2023年化工原理試卷B及答案

￡海X彩枚太義孝

（勤奮、求是、創(chuàng)新、奉獻(xiàn)）

2023?2023學(xué)年第一學(xué)期期末考試試卷

主考教師：陸杰、劉錫建、王遠(yuǎn)強(qiáng)

學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院班級(jí)姓名學(xué)號(hào)

《化工原理（二）》課程試卷B參考答案

（本卷考試時(shí)間120分鐘）

題號(hào)一二三四五六七八九十總得分

題分2020107101815100

得分

一、填空題（每空1分,共20分）

1、蒸儲(chǔ)是運(yùn)用各組分揮發(fā)度不同將液體混合物部分汽化而使混合物得到分離的單元操

作，兩組分蒸儲(chǔ)中，相對(duì)揮發(fā)度差異越一大一，分離越易；相對(duì)揮發(fā)度一等于L

時(shí)不能用普通精微方法分離。

2、在精儲(chǔ)塔中當(dāng)塔板中離開的氣相與液相之間達(dá)成相平衡時(shí)，該塔板稱為理論板，精

馀塔的塔頂溫度總是低于塔底溫度。

3、總壓為99.7kPa,100C時(shí)苯與甲苯的飽和蒸氣壓分別是179.18kPa和74.53kPa,平衡時(shí)

苯的液相組成為—0.241（以摩爾分?jǐn)?shù)表達(dá)），苯與甲苯的相對(duì)揮發(fā)度為

2.40。

4、當(dāng)分離規(guī)定和回流比一定期，過冷液體進(jìn)料的q值最大，此時(shí)分離所需的理

論板數(shù)最少―。

5、對(duì)于同一種溶質(zhì)，溶解度隨溫度的升高而減小，加壓和降溫對(duì)吸取操作有利。

6、根據(jù)雙膜理論，水吸取空氣中氨的過程屬氣膜控制過程；水吸取空氣中CO2

的過程屬液膜控制過程；上述兩種氣體中，CO,吸取可以采用化學(xué)吸取,

可顯著提高吸取速率。

7、在吸取操作中，氣體流量、氣相進(jìn)出口組成和液相進(jìn)口組成不變時(shí)，若減少吸取劑用量，

則操作線將靠近平衡線，傳質(zhì)推動(dòng)力將—減小o

8、當(dāng)不飽和濕空氣溫度升高時(shí)，濕球溫度升高，相對(duì)濕度減少，露點(diǎn)不變。

二選擇題（每題2分,共20分）

1、下述說法中錯(cuò)誤的是（B）。

（A）板式塔內(nèi)氣液逐級(jí)接觸，填料塔內(nèi)氣液連續(xù)接觸

（B）吸取過程可以用等分子反向擴(kuò)散說明

（。精儲(chǔ)既可以用板式塔，又可以用填料塔

（D）吸取既可以用板式塔，又可以用填料塔

2、二元溶液連續(xù)精健計(jì)算中，進(jìn)料熱狀況的變化將引起以下線的變化（A）。

（A）提儲(chǔ)段操作線與q線（B）平衡線

（C）平衡線與精微段操作線（D）精儲(chǔ)段操作線與q線

3、操作中連續(xù)精儲(chǔ)塔，F(xiàn)、q、XF、D、W不變，回流比小于原回流比，則（B）。

（A）X。、均增長⑻xD減小，增長

（C）/、Xw均不變（D）不能正常操作

4、為防止液泛的發(fā)生應(yīng)采用的措施是（C）。

（A）增長氣速（B）增長液體流量（C）增大板間距（D）增長塔板開孔率

5、對(duì)一定操作條件下的填料吸取塔，如將填料層增高一些，則塔的Hoc^aC）。

（A）增大（B）減小（C）不變（D）不能判斷

6、低濃度逆流吸取操作，當(dāng)氣液進(jìn)塔組成不變，而改變操作條件使脫吸因數(shù)s增大，則氣

體出塔濃度L將（A）。

（A）增大（B）減?。–）不變（D）不擬定

7、有關(guān)擴(kuò)散傳質(zhì)中漂流因數(shù)概念，下來討論中對(duì)的的是（D）。

（A）漂流因數(shù)概念只合用于氣相擴(kuò)散傳質(zhì)，而不合用于液相擴(kuò)散傳質(zhì)

（B）漂流因數(shù)反映分子擴(kuò)散速率對(duì)單向分子擴(kuò)散傳質(zhì)速率之比

（C）漂流因數(shù)概念只合用于分子擴(kuò)散傳質(zhì)過程，而不合用于對(duì)流擴(kuò)散傳質(zhì)過程

（D）漂流因數(shù)一定大于或者等于1

8、將不飽和空氣等濕冷卻到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度稱為（A）

（A）露點(diǎn)溫度（B）干球溫度（C）濕球溫度（D）絕熱飽和溫度

9、空氣的干球溫度為t,濕球溫度為tw,露點(diǎn)為td,當(dāng)空氣的相對(duì)濕度為100%時(shí)，則

(A)

(A)t=tw=tj(B)t>tw>t(i(C)t<tw<td(D)t>tw=t<j

10、干燥過程中較易除去的是(B)。

(A)結(jié)合水分(B)非結(jié)合水分(C)平衡水分(D)自由水分

三、(10分)、某連續(xù)精儲(chǔ)操作分離二元混合溶液，已知操作線方程為：

精儲(chǔ)段y=0.80x+0.16提儲(chǔ)段y=l.40x-0.02

若原料液于泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，求回流比，塔頂、塔底產(chǎn)品和進(jìn)料的組成。

解：由精微段操作線方程斜率一4一=0.80解得R=4

R+1

聯(lián)解y-0.80x+0.16及y=x

得塔頂產(chǎn)品組成XD=X=0.80

再聯(lián)解y=1.40x-0.02及y=x

得塔底產(chǎn)品組成部分Xw=x=0.05

再聯(lián)解y=0.80x+0.16及y=1.40x—0.02

得x-0.3,y—0.4

xF=x=0.3

四、17分)總壓為101.325kPa、溫度為20℃時(shí)，N%在水中溶解，N%在溶液中的摩爾分

數(shù)為0.012,此時(shí)溶液上方氣相中NH3的平衡分壓為2.266kPa。試求此時(shí)之溶解度系數(shù)”、

亨利系數(shù)反相平衡常數(shù)加。溶液的密度為lOOOkg/nP.

解:

y0.0224…5

m=—=------=1.867(3分)

x0.012

或者由式（6-1）七=互=至師=188.8kPa（2分）

%0.012

3

溶劑水的密度Ps=1000kg/m,摩爾質(zhì)量Ms=18kg/kmol,

由式（6-10）計(jì)算H

H?——=—^59_=o294kmol/（m3,kPa）（2分）

EM.188.8x18'

五、（70劾在一常壓氣流干燥器中干燥某種濕物料，已知數(shù)據(jù)如下：空氣進(jìn)入預(yù)熱器的溫度

為15℃,濕含量為0.0073kg水/kg絕干氣，經(jīng)預(yù)熱后空氣進(jìn)干燥器溫度為90℃,空氣出干燥

器溫度為30℃,濕度為0.023kg水/kg絕干氣。物料通過干燥后含水率由0.15降至0.01（均

為干基），干燥器生產(chǎn)能力Gc為234.7版絕干物料試求：

（1）空氣進(jìn)出干燥器的焰值變化；（4分）

⑵水分蒸發(fā)量（必/〃）；（2分）

（3）空氣的消耗量及單位空氣消耗量；（4分）

解：（1）4=（1.01+1.882490Hl=110%//Zg絕干氣

Z2=（1.01+1.88H2V2+2490W2=88.9kJ1kg絕干氣

△/=4一人=-21.IkJ/kg絕干氣

（2）水分蒸發(fā)量；W=GJX,-X2）=32.9kg/h

（3）L=W/（〃2—”J=2096kg絕干空氣/h

1=1/（H2-H,）=1/（0.023-0.0073）=63.7kg干空氣/kg水

方、（至邀78分）用連續(xù)精鐳塔分離某二元混合液，原料液流量為200kmol/h,露點(diǎn)進(jìn)料.，

進(jìn)料濃度為0.5,塔頂館出液組成為0.96,釜液組成為0.1（以上均為易揮發(fā)組分的摩爾分率）。

操作條件下相對(duì)揮發(fā)度為3,塔頂采用全凝器，泡點(diǎn)回流。塔釜間接蒸汽加熱，回流比為最

小回流比的1.2倍。試求：

（1）塔頂和和塔釜產(chǎn)品流量；（4分）

（2）最小回流比；（4分）

（3）精微段操作線方程；（3分）

（4）提儲(chǔ)段操作線方程；（3分）

（5）離開第二層理論板的液體組成（由塔頂往下數(shù)）。（4分）

解：（1）

F=D+W

FXF=DXD+WXW

即200=D+W

200x0.5=0.96D+0.1W

解出D=93.0kmol/h,W=107kmol/h

（2）因是露點(diǎn)進(jìn)料，q=0及yq=XF=0.5,故

二aXq3Xq

17^=0.5

解出Xq=0.25

（3）離開第二層理論板的液相濃度X2

R=1.2x/?min=1.2x1.67=2.2

精儲(chǔ)段操作線方程式為:

Rx2.20.96?,

X.----x+—D=------+--------=0.6875x?+0.3

R+lR+l2.2+1"2.2+1n

(4)L=RD=2.2*93=204.6

'=_L+qF_x，_W

YX

m+lL+qF-WW'

L+qF-W加

204.6+0y107

204.6+0-107X,"xO.l=2.10<,-0.11

204.6+0-107

(5)

ax3x

平衡線關(guān)系式為:)\+(a-\)xl+2x

逐板計(jì)算:

因塔頂為全凝器，泡點(diǎn)回流，yi=xD=0.96

根據(jù)平衡關(guān)系式由yi求xi,即:

0.96=

1+2為

解得XI=0.889

根據(jù)提儲(chǔ)段操作線方程式由X,求y2:

y2=0.6875x,+0.3=0.6875x0.889+0.3=0.911

再依平衡關(guān)系式由丫2求X2：

0.911=^-

1+2X2

解得X2=0.773

七、"5分）用清水在逆流填料塔中吸取某混合氣體中的溶質(zhì)A,塔徑為1.5m。原料氣中惰

性氣體的流量為0.0743kmol/s,原料氣中溶質(zhì)A的摩爾分率為0.08。己知操作條件下氣液

平衡關(guān)系為Y*=1.8X,氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)Kya=5.07X10-2kmol/（m3s）,,若吸取劑用量為最

小用量的1.6倍，現(xiàn)規(guī)定溶質(zhì)回收率為90%。

求：（1）出塔氣體中溶質(zhì)A的摩爾比；（3分）

（2）吸取劑用量；（3分）

（3）出塔水溶液的中溶質(zhì)A的摩爾比；（3分）

（4）填料層高度。（6分）

解：⑴已知y=0.08

0.08

Y-K