化工原理2试卷

第1页共4页班级（学生填写）：姓名：学号：命题：审题：审批：--------------------------------------------------------------------密----------------------------封---------------------------线-----------------------------------------------------------（答题不能超出密封装订线）2008～2009学年第二学期化工原理（下）科目考试试题A卷使用班级：高分子专07-1、2、3、4班（教师填写）：题号一二三四五六七八九总分得分阅卷人一、选择题（20分,每小题2分）：1、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）。A.逐渐增多；B.逐渐减少；C.不变2、两组分的相对挥发度越小，则表示分离该物系越（B）。A.容易；B.困难；C.完全；3、精馏的操作线为直线，主要是因为（D）。A．理论板假定；C.理想物系；B．塔顶泡点回流；D.恒摩尔流假定4、某二元混合物，其中A为易挥发组分。液相组成5.0Ax时泡点为1t，与之相平衡的气相组成75.0Ay时，相应的露点为2t，则（A）。A．21tt；B．21tt；C．21tt；D．不能判断5、板式塔中操作弹性最大的是B。A筛板塔B浮阀塔C泡罩塔6.已知湿空气的如下二个参数，便可确定其他参数(C)A.H，pB.H，tdC.H,tD.I，tas7、当空气的相对湿度φ=60％时，则其三个温度t(干球温度)，wt(湿球温度)，td(露点)之间的关系为(B)A.t=wt=tdB.t＞wt＞tdC.t＜wt＜tdD.t＞wt=td8、利用空气作介质干燥热敏性物料，且干燥处于降速阶段,欲缩短干燥时间，则可采取的最有效措施是(B)。A.提高干燥介质的温度B.增大干燥面积,减薄物料厚度C.降低干燥介质相对湿度D.提高空气的流速9、欲从液体料浆直接获得固体产品，则最适宜的干燥器是（C）。A.气流干燥器B.流化床干燥器C.喷雾干燥器D.厢式干燥器10、露点是指空气的总压恒定，（B）的情况下冷却至饱和时的温度。A.焓不变B.H不变C.相对湿度不变第2页共4页二、填空题（30分,每空1分）：1、精馏操作一般用于分离液体混合物，其原理是利用原料中各组分的挥发度差异来达到分离的目的。2、全回流（R=）时，精馏段操作线的斜率为1，提馏段操作线的斜率为1，对相同的xD和xW，部分回流比全回流所需的理论板数多。3、写出浮阀塔三种不正常操作情况：(A)漏液；(B)液泛；(C)雾沫、气泡夹带。4、在101.33kPa的总压下，已知空气温为40℃，其相对湿度为60%，且40℃下水的饱和蒸汽压为7.38kPa，则该空气的湿度为0.02843kg/kg绝干气，其焓为_113.3___kJ/kg绝干气。5、负荷性能图有五条线，分别是液相上限线、液相上限线、雾沫夹带线、漏液线和液泛线。6、在恒速干燥阶段，湿物料表面的温度近似等于__热空气的湿球温度__。17、在常温和40℃下，测的湿物料的干基含水量X与空气的相对湿度之间的平衡关系为：当相对湿度=100%时，平衡含水量X*=0.26kg/kg绝干料；当相对湿度=40%时，平衡含水量X*=0.04kg/kg绝干料。已知该物料的初始含水量X1=0.43kg/kg绝干料，现让该物料在40度下与与相对湿度为40%的空气充分接触，非结合水含量为0.17kg/kg绝干料，自由含水量为0.39_kg/kg绝干料。18、在恒定干燥条件下测的湿物料的干燥速度曲线如本题附图所示。其恒速阶段干燥速度为____4.0_____kg水（m2/h）,临界含水量为____0.2________kg/kg绝干料，平衡含水量为___0.04_________kg/kg绝水量。19、在汽-液相平衡的t-x-y图中，饱和汽、液相线将相图分为三个区：饱和汽相线以上的区域称为过热蒸气区，饱和液相线以下的区域称为液相区，饱和汽、液相线之间的区域称为气液共存区。20、所谓理论板是指该板的气液两相互呈平衡，且塔板上液相组成均匀一致。21、在1atm、88℃时,苯的饱和蒸汽压pA0=127.6(kPa),甲苯的饱和蒸汽压pB0=50.56(kPa)，苯～甲苯混合溶液达于平衡时,液相组成xA=0.659，气相组成yA=0.828。相对挥发α=2.52。第3页共4页22、塔板的操作弹性是指操作线与负荷性能图上曲线的两个交点所对应的气体流量的上限与下限的比值。三、简答题：（10分,每小题5分）（1）q值的含义是什么？根据q的取值范围，有几种加料热状态？q值的含义：将1kmol原料变成饱和蒸汽所需的热量与原料的千摩尔汽化热之间的比值关系，气液混合进料时，其在数值上等于进料中液相所占的分率。有5种加料状态：q0，过热蒸汽进料；q=0，饱和蒸汽进料；0q1，气液混合进料；q=1，泡点加料q1，冷液进料。（2）湿空气在进入干燥器之前，常常先进行预热，这样做有什么好处？湿空气在进入干燥器之前，常常先进行预热，好处：一是使湿空气的相对湿度下降，增大了其吸取水汽的能力；二是提高其温度，增大焓值，使其传给物料的热增多，以供给汽化水分所需的热量，同时还提高了干燥器热效率。四、计算题(40分)1(10分)、在连续精馏塔中分离两组分混合液，已知进料液量为100kmol/h、组成为0.45（摩尔分数，下同）。饱和液体进料；操作回流比为2.6，馏出液组成为0.96，釜残液组成为0.02，试求：⑴易挥发组分的回收率；（2）精馏段操作线方程；（3）提馏段操作线方程；解(1)Fxf=D*xd+W*xwF=D+WD=45.745kmol/h,W=54.225kmol/h易挥发组分的回收率=(D*xd/Fxf)*100=97.59%(2)111RxdxRRynnR=2.6xd=0.96267.0722.01nnxy(3)wmmxWqFLWxwqFLqFLy''1L=RD,xw=0.02,q=10066.0329.1//1mmxy2(10分)、在一连续干燥器中干燥盐类结晶,每小时处理湿物料为1000kg,经干燥物料的含水量由40%减至5%(均为湿基),以热空气为干燥介质,初始湿度H1为0.009kg水/kg绝干气,离开干燥器时湿度H为0.039kg水/kg绝干气,假定干燥过程中无物料损失,试求:(1)水分蒸发量W(kg水/h);(2)空气消耗量L(kg绝干气/h)；原湿空气消耗量L’(kg原空气/h)；(3)干燥产品量G(kg/h)。解(1)水分蒸发量Wx1=w1/(1-w1)=0.40/(1-0.40)=0.667kg水/kg绝干料x2==w2/(1-w2)=0.05/(1-0.05)=0.053kg水/kg绝干料Gc=G1(1-w1)=1000(1-0.40)=600kg绝干料/h第4页共4页∴W=Gc(x1-x2)=600×(0.667-0.053)=368.4kg水/h(2)L=W/(H2-H1)=368.4/(0.039-0.009)=12280kg绝干气/hL’=L(1+H1)=12280(1+0.009)=12390.5kg原空气/h(3)G2=G1-W=1000-368.4=631.6kg/h3(10分)、有一间歇操作干燥器，有一批物料该物料的临界含水量Xc=0.20kg水/kg干物料，平衡含水量X*=0.05kg水/kg干物料，恒速阶段干燥速率Uc=1.5kg/（m2·h）。若将该物料由含水量w1=27%干燥到w2=5%（均为湿基），湿物料的质量为200kg，干燥表面积为0.025m2/kg干物料，装卸时间τ′=1h，试确定每批物料的干燥周期。解绝对干物料量Gc′=G1′（1-w1）=200×（1-0.27）=146kg干燥总表面积S=146×0.025=3.65m2将物料中的水分换算成干基含水量最初含水量37.027.0127.01111wwXkg水/kg干物料最终含水量053.005.0105.01222wwXkg水/kg干物料由该物料的临界含水量Xc=0.20kg水/kg干物料，平衡含水量X*=0.05kg水/kg干物料，由于X2＜Xc，所以干燥过程应包括恒速和降速两个阶段，各段所需的干燥时间分别计算。a.恒速阶段τ1由X1=0.37至Xc=0.20，由图7-15中查得U0=1.5kg/（m2·h）53420037065351146101.....XXSUGcchb.降速阶段τ2由Xc=0.20至X2=0.053，X*=0.05代入式（7-42），求得1005.020.05.1*0XXUKcXkg/(m2·h)7.1505.0053.005.020.0ln65.310146ln*2*2XXXXSKGcXchc.每批物料的干燥周期ττ=τ1+τ2+τ′=4.53+15.7+1=21.2h