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中南大学2006年上期化工原理(下)试题与答案

中南大学考试试卷(A)2006 -- 2006 学年 1 学期时间110分钟化工原理(下) 课程 48 学时 3 学分考试形式:闭卷专业年级:化工0301-0306 总分100分,占总评成绩 70 % 注:此页不作答题纸,请将答案写在答题纸上一、选择填空题(40分)1.(2分) 在常压下,20℃时,氨在空气中的分压为15.2 kPa, 与之平衡的氨水浓度为15 kgNH3/100 kg H2O,此时m=__________。

2.(4分) 将相对挥发度为2.47的某二元混合物在全回流操作的塔中进行精馏,现测得全凝器中冷凝液组成为0.98,塔内第二层塔板上升的汽相组成为0.969,则离开塔顶第一层塔板的液相浓度为______________,塔顶第一层板的汽相默弗里效率为______________。

3. (2分) 等速干燥阶段物料表面的温度等于________________________________。

4.(2分) 常压下乙醇-水溶液的y-x图上,有一点是平衡线与对角线的交点M, 此点溶液称为__________, 其两相的浓度__________。

5.(2分) 将含水量为0.5 kg水/kg绝干料的某物料与一定状态的空气接触,测出物料的平衡水分为0.05 kg水/kg绝干料,则此物料的自由水分为______________________。

6.(4分)将含SO2为10%(体积)的气体混合物与浓度为0.020 kmol/m3的SO2水溶液在一个大气压下相接触。

操作条件下两相的平衡关系为P A*=1.62C A (atm),则SO2将从__________相向__________相转移,以气相组成表示的传质总推动力为_________________atm。

7.(2分) 临界湿含量与哪些因素有关?(举其中四个因素)______________________________________________________________________。

8、(2分) 精馏过程的操作线为直线,主要基于__________。

A. 塔顶泡点回流B. 理想物系C. 恒摩尔流假定D. 理论板假定9、(2分) 在某精馏塔操作中,若保持F,x F,q,V’(塔釜上升蒸汽量)不变,减小D,则塔顶易挥发组分回收率__________。

A. 增大B. 不变C. 减少D. 不确定10、(2分)负荷性能图中有____条线,分别是_____________________________________________________________________________________________。

11、 (4分)(1)分配系数 kA<1表示萃取相中A组分浓度yA(<,=,>)萃余相中A组分浓度XA 。

(2)选择性系数β与精馏操作中_____________________________________相当。

(3)在B-S部分互溶系统中,若萃取相中含溶质A=85kg,稀释剂B=15kg,溶剂S=100kg,则萃取相中yA/yB=____________________________________。

(yA、yB均表示质量分率)12、(2分)三级错流萃取如图示。

已知各级分配系数kA均为 1,各级的溶剂比:S1/F=S2/R1=S3/R2=1 ,使用纯溶剂。

试在图中表示三级错流过程。

13、(2分)请将你认为最恰切答案填在( )内:(1) 进行萃取操作时应使: ( )A) 分配系数大于 1 B) 分配系数小于 1C) 选择性系数大于 1 D) 选择性系数小于 1(2) 一般情况下,稀释剂 B组分的分配系数 kB值: ( )A) 大于 1 B) 小于 1C) 等于 1 D) 难以判断,都有可能14、(2分)请将你认为最确切答案填在()内。

连续精馏塔设计时,当采用塔顶全凝器,泡点回流方案时,为完成分离任务所需理论板数为NT1。

若采用塔顶分凝器,而回流比和前方案相同时,则完成同样分离任务所需理论板数为NT2。

比较:()(A)NT2>NT1;(B)NT2=NT1;(C)NT2<NT1;(D)判断依据不足。

15、(2分) 物料中非结合水的特点之一是其产生的水蒸汽压_____________同温度下纯水的饱和蒸汽压。

A. 小于B. 等于C. 大于D.不确定16、(4分)(1)在逆流吸收塔操作时,物系为低浓度气膜控制系统,如其他操作条件不变,而气液流量按比例同步减少,则此时气体出口组成ya将____,而液体出口组成xb将____,回收率将____。

(2)工程上常用水——空气系统进行氧解吸以测定填料传质性能,这种系统属于_____系统,传质阻力主要在____一测。

二、(15分)某精馏塔用于分离苯-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)求出精馏段操作线方程;(3)若塔顶设全凝器,各塔板可视为理论板,求离开第二块板(由塔顶往下数)的蒸汽和液体组成。

三(15分)某厂有一填料吸收塔,直径为880 mm,填料层高6 m,所用填料为56 mm的拉西环。

在25℃及101.325 kPa(绝压)时,每小时处理2000 m3含5%(体积)丙酮的空气-丙酮混合气,处理时用水作溶剂,塔顶送出的尾气中含丙酮0.263%(体积)。

塔底送出的溶液中每kg含丙酮61.2 g。

在上述操作条件下,平衡关系为y*=2x。

根据上述所测出的数据,试求:(1)气相总传质系数K y a;(2)每小时回收的丙酮量。

已知丙酮分子量为58,水分子量为18.四、(20分)在一干燥器中干燥某湿物料,每小时处理湿物料1000kg,经干燥后物料的含水量由40%减至5%(均为湿基),干燥介质为373K的热空气,其中所含水汽的分压为1.0kN/m2,空气在313K及相对湿度70%下离开干燥器,试求所需要的空气量。

水在313K时的饱和蒸汽压可取为7.4kN/m2,湿空气的总压为101.3kN/m2。

五、(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。

采用溶剂比为 1。

试求:⑴选择性系数β;⑵当溶剂用量为最少时, 求萃取液浓度yA°。

(设所涉及范围内分配系数KA均相同)中南大学考试试卷(A)答案2006 -- 2006 学年 1 学期时间110分钟化工原理(下) 课程 48 学时 3 学分考试形式:闭卷专业年级:化工0301-0306 总分100分,占总评成绩 70 %注:此页不作答题纸,请将答案写在答题纸上一、选择填空题(40分)1、(2分) 在常压下,20℃时,氨在空气中的分压为15.2 kPa, 与之平衡的氨水浓度为15 kgNH3/100 kg H2O,此时m=__________。

答案: 1.0952、(4分) 将相对挥发度为2.47的某二元混合物在全回流操作的塔中进行精馏,现测得全凝器中冷凝液组成为0.98,塔内第二层塔板上升的汽相组成为0.969,则离开塔顶第一层塔板的液相浓度为______________,塔顶第一层板的汽相默弗里效率为______________。

答案: 0.969 ; 0.6043、(2分) 等速干燥阶段物料表面的温度等于________________________________。

答案:干燥介质-热空气的湿球温度4、(2分) 常压下乙醇-水溶液的y-x图上,有一点是平衡线与对角线的交点M, 此点溶液称为__________, 其两相的浓度__________。

答案:恒沸液相等5、(2分) 将含水量为0.5 kg水/kg绝干料的某物料与一定状态的空气接触,测出物料的平衡水分为0.05 kg水/kg绝干料,则此物料的自由水分为______________________。

答案: 0.45kg水/kg绝干料6、(4分)将含SO2为10%(体积)的气体混合物与浓度为0.020 kmol/m3的SO2水溶液在一个大气压下相接触。

操作条件下两相的平衡关系为P A*=1.62C A (atm),则SO2将从__________相向__________相转移,以气相组成表示的传质总推动力为_________________atm。

答案:气 ; 液 ; 0.0676 atm7、(2分) 临界湿含量与哪些因素有关?(举其中四个因素)_____________________________________________________________。

答案:物料的含水性质、大小、形态、堆积厚度,干燥介质的温度、湿度、流速以及同物料的接触状态(由干燥器类型决定)8、(2分) 精馏过程的操作线为直线,主要基于__________。

A. 塔顶泡点回流B. 理想物系C. 恒摩尔流假定D. 理论板假定答案:B9、(2分) 在某精馏塔操作中,若保持F,x F,q,V’(塔釜上升蒸汽量)不变,减小D,则塔顶易挥发组分回收率__________。

A. 增大B. 不变C. 减少D. 不确定答案: C10、(2分) 负荷性能图中有____条线,分别是______________________________________________________________________________。

答文:① 5 ②液泛线、雾沫夹带线、漏液线、液相上限线、液相下限线11、(4分)(1)分配系数 kA<1表示萃取相中A组分浓度yA(<,=,>)萃余相中A组分浓度XA 。

(2)选择性系数β与精馏操作中____________________________________________相当。

(3)在B-S部分互溶系统中,若萃取相中含溶质A=85kg,稀释剂B=15kg,溶剂S=100kg,则萃取相中yA/yB=____________________________________。

(yA、yB均表示质量分率)答文:①萃取相中A组分浓度yA<萃余相中A组分浓度XA②相对挥发度α③5.67 ∵yA=85/(15+85+100)=0.425 yB=15/(15+85+100)=0.075∴yA/yB=0.425/0.075=5.6712、(2分)三级错流萃取如图示。

已知各级分配系数kA均为 1,各级的溶剂比:S1/F=S2/R1=S3/R2=1 ,使用纯溶剂。

试在图中表示三级错流过程。

参见附图: w10b023.t答文:评图标准: M1、M2、M3各点应在中点,ER平行与BS。

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