99化工原理下册模拟题及答案

99化工原理（下）教考分离试卷试卷A一、填空题（20分）1.(2分)在常压下，20℃时，氨在空气中的分压为15.2kPa,与之平衡的氨水浓度为15kgNH3/100kgH2O，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0.5kg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0.05kg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0.020kmol/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PA*=1.62CA(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.(4分)临界湿含量与哪些因素有关？（举其中四个因素）_____________________________________________________________。二、选择题（20分）1.(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2.(2分)一操作中精馏塔，若保持F，xF，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3.(2分)低浓度气体吸收中，已知平衡关系为y=2x，kxa=0.2kmol/m3.s,kya=2×10-5kmol/m3.s,,则此体系属______________控制。A.液膜B.气膜C.气液双膜4.(2分)对于恒速干燥阶段，下列哪个描述是错误的．．．？A.干燥速度与气体的性质有关B.干燥速度与气体的流向有关C.干燥速度与气体的流速有关D.干燥速度与物料种类有关5.(2分)当回流从全回流逐渐减小时，精馏段操作线向平衡线靠近。为达到给定的分离要求，所需的理论板数__________。A.逐渐减少B.逐渐增多C.不变6.(2分)在一定空气状态下，用对流干燥方法干燥湿物料时，能除去的水分为______________，不能除去的水分为______________。A.平衡水分B.结合水分C.非结合水分D.自由水分7.(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8.(2分)某精馏塔的理论板数为15块（包括塔釜），全塔效率为0.5，则实际塔板数为______________块。A.28B.29C.309.(4分)对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓度增加时，其溶解度系数H将____________，亨利系数E将____________。A.增加B.减少C.不变三、证明题(10分)设在一气液逆流接触的吸收塔内气体进入量为Gmol/m2.s，液体进入量为Lmol/m2.s；气体进口浓度为y1，出口浓度为y2（以上浓度均为摩尔分数），塔内气体平衡关系符合亨利定律y*=mx。试证明：当mG/L=1时，气相总传质单元数为12221mxymxyNoG。四、计算题（50分）1.(20分)用连续精馏塔分离某二元混合液，原料液流量为200kmol/h，露点进料，进料浓度为0.5，塔顶馏出液浓度为0.96，釜液浓度为0.1(以上均为易挥发组分的摩尔分率）。操作条件下相对挥发度为3，塔顶采用全凝器，泡点回流。塔釜间接蒸汽加热，且塔釜汽化量为最小气化量的1.5倍。试求：（1）塔釜的气化量；（2）离开第二层理论板的液体浓度（由塔顶往下数）。2.(15分)某厂有一填料吸收塔，直径为880mm，填料层高6m，所用填料为56mm的拉西环。在25℃及101.325kPa（绝压）时，每小时处理2000m3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61.2g。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Kya；（2）每小时回收的丙酮量。3.(15分）有一连续干燥器在常压下操作，生产能力为1000kg/h(以干燥产品计）。物料水分由12%降至3%（均为湿基），空气的初温为25℃，湿度为0.01kg水/kg干空气，经预热器后升温至70℃，干燥器出口废气的干球温度为45℃。设空气在干燥器进出口处焓值相等。试求：（1）在H-I图上表示空气的状态变化过程；（2）初始状态下的空气用量为多少m3/s？试卷B一、填空题（20分）1.(5分)某精馏塔的设计任务为：已知原料量和组成分别为F,xF要求塔顶塔底组成分别为xD，xW设计时若选定的回流比R不变，加料状态由原来的饱和蒸汽加料改为饱和液体加料，则所需的理论板数NT________，提馏段上升蒸汽量________，提馏段下降液体量________，精馏段上升蒸汽量________，精馏段下降液体量________。（填增加，减少，不变）2.(2分)低浓度气体吸收中，已知平衡关系为y=1.5x，kxa=0.2kmol/m3.s,kya=2×10-5kmol/m3.s,,则此体系属______________控制。3.(4分)精馏操作有__________种加料热状况，其中_________________加料时进料位置最高；而在_________________进料时，进料位置最低。用图解法求理论板时，在F，xF，xD，q，xW，R和操作压力P7个参数中与__________无关。4.(2分)吸收塔底部排液管成U形，目的是起______________作用。操作中的吸收塔，若使用液气比小于设计时的最小液气比，则其操作结果是______________。5.(2分)等速干燥阶段物料表面的温度_________干燥介质的湿球温度。6.(2分）在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时。若减少吸收剂用量，则传质推动力______________，操作线将靠近______________。7.(3分)当空气的湿含量一定时，其温度愈高，则相对湿度愈______________，表明空气吸湿能力愈______________，所以湿空气在进干燥器______________都要经预热器预热。二、选择题（20分）1.(2分)精馏过程的操作线为直线，主要基于__________。A.恒摩尔流假定B.塔顶泡点回流C.理想物系D.理论板假定2.(2分)精馏塔操作线的斜率为R/(R+1),全回流时，其斜率等于_________。A.0B.1C.∝3.(2分)低浓度气体吸收中，已知平衡关系为y=2x，kxa=3×10-5kmol/m3.s,kya=0.2kmol/m3.s,,则此体系属______________控制。A.气膜B.液膜C.气液双膜4.(2分)若是干燥同一物料，当物料的临界含水量较早出现时，则干燥所需的时间_________。A.延长B.不变C.缩短5.(2分)当回流从全回流逐渐减小时，精馏段操作线向平衡线靠近。为达到给定的分离要求，所需的理论板数__________。A.逐渐减少B.逐渐增多C.不变6.(2分)影响恒速干燥速率的主要因素是_________。A.空气的状态B.物料的含水量C.物料的性质7.(2分)将不饱和空气在总压和温度不变的情况下进行冷却而达到饱和时的温度，称为湿空气的_________。A.湿球温度B.绝热饱和温度C.露点8.(2分)某精馏塔的理论板数为17块（包括塔釜），全塔效率为0.5，则实际塔板数为______________块。A.34B.31C.30D.329.(4分)对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓度增加时，其溶解度系数H将____________，亨利系数E将____________。A.增加B.减少C.不变三、计算题（60分）1.(20分)一连续操作的常压精馏塔用来分离苯–甲苯混合液，原料液流量为500kmol/h，泡点进料，进料浓度为0.5，欲使塔顶含苯0.95，塔底含苯0.05(以上均为摩尔分率）。操作条件下相对挥发度为2.5，R=1.5Rmin,塔顶蒸汽先进入分凝器，所得冷凝液全作回流，未冷凝的蒸汽进入全凝器，得最后产品。试求：（1）塔顶和塔底产品量；（2）塔顶第一层理论板上升的蒸汽组成。2.(20分)拟在直径为1m的填料吸收塔中，用清水逆流吸收空气混合物中的可溶组分，混合气的处理量为30kmol/h,气液相平衡关系为y=2x。已知该可溶组分的进口浓度为8%（摩尔分数，下同）。现要求其出口浓度不大于1%，取操作液气比为L/G=2，此时气相总体积传质系数Kya=0.0186kmol/m3.s。试求：（1）操作液气比为最小液气比的多少倍？（2）所需的填料层高度。3.(20分)在常压下用连续干燥器干燥含水1.5%（湿基）的物料。干燥器的处理能力为G1=2.56kg/s，物料进口温度为25℃，产品出口温度为35℃，其中含水0.2%(湿基)，绝干物料的比热为1.842kJ/kg.K，原湿空气的湿度为0.0165kg水/kg干空气，在预热器内加热至95℃后再送入干燥器，干燥器中不再补充热量。已知空气离开干燥器时的干球温度为65℃，干燥器中热损失为586kJ/kg汽化水，试求：(1)干燥产品流量；(2)空气消耗速率（kg干空气/s）。试卷A答案一、填空题（20分）11.09520.969;0.6113干燥介质-热空气的湿球温度4恒沸液相等50.45kg水/kg绝干料6气;液;0.0626atm7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）二、选择题（20分）1B2C3A4D5B6D，A7B8A9C，C三、证明题（10分）[证]因气液平衡关系符合亨利定律，则Y≈y,X≈x，故吸收塔操作线方程式为：)yy(LGxx22即22yLGxyLGx根据NOG的定义得：1212121222221yyyyyyyy*OGmxyLmG)LmG(ydy)yLGxyLG(mydymxydyyydyN已知：mG/L=1，故有：1222122222122212212mxymxymxymxymxymxyyymxydyNyyOG四、计算题（50分）1.解：（1）塔釜的气化量先作全塔物料衡算求出D：F=D+WFxF=DxD+WxW即200=D+W200×0.5=0.96D+0.1W解出D=93.0kmol/h,W=107kmol/h因是露点进料，q=0及yq=xF=0.5,故5021311.xxx)(xxyqqqqq解出xq=0.22567122505050960.....xyyxRqqqDmin精馏段最小上升蒸汽量为Vmin=(Rmin+1)D=(1.67+1)×93=248.3kmol/h提馏段最小上升蒸汽量（即为塔釜最小气化量）为：kmol/h3482001032481.)(.F)q(V'Vminmin塔釜气化量为72.4kmol/h48.31.551minV.'V(2)离开第二层理论板的液相浓度x2FD)R(FV'1V72.4=(R+1)×93－