化工原理专业课考研真题Word文档格式.docx
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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.0.6
4.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B浮阀塔C泡罩塔
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
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。
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/h
W=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=0.8
y2=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。
(1)空气用量V;
(2)预热器的热负荷。
(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。
(1)空气用量V(kg/s)
(2)预热温度(℃)
(3)干燥器热效率
(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。
(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:
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/h
xW=0.0206,xD=0.928
饱和蒸气进料,故q=0
,
则
q=0,
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。
(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×
1.8=3.6
【例3】用一连续精馏塔分离二元理想溶液,进料量为100kmol/h,进料组成为0.4(摩尔分率,下同),馏出液组成为0.9,残液组成为0.1,相对挥发度为2.5,饱和液体进料。
塔顶冷凝器为全凝器,塔釜间接蒸汽加热。
操作回流比为3。
(1)馏出液及残液量;
(2)塔釜每小时产生的蒸汽量为多少kmol?
(3)离开塔釜上一块理论板液相组成为多少?
(注:
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