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、（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B浮阀塔C泡罩塔三、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，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/hW=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=0.8y2=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0.0495kg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：（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（a）（b）F=D+W+150（c）（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；（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，（5）求由塔顶第二块板上升的气相组成。，而全回流时，，代入上式可得：【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，汽相组成为（均为摩尔分率）则（1）（2）联立（1）式和（2）式，可得：（2）因q=2/3，（3）（4）联立（3）和（4）可得：所以（3）精馏段操作线方程为R=2