《食工原理》期末考试卷（B）2005.9一、概念题 [共计30分]：1. 某二元物系的相对挥发度＝3，在具有理论塔板的精馏塔内于全回流条件下作精馏操作，已知y n＝0.4，则y n+1＝ (由塔顶往下数)。

全回流操作应用场合通常是2. 塔板中溢流堰的主要作用是为了保证塔板上有。

当喷淋量一定时，填料塔单位高度填料层的压力降与空塔气速关系线上存在着两个转折点，其中下转折点称为，上转折点称为。

3. 判断题：在精馏塔任意一块理论板上，其液相的泡点温度小于气相的露点温度。

( )4. 某连续精馏塔，已知其精馏段操作线方程为y=0.80x+0.172，则其馏出液组成x D=5. 总传质系数与分传质系数之间的关系可以表示为1/K L=1/k L+H/k G, 其中1/k L表示，当项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制6. 判断题：亨利定律的表达式之一为p*=Ex，若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为易溶气体。

( )7. 根据双膜理论，当被吸收组分在液体中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数(A)大于液相传质分系数； (B)近似等于液相传质分系数；(C)小于气相传质分系数； (D)近似等于气相传质分系数。

8. 填料塔内提供气液两相接触的场所是9. 吸收操作中，当气液两相达到平衡时，其吸收推动力，吸收速率10. 当湿空气的总压一定时，相对湿度仅与其和有关11. 在下列情况下可认为接近恒定的干燥条件：(1)大里的空气干燥少量的湿物料；(2)少量的空气干燥大里的湿物料；则正确的判断是( )(A).(1)对(2)不对 (B).(2)对(1)不对；(C)(1)(2)都不对 (D). (1)(2)都可以12. 在一定的物料和干燥介质条件下：(1)临界湿含量是区分结合水与非结合水的分界点。

(2)平衡湿含量是区分可除水份与不可除水份的分界点。

正确的判断是：( )(A)两种提法都对 (B)两种提法都不对 (C)(1)对(2)不对 (D)(2)对(1)不对13. 氮气与甲醇充分且密切接触，氮气离开时与甲醇已达传热和传质的平衡，如系统与外界无热交换，甲醇进出口温度相等，则氮气离开时的温度等于( )(A) 氮气进口温度 (B)绝热饱和温度(C) 湿球温度 (D) 露点温度14. 指出“相对湿度，绝热饱和温度、露点温度、湿球温度”中，哪一个参量与空气的温度无关( )(A)相对湿度 (B)湿球温度 (C)露点温度 (D)绝热饱和温度15. 我校蒸发实验所用蒸发器的类型是，这种蒸发器中不存在的一种温差损失是16 进行萃取操作时应使: ( )(A)分配系数大于 1 (B)分配系数小于 1 (C)选择性系数大于 1 (D) 选择性系数小于 117 一般情况下，稀释剂B组分的分配系数k值: ( )(A)大于 1 (B)小于 1 (C)等于 1 (D) 难以判断，都有可能18. 萃取操作依据是____溶解度差异，___________萃取操作中选择溶剂主要原则：较强溶解能力，较高选择性，易于回收19. 单级萃取操作中，在维持相同萃余相浓度下，用含有少量溶质的萃取剂S' 代替溶剂S，则萃取相量与萃余相量之比将＿＿＿＿＿(A)增加；(B)不变；(C)降低，萃取液的浓度(指溶质)将＿＿＿＿(A)增加；(B)不变；(C)降低二、计算题 [20分]在连续精馏塔中，精馏段操作线方程y=0.75x+0.2075，q线方程式为y=-0.5x+1.5x F试求①回流比R②馏出液组成x D; ③进料液的q值;④当进料组成x F=0.44时，精馏段操作线与提馏段操作线交点处x q值为多少?并要求判断进料状态。

三、计算题 [20分]在逆流填料吸收塔中，用清水吸收含氨5%(体积)的空气—氨混合气中的氨，已知混合气量为2826m3/h(标准状况)，气体空塔速度为1m/s(标准状况),平衡关系为Y=1.2X(摩尔比),气相体积总传质系数K Y a为180 kmol/m3h(Y),吸收剂用量为最小用量的1.4倍，要求吸收率为98%。

试求：①溶液的出口浓度X1(摩尔比)；②气相总传质单元高度H OG和气相总传质单元数N OG；③若吸收剂改为含NH3为0.0015(摩尔比)的水溶液，此时液气比为1.646,问能否达到吸收率98%的要求? 为什么？四、计算题 [15分]在常压干燥器内干燥某湿物料。

将500kg的湿物料从最初含水量20%降至2%(均为湿基)。

温度为20℃，湿度为0.01kg水/(kg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℃。

假设该干燥过程为等焓过程。

已知湿空气比容计算公式：v r=(0.772+1.244r m)(t+273)/273×(1.0133×105)/p。

试计算：(1).水分的蒸发量（kg/h）；(2).完成上述干燥任务所需的湿空气量(m3/h)；(3).空气经预热器获得的热量；五、计算题 [15分]拟用一连续操作的单效蒸发器，将9000kg/h的盐溶液由1.0%浓缩至1.5%(质量百分数)，进料温度为40℃，蒸发室为常压操作，常压下水的蒸发潜热为2258.4kJ/kg。

加热的饱和水蒸汽温度为110℃,该温度下的蒸发潜热为2205.2kJ/kg。

传热系数K=1700W/m2℃。

试计算：(1)蒸发水量，(2)浓缩液量，(3)生蒸汽量(4)所需传热面积。

由于是稀溶液，假设溶液沸点和水相同, 料液比热c p值近拟等于纯水的c p值，c p=4.174kJ/kg℃，忽略热损失。

若采用减压操作，蒸发室压强为0.04MPa(绝压), 该压力下水的沸点为75.4℃, 蒸发潜热为2318.6kJ/kg，问在盐溶液流量、进料浓度、温度、浓缩液浓度及传热系数均不变的情况下, 所需要的生蒸汽量及传热面积为多少？计算结果说明什么问题?《食工原理》期末考试卷下（B）参考答案2005.9一、概念题 [共计30分]；1. x n＝y n/[-(-1)y n]＝0.4/(3-2×0.4)=0.182，y n+1＝x n＝0.182，精馏开工阶段或实验研究时2. 一定高度的液层，载点，泛点3. (×)4.0.865.液膜阻力，气膜阻力6.×7. B8.填料的润湿表面及空隙9. 零，零10.湿度，温度11. A12. D 13. B 14.C 15.降膜式蒸发器，静压引起的温差损失16 C 17 B 18.溶解度差异，较强溶解能力，较高选择性，易于回收19. A，B二、计算题 [20分][解] y=[R/(R+1)]x+x D/(R+1)①R/(R+1)=0.75R=0.75R+0.75R=0.75/0.25=3 4分②x D/(R+1)=0.2075x D/(3+1)=0.2075x D＝0.83 4分③q/(q-1)=-0.5q=-0.5q+0.5q =0.5/1.5=0.333 4分④0.75x +0.2075=-0.5x +1.5x F0.75x q ′+0.2075=-0.5x q ′+1.5×0.441.25x q ′=1.5×0.44-0.2075=0.4525x q ′=0.362 5分⑤0<q <1 原料为汽液混合物 3分三、计算题 [20分]解：（1）Y 1=y 1/(1-y 1)=0.05/0.95=0.05263Y 2=Y 1(1-η)=0.05263(1-0.98)=0.001053X 2=0X *1=Y 1/1.2=0.05263/1.2=0.04386min21212121min 4.1L L X X Y Y V L X X Y Y V L =--=⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎭⎫ ⎝⎛* 4分 X 1=X 1*/1.4=0.03133 2分（2）ΔY 1=Y 1-Y *1=0.05236-1.2×0.03133=0.01503 ΔY 2=Y 2=0.001053ΔY =(ΔY 1-ΔY 2)/Ln(ΔY 1/ΔY 2)=0.005258 4分N OG =(Y 1-Y 2)/ΔY =9.81V =2826(1-0.05)/(22.4×(2826/3600/1))=152.7 kmol/(m 2h)；H OG =V /K Y a=152.7/180=0.848 m 5分（3）L /V =1.646, 所以S=1.2/1.646<1操作线将在塔顶位置与平衡线相交,今:X 2=0.0015, Y *2=1.2×0.0015=0.0018故最大可能回收率ηmax =(Y 1-Y 2)/Y 1=(0.05236-0.0018)/0.05263 =96.5%<98%,即达不到吸收率98%的要求。

5分四、计算题 [15分]解：(1).X 1 =0.2/0.8=0.25 ,X 2 =0.02/0.98=0.0204G c =500(1-0.2)=400kgW =400(0.25-0.0204)=91.84 kg/h 5分(2).I 1=(1.01+1.88 r m0)t 1+2490H 0 =127.8=I 2I 2 =(1.01+1.88 r m2 )t 2 +2490H 2 →r m2 =(127.8-60.6)/2603=0.02582L =W (r m2- r m0 )=91.84/0.01582=5807kg 绝干气/hv r =(0.772+1.244r m0)(t 0+273)/273×(1.0133×105)/p =0.841V ＝L×v r =5807×0.841=4888.97 m 3/h 5分(3).Q P =L(1.01+1.88 r m0 )(t 1-t 0 )=478000 kJ/h 5分五、计算题 [15分]解：(1)蒸发室压力为常压时 8分蒸发水量 W ＝F (1－w 0/w 1) ＝9000(1－0.01/0.015) ＝3000kg/h浓缩液量 F －W ＝9000－3000＝6000kg/h传热速率 ＝FC p (t 1－t 0)＋W r ’＝(9000/3600)×4.174(100-40)+3000/3600×2258.4＝2508 kW生蒸汽量 D ＝ /r ＝2508/2205.2 ＝1.14kg/s ＝4100kg/h所需传热面积 A ＝ /(K Δt ) ＝2508×103/(1700(110－100)) ＝147.5m 2(2)蒸发室压力为0.4MkPa(绝压)时, 熔液沸点t 1＝75.4℃ 7分＝(9000/3600)×4.174(75.4-40)+3000/3600×2318.6 ＝2302 kWD ＝2302/2205.2＝1.04kg/s ＝3757kg/hA ＝2302×103/(1700(110－75.4))＝39.1m 2因减压操作，溶液沸点降低，用来加热溶液所需的热量减少故蒸汽用量减少。