（勤奋、求是、创新、奉献）2014 ～2015 学年第一学期期末考试试卷主考教师：陆杰、刘锡建、王远强学院化学化工学院班级姓名 __________ 学号 ___________《化工原理（二）》课程试卷A 参考答案（本卷考试时间 120 分钟）题号一二三四五六七八九十总得分题分2020107101815100得分一、填空题（每空1分，共20分）1、精馏过程是利用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理进行的，实现精馏操作的必要条件包括塔顶液相回流和塔底产生上升蒸汽。
2、在温度—组成（t-x-y）图中，气液两相呈平衡状态时，气液两相温度_________相等_______，但气相组成______大于_____液相组成。
3、全回流时，塔顶产品量为_____0______，回流比______无穷大_______，全回流适用的场合通常是_______精馏生产开工或实验研究_________________。
4、当分离要求和回流比一定时， 过热蒸气 进料的q 值最小，此时分离所需的理论板数 最多 。
5、吸收是利用各组分溶解度 不同而分离气体混合物的单元操作，当气相中溶质的的实际分压高于 与液相成平衡的溶质分压时，溶质从气相向液相转移，发生吸收过程。
6、易溶气体的吸收过程属于_______气膜_________控制过程，传质总阻力主要集中在__气膜_______侧，提高传质速率的有效措施是提高______气________相流体的流速和湍动程度。
7、恒速干燥阶段也称为表面汽化 控制阶段，降速阶段也称为内部迁移 控制阶段。
8、饱和空气中冷却， 湿度_________降低________，露点温度 _______降低________。
二、选择题（每题2分，共20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、精馏过程中在精馏塔中每一块塔板上（ C ）。
(A) 只进行传质 (B) 只进行传热(C) 同时进行传热传质 (D) 有时进行传热，有时传质 3、操作中的精馏塔，保持q 、 F 、D x 不变，减小F x ，则（ C ）。
(A) D 增大，R 减小 (B) D 不变，R 增加 (C) D 减小，R 增加 (D) D 减小，R 不变 4、精馏塔的塔板上，比较理想的气液接触状态是（ D ）。
(A) 鼓泡状和蜂窝状 (B) 鼓泡状和泡沫状 (C) 蜂窝状和喷射状 (D) 泡沫状和喷射状5、吸收过程的推动力是（ D ）。
(A) 浓度差 (B)温度差 (C) 压力差 (D) 实际浓度与平衡浓度差6、已知SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1=、E2=、E3=，则（ A ）。
(A)t1<t2(B) t3>t2(C) t1>t2(D) t3<t17、低浓度逆流吸收操作中，若其他操作条件不变，仅增加入塔气量，则气相总传质单元高度OGH将（ A ）(A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不能判断8、在总压下，湿空气中水蒸气分压为 kPa,其湿度值为（ D ）kg/kg绝干气。
(A) (B) (C) (D)9、用相对湿度ϕ值可以判断该湿空气能否作为干燥介质，ϕ值越小，吸湿能力（ C ）(A)不变 (B) 越小 (C) 越大 (D)不确定10、物料的平衡水分一定是（ C ）(A) 非结合水分(B) 自由水分(C) 结合水分(D) 临界水分三、（10分）在常压操作的连续的精馏塔，分离含甲醇与水溶液，其中甲醇含量为（均为摩尔分数，下同），原料液的流量为100kmol/h，进料为气液混合进料，q为，馏出液组成为，釜液组成为，回流比为。
假设塔内气、液均为恒摩尔流动。
试求：（1）产品的流量D 、W ，kmol/h ； (5分)（2）精馏段下降液体流量和提馏段的上升蒸汽流量，kmol/h 。
(5分)解： （1）由全塔物料衡算得F D WF D W Fx Dx Wx =+=+()100(0.40.04)39.6/0.950.04F W D W F x x D kmol h x x --===--解得10039.660.4/W F D kmol h =-=-=（2） 2.539.699/L RD kmol h ==⨯=39.699138.6/V L D kmol h =+=+=(1)V V q F '=+-138.6(0.81)100118.6/V kmol h '∴=+-⨯=四、（7分）已知在（绝压）下，摩尔浓度为m 3的氨水溶液上方的平衡氨分压3987NH P Pa *=。
（假设：在上述范围内气液平衡关系服从亨利定律。
氨水密度为1000kg/m 3）试求：（1）溶解度系数H ；（3分） （2）亨利系数E ；（2分） （3）相平衡常数m 。
（2分） 解：（1）根据已知条件3987NH P Pa *=33NH NH c P H *=33430.58245.910/987NH NHc H kmol m Pa P -*∴===⨯⋅（2） 41000 5.91018sH EM E ρ-≈==⨯⨯49.41094E Pa kPa ∴==⨯=（3）940.928101.3E m P ===五、（10分）一连续干燥器中，每小时处含水量为8%的湿物料1000kg ，经干燥后物料含水降至2%（均为湿基），湿度为水/kg 绝干气的空气经预热器加热至120℃进入干燥器，出干燥器时降温至45℃，湿度为水/kg 绝干气。
（1）空气在进出干燥器的焓的变化；（4分） （2）水分蒸发量；（3分）（3）空气的消耗量及单位空气消耗量。
（3分） 解：（1）1111(1.01 1.88)2490I H t H =++=(1.01 1.880.009)12024900.009=145.64kJ/kg +⨯⨯+⨯绝干气 2222(1.01 1.88)2490I H t H =++=(1.01 1.880.022)4524900.022=102.09kJ/kg +⨯⨯+⨯绝干气 12-43.55kJ/kg I I I ∆=-=绝干气（2）水分蒸发量11*(1)G G W =-=1000*=920kg/h第一种解方法：2112 (1)/(1)920/(10.2)938.8/G G W W kg h =--=-= 12W G G =-==h=s第二种解方法：111/(1)X W W =- 222/(1)X W W =- 12()W G x x =-代入数据解得W=h （3）空气的消耗量。
21/()61.2/(0.0220.009)4707.7/L W H H kg h =-=-= 211/()1/(0.0220.009)76.92kg /kg l H H =-=-=干空气水六、（本题18分）某一常压连续精馏塔内对苯-甲苯的混合液进行分离。
原料液组成为（摩尔分率,下同），该物系的平均相对挥发度为，饱和蒸汽进料。
进量流量为100kmol/h ，塔顶产品采出流量为40kmol/h ，精馏段操作线方程为20.075.01+=+n n x y求：(1) 馏出液组成和釜液组成；（4分） （2）提馏段操作线方程式；（5分） （3）最小回流比；(5分)（4）若塔顶第一块板下降的液相组成为，该板的气相默夫里效率E mV,1。
（4分）解：（1）根据精馏段操作线方程得175.0+=R RR = 3 0.2131D D x xR ==++ D x =根据物料衡算D W FD W FDx Wx Fx +=+=D = 40kmol?h -1W = F －D= 100 – 40 = 60 kmol?h -140100400.8601000.35W W x +=⨯+=⨯ x w =（2） L = R D = 3 ? 40 = 120 kmol?h -11mm W L qF Wy x x L qF W L qF W++''=-+-+- , q= 011200600.0520.05120060120060mm my x x ++'''∴=-⨯=-+-+- （3）已知饱和蒸汽进料，所以 0.35q F y x ==1(1)xy xαα=+-0.350.1772.5 1.5 2.5 1.50.35q y x y ∴===--⨯min 0.80.352.60.350.177D q q qx y R y x --===--(4) 11*1)15.2(15.2x x y -+=2.50.650.8231(2.51)0.65⨯==+-⨯ y 2 = ? + =x D =y 1 =12,,1*120.80.6880.830.8230.688m V y y E y y --===-- 七、（15分）某逆流吸收塔，用纯溶剂吸收混合气体中的可溶组分。
气体入塔浓度为（摩尔分率），回收率为。
平衡关系为Y* = 2X ，且知操作液气比为最小液气比的倍，气相传质单元高度H OG = 0.9m 。
试求：(1)操作液气比L/V ；（5分）(2)所需塔的填料层高度Z ，m ；（6分）(3)若该塔操作时，因解吸不良导致入塔溶剂摩尔比为，其他入塔条件不变，则回收率又为多少（4分） 解：⑴已知10.01y =1110.010.01010110.01y Y y ===--321(1)0.01010(10.90) 1.01010Y Y ϕ-=-=-=⨯20X =312min 120.01010 1.01010 1.80.01010/20Y Y L V X X -*--⨯⎛⎫=== ⎪--⎝⎭16.28.12.12.1min=⨯=⎪⎭⎫⎝⎛=∴V L V L （2）9259.016.2/2===L mVS12221ln (1)1OGY Y N S S S Y Y **⎡⎤-=-+⎢⎥--⎣⎦10.01010ln (10.9259)0.9259 6.910.92590.001010OG N ⎡⎤=-+=⎢⎥-⎣⎦m N H Z OG OG 21.690.69.0=⨯=⋅=∴⑶若10.0006X '=此时S 不变，H OG 不变、Z 不变，则N OG 不变，所以1222Y Y Y Y **--不变，即： 12120.010100.010100.0101020.00060.00101020.0006mX Y mX Y '--⨯=='''--⨯ 解得：32 2.0910Y -'=⨯，1210.010100.0020979.3%0.01010Y Y Y ϕ'--===。