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1、1 化工原理传质与分离工程统考题题解试卷编号： 2019-06 班级姓名学号总分题号一二三四五分数30 10 20 20 20 得分评卷人一、选择填空题（ 30分）1、 （ 2 分）全回流精馏操作时，在x-y 图中操作线的斜率为（C） 。A 0；B 0.5；C 1；D 。2、 （ 2 分）恒摩尔流假设指的是各组分的摩尔气化热相等，气液两相间交换的显热不计，忽略热损失。3、 （ 2 分）恒沸精馏与萃取精馏主要用于具有恒沸点和相对挥发度很小的物系。4、 （ 2 分）拉乌尔定律是说明（C） 。A 气相中两组分之间关系；B 液相中两组分之间关系；C 气相与液相中同一组分之间的平衡关系；D 气相与液相中
2、不同组分之间的平衡关系。5、 （ 2 分）在精馏塔设计中，当F，xF，xD,xW为一定，将进料热状况q=1 改为 q=0，并维持回流比和提馏段上升蒸汽量不变，此时所需理论塔板数（A ） 。A 增多；B 减少；C 不变；D 说不清。6、 （ 4 分）完成下列各种传质速率方程式：NA= kG ( p - pi )；NA= kL（ ci c） ；NA = KG ( p p* ) ；NA = KL ( c* - c ) 。7、 （ 2 分）等板高度是指与理论板传质作用相当的填料层高度。8、 （ 4 分） Kya 称为气相总体积吸收系数，其中 a 是有效比表面积，a 不仅与填料的形状、尺寸及填充状况有关
3、，还受流体的物性及流动状态的影响。9、 （ 1 分）所谓空塔气速，即按空塔截面积计算的气体线速度，m/s。10、 （1 分）操作线与负荷性能图上曲线的两个交点分别表示塔板的上下操作极限，两极限的 气体流量之比称为塔板的操作弹性。2 11、 （2 分）当板式塔的塔径大于2.2m 时，为了减少液面落差，可采用双溢流及阶梯流的溢流装置。12、 （1 分）53sTfLHA秒的原因是为了使溢流液体中夹带的气泡能来得及分离。13、 （2 分）在同一房间内不同物体的平衡水汽分压是否相同？相同。它们的含水量是否相等？不相等。14、 （3 分）间歇恒定干燥时，如进入干燥器的空气中水汽分压增加，温度不变，则恒速干
4、燥阶段物料温度增大，恒速干燥阶段干燥速率减小，临界含水量XC减小。二、问答题（每题5 分，共 10 分）1、用 N2气干燥含少量苯的物料以回收苯，回收流程如附图所示。请在 H-I 图中绘出 A、B、C 各操作点的相对位置，并比较A、 B、C 各操作点的温度、湿度和相对湿度的大小。冷却冷凝器预热器干燥器H22tHt0011Htt2H2ABC风机解答：HH02ABCttt120=1A 点为冷却析出苯后的湿N2气状态，为饱和状态。由图可见，t0t2H0=H1；120=1。3 2、在有降液管的板式塔，当)(WTdhHH时就会发生液泛。请说明WTdhHH,的意义，并在操作上提出避免液泛发生的措施。解答：
5、Hd 为降液管中当量清液层高度；是考虑降液管充气及操作安全两种因素的校正系数；HT是板间距； hw 是堰高。操作上可降低Ls 或 Vs，或同时降低Ls、Vs，可避免液泛发生。三、 （20分）一常压连续操作的精馏塔，用来分离苯和甲苯混合物。混合物含苯0.6 摩尔分率，以100Kmol/h 流量进入精馏塔，进料状态为气液各占50%摩尔数， 操作回流比为最小回流比的1.5 倍；要求塔顶馏出液组成为0.95(苯的摩尔分率，下同)，塔底釜液组成为0.05。在操作条件下，苯和甲苯的相对挥发度为2.5。试求：（1）塔顶和塔底产品量；（2）最小回流比；（3）精馏段操作线方程；（4）提馏段操作线方程。解答：1
6、求塔顶和塔底产品量由F=D+W FxF=DxD+WxW得 D=F（xF-xW）/(xD-XW)=100(0.6-0.5)/(0.95-0.05) D=61.11kmol/h W=F-D=100-61.11=38.89kmol/h 2 求最小回流比由题可知q=0.5 q 线方程为： y=0.5x/(0.5-1)-xF/(0.5-1) y=-x+1.2 平衡线方程为：y=x/(1+( -1)x) y=2.5x/(1+1.5x) 令 =并化简得 1.5x2+1.7x-1.2=0 求得 q 线与平衡线交点：xq=0.492 yq=0.708 Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)=(0.95-0.7
7、08)/0.708-0.492)=1.12 4 3 求精馏段操作线方程R=1.5Rmin=1.5x1.12=1.68 yn+1=Rxn/(R+1)+xD/(R+1)=1.68xn/(1.68+1)+0.95/(1.68+1) yn+1=0.627xn+0.354 4 求提馏段操作线方程L=L+qF=RD+0.5F=1.68x61.11+0.5x100=152.66 V=V+(q-1)F=D(R+1)+(0.5-1)x100=113.77 Ym+1=(L/V ) xm-wxw/V=152.66xm/113.77-0.05x38.89/113.77 Ym+1=1.34xm-0.017四、 （20分
8、）在常压填料吸收塔中, 以清水吸收焦炉气中的氨气. 标准状况下 , 焦炉气中氨的浓度为10 (克)/米3, 流率为 5000m3/h . 要求回收率不低于99%. 若吸收剂用量为最小用量的1.5 倍 . 混合气体进塔的温度为30oC,空塔速度为1.1m/s . 操作条件下平衡关系为Y = 1.2 X.气相体积吸收总系数KYa = 220 kmol/( m3h ).求: （1） 吸收剂的流率(kmol 水/h) ；（2）气相总传质单元数(NOG) ；（3）填料层高度。注：氨的分子量为17 解答： （1） 吸收剂的流率(kmol 水/h) ：hkmolOHLLXXYYVLhkmolyVYYyyYy
9、/)(3932625. 15. 126201177.092.202 . 10134. 0)000134.00134. 0(220)(/)(220)0132.01 (4.225000)1 (4.225000000134. 0)99. 01(0134.0)1 (0134.00132.010132.010132.0106.4410588. 04 .22117110001002min2121min112111331惰性气体（2）气相总传质单元数(NOG) ：由全塔氨的物料衡算5 7.10001124.0000134. 00134.000124.0)()(ln)()()0(000892. 000743.
10、02. 100743.092.2393)000134.00134.0(220)0(393)()(2122112211221*11112121mOGmYYYNYYYYYYYYYXYmXYXXXYYVXXL（3）填料层高度64. 77.10714.0 4. 11. 127336003035000714.04 .12202202mNHZmuVmaKVHOGOGYOG其中五、 （20分）有一常压绝热干燥器，已知空气进入加热器前的状态为%30,2000Ct，出干燥器的状态为干空气水 kgkgHCt/02.0,8022，湿物料处理量为5000kg/h，含水2.01w，要求干燥产品含水02.02w（均为湿基
11、含水量） 。试求：（1）离开预热器时空气的温度和湿度；（2）预热器中用潜热为r = 2250 kJ/kg 的水蒸汽（饱和）加热湿空气，求饱和水蒸汽的用量（预热器的热损失为换热量的5%） 。注： 20时水的饱和蒸汽压为2.33kN/ . 解答：（1）离开预热器时空气的温度和湿度干空气水 kgkgpPpHHss/004.01033.23. 01013251033.230. 0622.0622. 033000001由于干燥器为绝热，故空气在其间经历的过程近似为一等焓过程，所以12II，即6 CtHtHHtH5.121004.088.101.1004.0249002.0249080)02.088.101.1(2490)88.101.1(12490)88.101.1(122211（2）饱和水蒸汽用量hkgrQQmmhkJQhkgLhkgwwwGWHHWLttHLQPPPP/4 .2766225010928.505. 1%5/10928.5)205 .121()004.088. 101.1 (57400/57400004.002. 04.918/4.91802.0102.02 .050001,)(88.101. 1(66221112010为故饱和水蒸汽用量干空气水
