化工原理下册期末试题样卷及答案Word文件下载.docx
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6、设计精馏塔时,已知原料为F,xF,分离要求为xD和xW,加料热状态q已选
定,今若选择较大的回流比R,则NT____,L/V_______。(增加,不变,减少)
7、萃取操作依据是___________________________________________。
选择萃
12、某精馏塔的设计任务为:
原料为F、xf,塔顶为xD,塔底为xW,若塔釜上升蒸汽
量
不变,加料热状态由原来的饱和蒸汽改为饱和液体,则所需理论板
NT⎽⎽⎽⎽。
(A)增加(B)减少(C)不变(D)不确定
13、在精馏塔设计计算中,当F、xF、R、D和W一定,并保持实际操作气速不变,而q值减小,则_______。
(A)精馏段塔径不变,提馏段塔径减小(B)精馏段塔径增大,提馏段塔径不变
(C)精馏段塔径减小,提馏段塔径增大(D)精馏段塔径减小,提馏段塔径减小
14、在B-S部分互溶体系的单级萃取过程中,若加入的纯溶剂量增加而其它操作条
件不变,则萃取液浓度
_______。
(A)增大(B)下降(C)不变(D)变化趋势不确定
15、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)H0>
H1;
(B)ϕ0>
ϕ1;
(C)H0<
(D)ϕ0<
ϕ1。
二、问答题(15分,每小题5分)
1、操作中的吸收塔,若吸收剂入塔浓度x2降低,其他操作条件不变,试定性分析气体出塔浓度y2、液体出塔浓度x1的变化趋势。
(可画图说明:
NOG不变条件下,x1只能变小)
2、精馏塔在一定条件下操作,若回流液由饱和液体改为冷液时,其塔顶产品组成有何变化?
为什么?
3、提高干燥时气流速度而使恒速阶段的干燥速率增大时;
xC值将会变大还是变小?
试从干燥机理加以分析。
三、萃取计算题(10分)
用纯溶剂S进行单级萃取,xF=0.15(质量分率,下同),萃取相中A的浓度与萃余相中A的浓度相同,采用溶剂比S/F为1。
试求:
(1)选择性系数β;
(2)当溶剂用量为最少时的萃取液浓度
。
(设所涉及范围内分配系数kA均相同)
四、干燥计算题(15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0.0073Kg水/Kg绝干气,焓为35KJ/Kg绝干空气;
空气进干燥器温度为90℃,焓为109KJ/Kg绝干气;
空气出干燥器温度为50℃;
湿含量为0.023Kg水/Kg绝干气;
进干燥器物料含水量为0.15Kg水/Kg绝干料;
出干燥器物料含水量为0.01Kg水/Kg绝干料;
干燥器生产能力为237Kg/h(按干燥产品计)。
(1)绝干空气的消耗量(Kg绝干气/h);
(2)进预热器前风机的流量(m3/s);
(3)预热器加入热量(KW)(预热器热损失可忽略)。
附:
湿空气比体积计算公式:
vH=(2.83×
10-3+4.56×
10-3H)×
(t+273)
五、吸收计算题(15分)
在填料塔中,用纯吸收剂逆流吸收某气体混合物中的可溶组分A,已知气体混合物中溶质A的初始组成为0.05,通过吸收,气体出口组成为0.02,溶液出口组成为0.098(均为摩尔分率),操作条件下的气液平衡关系为y=0.5x,并已知此吸收过程为气膜控制,试求:
(1)气相总传质单元数NOG;
(2)当液体流量增加一倍时,在气量和气液进口组成不变的情况下,溶质A被吸收的量变为原来的多少倍?
六、精馏计算题(20分)
含苯0.5(摩尔分率,下同)、流量为1000kmol/h的苯−甲苯混合液在一常压连续操作的精馏塔内进行分离。
按工艺要求塔顶馏出液中苯含量不低于0.9,苯的回收为90%,泡点进料和泡点回流,且R=1.5Rmin,α=2.5。
(1)塔顶、塔底产品量D、W(kmol/h)及塔底产品浓度xW;
(2)写出此操作条件下的精馏段操作线方程;
(3)写出此操作条件下的提馏段操作线方程;
(4)若在塔操作中将上述进料浓度改为0.4,而维持F、q、R、D不变,能否达到
分离要求?
化工原理(下册)B卷试题评分标准及参考答案
1、不变,增大2、减小、增加3、
4、降低,升高5、2.08
6、减少,增大7、溶液中各组分在溶剂中溶解度有差异、较强溶解能力、较高选择性、易于回收8、369、降低,升高,不变10、0.0238、101.69/100.6911、A12、AA13、A14、D15、B
1、
L、G不变,∴HOG不变、NOG不变;
又m不变,故1/A不变。
由吸收因数法可知不变,由此可知y2↓。
至于x1的变化,则可用排除法判断:
假设x1不变或变大,可见均与NOG不变相
矛盾。
因此,x1必变小。
2、从泡点回流改为冷液回流时,xD↑。
其原因是:
冷液回流至塔顶时,冷凝一部分蒸气,放出的潜热把冷液加热至塔顶第一板的饱和温度。
冷凝部分中含难挥发组分较大,使气相易挥发组分增浓。
同时,在塔顶回流比保持不变的条件下,增加了塔内的内回流,使得精馏段实际回流比增大,操作线向平衡线靠近,所需NT减少,这也有利于分离。
3、xC↑因为提高干燥时气流速度可导致等速阶段U0增加,随着U0↑,内部水分扩散不及的现象就可能提前来临,即x0↑。
也就是:
临界含水量x0随恒速阶段的干燥速率的增加而增大。
三、萃取计算题(10分/7、3,结果允许有误差)
(1)作图法求解:
连接xF、S两点,
因为S/F=1,所以FS中点即为合点M。
又
,故过M作水平线RE即为连结线,
连接SE、SR,并延长至
,
由图上可读出
=0.54,
=0.1
(2)设FS线与平衡线左交点为M'
,过M'
作水平线M'
E'
,则M'
即为S用量最少时的连结线。
连结SE'
并延长至AB边上,得
=0.6(虚线位置)
四、干燥计算题(15分,每小题5分)
1.求绝干空气量V(考察X与w之间的关系)
GC=G2(1-w2)=G2/(1+X2)=237/(1+0.01)=234.7Kg绝干料/h
W=GC(X1-X2)=234.7(0.15-0.01)=32.9Kg/h
V=W/(H2-H1)=32.9/(0.023-0.0073)=2096Kg绝干气/h
2.求风机流量L
vH=(2.83×
10-3Ho)×
(to+273)
=(2.83×
10-3×
0.0073)×
(15+273)
=0.825m3湿空气/Kg绝干气
L=V×
vH=0.825×
2096=1729.2m3/h=0.480m3/S
3.求预热器加入热量QP
QP=V(I1-I0)=2096(109-35)
=155104KJ/h=43.08KW
五、吸收计算题(15分/9、6)
(1)属低浓气体吸收,x2=0
(2)L增大一倍时,因吸收过程为气膜控制,故Kya不变,HOG不变,所以NOG也不变。
而
,则
L增大一倍后,溶质A被吸收的量=
而原状况下溶质A被吸收的量=
六、精馏计算题(20分/6、6、6、2)
(1)
kmol/h
(2)泡点进料,
精馏段操作线方程:
(3)精馏段操作线与q线交点d坐标为:
故提馏段操作线方程为:
即
(4)xD不能达到分离要求。
此题可图解说明