武汉大学化工原理下册试卷及答案

一、填空题〔20分〕(2分)在常压下，20℃时，氨在空气中的分压为15.2kPa,与之平衡的氨水浓度为15kgNH3/100kgH2O，此时m=__________。(4分)将相对挥发度为2.47的某二元混合物在全回流操作的塔中进行精馏，现测得全凝器中冷凝液组成为0.98，塔内第二层塔板上升的汽相组成为0.969，那么离开塔顶第一层塔板的液相浓度为______________，塔顶第一层板的汽相默弗里效率为______________。(2分)等速枯燥阶段物料外表的温度等于________________________________。(2分)常压下乙醇-水溶液的y-x图上，有一点是平衡线与对角线的交点M,此点溶液称为__________,其两相的浓度__________。(2分)将含水量为0.5kg水/kg绝干料的某物料与一定状态的空气接触，测出物料的平衡水分为0.05kg水/kg绝干料，那么此物料的自由水分为______________________。(4分〕将含SO2为10%〔体积〕的气体混合物与浓度为0.020kmol/m3的SO2水溶液在一个大气压下相接触。操作条件下两相的平衡关系为PA*=1.62CA(atm)，那么SO2将从__________相向__________相转移，以气相组成表示的传质总推动力为_________________atm。(4分)临界湿含量与哪些因素有关？〔举其中四个因素〕

_____________________________________________________________。二、选择题〔20分〕(2分)精馏过程的操作线为直线，主要基于__________。

A.塔顶泡点回流B.理想物系C.恒摩尔流假定D.理论板假定(2分)在某精馏塔操作中，假设保持F，xF，q，V’(塔釜上升蒸汽量〕不变，减小D，那么塔顶易挥发组分回收率__________。A.增大B.不变C. 减少D.不确定(2分)低浓度气体吸收中，平衡关系为y=2x，kxa=0.2kmol/m3.s,kya=2×10-5kmol/m3.s,,那么此体系属______________控制。A.液膜 B.气膜 C.气液双膜(2分)对于恒速枯燥阶段，以下哪个描述是错误的？A.枯燥速度与气体的性质有关B.枯燥速度与气体的流向有关C.枯燥速度与气体的流速有关 D.枯燥速度与物料种类有关(2分)当回流从全回流逐渐减小时，精馏段操作线向平衡线靠近。为到达给定的别离要求，所需的理论板数__________。A.逐渐减少 B.逐渐增多 C.不变(2分)在一定空气状态下，用对流枯燥方法枯燥湿物料时，能除去的水分为______________，不能除去的水分为______________。A.平衡水分B.结合水分C.非结合水分 D.自由水分(2分)物料中非结合水的特点之一是其产生的水蒸汽压_____________同温度下纯水的饱和蒸汽压。A.小于B.等于C.大于D.不确定(2分)某精馏塔的理论板数为15块〔包括塔釜〕，全塔效率为0.5，那么实际塔板数为______________块。A.28B. 29 C.30 (4分)对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓度增加时，其溶解度系数H将____________，亨利系数E将____________。A.增加B.减少C.不变四、计算题〔50分〕(20分)用连续精馏塔别离某二元混合液，原料液流量为200kmol/h，露点进料，进料浓度为0.5，塔顶馏出液浓度为0.96，釜液浓度为0.1(以上均为易挥发组分的摩尔分率〕。操作条件下相对挥发度为3，塔顶采用全凝器，泡点回流。塔釜间接蒸汽加热，且塔釜汽化量为最小气化量的1.5倍。试求：〔1〕塔釜的气化量；〔2〕离开第二层理论板的液体浓度〔由塔顶往下数〕。(15分)某厂有一填料吸收塔，直径为880mm，填料层高6m，所用填料为56mm的拉西环。在25℃及101.325kPa〔绝压〕时，每小时处理2000m3含5%〔体积〕丙酮的空气-丙酮混合气，处理时用水作溶剂，塔顶送出的尾气中含丙酮0.263%〔体积〕。塔底送出的溶液中每kg含丙酮61.2g。在上述操作条件下，平衡关系为y*=2x。根据上述所测出的数据，试求：〔1〕气相总传质系数Kya；〔2〕每小时回收的丙酮量。(15分〕有一连续枯燥器在常压下操作，生产能力为1000kg/h(以枯燥产品计〕。物料水分由12%降至3%〔均为湿基〕，空气的初温为25℃，湿度为0.01kg水/kg干空气，经预热器后升温至70℃，枯燥器出口废气的干球温度为45℃。设空气在枯燥器进出口处焓值相等。试求：〔1〕在H-I图上表示空气的状态变化过程；〔2〕初始状态下的空气用量为多少m3/s？试卷A答案一、填空题〔20分〕11.095 20.969;0.6043枯燥介质-热空气的湿球温度4恒沸液相等50.45kg水/kg绝干料6气;液;0.0676atm7物料的含水性质、大小、形态、堆积厚度,枯燥介质的温度、湿度、流速以及同物料的接触状态〔由枯燥器类型决定〕二、选择题〔20分〕1B2C3A4D5B6D，A 7B8A9C，C四、计算题〔50分〕1.解：〔1〕塔釜的气化量先作全塔物料衡算求出D：F=D+WFxF=DxD+WxW即200=D+W200×0.5=0.96D+0.1W解出 D=93.0kmol/h,W=107kmol/h因是露点进料，q=0及yq=xF=0.5,故解出xq=0.225精馏段最小上升蒸汽量为Vmin=(Rmin+1)D=(1.67+1)×93=248.3kmol/h提馏段最小上升蒸汽量〔即为塔釜最小气化量〕为：塔釜气化量为(2)离开第二层理论板的液相浓度x272.4=(R+1)×93－200解得R=1.93精馏段操作线方程式为：平衡线关系式为：逐板计算：因塔顶为全凝器，泡点回流，y1=xD=0.96根据平衡关系式由y1求x1,即：解得x1=0.889根据提馏段操作线方程式由x1求y2:y2=0.659x1+0.328=0.659×0.889+0.328=0.914再依平衡关系式由y2求x2:解得x2=0.7802解：〔1〕求体积总传质系数方法1：吸收因子法方法2：对数平均推动力法〔2〕每小时回收的丙酮量GA=G(y1-y2)=83.2×(0.05-2.63×10-3)=3.94kmol/h=228.5kg/h3解：〔1〕枯燥系统示意图见附图1。在H-I图上的空气状态变化见附图2。附图1枯燥系统示意图附图2空气状态变化图〔2〕求空气用量蒸发水分量因水分在枯燥器进出口处焓值相等，所以I1=I2，即〔1.01+1.88H1)t2+2500H1=(1.01+1.88H2)t2+2500H2因H1=H0=0.01kg/kg,t1=70℃,t2=45℃,故有〔1.01+1.88×0.01)×70+2500×0.01=(1.01+1.88H2)×45+2500H2解得H2=0.1