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A卷第1页（共6页） …………….……密………………………………………封………………..…………………线..………..………………. ………..…… 2007～2008学年第 2学期《化工原理∙下册》课程考试试卷参考答案及评分标准(A 卷) 注意：1、本试卷共 6页；2、考试时间120 分钟一、填空、判断与选择题（40分）1（2 分）某一操作中吸收塔，若吸收剂的温度突然升高，则C说法不正确。 A．Y1，X2 不变； B．Y2 增大，X2 不变； C．Y2 增大，X1 不变； D．Y1 不变，X1 减小。2（4 分）在某吸收系统中，已知 ky＝3.8×10 －4 kmol/m 2 ∙s，kx＝1.25×10 －2 kmol/m 2 ∙s，平衡关系 y＝x，则 Ky＝3.69×10－4kmol/(m2·s)，此气体是易溶气体，此过程属于气膜控制，欲强化此过程应增加总压和增大气流速度。3（6 分）如附图1 所示，在密闭容器内存在某种低浓度水溶液，容器内压强为 p0，溶液温度为 t，溶质含量为c(x)，试问： (1)若将 N2 压入容器，则 E 不变，H 不变，m 变小， pe 不变； (2)若溶液温度 t 下降，则 E 变小，H 变小，m 变小， pe 变小； (3)注入溶质 A，则 E 不变，H 不变，m 不变，pe 变大。4（4 分）某吸收塔中，物系的平衡线方程为 x y 0 . 2=，操作线方程为 001 . 0 5 . 3+= x y ，当 06 . 0 1= y ， 002 . 0 2= y 时，= 1 x1.686×10－2，= 2 x2.857×10－4，= V L/3.5，气相传质单元数= OG N6.79。5（2分）对于低浓度气体吸收，部分吸收剂(L/2)从塔中部循环入塔，如附图2所示。设L ＝V，则其操作线应为(b)。 x 2 x 1 y 2 y 1 (a) x 2 x 1 y 2 y 1 (b) x 2 x 1 y 2 y 1 (c) x 2 x 1 y 2 y 1 (d) L，x 2 x 1 L/2 G，y 1 y 2 附图2 附图 1A卷第2页（共6页）6（3 分）饱和液体的= q1；饱和蒸汽的= q0；蒸汽是液体 2 倍的混合进料液的= q1/3。7（2 分）已知精馏段操作线方程为： 24 . 0 75 . 0+= x y ，则该塔的操作回流比为(B )，塔顶产品浓度xD 为(C ) (A) 0.9 (B) 3 (C)0.96 (D) 4 (E) 0.98 (F) 28（2 分）板式塔精馏操作，已知物系在操作条件下，相对挥发度为 α，操作方程为y＝ax＋b，设第 n 块板为一理论板，进出该板各物流如附图 3 示，则 yn+1 和 xn－l 的关系是(C )： 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ) 1 ( 1 ) 1 ( 1--+-+--+-+-++-+=+= n n n n n n n n n n x x y b x a y x x y b x a yaaaa9（2分）当大液气比操作时，宜采用(C)。 (A)齿形堰； (B)低的堰长塔径比( D L / W )； (C)双溢流或高的( D L / W )； (D)圆形堰10（2分）塔板上布置安定区的目的是为了(B )。 (A)防止雾沫夹带量过高； (B)防止越堰液体的气体夹带量过高 (C)防止漏液量过大； (D)液体分布不均匀11（2分）一般情况下，溶质A的分配系数kA(D )。 (A)大于1； (B)小于1； (C)等于1； (D)难以判断12（2分）在单级萃取过程中，若萃取剂用量减少，则萃取相 A yA，萃余相 A xA，脱去溶剂后萃取液o A yD，萃余液o A xA。 (A)变大； (B)变小； (C)不变； (D)不确定13（2分）干燥介质的温度和流速相同，在Ha、Hb两种湿度下测得干燥速率曲线如附图4所示，这表明Ha(B )Hb。 (A)大于； (B)小于； (C)等于； (D)接近于14（3 分）在恒定干燥条件下，将含水 35%（湿基）的湿物料进行干燥，开始时干燥速度恒定，当干燥至含水量为 8%(干基) 时，干燥速率开始下降，再继续干燥至物料恒重，并测得此时物料含水量为 0.08%(干基)。则物料的临界含水量为8%(干基)，平衡含水量为0.08%(干基)，自由含水量为53.77 %(干基)。附图 3 (A) (B) (C) (D) 附图4A卷第3页（共6页） …………….……密………………………………………封………………..…………………线..………..………………. ………..……15（2分）物料含结合水和非结合水的分界是(C)。 (A)等速干燥阶段终点； (B)降速干燥阶段终点； (C)水分与纯水的蒸汽压相等； (D)第一和第二降速阶段的交点。二、分析与判断题（24分）1（8 分）某吸收塔 H＝∞，气体流量 G与组成y1 和液相组成 x2 不变，试绘出以下两种情况下的操作线(平衡线如附图 5 所示)。 (1) L／G＞m；（2 分） (2) L／G＜m；（2 分） (3) 试讨论在以上两种情况下，增加 L／G 能否使气体出口含量y2 降低?（4 分） (a)L／G＞m (b) L／G＜m 附图 5 在第一种情况下，增加 L／G不会降低y2(y2 恒定不变)，只会无谓地降低 x1，增大操作的负荷；在第二种情况下，增加 L／G对降低y2 效果显著。2（8 分）连续精馏操作，原工况为泡点进料，现由于某种原因原料温度降低，使 q＞1，进料浓度xF，塔顶采出率 D／F及进料位置均保持不变。试判断： (1) （2分）塔釜蒸汽量V 保持不变，则塔釜加热量QR 不变，塔顶冷量QC 变小， x′D 变小，x′W 变大； (2) （2+4 分）保持回流比 R 不变，则塔釜加热量 QR 变大，塔顶冷量 QC 不变， x′D 变大，x′W 变小 (变大，变小，不变，不确定)，并分别画图 6所示意新旧工况的操作线变化。 (a) (b) 附图 6A卷第4页（共6页）3（8分）如附图7所示，当采用部分废气循环，废气先混合、后预热流程和新鲜气先预热后混合流程，试分析比较两种方案耗热量的大小并说明理由。从图中可看出，由焓差(IM－I0)可求得所耗热量，无论先混合后预热流程还是先预热后混合流程，耗热应该一样，只不过先预热后混合，气体的出口温度高些，要能位较高的热源。从虚线框中可看出，进出物料的量和焓均相等，故提供给预热器的热量相等。附图 7 三、计算题（36分）1（10 分）在常压操作的逆流吸收塔内，用纯溶剂吸收混合气中的可溶组分 A，入塔气体中 A 的摩尔分率为 03 . 0 1= y ，要求吸收率 80 . 0=h。现已知操作条件下的 ) ( 8 . 0 / 常数=== m L mG S ，平衡条件 mx y=，与入塔气体成平衡的液相浓度 03 . 0 1=* x 。试计算：①操作液气比为最小液气比的倍数；（4分）②吸收液的出口浓度；（2 分）③完成上述分离任务所需的气相传质单元数 OG N 。（4 分）解：①根据 03 . 0 1= y ， 03 . 0 1=* x 及 mx y=得 1 / 1 1==* x y m （1 分）又根据 8 . 0 /== L mG S 得操作的液气比为 25 . 1 8 . 0 / 1 /== G L （1 分）最小液气比为() 80 . 0 0 / / 1 1 2 1 2 1 min==-=--=* m m y y x x y y G Lhh（1 分）操作液气比为最小液气比的倍数 563 . 1 80 . 0 25 . 1 ) / ( ) / ( min== G L G L （1 分）②吸收液的出口浓度 0192 . 0 8 . 0 03 . 0 25 . 1 1 ) ( 2 1 2 1=´´=-+= y y L G x x （2 分）③ 94 . 2 0 ) 80 . 0 1 ( 03 . 0 0192 . 0 03 . 0 ln 8 . 0 1 1 ln 1 1 2 2 1 1 OG=----=---= mx y mx y S N （4 分）2（10 分）某二组分混合液用精馏分离，其进料摩尔分率为 0.5，泡点进料，系统的相对挥发度 α＝2，塔顶出料量是进料量的 60%(摩尔比)。如果所采用的精馏塔的理论塔板数为无穷多块，试计算：R＝0.8时，塔顶与塔底的组成各为多少？解：已知： 8 . 0 0 . 2 1 5 . 0 40 . 0 60 . 0 F====== R q x F W F D ，，，，，a I 0 I M I 0 I M 先混合后预热流程先预热后混合流程A卷第5页（共6页） …………….……密………………………………………封………………..…………………线..………..………………. ………..…… 两段的操作线方程 D D D 555 . 0 444 . 0 9 5 9 4 1 1 1 x x x x x R x R R y+=+=+++=（1）（1 分）（2 分）相平衡方程： ) 1 /( 2 x x y+=（3）（1分）从题给参数知，两段操作线的斜率一定，当精馏塔的理论塔板数为无穷多时，必有两段的操作线与平衡线相交，此时精馏塔的分离能力达到最大值，如图示。（2 分）当 5 . 0 F= x 时，由式(3)得： 667 . 0 F= y （1 分）将 5 . 0 F= x ， 667 . 0 F= y 分别代入式(1)和式(2)得 80 . 0 D= x ， 05 . 0 W= x （2 分，各 1 分）检验：根据物料衡算约束式有： 833 . 0 80 . 0 833 . 0 50 . 0 6 . 0 / D 1 F max D,==´=£- x D Fx x ，故满足物料衡算式的要求。（1分）3（6 分）某混合液含溶质 A 为 50％，溶质 B 为 50％，用纯溶剂进行单级萃取，物系的相平衡关系如附图所示，试求在多大溶剂比下操作所获得的萃取液浓度最高？此时溶质的萃余率为多少？并写出作图步骤。【求解步骤如下】（1）根据xF 确定 F 的位置，连接 FS；（2）过 S 点作溶解度曲线的切线 SE，并延长至于 AB 线相交，得最大萃取液的组成 88 . 0 max A=o y ；（3）过 E 点作 AB 的平行线与辅助曲线相交于点 H，再过H 点作 AS 线的平行线与溶解度曲线相交于点 R，连接 E、R 得最大萃取液组成下所对应的平衡联结线 ER。（4）联 S、R，并将 SR 线延伸至与 AB 边相交，得满足该条件下的萃余率，即 24 . 0 A=o x 。4（10 分）某湿物料的的干燥速率在恒速段为 h) /(m ) ( 1.5kg 2 c×=水 U ，在降速段的干燥速率为 75 . 0 5 . 7-= X U 。若将该物料从 )/kg ( 0.15kg 6 . 0 2 1 水干燥到== X X (绝干物料)试求干燥时间(已知 2 c kg/m 20 /= A G )。 (x F ，y F ) x F x D x W （2） W W W 370 . 0 370 . 1 / ) 1 ( / / ) 1 ( 1 / ) 1 ( ) 1 ( x x x F D R F W x F D R F RD x D R W x D R F RD y-=+-++=+-++=附图 8A卷第6页（共6页）解：(1)临界含水率 c X 和平衡含水率* X 3 . 0 5 . 1 75 . 0 5 . 7 c c=Þ=-= X X U （2 分） 1 . 0 0 75 . 0 5 . 7=Þ=-=** X X U （2 分） (2)干燥过程经历了两个阶段，恒速干燥阶段和降速干燥阶段所需干燥时间① 3 . 0 6 . 0 c 1=®= X X X 从的降速干燥阶段所需干燥时间 1t h 0 . 4 ) 3 . 0 6 . 0 ( 5 . 1 20 ) ( c 1 c c