化工原理专业课考研真题

一、填空题1.饱和液体进科时，q=___1____;L′=__L+F___;V′=___V_____。2.精馏操作一般用于分离__气体_____混合物，其原理是利用原料中各组分的___溶解度____差异来达到分离的目的。3.知q=1.7，则加料中液体量与总加料量之比是1：1。4.对一定组成的二元体系的精馏过程，压力越大，则相对挥发度越_____小_______，对分离越______不利________。5.板式塔从总体上看气液两相呈__气相____接触，在板上气液两相呈__液相___接触。6.任写出板式塔三种不正常操作状况：漏液；雾沫夹带；液泛；气泡夹带；液相量不足（任意三个）7在填料塔中气流量相同的情况下，液体流量越大，液膜越厚，压降越大。8.对流干燥的特点是传热、传质方向相反的过程。9.常压下，空气中水汽分压为20mmHg时，其湿度H=__0.0168__。10.相对湿度φ可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当φ值大时，表示该湿空气的吸收水汽的能力小；当φ=0时，表示该空气为绝干气。二、选择题1.精馏塔中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质，使上升的汽相中轻组分浓度提高，最恰当的说法是（D）。A.液相中轻组分进入汽相B.汽相中重组分进入液相C.液相中轻组分、重组分同时进入汽相，但其中轻组分较多D.液相中轻组分进入汽相和汽相中重组分进入液相同时发生2.溶液连续精馏计算中进料热状态的变化将引起以下线的变化（B）。A.平衡线B.操作线与q线C.平衡线与操作线D.平衡线与q线3.当进料为气液混合物且气液摩尔比为1比3时，则进料热状况参数q值为（C）A.0.5B.1C.0.75D.0.64.在连续精馏塔中，进行全回流操作，已测得相邻实际塔板上液相组成分别为7.01nx、5.0nx（均为易挥发组份摩尔分率）。已知操作条件下相对挥发度为3，则以液相组成表示的第n板的单板效率LmE(B)。A.77.5%B.76.2%C.80%D.71.3%全回流时，10.7nnyx*1,*10.43750.70.576.2%0.70.4375nnnmLnnnxxxExx5.直接水蒸汽加热的精馏塔适用于（C）的场合。A.节约再沸器B.任意混合液体C.混合液体为水溶液，且对塔底馏出液浓度要求不高6.为了使通过填料塔的压降小，应选（A）大的填料。A.空隙率B.比表面积C.体积7塔板上降液管出口处布置安定区的目的是为了（C）。A.防止漏液量过大B.防止雾沫夹带量过高C.防止越堰液体的气体夹带量过高***3,0.71112nnnnnxxyxxD.液体分布不均匀。8.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9.在湿度一定时，不饱和空气的温度越高，其相对湿度越（A）。A.愈高B.愈低C.不变。10.物料的非结合水分一定是（B）。A.平衡水分B.自由水分C.结合水分三、判断题1.为了节省再沸器的费用，通常采用直接蒸汽加热。（×）2.蒸馏操作依据是组分间沸点差异。（×）3.精馏塔任意一块理论板上，其液相的泡点温度等于气相的露点温度。（×）4.板式塔任一块塔板上的效率都等于全塔效率。（√）5.鼓泡吸收是气体分散成气泡通过液体，因此，气体为分散相，液体为连续相。（×）6.填料塔的填料表面是提供气液接触的场所（√）7.在一定温度下，物料中的结合水分与非结合水分的划分只与物料本身性质有关，而与空气状态无关。（√）8.在t—x—y图中，汽相线与液相线，离得越开，表示该系统越容易分离,若汽相线与液相线重合,则不能分离。（√）9.精馏段操作线是指相邻两块塔板间，下面一块板蒸汽组成和上面一块板液相组成之间的定量关系方程。（√）四、计算题1.分离一混合液，进料组成为0.5，馏出液组成为0.95，残液组成为0.02（以上组成均为苯的摩尔分率）。泡点进料，塔顶冷凝器为全凝器，塔釜为间接蒸汽加热。体系的平均相对挥发度为2.5。试求：（1）最小回流比；（2）若回流比取最小回流比的1.5倍，列出精馏段操作线方程；（3）列出提馏段操作线方程。解：（1）泡点进料，5.0Fexx714.05.0)15.2(15.05.211FFexxy5.095.0714.095.01minmineDeDxxyxRR解得1.1minR（2）R＝1.5Rmin=1.1×1.5＝1.65358.0623.0165.195.0165.165.1111nnDnnxxRxxRRy（3）令F=1kmol/h由物料恒算得：WDFWxDxFx02.0)1(95.05.01DD解得D=0.52kmol/h；W=0.48kmol/h∵q=1hkmolFRDqFLL/858.1152.065.1hkmolDRFqVV/378.152.0)165.1()1()1(∴提馏段操作线方程为：0069.035.11nwnnxVWxxVLy2.在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。该物系的平均相对挥发度为2.5。原料液组成为0.35（易挥发组分摩尔分率，下同），饱和蒸气加料。塔顶采出率FD为40%，且已知精馏段操作线方程为y=0.75x+0.20，试求：（1）提馏段操作线方程：（2）若塔顶第一板下降的液相组成为0.7，求该板的气相默夫里效率Emv1。解：先由精馏段操作线方程求得R和xD，再任意假设原料液流量F，通过全塔物料衡算求得D、W及xw，而后即可求出提馏段操作线方程。Emv1可由默夫里效率定义式求得。（1）由精馏段操作线方程知75.01RR解得R=3.020.01RxD解得xD=0.8设原料液流量F=100kmol/h则D=0.4×100=40kmol/hW=60kmol/h05.0401008.04035.0100DFDxFxxDFW因q=0，故L=L=RD=3×40=120kmol/hV=V－（1－q）F=（R+1）D－（1－q）F=4×40－100=60kmol/h提馏段操作线方程为05.0205.060606012011xxxWLxVLyNwNN（2）板效率Emv由默夫里板效率定义知：2*121yyyyEmv其中y1=xD=0.8y2=0.75×0.7+0.2=0.725854.07.05.117.05.21111*1xaaxy故%5858.0725.0854.072.080.0mvE3.在常压下将含水质量分数为5%的湿物料以1.58kg/s的速率送入干燥器，干燥产物的含水质量分数为0.5%。所用空气的温度为20℃、湿度为0.007kg/kg干气，预热温度为127℃，废气出口温度为82℃，设为理想干燥过程。试求：（1）空气用量V；（2）预热器的热负荷。解：（1）绝对干物料的处理量s/5.1)05.01(58.1)1(11c干料kgwGG进、出干燥器的含水量为干料kgkgwwX/0527.005.0105.01111干料kgkgwwX/00502.0005.01005.01222水分汽化量为s/0715.0)00502.00527.0(5.1)(21kgXXGWC气体进干燥器的状态为干气kgkgHH/007.001干气kgkJHtHI/147007.02500127)007.088.101.1(2500)88.101.1(1111气体出干燥器的状态为℃822t，干气kgkJII/14712出口气体的湿度为干气gkgttIHk/0242.025008288.18201.1147250088.101.12222空气用量为s/16.4007.00242.00715.012干气kgHHWV（2）预热器的热负荷为)(01IIVQ干气kgkJHtHI/8.17007.02500007.0)2088.101.1(2500)88.101.1(0000kWIIVQ5388.1714716.4)(01）（4.一理想干燥器在总压100KPa下将物料由含水50%干燥至含水1%，湿物料的处理量为20kg/s。室外空气温度为25℃,适度为0.005kg水/kg干气，经预热后送入干燥器。废气排出温度为50℃，湿度为0.0495kg水/kg干气。试求：（1）空气用量V（kg/s）（2）预热温度（℃）（3）干燥器热效率解：（1）由题可得：干料水kgkgwwX/15.015.01111干料水kgkgwwX/0101.001.0101.01222s/10)5.01(20)1(11c干料kgwGGs/222005.00495.0)0101.01(10)(1221干气kgHHXXGVCs/223)005.01(222)1(0'kgHVV（2）因为干燥过程为理想干燥过程，即为等焓干燥过程所以21II2221112500)88.101.1(2500)88.101.1(HtHHtH∴t1=163℃(3)理想干燥过程不计热量损失和补充热量∴%9.8125163501630121tttt【例1】在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热，平均相对挥发度为2.47，饱和蒸汽进料。已知进料量为150kmol/h，进料组成为0.4（摩尔分率），回流比为4，塔顶馏出液中苯的回收率为0.97，塔釜采出液中甲苯的回收率为0.95。试求：（1）塔顶馏出液及塔釜采出液组成；（2）精馏段操作线方程；（3）提馏段操作线方程；（4）回流比与最小回流比的比值；（5）若全回流操作时，塔顶第一块塔板的气相默弗里板效率为0.6，全凝器液相组成为0.98，求由塔顶第二块板上升的气相组成。解：（1）塔顶馏出液及塔釜采出液组成；由DFDxFx97.0（a））WFxWxF1()1(95.0（b）F=D+W+150（c）604.0150FWDFxWxDx（d）联立（a）、（b）、（c）和（d）求解得：W=87.3kmol/h，D=62.7kmol/hxW=0.0206，xD=0.928（2）精馏段操作线方程；1856.08.0111nDnnxRxxRRy（3）提馏段操作线方程；VWxxVLyWmm1饱和蒸气进料，故q=0FRV)1(，DRLL则011.0534.1)1()1(1mWmmxFDRWxxFRRDy（4）回流比与最小回流比的比值；qqqDxyyxRminq=0，4.0Fqxy由qqqxxy)1(1得2125.0qx816.22125.04.04.0928.0minR，42.1minRR（5）求由塔顶第二块板上升的气相组成。6.021211yyyyEmV，而111)1(1xxy全回流时，12xy2211147.1147.2)1(1yyxxy98.01y，代入上式可得：9693.02y【例2】用一连续精馏塔分离苯-甲苯混合溶液，原料液中含苯0.40，塔顶馏出液中含苯0.95（以上均为摩尔分率）。原料液为气液混合进料，其中蒸汽占1/3（摩尔数比）。苯-甲苯的平均相对挥发度为2.5，回流比为最小回流比的2倍，试求：（1）原料液中汽相及液相的组成；（2）最小回流比；（3）若塔顶采用全凝器，求从塔顶往下数第二快理论板下降的液体组成。解：（1）设原料液液相组成为Fx，汽相组成为Fy（均为摩尔分率）4.0Fx则4.03132FFyx（1）FFFxxy5.115.2（2）联立（1）式和（2）式，可得：326.0Fx548.0Fy（2）qqqDxyyxRmin因q=2/3，11qxxqqyF（3）