《化工原理》试题库-

发布时间 : 星期四 文章《化工原理》试题库- 更新完毕开始阅读

要点a. 吸收总阻力=气膜阻力+液膜阻力 b. 气、液膜界面处达平衡 c. 稳态传质

23.写出任意一种求湿度的方法? ,利用露点温度查得p,即可算出湿度。 24.为什么湿空气要经预热后再送入干燥器?

答:水的饱和蒸气压ps随温度升高而增大,对于具有一定水气分压pw的湿空气,温度升高,相对湿度Φ必然下降。而相对湿度Φ越小,吸收水汽能力越强。因此,在干燥操作中,为提高湿空气的吸湿能力和传热的推动力,通常将湿空气先预热后再送入干燥器。 25.叙述湿空气的性能参数?

答:湿空气的性质参数有:相对湿度、 湿度、焓、比容、比热、干球温度、 湿球温度、露点温度、绝热饱和温度。

26.何谓干燥速率?干燥过程分为哪几个阶段?各受什么控制?

答:干燥速率是单位时间单位干燥面积上所汽化的水分量。干燥分恒速干燥阶段和降速干燥阶段。恒速干燥阶段受表面汽化速率控制,降速干燥阶段受内部扩散控制。 27.什么位置为适宜的进料位置?为什么?

答:适宜的进料位置一般应在精馏塔内液相或气相组成与进料组成相接近或相同的塔板上。当采用图解法计算理论板时,适宜的进料位置应为跨过两操作线交点所对应的梯级。对于一定的分离任务,此时所需的理论塔板数为最少。

28.湿物料中的水分按能否用干燥操作分为?按除去的难易程度可分为? 湿物料中的水分按能否用干燥操作来分:平衡水分和自由水分。 按除去的难易程度来分:结合水分和非结合水分。

29.对同样的干燥要求,夏季与冬季哪一个季节空气消耗量大?为什么?

答:对同样的干燥要求,夏季比冬季空气消耗量大。这是由于通常情况下,同一地区夏季空气的湿度大于冬季的湿度,,而空气的消耗量只与最初湿度和最终湿度有关,而与经历过程无关,对于同样的干燥要求,最终湿度相同,最初湿度越大,空气消耗量越大,所以夏季比冬季空气消耗量大。

五、计算题(参考答案) 评卷 得分 第五题:计算题(24分,每题12分)

1.空气和氨的混合物在直径为0.8m的填料塔里用清水吸收其中所含氨的99.5%。每小时送入的混合气量为1400kg。混合气体的总压为101.3kPa,其中氨的分压为1.333kPa。实际吸收剂用量为最小耗用量的1.4倍。操作温度下的平衡关系为Y*=0.75X。吸收总系数为KYα=0.088kmol/(m3.s)。求每小时的用水量与所需的填料层高度。解:每小时用水量:L=49.80kmol/h 填料层高度:Z= 4.32m

2.某连续操作的精馏塔,泡点进料,泡点进料。操作线方程如下: y=0.8x+0.172 ; y=1.3x-0.018 试问: ⑴ 哪个为精馏段方程,哪个为提馏段方程? ⑵ 塔顶液体回流量R、流出液组成。 ⑶ 进料组成及塔釜残液组成。 ⑷ 塔釜蒸汽回流比。

解:⑴ 精馏段方程:y=0.8x+0.172 提馏段方程:y=1.3x-0.018 ⑵ R=4 XD=0.86 ⑶ XF=0.38 XW=0.06 ⑷ R’=3.33

3.用清水吸收空气中的丙酮,操作条件为常压和20℃,进入塔内的混合气体流量为1500m3/h,其中丙酮含量为6%(体积分数),其余为空气。要求丙酮的回收率为98%,在此条件下相平衡关系为Y*=1.68X,取操作液气比为最小液气比的1.3倍。试求:塔顶的喷淋水量及出塔液体组成。 塔顶喷淋量:L=125.51kmol/h 出塔液体组成:X1=0.0291

4.精馏塔分离某二元混合物,塔顶设全凝器。已知操作线方程为:y=1.25x-0.0187和y=0.723x+0.263,判断哪一个是精馏段操作线方程,哪一个是提馏段操作线方程,为什么?回流比及塔顶馏出液组成为多少?若为泡点进料,进料量为1000kmol/h,α=2.47,试求 ⑴ 进料组成及塔釜残液组成。 ⑵ 精馏塔内的物料循环量。 ⑶从第二块塔板下降的液体组成。

R=2.6 xD=0.95 xF=0.53 xW=0.075

5.在连续操作的精馏塔中,每小时要求蒸馏2000kg含乙醇20%(质量分数,下同)的乙醇水溶液,馏出液中含乙醇95%,残液含水98%。若操作的回流比为3.5,问回流量为多少?精馏段上升蒸汽量为多少?

解:xF=(20/46)/(20/46+80/18)=0.089 XD=(95/46)/(95/46+5/18)=0.88 XW=(2/46)/(2/46+98/18)=0.008

MF=46×xF=(20/46)/(20/46+80/18)0.089+18×0.911=20.5kg/kmol F=1600/20.5=78kmol/h F=D+W FxF=DxD+WxW 代入,78=D+W

78×0.089=0.88D+0,008W 解之得,D=7.25kmol/h

L=RD=7.25×3.5=25.4 kmol/h V=(R+1)D=7.25×4.5=32.6kmol/h

答:回流量为25.4kmol/h。精馏段上升蒸汽量为32.6kmol/h。

6.填料吸收塔中,用清水处理含SO2的混合气体。进塔气体中含SO2 10%(摩尔分数),吸收剂用量比最少用量大60%,要求每小时从混合气中吸收64kmol的SO2,在操作条件下气液平衡关系为Y*=26X。试计算每小时吸收剂用量为多少kmol。 解:Y=y/(1-y)=10/90=0.11

GA =V(Y1-Y2)=L(X1-X2) =LX1=64 X1*=Y1/26=0.11/26=0..0043 L=1.6Lmin

L/V=(Y1-Y2)/ (X1-X2)= (Y1-Y2)/ X1 (L/V)min=(Y1-Y2)/ (X1*-X2)= (Y1-Y2)/ X1* X1= X1*/1.6=0.0043/1.6=0.0027 L=64/X1=64/0.0027=23703kmol/h 答:每小时吸收剂用量为23703kmol。

7.用一个常压干燥器干燥湿物料,已知湿物料的处理量为1200kg/h,含水量由40%降至5%(湿基)。试求水分汽化量和干燥产品量。

解:G1=G2+W G1w1=G2w2+W 1200= G2+W 1200×0.4=0.05 G2+W 解之得:G2=758 kg/h W=442 kg/h

答: 水分汽化量为442 kg/h,干燥产品量为758 kg/h。

8.在连续操作的精馏塔中,每小时要求蒸馏1600kg含乙醇20%(质量分数,下同)的乙醇水溶液,馏出液中含乙醇95%,残液含水98%。若操作的回流比为4.0,问回流量为多少?精馏段上升蒸汽量为多少?

解:xF=(20/46)/(20/46+80/18)=0.089 XD=(95/46)/(95/46+5/18)=0.88 XW=(2/46)/(2/46+98/18)=0.008

MF=46×xF=(20/46)/(20/46+80/18)0.089+18×0.911=20.5kg/kmol F=1600/20.5=78kmol/h F=D+W FxF=DxD+WxW 代入,78=D+W

78×0.089=0.88D+0,008W 解之得,D=7.25kmol/h

L=RD=7.25×4=29 kmol/h V=(R+1)D=7.25×5=36.3kmol/h

答:回流量为29kmol/h。精馏段上升蒸汽量为36.3kmol/h。

9.填料吸收塔中,用清水处理含SO2的混合气体。进塔气体中含SO2 8%(摩尔分数),吸收剂用量比最少用量大40%,要求每小时从混合气中吸收32kmol的SO2,在操作条件下气液平衡关系为Y*=26X。试计算每小时吸收剂用量为多少kmol。 解:Y=y/(1-y)=8/92=0.087

GA =V(Y1-Y2)=L(X1-X2) =LX1=32 X1*=Y1/26=0.087/26=0.0033 L=1.4Lmin

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