大连理工化工原理期末带答案.docx
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大连理工化工原理期末带答案
姓名:
_________大连理工大学
学号:
_________
课程名称:
化工原理(下) 试卷:
B 考试形式:
闭卷
院系:
_________授课院系:
化工学院_考试日期:
2005年6月16日试卷共7页____级____班
一
二
三
四
五
总分
标准分
30
25
20
5
10
得分
装
一、填空(30分)
1.在精馏操作中,由于工艺条件变化,进料状态由气相变为液相,提馏段操作线斜率。
(减小,增大,不变,变化不确定)
2.实际生产中进行间歇精馏操作,一般将
和 两种操作方式结合起来。
订
3.常压板式塔进行精馏操作,通常塔板上气液两相的接触状态包括、泡沫接触状态和喷射接触状态。
4.清晰分割中,组分不在塔顶出现。
5.连续精馏正常操作时,减小再沸器热负荷,回流液流量和进料量和进料状态不变,则塔顶馏出液中易挥发组分的摩尔组成xD将,塔底采出液是易挥发组分的摩尔组成xW将。
(减小,增大,不变,变化不确定)
线
6.平衡蒸馏(闪蒸)的操作温度是在操作压力下混合物的。
(泡点温度,露点温度,泡点和露点温度之间)
7.Fick定律表明,分子扩散通量与成正比。
8.应用停滞膜模型简化对流传质过程,可认为在停滞膜内浓度分布为。
(线性,非线性,不确定)
9.吸收操作中,如果以获得溶质浓度较高的富液为操作目的,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,操作温度降低,其他条件不变,则吸收操作分离能力。
(减小,增大,不变,变化不确定)
11.采用同样操作条件完成同一分离任务,采用填料A需要的填料层高度为10米,如果选用填料B,需要的填料层高度为14米。
请问填料A的理论级当量高度是填料B的理论级当量高度的倍。
12.易溶气体吸收过程,气膜传质阻力液膜传质阻力(远远大于,远远小于,几乎相等,不确定关系)。
若其他条件不变,入口气量减少,气相总传质单元高度HOG将;出塔气体组成y2将。
(减小,增大,不变,变化不确定)
13.高浓度易溶气体逆流吸收过程,气膜传质系数由塔底到塔顶。
(减小,增大,几乎不变,变化不确定)
14.请写出两种常用的解吸操作方法:
和。
15.硅胶在空气中干燥。
如果空气温度降低,硅胶的平衡水分含量,结合水分含量。
(减小,增大,不变,变化不确定)
16.一定状态的空气,仅降低空气温度,其湿球温度,其露点温度。
(增高,降低,不变,不确定)
17.恒定干燥条件下,降速干燥阶段物料的表面温度将空气的湿球温度。
(大于,小于,等于,不确定)
18.已知湿空气总压为101.3kPa,温度为30℃,空气的相对湿度为60%,已查出30℃时水的饱和蒸气压为4.25kPa,则空气的湿度为
kg/kg干空气。
19.液-液萃取操作,要求溶剂的选择性系数 。
(大于1,小于1,等于1,任意取值)
20.多级逆流萃取操作增加溶剂用量,完成规定的分离任务所需的理论级数。
(增大、减小、不变)
21.超临界流体具有近似液体的密度和溶解能力,又具有近似的粘度和渗透能力。
(气体,液体,固体)
22.膜分离操作物质透过膜的三种传递方式为被动传递、促进传递和主动传递,其中传递方式物质的传递方向为逆化学位方向。
23.干燥操作中,采用废气循环流程,将使进入干燥器的空气湿度。
(增大、减小、不变)
二.(25分)用一精馏塔分离某二元理想混合物,进料量为100kmol/h,其中易挥发组分的摩尔分率为0.4,进料为饱和蒸汽,塔顶采用全凝器且为泡点回流,塔釜用间接蒸汽加热。
已知两组分间的平均相对挥发度为3.0,精馏段操作线方程为
,塔顶产品中易挥发组分的回收率为0.95,试求:
(1)操作回流比、塔顶产品中易挥发组分的摩尔分率(2分);
(2)塔底产品的流量和塔底产品中易挥发组分的摩尔分率(5分);
(3)精馏段的液相负荷、提馏段的气相负荷(kmol/h)(2分);
(4)最小回流比(4分);
(5)提馏段操作线方程和q线方程(4分);
(6)塔顶第2块理论板上升蒸汽的组成(4分);
(7)若塔顶第1块实际板的液相默弗里板效率为0.7,求塔顶第2块实际板上升蒸汽的组成(4分)。
三、(20分)在一填料塔中,用含苯0.0001(摩尔分数,下同)的洗油逆流吸收混合气体中的苯。
已知混合气体的流量为2400m3/h(标准状态),进塔气中含苯0.06,要求苯的吸收率为90%。
该塔塔径为0.6m,操作条件下的平衡关系为ye=24x,气相总传质单元高度为1.36m,实际操作液气比为最小液气比的1.3倍,洗油摩尔质量为170kg/kmol。
试求:
(1) 吸收剂用量(kg/h)及出塔洗油中苯的含量;
(2) 气相总体积传质系数Kya;
(3) 所需填料层高度,m;
(4) 增大填料层高度,若其它操作条件不变,定性分析出塔气组成和塔底吸收液组成的变化情况,并图示操作线的变化。
四、(5分)以100kg纯溶剂与100kg含A、B的混合液进行单级萃取,从中抽提溶质组分A。
已知原料混合物中的A的质量分数为0.3,操作条件下的物系平衡关系如图所示。
试求:
(1)萃取相及萃余相的量和组成。
(2)为使萃取相中的溶质A组成升至最大所需的溶剂用量。
五、(10分)用常压连续干燥器干燥处理量为900kg/h的湿物料,要求湿物料含水量由10%降至2%(均为湿基)。
干燥介质为温度t0=25℃,湿度H0=0.011kg/(kg干空气)的新鲜空气。
空气经预热器加热至t1=110℃后进入干燥器,经过理想干燥过程后,在干燥器出口处空气的湿度为0.023kg/(kg干空气)。
试求:
(1)水分蒸发量及干燥产品量;
(2)干燥器出口处空气的温度以及新鲜空气的用量(m3/h);
(3)预热器的加热量(不计热损失);
(4)在t-H图上定性表示出预热及干燥过程中空气状态的变化。
(5)
附:
B卷
一、
1减小
2恒定回流比,恒定产品组成
3鼓泡
4重非关键组分
5增大,减小
6泡点、露点之间
7扩散方向的浓度梯度
8线性
9小于1
10增大
110.71
12远远大于,减小,减小
13减小
14气提,升温,降压(三写二)
15增大,不变
16降低,不变
17大于
180.016
19大于1
20减小
21气体
22主动
23增大
二、解:
1、
2、
3、
4、
5、
6、
7、
三、吸收:
四、解:
(1)由进料组成xF确定F点,由杠杆定律确定和点M在连线FS上的位置
mM=mF+mS=100+100=200kg
∣MS∣=mF/mM*∣FS∣=1/2∣FS∣
可见,M点为FS的中点,并可读得总组成为:
zA=0.15zB=0.35zS=0.50
借助图中辅助曲线图解,求得过M点的联接线ER,由其两端点E、R读得两相的组成:
萃取相E
yA=0.17yB=0.16yS=0.67
萃余相R
xA=0.08xB=0.90xS=0.02
mR=∣ME∣/∣RE∣*mM=7/32*200=43.8kg
mE=200-43.8=156.3kg
(2)由连线FS与溶解度曲线交点R2可得萃余相xA的最大值,与之呈平衡的共轭相E2所含溶质的组成yA,即为本过程所能达到的yA,max。
通过辅助曲线确定联结线E2R2,于是图上E2读得:
yA,max=0.35
对应溶剂用量为最小值mS,min:
mS,min=∣FR2∣/∣SR2∣*mF=3/49*100=6.1kg
五、解
1.
蒸发水分量:
(2分)
干燥产品量:
(1分)
2.
由I1=I2,H1-H0=0.011kg/(kg干空气)
所以,出口空气温度t2=80℃(1分)
干空气用量:
(2分)
又因为湿比容
所以,新鲜空气用量为(1分)
3.
预热器加热量:
(2分)
4.
A
4.空气状态变化:
(1分)
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