化工原理试卷

科班 化工原理 目 级

姓 名 学 号 时2007-11 间 燕山大学试卷 密 封 线 共 7 页 第 1 页

题号 分数 得分 一 32 二 20 三 12 四 12 五 12 六 12 总分 100 05级《化工原理》（下）期末试题 一、填空题（每空1分，共32分） 1、蒸馏分离的理论依据是（液体混合物中各组分挥发度的不同）。 2、用精馏塔分离某二元混合物，当操作压强降低，系统的相对挥发度α（ ）。混合物的泡点（ ），塔顶蒸汽冷凝温度（ ）。 3、在分离两组分理想混合物的连续精馏过程中，离开同一理论板的气液两相应具有以下关系：TV（ ）TL，y（ ）x。（填写>、<、=） 4、间歇精馏塔只有（ ）段，在回流比恒定条件下操作时，随操作时间增加，塔顶产品组成（ ），塔顶温度（ ）。 5、分子扩散可以分为（ ）和（ ）两种方式，理想物系的液体精馏过程属于（ ）扩散。 6、分子扩散系数是否是物质的物性参数（ ）；吸收系数是否是物质的物性参数（ ）。（回答是或否） 7、吸收计算中，表示设备（填料）性能好坏的一个量是（ ）；表示分离任务难易程度的一个量是（ ）。 8、塔填料的主要性能参数有（ ）、（ ）以及填料因子。 9、在三角形相图中，三个顶点代表（ ）；三个边代 表（ ）；三角形内部任意点代表（ ）。

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10、在单级萃取过程中，若萃取剂用量减少，则萃取相溶质浓度（ ），萃余相溶质浓度（ ）。11、将不饱和空气在间壁式换热器中由t1加热至t2，则其湿球温度tW（ ），露点温度t（，相对湿度φ（ ）。 d ）12、在一定空气状态下干燥某湿物料，能用干燥方法除去的水分为（ ）；首先除去的水分为（ ）；不能用干燥方法除去的水分为（ ）。 13、写出三种干燥设备的名称（ ）、（ ）、（ ）。 二、选择题（每空2分，共20分） 1、全回流时精馏段操作线的斜率等于（ ）。 A、0； B、1； C、∞； D、任意值。 2、在以下5种进料热状况中，（ ）的q值最大。 A、过冷液体；B、饱和液体；C、气液混合物；D、饱和蒸汽；E、过热蒸汽 3、若增加精馏塔的进料流量，而其他条件及分离要求均保持不变，则所需的理论板数（ ）。 A、增加；B、减少；C、不变；D、无法确定。 4、在下列吸收过程中，属于气膜控制的过程是（ ）。 A、水吸收氢；B、水吸收氧；C、水吸收氨；D、水吸收二氧化碳。 5、在吸收过程中，温度不变，压力增大，可使相平衡常数m（ ）。 A、增大； B、减小； C、不变； D、不确定。 6、若脱吸因数S＝1，则吸收操作线斜率（ ）平衡线斜率。 A、大于；B、小于；C、等于。

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7、在B-S完全不互溶的多级逆流萃取过程中，原用纯溶剂，现改用再生溶剂（ys>0），其他条件不变，则对操作的影响是（ ）。 A、萃余率不变；B、萃余率减小；C、萃余相含量增加；D、萃取相含量减小 8、在选择萃取剂时，要求萃取剂的选择性系数β（ ）。 A、一定大于1；B、一定小于1；C、一定等于1；D、都可以。 9、当空气的t?tW(tas)?td，说明空气的相对湿度为（ ）。 A、100％； B、>100%；C、<100%； D、任意值。 10、在干燥任务相同的条件下，风机风量最大的季节是（ ）。 A、冬季； B、夏季； C、春季； D、秋季。

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三、(12分) 用精馏塔分离两组分理想混合物，已知F=100kmol/h，xF?0.4（摩尔分率，下同），泡点进料，xD?0.95，xW?0.05，操作回流比R=1.61，物系相对挥发度α=2.5。试求：（1）塔顶和塔底产品流量（kmol/h）；（2）提馏段上升蒸汽流量（kmol/h）；（3）写出提馏段操作线方程；（4）最小回流比。

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四、（12分）在塔径为1m的常压填料吸收塔中，用洗油逆流吸收煤气中的苯蒸汽。已知进塔混合气流量为100kmol/h，其中含苯的摩尔分率为0.05，要求回收率为96％；洗油中不含苯，其用量是最小用量的1.5倍。操作条件下的平衡关系为Y*?0.15X，气相总体积吸收系数3（1）洗油用量（kmol/h）；（2）出塔洗油中苯的含量；（3）所需KYa=162kmol/m.h。试求：填料层高度；（4）若填料层无限高时，出塔尾气组成为多少。

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五、（12分）某混合液含A、B两组分，采用多级逆流萃取用纯溶剂S萃取混合液中的组分A。原料液流量为1500kg/h，其中组分A的质量比组成为0.018，要求组分A的回收率不低于90％，溶剂用量为最小用量的1.2倍，操作条件下的分配系数KA可取为0.855。试求：（1）溶剂的实际用量；（2）理论级数n；（3）操作线方程。

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六、（12分）用常压干燥器干燥某种湿物料，新鲜空气的温度30℃，湿度0.01kg水/kg绝干气，预热至120℃后送入干燥器，离开干燥器的废气温度为70℃，干燥产品的流量为600kg/h,进出干燥器的湿物料的含水量分别为10％和2％（均为湿基）。若干燥过程可视为等焓干燥过程。试求：（1）水分蒸发量；（2）绝干空气消耗量；（3）预热器消耗的热量；（4）在H-I图上定性画出空气的状态变化过程。

燕山大学试题标准答案

院(系): 环境与化学工程学院 教研室: 化工

考核课程： 化工原理 07-08 学年 （ 秋 ）季学期 考核类型：闭卷 考核专业年级： 05化工、应化 命题教师： 张永强 答题教师： 张永强

一、填空题（32分，每空1分） 1－（液体混合物中各组分挥发度的不同）；2－（增加，降低，降低）；3－（＝，>）；4－（精馏段，降低，升高）；5－（等分子反向扩散，组分A通过停滞组分B的扩散，等分子反向扩散）；6－（是，不是）；7－（传质单元高度，传质单元数）；8－（比表面积，空隙率）；9－（三个纯物质，三个二元混合物，三元混合物）；10－（不确定，增加）；11－（增加，不变，减小）；12－（自由水分，非结合水分，平衡水分）；13－（厢式干燥器，气流干燥器，喷雾干燥器，写其他类型也可以）。 二、选择题（20分，每题2分） 1－（B）；2－（A）；3－（C）；4－（C）5－（B）；6－（C）；7－（C）；8－（A）；9－（A）；10－（B）。 三、（12分） 解：（1）（4分）塔顶塔底产品流量，由全塔物料衡算： F?D?W，FxF?DxD?WxW；代入数据： 100?D?W，0.4F?0.95D?0.05W；联立解得： D?38.89kmol/h,W?61.11kmol/h （2）（2分）提馏段上升蒸汽流量，由于泡点进料，则有： V??V?L?D?RD?D?(R?1)D?(1.61?1)?38.89?101.5kmol/h 燕山大学试题标准答案 共 4 页 第 1 页

（3）（2分）提馏段操作线方程 L?RD?1.61?38.89?62.61kmol/h ??1?ym??1?ymL?qFL?qF?W??xmWL?qF?W??xmxW61.11??0.602xWxW?1.602xm62.61?1?10062.61?1?100?61.1162.61?1?100?61.11 2.5x（4）（4分）最小回流比，平衡线方程：y??x1????1?x?2.5x1??2.5?1?x?1?1.5x q线方程：x?xF；联立解得：xq?0.4,yq?0.625 则：Rmin?四、（12分） 解：（1）洗油用量（4分） V?100??1?y1??100??1?0.05??95kmol/h Y1?595?0.0526,Y2?Y1?1????0.0526??1?0.96??0.0021 xD?yqyq?xq?0.95?0.6250.625?0.4?1.44 Y1?Y20.0526?0.0021?L????0.144 ??Y0.0526?V?min1?0?X20.15mL?1.5?0.144?V?1.5?0.144?95?20.52kmol/h （2）出塔洗油中苯的含量（2分） X1?VL?Y1?Y2??X2?9520.52?0.0526?0.0021??0?0.234 （3）所需填料层高度（4分） 传质单元高度：HOG?传质单元数：S?mVLVKYa??95162?0.785?1?0.6942?0.747m ?0.15?9520.52 燕山大学试题标准答案 共 4 页 第 2 页

NOG???Y?mX2ln??1?S?1?S? 1?SY2?mX2??11?0.05261?0??ln??1?0.694??0.694??6.941?0.694?0.0021?0?

Z?HOGNOG?0.747?6.94?5.18m （4）填料层无限高时尾气浓度（2分） 由于S?0.694<1，操作线线斜率大于平衡线斜率，故当填料层无限高时，气液两相将在塔顶达到平衡，此时有： Y*2?mX2?0 五、（12分） 解：（1）溶剂的实际用量（8分） XF?0.018,Xn?XF?1?0.9??0.018?0.1?0.0018 B?Y*1F1?XF?15001?0.018?1473kgB/h ?KXF?0.855?0.018?0.01539，YS?0 ?max?Y1?YSXF?Xn*?0.01539?00.018?0.0018?0.95 Smin?B?max?14730.95?1550kgS/h S?1.2Smin?1.2?1550?1860kgS/h （2）理论级数（2分） Am?n?KSB?0.855?18601473?1.08 ??1?XF1?1??1?11?ln??1??ln??1????????6.64lnAmAm?XnAm?ln1.08??1.08?1?0.91.08???1 （3）操作线方程（2分） 燕山大学试题标准答案 共 4 页 第 3 页 Yi?1?BB1473??1473??Xi??YS?Xn??Xi??0??0.0018??0.792Xi?0.00142 SS1860??1860??六、（12分） 解：（1）水分蒸发量（2分） G?G2?1?w2??600?1?0.02??588kg绝干料/hX1?1090?0.1111,X2?298?0.0204 W?G?X1?X2??588?0.1111?0.0204??53.33kg/h （2）绝干空气消耗量（6分） L?WH2?H1H1?H0?0.01 kg水/kg绝干气 I1??1.01?1.88H1?t1?2490H1 ??1.01?1.88?0.01??120?2490?0.01?148.36 kJ/kg绝干气 等焓过程：I1=I2 I2??1.01?1.88H2?t2?2490H2?148.36 kJ/kg绝干气 t2?70℃，解得：H2?0.0296 kg水/kg绝干气 W53.33L???2721 kg绝干气/h H2?H10.0296?0.01 （3）预热器消耗的热量（2分） I0??1.01?1.88H0?t0?2490H0 ??1.01?1.88?0.01??30?2490?0.01?55.76 kJ/kg绝干气 QP?L?I1?I0??2721??148.36?55.76??251953.7kJ/h=70kW （4）在H-I图上定性画出空气的状态变化（2分） 燕山大学试题标准答案 共 4 页 第 4 页

Yi?1?BB1473??1473??Xi??YS?Xn??Xi??0??0.0018??0.792Xi?0.00142 SS1860??1860??六、（12分） 解：（1）水分蒸发量（2分） G?G2?1?w2??600?1?0.02??588kg绝干料/hX1?1090?0.1111,X2?298?0.0204 W?G?X1?X2??588?0.1111?0.0204??53.33kg/h （2）绝干空气消耗量（6分） L?WH2?H1H1?H0?0.01 kg水/kg绝干气 I1??1.01?1.88H1?t1?2490H1 ??1.01?1.88?0.01??120?2490?0.01?148.36 kJ/kg绝干气 等焓过程：I1=I2 I2??1.01?1.88H2?t2?2490H2?148.36 kJ/kg绝干气 t2?70℃，解得：H2?0.0296 kg水/kg绝干气 W53.33L???2721 kg绝干气/h H2?H10.0296?0.01 （3）预热器消耗的热量（2分） I0??1.01?1.88H0?t0?2490H0 ??1.01?1.88?0.01??30?2490?0.01?55.76 kJ/kg绝干气 QP?L?I1?I0??2721??148.36?55.76??251953.7kJ/h=70kW （4）在H-I图上定性画出空气的状态变化（2分） 燕山大学试题标准答案 共 4 页 第 4 页

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