化工原理期末试卷
《食工原理》期末考试卷（B）2005.9
一、概念题[共计30分]：
1. 某二元物系的相对挥发度 ＝3，在具有理论塔板的精馏塔内于全回流条件下作精馏操作，已知y n＝0.4，
则y n+1＝ (由塔顶往下数)。全回流操作应用场合通常是
2. 塔板中溢流堰的主要作用是为了保证塔板上有。当喷淋量一定时，填料塔单位高度填料层
3.判断题：在精馏塔任意一块理论板上，其液相的泡点温度小于气相的露点温度。( )
4.某连续精馏塔，已知其精馏段操作线方程为y=0.80x+0.172，则其馏出液组成x D=
5.总传质系数与分传质系数之间的关系可以表示为1/K L=1/k L+H/k G, 其中1/k L表示，当
项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制
6.判断题：亨利定律的表达式之一为p*=Ex，若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为易溶气
体。( )
7. 根据双膜理论，当被吸收组分在液体中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数
(A)大于液相传质分系数； (B)近似等于液相传质分系数；
(C)小于气相传质分系数； (D)近似等于气相传质分系数。
8. 填料塔内提供气液两相接触的场所是
9.吸收操作中，当气液两相达到平衡时，其吸收推动力，吸收速率
10.当湿空气的总压一定时，相对湿度仅与其和有关
11. 在下列情况下可认为接近恒定的干燥条件：
(1)大里的空气干燥少量的湿物料；(2)少量的空气干燥大里的湿物料；则正确的判断是( )
(A).(1)对(2)不对(B).(2)对(1)不对；(C)(1)(2)都不对(D). (1)(2)都可以
12. 在一定的物料和干燥介质条件下：(1)临界湿含量是区分结合水与非结合水的分界点。(2)平衡湿含量
是区分可除水份与不可除水份的分界点。
正确的判断是：( )
(A)两种提法都对(B)两种提法都不对(C)(1)对(2)不对(D)(2)对(1)不对
13. 氮气与甲醇充分且密切接触，氮气离开时与甲醇已达传热和传质的平衡，如系统与外界无热交换，甲
醇进出口温度相等，则氮气离开时的温度等于( )
(A) 氮气进口温度(B)绝热饱和温度
(C) 湿球温度(D) 露点温度
14. 指出“相对湿度，绝热饱和温度、露点温度、湿球温度”中，哪一个参量与空气的温度无关( )
(A)相对湿度(B)湿球温度(C)露点温度(D)绝热饱和温度
15. 我校蒸发实验所用蒸发器的类型是，这种蒸发器中不存在的一种温差损失是
16 进行萃取操作时应使: ( )
(A)分配系数大于1 (B)分配系数小于1 (C)选择性系数大于1 (D) 选择性系数小于1
17 一般情况下，稀释剂B组分的分配系数k值: ( )
(A)大于1 (B)小于1 (C)等于1 (D) 难以判断，都有可能
18. 萃取操作依据是____溶解度差异，___________萃取操作中选择溶剂主要原则：较强溶解能力，较高选
择性，易于回收
19. 单级萃取操作中，在维持相同萃余相浓度下，用含有少量溶质的萃取剂S' 代替溶剂S，
则萃取相量与萃余相量之比将＿＿＿＿＿(A)增加；(B)不变；(C)降低，萃取液的浓度(指溶质)将＿＿＿＿(A)增加；(B)不变；(C)降低
二、计算题[20分]
在连续精馏塔中，精馏段操作线方程y=0.75x+0.2075，q线方程式为y=-0.5x+1.5x F试求①回流比R②馏出液组成x D; ③进料液的q值;④当进料组成x F=0.44时，精馏段操作线与提馏段操作线交点处x q值为多少?并要求判断进料状态。
三、计算题[20分]
在逆流填料吸收塔中，用清水吸收含氨5%(体积)的空气—氨混合气中的氨，已知混合气量为2826m3/h(标准状况)，气体空塔速度为1m/s(标准状况),平衡关系为Y=1.2X(摩尔比),气相体积总传质系数K Y a为180 kmol/m3h(?Y),吸收剂用量为最小用量的1.4倍，要求吸收率为98%。试求：①溶液的出口浓度X1(摩尔比)；②气相总传质单元高度H OG和气相总传质单元数N OG；③若吸收剂改为含NH3为
0.0015(摩尔比)的水溶液，此时液气比为1.646,问能否达到吸收率98%的要求? 为什么？
四、计算题[15分]
在常压干燥器内干燥某湿物料。将500kg的湿物料从最初含水量20%降至2%(均为湿基)。温度为20℃，湿度为0.01kg水/(kg绝干气)的空气经预热器升温至100℃后进入干燥器，废气温度为60℃。假设该干燥过程为等焓过程。
已知湿空气比容计算公式：v r=(0.772+1.244r m)(t+273)/273×(1.0133×105)/p。
试计算：
(1).水分的蒸发量（kg/h）；
(2).完成上述干燥任务所需的湿空气量(m3/h)；
(3).空气经预热器获得的热量；
五、计算题[15分]
拟用一连续操作的单效蒸发器，将9000kg/h的盐溶液由1.0%浓缩至1.5%(质量百分数)，进料温度为40℃，蒸发室为常压操作，常压下水的蒸发潜热为2258.4kJ/kg。加热的饱和水蒸汽温度为110℃,该温度下的蒸发潜热为2205.2kJ/kg。传热系数K=1700W/m2℃。试计算：(1)蒸发水量，(2)浓缩液量，(3)生蒸汽量(4)所需传热面积。由于是稀溶液，假设溶液沸点和水相同, 料液比热c p值近拟等于纯水的c p值，c p=4.174kJ/kg℃，忽略热损失。
若采用减压操作，蒸发室压强为0.04MPa(绝压), 该压力下水的沸点为75.4℃, 蒸发潜热为2318.6kJ/kg，问在盐溶液流量、进料浓度、温度、浓缩液浓度及传热系数均不变的情况下, 所需要的生蒸汽量及传热面积为多少？计算结果说明什么问题?
《食工原理》期末考试卷下（B）参考答案2005.9
一、概念题[共计30分]；
1. x n＝y n/[α-(α-1)y n]＝0.4/(3-2×0.4)=0.182，y n+1＝x n＝0.182，精馏开工阶段或实验研究时
2. 一定高度的液层，载点，泛点
3. (×)
4.0.86
5.液膜阻力，气膜阻力
6.×
7. B
8.填料的润湿表面及空隙9. 零，零10.湿度，温度11. A
12. D 13. B 14.C 15.降膜式蒸发器，静压引起的温差损失
16 C 17 B 18.溶解度差异，较强溶解能力，较高选择性，易于回收
19. A，B
二、计算题[20分]
[解] y=[R/(R+1)]x+x D/(R+1)
①R/(R+1)=0.75
R=0.75R+0.75
R=0.75/0.25=3 4分
②x D/(R+1)=0.2075
x D/(3+1)=0.2075
x D＝0.83 4分
③q/(q-1)=-0.5
q=-0.5q+0.5
q=0.5/1.5=0.333 4分
④0.75x +0.2075=-0.5x +1.5x F
0.75x q ′+0.2075=-0.5x q ′+1.5×0.44
1.25x q ′=1.5×0.44-0.2075=0.4525
x q ′=0.362 5分
⑤0 三、计算题 [20分] 解：（1）Y 1=y 1/(1-y 1)=0.05/0.95=0.05263 Y 2=Y 1(1-η)=0.05263(1-0.98)=0.001053 X 2=0 X *1=Y 1/1.2=0.05263/1.2=0.04386 min 21212 121 min 4.1L L X X Y Y V L X X Y Y V L =--=??? ??--=??? ??* 4分 X 1=X 1*/1.4=0.03133 2分 （2）ΔY 1=Y 1-Y *1=0.05236-1.2×0.03133=0.01503 ΔY 2=Y 2=0.001053 ΔY =(ΔY 1-ΔY 2)/Ln(ΔY 1/ΔY 2)=0.005258 4分 N OG =(Y 1-Y 2)/ΔY =9.81 V =2826(1-0.05)/(22.4×(2826/3600/1))=152.7 kmol/(m 2h)； H OG =V /K Y a=152.7/180=0.848 m 5分 （3）L /V =1.646, 所以S=1.2/1.646<1 操作线将在塔顶位置与平衡线相交, 今:X 2=0.0015, Y *2=1.2×0.0015=0.0018 故最大可能回收率ηmax =(Y 1-Y 2)/Y 1=(0.05236-0.0018)/0.05263 =96.5%<98%, 即达不到吸收率98%的要求。 5分 四、计算题 [15分] 解： (1).X 1 =0.2/0.8=0.25 , X 2 =0.02/0.98=0.0204 G c =500(1-0.2)=400kg W =400(0.25-0.0204)=91.84 kg/h 5分 (2).I 1=(1.01+1.88 r m0)t 1+2490H 0 =127.8=I 2 I 2 =(1.01+1.88 r m2 )t 2 +2490H 2 →r m2 =(127.8-60.6)/2603=0.02582 L =W (r m2- r m0 )=91.84/0.01582=5807kg 绝干气/h v r =(0.772+1.244r m0)(t 0+273)/273×(1.0133×105)/p =0.841 V ＝L×v r =5807×0.841=4888.97 m 3/h 5分 (3).Q P =L(1.01+1.88 r m0 )(t 1-t 0 )=478000 kJ/h 5分 五、计算题 [15分] 解：(1)蒸发室压力为常压时 8分 蒸发水量 W ＝F (1－w 0/w 1) ＝9000(1－0.01/0.015) ＝3000kg/h 浓缩液量 F －W ＝9000－3000＝6000kg/h 传热速率 Φ＝FC p (t 1－t 0)＋W r ’ ＝(9000/3600)×4.174(100-40)+3000/3600×2258.4＝2508 kW 生蒸汽量 D ＝Φ /r ＝2508/2205.2 ＝1.14kg/s ＝4100kg/h 所需传热面积 A ＝Φ /(K Δt ) ＝2508×103/(1700(110－100)) ＝147.5m 2 (2)蒸发室压力为0.4MkPa(绝压)时, 熔液沸点t 1＝75.4℃ 7分 Φ＝(9000/3600)×4.174(75.4-40)+3000/3600×2318.6 ＝2302 kW D ＝2302/2205.2＝1.04kg/s ＝3757kg/h A ＝2302×103/(1700(110－75.4))＝39.1m 2 因减压操作，溶液沸点降低，用来加热溶液所需的热量减少故蒸汽用量减少。又传热温差增大，故 所需传热面减小。