法分离某二元混合物,规定产品浓度为xD、xW。如进料为xF1时,相应的最小回流比为Rmin1,;若进料为xF2时,相应的最小回流比为Rmin2,现xF1<xF2,则();A、Rmin1<Rmin2B、Rmin1>Rmin2C、Rmin1=Rmin2D、不能确定4、精馏操作时,若F、q、xF、R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5、精馏分离α=2.5的二元理想混合液,已知回流比R=3,塔顶xD=0.96,测得第三层塔板(精馏段)的下降液体浓度为0.4,第二层板下降液体浓度为0.45,则第三层塔板的汽相单板效率Emv为();A、22.2%B、32.68%C、44.1%D、107.5%6、对下面给出的恒定的干燥条件的描述,正确的是();○1大量的空气干燥少量的湿物料○2少量的空气干燥大量的湿物料A、○1对、○2不对B、○1不对、○2对C、○1、○2都不对D、○1、○2都对7、物料中的平衡水分随温度升高而();考试过程中不得将试卷拆开第2页(共4页)广西大学课程考试试卷A、增大B、减小C、不变D、不一定,还与其它因素有关8、从A和B组分完全互溶的溶液中,用溶剂S萃取其中A组分,如果出现()情况则不能进行萃取分离操作;A、S和B完全不互溶,S和A完全互溶B、S和B部分互溶,A组分的分配系数kA=1C、选择性系数β=1三、简答题(共5分):简述精馏和蒸馏的区别与联系。四、计算题(共48分):1、(16分)在直径为0.8m的填料塔中,用1200㎏/h的清水吸收空气和S02混合气体中的S02,混3合气量为1000m(标准)/h,混合气含S021.3%(体积)。要求回收率为99.5%,操作条件3为20℃、1atm,平衡关系为ye=0.75x,总体积传质系数Kya=0.055Kmol/m•s。求液体出口浓度和填料高度(m)。2、(16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,塔釜为间接蒸汽加热。试求:○1最小回流比;○2若回流比取最小回流比的1.2倍,列出精馏段操作线数值方程;○3列出提馏段操作线数值方程。3、(16分)在常压绝热干燥器内干燥某湿物料,将500㎏的湿物料从最初含水量20%降至2%考试过程中不得将试卷拆开第3页(共4页)广西大学课程考试试卷(均为湿基含水量)。t0=20℃、H0=0.01㎏水/(㎏绝干气)的空气经预热器升温至100℃后进入干燥器,废气温度为60℃。试计算:○1完成上述干燥任务所需的湿空气量;○2空气经预热器获得的热量;○3在恒定干燥条件下对该物料测得干燥速率曲线如图所示,已知恒速干燥段所用时间为1h,求降速段需多少时间。考试过程中不得将试卷拆开第4页(共4页)试卷6一、填空题(22分):1.吸收0.030.05减少增加2.减小增大减小3.逆流错流4.不变降低降低降低5.升高降低降低小大大于平衡二、选择题:1.C2.C3.B4.B5.6.C7.B8.C三、简答题(5分):简述精馏和蒸馏的区别与联系。精馏引入塔顶回流和塔底蒸汽上升,通过多次部分气化和部分冷凝从而达到高纯度分离的目的,相当于多级蒸馏。而蒸馏只是通过简单的一次气液相平衡来分离气液混合物,只能达到有限度的分离。二者在本质上是一致的,都是通过各组分相对挥发度的差异而达到分离目的的。四、计算题:1.(16分)已知:D=0.8mLs=1200kg/hG=1000Nm3/h3y1=0.013Ψ=0.995x2=0ye=0.75xKya=0.055kmol/m.s.atmLs=1200/(3600×18)=0.0185kmol/sG=1000/(22.4×3600)=0.0124kmol/s∵为低浓度吸收∴(L/G)=0.0185/0.0124=1.49x1=(G/L)(y1-y2)+x2=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868y2=y1(1-Ψ)=0.013(1-0.995)=0.000065∵Z=HOG×NOG而NOG=(y1-y2)/ΔYmΔy1=y1-y1*=0.013-0.75×0.00818=0.006490Δy2=y2-y2*=0.000065-0=0.000065Δym=(Δy1-Δy2)/1n(Δy1/Δy2)=(0.006490-0.000065)/1n(0.006490/0.000065)=0.001396∴NOG=(0.013-0.000065)/0.001396=9.2662HOG=G’/(KyaΩ)=0.0124/(0.785×0.8×0.055=0.449(m)∴H=9.266×0.449=4.2m2.(16分)(1)ye=2.44×0.4/(1+1.44×0.4)=0.621Rmin=(xD-ye)/(ye-xf)=(0.95-0.62)/(0.62-0.4)=