… _…__…__…__…__…__…__…:号…学… 线 _…__…__…__…__…__…__…_:名封姓…… _…__…__…__…__…_:密.级…班… …__…__…__…__…:系…院….… …新乡学院2013―2014学年度第一学期
《化工原理》期末试卷A卷
课程归属部门：化学与化工学院 试卷适用范围：2011级化学工程与工艺专业 考试形式：闭卷 考试时间： 110 分钟 题号 一 二 三 四 总分 合分人 得分 得分 评卷人 一、填空题（每空1分，共22分）
1.在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减小吸收剂用量，则传质推动力将 ，操作线将 平衡线。
2.吸收在化工生产中常用于分离均相 混合物，其分离的依据是根据各组分 。
3.对于一定的分离要求，全回流时，塔顶产品量为 ，回流比为 ，操作线为 。
4.在精馏塔设计中，进料温度越高，进料状态参数q越 ，完成相同的生产任务需要的理论板数越 ，塔底再沸器的热负荷越 。
5.分离某些相对挥发度接近1的物系，可采用一些特殊的精馏方法，如 。 6.在常压操作中，xA=0.1(摩尔分数，下同)的溶液与yA=0.3的气体接触，已知m=2.0，此时将发生 过程。
7.生产上常用测量和控制 的温度来保证精馏产品的质量。
8.常压下将某一混合液进行分离，在相同的气化率条件下，简单蒸馏的分离效果比平衡 蒸馏的分离效果 。
9.某逆流吸收塔，用纯溶剂吸收混合气中的易溶气体，设填料塔为无穷高，平衡关系为Y=2X，入塔气体组成Y1=0.08，液气比（qn,l/qn,v）=2.5，则吸收率等于 ，若采用（qn,l/qn,v）=1.5，则吸收率等于 。
10.溶解度曲线将三角形相图分为两个区域，曲线外为单相区，曲线内为 ，
萃取操作只能在 进行。
本试卷共10页第1页 11.在吸收过程中，推动力(Y?Y*)与吸收系数 相对应。
12.恒速干燥阶段中物料的表面温度等于空气的 ，干燥的水分为 。 13.精馏操作的依据是 。
得分 评卷人 二、选择题（每题2分，共24分）
1.二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起操作线、平衡线、q线中那几条线的变化？ 。
A全部变化 B操作线、平衡线 C操作线、q线 D平衡线、q线 2.下列命题正确的是 。
A上升气速过大会引起漏液 B上升气速过大会引起液泛 C上升气速过小会造成过量液沫夹带 D上升气速过小会造成过量气泡夹带 3.填料塔的正常操作区域为 。
A 载液区 B 液泛区 C 恒持液量区 D 任何区域
4.某含乙醇12.5%（质量分数）的乙醇水溶液，其所含乙醇的摩尔比为 。 A 0.143 B 0.0529 C 0.0502 D 0.0559
5.在干燥过程下列两种情况下临界含水量将会变大还是变小：（1）提高干燥介质空气的温度；（2）物料的厚度减小时 。
A 都增大 B都减小 C（1）增大（2）减小 D（1）减小（2）增大
6.某一物系，总压一定，三个温度下的相平衡常数分别用m1 m2 m3 表示，如果
m1 >m2 >m3 ，则对应的温度顺序为： 。
A t1 > t2 > t3 B t1< t2 A 增加 B 减小 C 不变 D 不确定 8.若pA-pA*近似等于pA –pAi，则该过程为 控制。 A 液膜控制 B 气膜阻力和液膜阻力相差不大 C 不确定 D气膜控制 9.在精馏操作中，加大回流比R，qn,V/qn,L将 。 本试卷共10页第2页 A 增加 B 减小 C 不变 D 不确定 10.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选择性系数等于1 11.在分子传质过程中，若漂流因子p总/pBM?1,则组分A的传质通量NA与组分A的扩散通量JA的关系为 。 AJA=NA BJA>NA CJA 1.双膜模型的基本要点有哪些？（3分） 2.在吸收操作过程中，因解析不良，吸收剂入口浓度增大而使吸收率降低，如果工艺要求必须保证吸收率不变，请问采取什么措施能够实现（最少说出4种）？（4分） 本试卷共10页第3页 3.对操作中的精馏塔，若回流液由饱和液体改为冷液时，其塔顶产品组成有何变化？（4分） 4.在精馏塔设计中，作出的塔板负荷性能图有何意义？（3分） 得分 评卷人 四、计算题（共40分） 1.（10分）在101.33kP下用热空气干燥某湿物料，湿物料的处理量为G1=2 000kg/h，含水量为w1?4%(湿基，下同)，要求干燥后产品的含水量不超过w1?0.5%。空气的初始温度t0=20 ℃，相对湿度?0?50%，将空气预热至t1=100 ℃进干燥器，出干燥器的温度t2=50 ℃，干燥操作为等焓干燥过程。20 ℃时空气的饱和蒸气压ps?2.3346kPa 试求 ： （1）蒸发的水分量kg/h（2分）；（2）新鲜湿空气的消耗量kg/h（6分）； （3）预热器的加热量QPkw（2分）。 本试卷共10页第4页 ____________________号证考准 ________ 2.（14分）某精馏塔用于分离苯-甲苯混合液,进料量qn,F 60kmol/h，其中苯的摩尔分率 xF=0.5。进料为汽液混合物，汽液比为 2：3，要求塔顶、塔底产品中苯的摩尔分率分别为xD=0.95，xW=0.10，回流比R为2.5。 求：(1) 塔顶、塔底的产品量（4分）；(2) q线方程、精馏段、提馏段操作线方程（6分）； (3) 若塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，求离开第二块板（自塔顶向下数）蒸汽和液体的组成（4分）。物系的相对挥发度α=2.45。 新乡学院2013 -2014 学年第一学期期末考试 《化工原理》（下）试题标准或参考答案及评分标准（A卷） 适用范围： 11级化学工程与工艺专业 一、 填空题（每空1分，共22分） 本题主要考查学生对基本理论掌握的程度。 评分标准： 1．所填答案与标准答案相同，每空给1分；填错或不填给0分。 2．所填答案是同一问题（概念、术语）的不同描述方法，视为正确，给1分。 本试卷共10页第5页 参考答案： 1. 减小，靠近平衡线（横坐标）。 2. 气体，溶解度不同。 3. 0，无穷大，对角线（或y=x）。 4. 小，多，小。 5. 恒（共）沸精馏或萃取精馏。 6. 吸收。 7. 灵敏板。 8. 好。 9. 100%（1），75%（0.75）。 10. 两相区，两相区。 11. KY 。 12. 湿球温度，非结合水 13. 混合液中各组分的挥发度不同（挥发度不同）。 二、 选择题（本题共12个小题，每个小题中只有一个正确答案，请将正确答案的标号填在 题后括号内，每小题2分，共24分） 本题主要考查学生对基本概念的理解程度和和辨别问题的能。 评分标准： 所填答案与标准答案相同，每空给2分；填错或不填给0分 标准答案 1-5 CBADC 6-10 AADBC 11-12 CD 三、简答题（14分） 本题主要考查学生对基本理论掌握程度和分析问题的能力 评分标准： 1.所答要点完整，每小题给满分；全错或不答给0分； 2.部分正确可根据对错程度，依据答案要点给分。 1.双膜模型的基本要点有哪些？（3分） 参考答案：（1）在相互接触的气液两相间存在一个稳定的相界面，界面两侧各有一个很薄的停滞膜，即“气膜”和“液膜”。气液两相间的传质为通过两停滞膜的分子扩散（2）在气膜、 本试卷共10页第6页 液膜以外的气、液两相主体中，由于流体的强烈湍动，各处浓度均匀，无传质阻力。（3）在气液相界面处，气液两相处于相平衡状态，无传质阻力。（每个要点1分） 绝干物料 G?G1?1?w1??2000?1?0.04?kg绝干料h?1920kg绝干料h X?4kgkg绝干料?0.04167kgkg绝干料 2.在吸收操作过程中，因解析不良，吸收剂入口浓度增大而使吸收率降低，如果工艺要求必须保证吸收率不变，请问采取什么措施能够实现（最少说出3种）。 参考答案：（1）增大溶剂用量，操作线斜率增大，操作线远离平衡线，塔的推动力增大，传质速率提高，吸收率提高。（2）降低溶剂入口温度，相平衡常数m减小，平衡线远离操作线，塔的推动力增大，传质速率提高，吸收率提高。（3）提高操作压力，相平衡常数m减小，平衡线远离操作线，塔的推动力增大，传质速率提高，吸收率提高。（4）因为吸收剂入口浓度增大而使吸收率降低，相当于提高了塔的传质单元数，完成相同的任务，需要塔的高度增大，所以提高塔的高度可以提高吸收率。（5）新建一直径相同的填料塔与原塔串联（相当于提高塔的高度）。（6）将原填料换为比表面积更大的新型填料，相当于提高了塔的吸收性能，使吸收率提高。（答对完整的3个给满分，没有分析原因的给2分）。 3.精馏塔在一定条件下操作，若回流液由饱和液体改为冷液时，其塔顶产品组成有何变化？（4分） 参考答案：从泡点回流改为冷液回流时，xD增大（2分）。其原因：冷液回流至塔顶时，冷凝一部分蒸汽，放出的潜热把冷液加热至第一板的饱和温度，冷凝部分中含难挥发组分增大，使气相易挥发组分增浓（1分），同时，在塔顶回流比保持不变的条件下，增加了塔内的内回流，这也有利于分离（1分）。（每个要点1分） 4.在精馏塔设计中，作出的塔板负荷性能图有何意义？（3分） 参考答案：塔板负荷性能图对板式塔的设计与操作具有重要指导意义。（1）检验塔的设计是否合理，操作点是否在适中的高效区域，（2）指明气、液相的流量范围，（3）了解塔的操作状况和操作弹性，当塔的操作出现问题时，可从负荷性能图的分析找到解决问题的方法。（每个要点1分） 四、计算题（每题40分） 本题主要考查学生应用基本知识解决综合问题的能力 1. 解：（１）蒸发的水分量 （2分） 本试卷共10页第7页 196X0.52?.5kgkg绝干料?0.00503kgkg绝干料 99所以 W?G(X1?X2)?1920(0.04167?0.00503)kg/h?70.35kg/h （2）新鲜空气消耗量： （共6分） 20 ℃时空气的饱和蒸气压为ps?2.3346kPa H0.622?0ps0.6220?101.33????0.5?2.3346kgkg绝干气?0.00725kgkg绝干气0ps101.33?0.5?2.3346（2分） 因为干燥操作为等焓干燥过程，则 H0=H1 I1?I2 I1?(1.01?1.88H1)t1?2490H1?120.41KJ/kg I2?(1.01?1.88H2)t2?2490H2 H0.02725kg/kg（4分） 2? L?WH?H?70.35kg绝干气h?3517.5kg绝干气h（1分） 210.02725?0.00725 L?L?1?H3517.5?1?0.00725?kg新鲜空气h?3543.00kg新鲜空气h（1分） 00?? （2）预热器的加热量Ｑp QP?L(1.01?1.88H0)(t1?t0) （1分） ?3517.5??1.01?1.88?0.00725??100?20?kJh ?288049.5kJh?80.01kW（1分） 2.解：（1） qn,F?qn,D?qn,W（1分） q n ,FxF?qn,DxD?qn,WxW（1分） qn,D?28kmol/hqn,W?32kmol/h（2分） 本试卷共10页第8页 （2）因为进料汽液比为 2：3，则 q?0.6则q线方程： y ? q（2分） q?1x?1n精馏段操作线方程： q?1xF??1.5x?1.25yR n?1?R?1xn?1R?1xD?0.714x?0.271（1分） 提馏段操作线方程： y?qn,L?qn,Wm?1? qx?m?qxWn,L??qn,Wn,L??qn,W qn,L??qn,L?qqn,F?qn,DR?qqn,F?106kmol/h?qn,L?qn,W（3分） ym?1?qn,L??qx?m?n,Wqn,L??qxW?1.432x?0.0432n,W（4） y1?xD?0.95（1分） 由平衡线方程 y ? 1 ? ( ?? x? 1) x ? 1 2.45? 1.45 x x 可求: x1?0.886（1分） 由精馏段操作线方程：可求 y2?0.904（1分） 由平衡线方程可求: x2?0.794（1分） 3. 解：（1） Y2?Y1?1??A??0.03?3?1?10.??980.0 0（016分）62 XY0.03311*?1m?34.5?9.59?10?4（1分） 水的最小用量为：（4分） qqn,V?Y1?Y2?n,Lmin?X?43.6??0.0331?0.000662?9.59?10?4?0kmolh?1.474?103kmolh1*?X2qm,L?1.474?103?1.31?18kgh?3.48?103kgh （2）溶液出塔浓度：（2分） Xqn,V1?q?Y1?Y2??X43.62???0.0331?0.000662??0?7.32?10?4n,L1.474?103?1.31 （3）（Y2分）?qn, LX???Yq,L?2?nX2?? qn,V??qn,V?44.3X?0.000662? （3） 求填料层高度 Hqn,VOG?KYa??43.6202.3?0.5m?0.431m（1分） 本试卷共10页第9页 ?Y1?Y1?Y1*?0.0331?34.5?7.32?10?4?0.00785 （1分） ?Y2?Y2?Y2*?0.000662?34.5?0?0.000662（1分） ?Y?Y1??Y2m??0.00785?0.000662?0.00291（ln?Y1分） 1?Yln0.0078520.0006621?Y2 NOG?Y?Y?0.0331?0.000662?11.14m0.00291（1分） Z?NOGHOG?11.14?0.431m?（4.18分）m 3.（16分）在一横截面积0.5m2填料塔内，用清水吸收某工业废气中所含的二氧化硫气体。已知混合气中惰性气体的流量qn,V=43.6kmol/h，入塔气体中含二氧化硫的摩尔比为Y1?0.0331。操 作条件下气液平衡关系为Y*?34.5X，气相总体积吸收系数为202.3 kmol/(m3·h)。若水用 量为最小用量的1.31倍，要求回收率为98%。 Ln11.86=2.47 求：（1）水的用量（kg/h）（6分）；（2）溶液出塔浓度（2分）； （3）操作线方程（2分）； （4）所需填料层高度（6分）。 本试卷共10页第10页
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