中南大学2007年下化工原理下册制药工程05级考试试卷及答案

中南大学考试试卷（A）2007--2007--2007学年2学期时间110分钟化工原理课程32学时2学分考试形式：闭卷专业年级：制药0501-0502总分100分，占总评成绩70%注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上［一］单选择题（总分35分）1、 （4分）对不饱和湿空气，干球温度 湿球温度，露点温度 湿球温度。（＞,二,＜）,干燥操作中，干燥介质（不饱和湿空气）经预热器后湿度，温度。当物料在恒定干燥条件下用空气进行恒速对流干燥时，物料的表面温度等于 温度。2、 x09a02052（2分）连续精馏塔设计时，当采用塔顶全凝器、泡点回流方案时，为完成分离任务所需理论板数为N。若采用塔顶分凝器，而回流比和前方案相同时，则完成同样分离任务所需理论板数为N' ，其相对大小是。（A）N’＞N ； （B）N'=N ；（C）N'VN ； （D）判断依据不足。3、 x09a02066（2分）恒摩尔流假定主要前提是两组分的分子汽化潜热相近，它只适用于理想物系。此话（A）对； （B）错； （C）无法判断4、x09a02069（2分）某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成x=0.6相应的泡点为t，与之相平衡的汽相组成y=0.7,相应的露点为T，则：（ ）。(A)t=T(B)t <T(C)t>T（D）不能判断5、x09a02101（2分）在非理想系统的实际精馏塔中，各板上的温度t、压力p及相对挥发度a应该

（1）都是相同的（3）a不变，（1）都是相同的（3）a不变，p、t变化（4）p变、t不变，a变化较小6、 x12b02009（2分）多级逆流萃取与单级萃取比较，如果溶剂比、萃取相浓度一样，则多级逆流萃取可使萃余相浓度。（1）增大；（2）减少；（3）基本不变；（4）增大、减少都有可能7、 x09b02072（2分）精馏设计时，采用相同的塔釜蒸发量，则冷液进料比热加料需要较少理论板数。此话（A）对； （B）错； （C）无法判断8、 x12b02007（2分）单级（理论）萃取中，在维持进料组成和萃取相浓度不变的条件下，若用含有少量溶质的萃取剂代替纯溶剂，所得萃余相浓度将。（1）增加 （2）减少 （3）不变 （4）不确定9、 x09b04096（4分）操作中的精馏塔，保持F、q、％、D不变，而使R增大，则x，xw。（1）变大（2）变小（3）不变 （4）不确定10、 x12a02003（2分）进行萃取操作时应彳（1）分配系数大于1； （2）分配系数小于1；（3）选择性系数大于1； （4）选择性系数小于1。11、 x09c02065（2分）在原料量和浓度相同的条件下，用简单蒸馏得汽相平均组成为xD1，用平衡蒸馏得汽相组成为xD2。若两种蒸馏方法所得的汽相量相同，贝0。（1）xD1>xD2； （2）xD1=xD2； （3）xD1<xD2； （4）不能判断12、 x11b05053（2分）在某常压连续干燥器中采用废气循环操作，即由干燥器出来的一部分废气（t2,H2）和新鲜空气（t0,H0）相混合，混合气经预热器加热到必要的温度后再送入干燥。干燥过程中有关参数如下:混合气状态点M(t,H)预热一点N(t,H)干燥(I=I)-点B(t,H)已知水分蒸发量为mm 11 2 1 2 2W,则根据对整个干燥系统的物料衡算可得绝干空量L为：()。(A)L=W/(H2-H0); (B)L=W/(Hi-Ho);(C)L=W/(H2-H1); (D)L=W/(Hm-Ho)。13、 x09c02080(3分)精馏分离a=2.5的二元理想混合液，已知回流比R=3，塔顶xD=0.96，测得第三层塔板(精馏段)的下降液体浓度为0.4,第二层板下降液体浓度为0.45,则第三层塔板的汽相单板效率Emv为。(1)22.2% (2)32.68% (3)44.1% (4)107.5%14、 x09c02091(2分)精馏操作时，若F、％、q、R均不变，而将塔顶产品量D增加，其结果是。(1)xD下降，xw下降； (2)xD下降，xw上升；(3)xD下降，xw不变； (4)xD不变，xw下降。15、 x10b02102(2分)气、液传质塔设备中，泛点气速应随液相量的增加而。(1)下降 (2)不变 (3)增加 (4)不确定［二］问答题(5分)试说明为什么在干燥过程中，湿空气作为干燥介质时，一般都需经过预热才进入干燥器？简要说明对流干燥过程既是传热过程，又是传质过程。［三］计算题：(15分)在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S吸收混合气体中的可溶组分入。入塔气体中A的摩尔分率y1=0.03，要求其收率^A=95%。已知操作条件下mV/L=0.8(m可取作常数)，平衡关系为Y=mX，与入塔气体成平衡的液相浓度X；=0.03。试计算：操作液气比为最小液气比的倍数；吸收液的浓度X1；完成上述分离任务所需的气相总传质单元数Nog。［四］ 计算题（15分）在常压连续精馏塔中分离二元混合物，进料为饱和液体，其中易挥发组分含量为0.50（摩尔分率），回流比R=3，提馏段操作线斜率为1.25，截距为-0.0187，求％.［五］计算题 （20分）用热空气干燥某湿物料。空气初始温度t0=20°C，初始湿度H0=0.006kg水/kg干气。为保证干燥产品质量，空气进干燥器的温度不得高于90C；为此在干燥器中间设置加热器。空气经预热器升温至90C通入干燥器，当热空气温度降至60C时，再用中间加热器将空气加热至90C，废气离开干燥器时的温度变为60C。假设两段干燥过程均视为等焓过程。1.在湿空气的H—I（或t—H）图上定性表示出空气通过整个干燥器的过程；2.汽化每千克水所需的绝干空气量和所需供热量。（已知：绝干空气的比热容cg=1.01kJ/（kg绝干气.C），水气的比热容cv=1.88kJ/（kg绝干气.C），0C时水的气化热r0=2490kJ/kg，空气的分子量=29）［六］计算题 （10分）在B-S部分互溶物系的单级萃取中，料液中溶质A与稀释剂B的质量比为40:60。采用纯溶剂S=200kg，溶剂比S/F为1，脱出溶剂后萃余液浓度x0=0.3（质量分率），选择性系A数0=8。试求萃取液量E0为多少kg?中南大学考试试卷及答案(A)2007--2007--2007学年2学期时间110分钟化工原理课程32学时2学分考试形式：闭卷专业年级：制药0501-0502总分100分，占总评成绩70%注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上［一］单选择题(总分35分)1、对不饱和湿空气，干球温度 湿球温度，露点温度 湿球温度。(>,=,<),干燥操作中，干燥介质(不饱和湿空气)经预热器后湿度，温度。当物料在恒定干燥条件下用空气进行恒速对流干燥时，物料的表面温度等于 温度。答文:大于，小于不变，升高，该空气的湿球温度2、 x09a02052(2分)连续精馏塔设计时，当采用塔顶全凝器、泡点回流方案时，为完成分离任务所需理论板数为N。若采用塔顶分凝器，而回流比和前方案相同时，则完成同样分离任务所需理论板数为N'，其相对大小。(A)N’>N ； (B)N'=N ；(C)N'VN ； (D)判断依据不足。答案：c3、 x09a02066(2分)恒摩尔流假定主要前提是两组分的分子汽化潜热相近，它只适用于理想物系。此话(A)对； (B)错； (C)无法判断答案：(B)4、 x09a02069(2分)某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成x=0.6相应的泡点为t，与之相平衡的汽相组成y=0.7，相应的露点为T，则：( )。(A)t =T (B)t<T(C)t >T (D)不能判断答案：A5、 x09a02101(2分)在非理想系统的实际精馏塔中，各板上的温度t、压力p及相对挥发度a应该。都是相同的 (2)都是变化的，但p的变化较小（3）a不变，p、t变化 （4）p变、t不变，a变化较小答案：（2）6、 x12b02009（2分）多级逆流萃取与单级萃取比较，如果溶剂比、萃取相浓度一样，则多级逆流萃取可使萃余相浓度。（1）增大；（2）减少；（3）基本不变；（4）增大、减少都有可能答案：（2）7、 x09b02072（2分）精馏设计时，采用相同的塔釜蒸发量，则冷液进料比热加料需要较少理论板数。此话（A）对； （B）错； （C）无法判断答案：（B）8、 x12b02007（2分）TOC\o"1-5"\h\z单级（理论）萃取中，在维持进料组成和萃取相浓度不变的条件下，若用含有少量溶质的萃取剂代替纯溶剂，所得萃余相浓度将 。⑴增加 （2）减少 （3）不变 （4）不确定答案：（3）9、 x09b04096（4分）操作中的精馏塔，保持F、q、％、D不变，而使R增大，则x ，xw 。（1）变大（2）变小「（3）不变 （4）不确定° 可答案：（1），（2）理由：R个，精馏段操作线斜率左个，精馏段理论板分离能力提高，x"。由F、D不变，可知W不变。而R个，Vr=（R+1）D+（q-1）F也增大，于是提馏段操作线斜率L=当堕=1+也将减小，提馏段理论板分离能力提高，X』。V' V' V' w10、 x12a02003（2分）进行萃取操作时应彳（1）分配系数大于1； （2）分配系数小于1；（3）选择性系数大于1； （4）选择性系数小于1。答案：（3）11、 x09c02065（2分）在原料量和浓度相同的条件下，用简单蒸馏得汽相平均组成为xdi，用平衡蒸馏得汽相组成为XD2。若两种蒸馏方法所得的汽相量相同，贝0。（1）XDi>XD2； ⑵XD1=XD2； ⑶XMXD2； （4）不能判断答案：（1）分析方法1,因为平衡蒸馏是一次汽化过程，所得汽相是与其最终残液相平衡的汽相组成,此残液浓度一定低于原料液浓度;而简单蒸馏是渐次汽化过程，所得汽相是不断收集得到的,最先收集到的是与原料浓度相平衡的汽相，故有)XD1>XD2。分析方法2：由物料衡算可知，对简单蒸馏和平衡蒸馏均有假设:X假设:XD1=Xd2由附图1由附图1可知必有XW1<XW2；而由式1可知，在相同的D下，XW1=XW2。可见假设不成立。0xxxx=x1W1W2F D1D20xxxx=x1W1W2F D1D2附图1假设XD1<XD2：由附图2可知必有XW1<XW2。而由式1可知，在相同的D下，XW1>XW2,可见假设也不成立。•••XD1只能大于XD2。附图2附图212、x11b05053(2分)在某常压连续干燥器中采用废气循环操作，即由干燥器出来的一部分废气(七鸟)和新鲜空气(to，Ho)相混合，混合气经预热器加热到必要的温度后再送入干燥。干燥过程中有关参数如下：TOC\o"1-5"\h\z混合气状态点M(t,H)预热一点N(t,H)干燥(I=I)一点B(t,H)已知水分蒸发量为mm 1 1 2 1 2 2W,则根据对整个干燥系统的物料衡算可得绝干空量L为：()。(A)L=W/(H2-Ho); (B)L=W/(H1-H0);(C)L=W/(H2-H1); (D)L=W/(Hm-H0)。\o"CurrentDocument"答案：A "13、x09c02080(4分)精馏分离a=2.5的二元理想混合液，已知回流比R=3，塔顶xD=0.96，测得第三层塔板(精馏段)的下降液体浓度为0.4,第二层板下降液体浓度为0.45,则第三层塔板的汽相单板效率Emv为 。71)22.2% (2)32.68% (3)44.1% (4)107.5%

答案（答案（3）理由:"JX2=0.45y+X3=0.4Rx3ex0.96ceur_1x+rD]=—x0.45+-^-=0.5775y=4+〔=x0.4+堡=0.544R+13R+1 4 4ax 2.5x0.4y；=i+G】i)x=苗林=0.6253Emvy*一y34—Emvy*一y3414、x09c02091（3分）TOC\o"1-5"\h\z精馏操作时，若F、％、q、R均不变，而将塔顶产品量D增加，其结果是 。（1）%下降，xw下降； （2）%下降，xw上升；（3）xD下降，xw不变； （4）xD不变，xw下降。答案：（1））w DW理由：R不变，则精馏段操作线斜率不变。 ，、，、由F不变，D增加，可知W变小；由F、q、R不变，可知V'=（R+1）D+（q-1）F随D增大而增大，因而，提馏段操作线斜率L=暨堕=1+W将变小，提馏段塔板分离能力提高，V'V' V'故xw变小。可假设xD不变或变大，作图可知，理论板数均比原工况时的多（见附图1、2），这与理论板数固定相矛盾。所以，xD只能变小（见附图3）。15、x10b02102（2分）泛点气速应随液相量的增加而 。不变（泛点气速应随液相量的增加而 。不变（3）增加（4）不确定（1）下降 （2）答案：（1）［二］问答题（5分）试说明为什么在干燥过程中，湿空气作为干燥介质时，一般都需经过预热才进入干燥器？简要说明对流干燥过程既是传热过程，又是传质过程。答案：湿空气预热后，温度升高、相对湿度变小，其载热载湿的能力提高，即传热、传质推动力加大。热空气将显热传给湿物料是传热过程，湿物料中的湿分汽化扩散至气相主体是传质过程。［三］计算题：（15分）在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S吸收混合气体中的可溶组分A。入塔气体中A的摩尔分率yi=0.03,要求其收率WA=95%。已知操作条件下mV/L=0.8（m可取作常数），平衡关系为Y=mX，与入塔气体成平衡的液相浓度X「=0.03。试计算：（1） 操作液气比为最小液气比的倍数；（2） 吸收液的浓度X1；（3） 完成上述分离任务所需的气相总传质单元数Nog。解：（1）¥1=3/97=0.03093 X2=0丫2=丫］（1-中A）=0.03093X（1-0.95）=0.00155¥=mX0.03083=0.03mm=0.03093/0.03=1.031由最小溶剂用量公式(L/V)min=(¥-¥)/(¥/m-X)=(¥-¥)/(¥/m)=m(¥-¥)/¥12 1 2 12 1 12(L/V) m*(°.03093-0.00155)=0.9499min 0.03093已知mV/L=0.8则L/V=(1/0.8)m=1.25m...(L/V)/(L/V)min=1.25/0.95=1.316由物料衡算式得：X1=(¥1-¥2)/(L/V)=(0.03093-0.00155)/(1.25X1.031)=0.0228NOG=1/(1-mV/L)Xln[(1-mV/L)(¥-mX)/(¥-mX)+mV/L]12 22=1/(1-0.8)Xln[(1-0.8)¥1/(0.05¥1)+0.8]=1/0.2Xln[0.2X0.03093/(0.05X0.03093)+0.8]=5Xln4.8=7.84[四]计算题(15分)在常压连续精馏塔中分离二元混合物，进料为饱和液体，其中易挥发组分含量为0.50(摩尔分率)，回流比R=3，提馏段操作线斜率为1.25，截距为-0.0187,求xD.提馏段：y'=1.25x'-0.0187 (1)精馏段：y=RXx/(R+1)+xD/(R+1)=0.75x+0.25xD (2)q线:xF=0.50 (3)因为在提馏段操作线、精馏段操作线和q线三线的交点有x'=x=xF,,故将(3)代入⑴得：y'=1.25X0.5-0.0187=0.606,代入(2)得：0.606=0.75x0.5+0.25xD，xD=0.924［五］计算题 (20分)°用热空气干燥某湿物料。空气初始温度to=20°C，初始湿度Ho=0.006kg水/kg干气。为保证干燥产品质量，空气进干燥器的温度不得高于90C；为此在干燥器中间设置加热器。空气经预热器升温至90C通入干燥器，当热空气温度降至60C时，再用中间加热器将空气加热至90C，废气离开干燥器时的温度变为60C。假设两段干燥过程均视为等焓过程。1.在湿空气的H—I(或t—H)图上定性表示出空气通过整个干燥器的过程；2.汽化每千克水所需的绝干空气量和所需供热量。(已知：绝干空气的比热容c=1.01kJ/(kg绝干气.C)，水气的比热容cv=1.88kJ/(kg绝干气.C)，0C时水的气化热r0=2490kJ/kg，空气的分子量=29) '解：1、空气状态为如图的ABCDE所