化工原理专业课考研真题

发布 2022-06-10 22:02:28 阅读 6015

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. 0.6

4.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、(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( b )。

a. 77.5% b. 76.2% c . 80% d. 71.3%

全回流时,

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。

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**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。

解得。2)r=1.5rmin=1.1×1.5=1.65

3)令f=1kmol/h

由物料恒算得:

解得d=0.52kmol/h;w=0.48kmol/h

q=1 提馏段操作线方程为:

2.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。

解得 r=3.0

解得 xd=0.8

设原料液流量f=100kmol/h

则 d=0.4×100=40kmol/h

w=60kmol/h

因q=0,故。

=l=rd=3×40=120kmol/h

=v-(1-q)f=(r+1)d-(1-q)f=4×40-100=60kmol/h

提馏段操作线方程为。

2)板效率emv

由默夫里板效率定义知:

其中 y1=xd=0.8

y2=0.75×0.7+0.2=0.725

故 3.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。

进、出干燥器的含水量为。

水分汽化量为

气体进干燥器的状态为。

气体出干燥器的状态为,

出口气体的湿度为。

空气用量为。

2)预热器的热负荷为。

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0.0495k**/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。

(2)因为干燥过程为理想干燥过程,即为等焓干燥过程。

所以。 t1=163

(3)理想干燥过程不计热量损失和补充热量。

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**率为0.97,塔釜采出液中甲苯的**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a)b)

f=d+w+150c)

d)联立(a)、(b)、(c)和(d)求解得:

w=87.3kmol/h, d=62.7kmol/h

xw=0.0206, xd=0.928

2)精馏段操作线方程;

3)提馏段操作线方程;

饱和蒸气进料,故 q=0 ,

则 4)回流比与最小回流比的比值;

q=0, 由得

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