奧鵬教育中國(guó)石油大學(xué)在線考試(主觀題)----《化工原理二》.doc

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1、中國(guó)石油大學(xué)（北京）遠(yuǎn)程教育學(xué)院期末考試 化工原理二學(xué)習(xí)中心：_姓名：_學(xué)號(hào)：_ 關(guān)于課程考試違規(guī)作弊的說(shuō)明1、提交文件中涉嫌抄襲內(nèi)容（包括抄襲網(wǎng)上、書籍、報(bào)刊雜志及其他已有論文），帶有明顯外校標(biāo)記，不符合學(xué)院要求或?qū)W生本人情況，或存在查明出處的內(nèi)容或其他可疑字樣者，判為抄襲，成績(jī)?yōu)椤?”。 2、兩人或兩人以上答題內(nèi)容或用語(yǔ)有50%以上相同者判為雷同，成績(jī)?yōu)椤?”。3、所提交試卷或材料沒(méi)有對(duì)老師題目進(jìn)行作答或提交內(nèi)容與該課程要求完全不相干者，認(rèn)定為“白卷”或“錯(cuò)卷”，成績(jī)?yōu)椤?”。一、填空題（36分，每空2分）1. 在1 atm， 0條件下，CO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為1.3810-5 m2/s

2、。若保持壓力條件不變，溫度增加到25，則擴(kuò)散系數(shù)變?yōu)?1.77 10 -9 m2/s；若保持溫度為0，壓力增大到2 atm，則擴(kuò)散系數(shù)變?yōu)?0.84 10 -9 m2/s。2. 30下CO2水溶液的亨利系數(shù)1.885105kPa，該溫度下CO2分壓為15kPa的混合氣與含CO20.002kmol/m3的水溶液接觸，CO2的傳質(zhì)方向?yàn)?吸收 。3. 利用精餾塔分離二元理想混合物，進(jìn)料量為100 kmol/h，進(jìn)料摩爾分?jǐn)?shù)為0.6，要求塔頂輕組分的摩爾分?jǐn)?shù)不小于0.9，則塔頂產(chǎn)品量的最大值為 63.2 kmol/h。4. 用純?nèi)軇┪漳扯旌蠚庵械娜苜|(zhì)。在操作范圍內(nèi)，體系的相平衡關(guān)系滿足亨利定律

3、，氣液兩相逆流操作。當(dāng)入塔氣體的濃度下降時(shí)，而其它入塔條件不變，則氣體的出塔濃度 上升 ，溶質(zhì)的吸收率 提高 ，吸收液的出塔濃度 降低 。5. 當(dāng)精餾塔進(jìn)料為汽液混合物且汽液比為32時(shí)，進(jìn)料熱狀況參數(shù)為 0.6 。6. 某連續(xù)精餾塔中，若精餾段操作線方程的截距為零，則精餾段操作線的斜率等于 1 ，回流比等于 0 。7. 精餾過(guò)程設(shè)計(jì)時(shí)，降低操作壓力，則相對(duì)揮發(fā)度 增加 ，塔頂溫度 降低 ，塔底溫度 降低 。8. 濕度為H0、相對(duì)濕度為j0、干球溫度為t0的濕空氣，經(jīng)過(guò)一個(gè)間接蒸汽加熱的預(yù)熱器后，空氣的濕度為H1、相對(duì)濕度為j1、干球溫度為t1，則H0 H1，j0 j1，t0 t1。9. 在恒定

4、干燥條件下，已知：10%，30%，結(jié)合水為15%（均為干基）。今有濕料100kg，含水40%（濕基）與熱空氣長(zhǎng)時(shí)間充分接觸至平衡，則干燥過(guò)程除去非結(jié)合水 44 kg，降速階段除去結(jié)合水 12 kg。LV二、簡(jiǎn)答題（10分）負(fù)荷性能圖是重要的塔板分析技術(shù)，其示意圖如下。1. 簡(jiǎn)單說(shuō)明各線的意義；2. 如操作點(diǎn)為，試分析其操作狀態(tài)，并給出合理的建議。答：1.檢驗(yàn)設(shè)計(jì)點(diǎn)是否理想，也就是設(shè)計(jì)的塔的負(fù)荷適應(yīng)性程度大不大，一般希望設(shè)計(jì) 點(diǎn)盡可能居中； 2.用于實(shí)際操作，作為實(shí)際操作的依據(jù)，此圖規(guī)定了塔正常操作的氣液相流量的上下限。2.操作點(diǎn)位于操作區(qū)的適中位置，可望獲得穩(wěn)定良好的操作效果三、計(jì)算題（54分

5、）1.（20分）用板式精餾塔在常壓下分離苯甲苯溶液，塔頂為全凝器，塔底間接蒸汽加熱，平均相對(duì)揮發(fā)度為2.47。進(jìn)料量為150kmol/h，組成為0.4（摩爾分率）的飽和蒸汽?；亓鞅葹?。塔頂餾出液中苯的回收率為0.97，塔底殘液中甲苯的回收率為0.95。求： 塔頂餾出液及塔底殘液的組成； 精餾段及提餾段操作線方程； 回流比與最小回流比的比值； 塔頂?shù)诙K板上升的汽相組成。解：(1) DxD = 0.97FxF W(1x W) = F(1x F ) 0.95D+W=F=150DxD+Wx W = Fx F =1500.4 = 60W=87.3 kmol/h D=62.7 kmol/h xD=92

6、.8%xW = 2.06%(2)精餾段操作方程y(n+1)=xnR/(R+1)+xn/(R+1)=0.8xn+0.1856提餾段操作線方程為y(n+1)=L xn/V-xw/ Vq=0， V=(R+1)D-F， L=DRy(n+1)= xn RD/(R+1) D-F-Wx W/(R+1) D-F=1.534 xn-0.011(3)q=0，yc= x F=0.4，y=x/1+(-1)x xc=0.02125 Rmin=( xn-yc)/(yc-xc)=(0.928-0.4)/(0.4-0.2125)=2.816R/ Rmin=4/2.816=1.42(4)Emvl=(y1-y2)/(y1*-y2

7、)=0.6y1*=x1/1+(-1)x1全回流時(shí)y2=x1,y1=xD=0.98y1*=2.47 y2/(1+1.47 y2)Emvl=(0.98- y2)/ 2.47 y2/(1+1.47 y2)- y2=0.6y2=96.93%(mol%)y2=780.9693/780.9693+(1-0.9693)=96.4%(質(zhì)量%)2.（18分）某填料吸收塔中用純?nèi)軇┠媪魑漳扯旌蠚庵械慕M分A，已知填料層高4m，入塔氣體的濃度為0.02（摩爾分率，下同），溶劑對(duì)A組分的吸收率為80%，出塔液相的組成為0.008，操作條件下的氣液相平衡關(guān)系為。求： 氣相總傳質(zhì)單元數(shù)； 操作液氣比為最小液氣比的多少

8、倍； 若氣、液相的量和進(jìn)口組成保持不變，將該塔串聯(lián)一個(gè)同樣的塔，那么氣相出口濃度是多少？ 如果該混合氣經(jīng)吸收后，出塔濃度仍然達(dá)不到環(huán)保要求，請(qǐng)問(wèn)可以采取哪些措施提高溶劑對(duì)A組分的回收率？3.（16分）以空氣為干燥介質(zhì)干燥某種濕物料，原空氣的體積流量為1800m3/h，溫度為30，濕度為0.012kg/kg?？諝庀冉?jīng)間壁式加熱器預(yù)熱至100后再進(jìn)入干燥器；濕物料處理量為400kg/h ,要求從含水率10%干燥至0.5%（均為濕基），若干燥過(guò)程可視為等焓過(guò)程，試確定： 水分汽化量； 空氣離開干燥器時(shí)的溫度和濕度； 加熱器對(duì)空氣提供的熱量。解：（1）G1=400kg/h，GC=4000.90=360

9、kg/h X1=10/90=0.111，X2 =0.005/0.995=0.00502 W= GC（X1- X2）=38.2kg/h（2）已知新鮮空氣的流量為1800m3/h，則根據(jù)新鮮空氣的質(zhì)量體積VH，可得絕干氣的消耗量。 VH=(1/29+H/18)22.4(273+t)/2731.013105/P=0.86 m3/kg L=1800/0.83=2169kg/h L(H2-H1)=W H2=0.030 kg水/ kg絕干氣 l1=(1.01+1.88 H1)t1+2490H1=133.2kJ/kg l2=l1 t2=54.9（3）由于l0=(1.01+1.88H0)t0+2490H0=60.9 kJ/kg,所以加熱器提供的熱量為： Q=L(l1-l0)=1.57105 kJ/kg