12021 -- 2021 学年 1 学期时间110分钟化工原理课程 40 学时 2.5 学分考试形式：闭卷专业年级：化工、制药、应化11级总分100分，占总评成绩 %一、选择填空题(共40分)1、〔5分〕①在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，假设减少吸收剂用量，那么传质推动力将＿减少＿，操作线将＿靠近＿平衡线，设备费用将＿增加＿。

②当温度增高时，溶质在气相中的分子扩散系数将＿增加＿，在液相中的分子扩散系数将＿增加＿。

③对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，那么塔的HOG将＿不变＿，NOG将＿增加＿(增加，减少，不变)。

2、〔1分〕正常操作下的逆流吸收塔，假设因某种原因使液体量减少以至液气比小于原定的最小液气比时，以下哪些情况将发生？〔A〕出塔液体浓度增加，回收率增加〔B〕出塔气体浓度增加，但出塔液体浓度不变〔C〕出塔气体浓度与出塔液体浓度均增加〔D〕在塔下部将发生解吸现象3、〔3分〕假设维持操作中精馏塔的Ｆ、ｘf、ｑ，Ｄ不变，而减少塔釜蒸发量Ｖ。

那么：ｘD＿变小＿，ｘw＿变大＿，Ｌ／Ｖ＿变小＿。

〔变大，变小，不变，不确定〕4、〔6分〕根据以下图所示的双塔吸收流程，在下方示意绘出与其相应的操作线〔OE为平衡线〕，并用图中所示浓度符号标明各操作线端点坐标。

(将示意图绘于答题纸再作答或将原图剪贴于答题纸上作答均可)组合1 组合2组合1 组合2组合1 组合25、〔1分〕进行萃取操作时应使：〔〕A 分配系数大于1B 分配系数小于1C 选择性系数大于1D 选择性系数小于16．〔1分〕萃取剂参加量应使原料和萃取剂的和点M位于〔〕。

Y2bY2aa bY1aX2bX1bX1aX2aY1bXYOEXYOEX1bY2bY2aa bY1aX2bX1aX2aY1bA 溶解度曲线之上方区B 溶解度曲线上C 溶解度曲线之下方区D 座标线上7．〔1分〕萃取是利用各组分间的〔 〕差异来别离液体混合物的。

A 挥发度B 离散度C 溶解度D 密度8．〔3分〕某液体组成为x A = 0.6、x B = 0.4，假设在其中参加与原料液等量的萃取剂S ，写出混合后的组成：x A =〔 0.3 〕、x B =〔0.2 〕、 x S =〔0.5〕。

9、〔3分〕在B-S 局部互溶的萃取操作中，假设萃取相中含溶质A 为85kg ，稀释剂B 为15kg ，溶剂S 为100kg ，那么萃取相中y A /y B =〔5.67〕。

85/1510、填空〔6分〕 ①以空气作为湿物料的枯燥介质当所用空气的相对温度较大时，湿物料的平衡水份相应＿较大＿，自由水份相应＿ 较小 ＿。

②常压下，空气中水汽分压为２０mmHg 时，其湿度Ｈ＝０．０１６８ 。

③物料枯燥时的临界水份是指＿由恒速枯燥转到降速阶段的临界点时，物料中的含水率；它比物料的结合水份 大 ＿。

11、 〔6分〕① 物料的平衡水份一定是( ) (Ａ)．非结合水份 (Ｂ)．自由水份 (Ｃ)．结合水份 (Ｄ)．临界水份 ② 空气温度为ｔo ，湿度为Ｈo ，相对湿度为φo 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，那么( ) (Ａ)．Ｈ1 ＞Ｈ0 (Ｂ)．φ0 ＞φ1 (Ｃ)．Ｈ1 ＜Ｈ0 (Ｄ)．φ0 ＜φ1 ③ 在恒定枯燥条件下，将含水20％的湿物料进行枯燥，开始时枯燥速率恒定，当枯燥至含水量为５％时，枯燥速率开始下降，再继续枯燥至物料恒重，并测得此时物料含水量为 ０．０５％，那么物料的临界含水量为( ) (Ａ)．５％ (Ｂ)．２０％ (Ｃ)．０．０５％ (Ｄ)．４．５５％ ④ 空气的干球温度为ｔ，湿球温度为ｔw ，露点为ｔd ，当空气的相对湿度 φ＝９８％时，那么( ) (Ａ)．ｔ＝ｔw ＝ｔd (Ｂ)．ｔ＞ｔw ＞ｔd(Ｃ)．ｔ＜ｔw ＜ｔd (Ｄ)．ｔ＞ｔw ＝ｔd 12、填空 〔4分〕① 板式塔的类型有：泡罩塔、浮阀塔、和筛板塔 等〔至少列举三种〕。

② 筛板塔设计中，板间距ＨT 设计偏大优点是液沫夹带少，不易造成降液管液泛； 缺点是增加全塔高度。

二、计算题〔15分〕某精馏塔用于别离苯－甲苯混合液，泡点进料，进料量30kmol/h ，进料中苯的摩尔分 率为 0.5，塔顶、底产品中苯的摩尔分率分别为0.95和0.10，采用回流比为最小回流比的 1.5倍，操作条件下可取系统的平均相对挥发度α=2.40。

(1)求塔顶、底的产品量；(2)假设塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，求离开第二块板的蒸汽和液体组成。

答文解：F=D+W F ｘF ＝ＤｘD ＋Ｗｘw 30=D+W 30×0.5=D ×0.95+W ×0.10 D=14.1kmol/h W=15.9kmol/h x e =x F =0.5, ｙe=αｘe ／[1+(α-1)ｘe]=2.40×0.5/[1+(2.40-1)×0.5]=0.706 Rmin=〔ｘD －ｙe 〕／〔ｙe －ｘe 〕＝(0.95-0.706)/(0.706-0.5)=1.18 R=1.5×1.18=1.77 y=[R/(R+1)]x+ｘD ／〔R+1)=[1.77/(1.77+1)]x+0.95/(1.77+1)=0.639x+0.343 ｙ1＝ｘD ＝0.95 ｘ1＝ｙ1／[α－y 1(α－1〕]=0.95/[(2.40-0.95(2.40-1)]=0.888 ｙ2＝0.639x1+0.343=0.639×0.888+0.343=0.910BAF•• MBAｘ2＝0.910/[2.40-0.910(2.40-1)]=0.808三、计算题〔15分〕采用常压枯燥器枯燥湿物料。

每小时处理湿物料１０００ｋｇ，枯燥操作使物料的湿基含量由４０％减至５％，枯燥介质是湿空气，初温为２０℃，湿度Ｈo＝０．００９ｋｇ水／ｋｇ绝干空气，经预热器加热至１２０℃后进入枯燥器中，离开枯燥器时废气温度为４０℃，假设在枯燥器中空气状态沿等Ｉ线变化。

试求：〔１〕水分蒸发量Ｗｋｇ／ｓ；〔２〕绝干空气消耗量Ｌｋｇ绝干气／ｓ；〔３〕枯燥收率为９５％时产品量ｋｇ／ｓ；〔４〕如鼓风机装在新鲜空气进口处，风机的风量应为多少ｍ3／ｓ？答文〔１〕Ｗ＝Ｇc〔ｘ1－ｘ2〕ｘ1＝０．４／〔１－０．４〕＝０．６６７ｘ2＝０．０５／〔１－０．０５〕＝０．０５２６Ｇc＝１０００〔１－０．４〕＝６００ｋｇ绝干料／ｈ∴Ｗ＝６００〔０．６６７－０．０５２６〕＝３６８．６４ｋｇ／ｈ＝０．１０２４ｋｇ／ｓ〔２〕Ｌ＝Ｗ〔Ｈ2－Ｈ1〕Ｈ1＝Ｈo＝０．００９ｋｇ水／ｋｇ绝干气ｔ1＝１２０℃，ｔ2＝4０℃Ｈ2未知，可通过Ｉ1＝Ｉ2求算Ｉ1＝(1.01+1.88Ｈ1)ｔ1+2490Ｈ1＝1.01ｔ1+(1.88ｔ1+2490)Ｈ1Ｉ2＝(1.01+1.88Ｈ2)ｔ2+2490Ｈ2＝1.01ｔ2+(1.88ｔ2+2490)Ｈ2∴Ｈ2＝〔1.01×120+(1.88×120+2490)×0.009-1.01×40〕／〔1.88×40+2490〕＝０．０４１ｋｇ水／ｋｇ绝干气∴Ｌ＝0.1024/(0.041-0.009)＝３．１９７４ｋｇ绝干气／ｓ〔３〕Ｇ2’＝０．９５Ｇ2∴Ｇ2’＝０．９５×Ｇc〔１＋ｘ2〕＝０．９５×６００／３６００×〔１＋０．０５２６〕＝０．１６７ｋｇ／ｓ〔４〕Ｖ＝Ｌ·ｖH ＝3.1974[(0.772+1.244Ｈo)(ｔo+273)/273]＝3.1974[(0.772+1.244×0.009)×(20+273)/273] ＝２．６９ｍ3／ｓ四、计算题〔15分〕用填料塔从一混合气体中逆流吸收所含的苯。

混合气体中含苯５％〔体积％〕，其余为空气, 要求苯的回收率为90％〔以摩尔比表示〕，吸收塔为常压操作，温度为25℃，入塔混合气体为每小时９４０[标准ｍ3]，入塔吸收剂为纯煤油，煤油的耗用量为最小耗用量的１.５倍，该系统的平衡关系Y=０.１４X〔其中Y、X为摩尔比〕，气相体积传质系数ＫY a＝０.035[Kmol/m3.s]，纯煤油的平均分子量Ｍs ＝１７０，塔径Ｄ＝０.６[ｍ]。

试求：〔１〕吸收剂的耗用量为多少[Kg/h]？〔２〕溶液出塔浓度x1为多少？〔３〕填料层高度Z为多少[ｍ]？答文解：〔1〕η=90%, y b=0.05,进口： Y b=y b/(1-y b)=0.05/(1-0.05)=0.05263 〔mol苯/mol气体〕出口 Y a=Y b(1-η)=0.005266〔气体＋苯流量〕V=940/22.4=41.96 kmol/h〔气体流量〕 V B =V(1-y b)=41.96(1-0.05)=39.87 kmol/h (L s /V B )min =(Y b-Y a)/(Y b/m)=(0.05263-0.00526)/(0.05263/0.14)=0.126L s =1.5L s min =1.5×0.126×39.87=7.536 kmol/h=7.536×170 Kg/h=1281Kg/h〔2〕X b =(Y b -Y a )/〔1.5(L s /V B )min 〕 =(0.05263-0.00526)/(1.5×0.126)=0.251 x b =X b /(1+X b )=0.2006 〔3〕ＨOG =V B /(ＫY ａΩ)=(39.87/3600)/(0.035×0.785×０．６2)=1.12 mＮOG =(Y b -Y a )/ΔYm ΔY b =Y b -Y b *=0.05263-0.14×0.251=0.01749ΔY a =Y a -Y a *=0.00526—0=0.00526 ΔY m =(0.01749-0.00526)/ln(0.01749/0.00526)=0.01018ＮOG =(0.05263-0.00526)/0.01018=4.65 Ｚ＝ＨOG ×ＮOG =1.12×4.65=5.2 m五、计算题〔15分〕在B-S 局部互溶物系的单级萃取中，料液中溶质A 与稀释剂B 的质量比为40:60。

采用纯溶剂S=200kg ，溶剂比S / F 为1，脱出溶剂后萃余液'R 浓度'A x =0.3〔质量分率〕，选择性系数β = 8。

试求：萃取液量'E 为多少kg ？解：''''''(1')/(1')A A A A A AB B B B A A y x y x y x y x y x y x β===--'80.3'0.7741(1)'1(81)0.3A A A x y x ββ⨯===+-+-⨯200,40/(4060)0.4F F S kg x ===+=2000.4'0.774'0.3''''200''''F A A E R Fx E y R x E R F E R ⨯=⨯+⨯⎧=+⎧⎨⎨=+=+⎩⎩ 即2化工原理试题及答案(绝密请勿到处宣扬) 12月25日二、选择题〔共5题，每题2分，共10分〕1. 对吸收操作有利的条件是：〔 D 〕 A. 操作温度高、压强高；B. 操作温度高、压强低；C. 操作温度低、压强低；D. 操作温度低、压强高2. 精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板〔 A 〕，液相温度较下层塔板〔 〕 A. 高，低；B. 低，高；C. 高，高；D. 低，低3. 〔 D 〕是塔内气液两相总体上呈逆流流动，而在每块塔板上呈均匀的错流流动。