2011-2012学年第2学期期末考试化工原理试题B答案.pdf

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滨州学院 2011 -2012 学年第二学期期末考试 应用化工技术专业(专)2010 级《化工原理 Ⅲ2》试卷(B ) 答案及评分标准 一、填空(每空 1分,共 22分) 1.待分离的物系为水溶液;水为难挥发组分 2.塔操作压强、进出塔的物料量、回流比、进料组成和进料热状况、再沸器和 冷凝器的传热性能和条件、设备的散热情况 (任意写出三种)。 3.y =x 、y =x n+1 n m+1 m 4.混合液中各组分挥发度的差异、 由塔板或填料层所构成的若干个接触级、塔顶有液相回流、塔底有上升气流。 5.不变、增加 6.① 液相 气相 ② 气膜 ③ 塔底 7.降低、升高 8.液体、气体、液体分布 9.严重漏液、严重气泡夹带、降液管液泛、严重雾沫夹带、液相不足。 10.物料本身的结构、形状和大小;物料内部迁移控制阶段 二、选择(每空 2分,共 34分) 1、A ;2、BAB ;3、B ;4、A ;6、BA ; 7、D ;8、A ;9、A ;10、D ;11、A 。 三、简答(共 42 分) 1.溶质渗透模型的要点 ① 液面由无数微小的液体单元所构成,当气液两相处于湍流状态相互接触时, 液相主体中的某些单元运动至 相界面便停滞下来。在气液未接触前,流体单元 中溶质的浓度和液相主体的浓度相等,接触开始后,相界面处立即达到与气相平 衡状态。 ② 随着接触时间的延长,溶质 A 通过不稳态扩散方式不断地向液体单元中渗 透。 ③ 流体单元在界面处暴露的时间是有限的,经过时间 θc 后,旧的流体单元即 被新的流体单元所置换而回到液相主体中去。在流体单元深处,仍保持原来的主 体浓度不变。 ④ 流体单元不断进行交换,每批流体单元在界面暴露的时间 θc 都是一样的。 2.传质过程对设备的基本要求 单位体积中,两相的接触面积应尽可能大 两相分布均匀,避免或抑制沟流、短路及返混等现象发生 流体的通量大,单位设备体积的处理量大 流动阻力小,运转时动力消耗低 操作弹性大,对物料的适应性强 结构简单,造价低廉,操作调节方便,运行安全可靠 3、吸收剂选择的原则 溶解度吸收剂对溶质组分的溶解度要大。 选择性吸收剂应对溶质组分有较大溶解度,而对混合气体中的其它组分溶解度甚 微。 挥发度吸收剂的蒸汽压要低,即挥发度要小。 黏度吸收剂在操作温度下的黏度要低。 其它无毒、无腐蚀、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得,且化学性质稳定。 4.蒸馏分离具有以下特点 通过蒸馏分离可以直接获得所需要的产品 适用范围广,可分离液态、气态或固态混合物 蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离 蒸馏操作耗能较大,节能是个值得重视的问题 5.什么是平衡水分与自由水分 当一定状态的未饱和的湿空气流过某湿物料表面时,由于湿物料表面水的蒸汽压 与空气中水蒸汽分压不等,则湿物料释出或吸收水分,直到物料表面水的蒸汽压 与空气中水蒸汽分压相等时为止,即物料中的水分与该空气中水蒸汽达到平衡状 态,此时物料所含水分称为该空气条件下物料的平衡水分,用 X* 表示。物料中 超出平衡水分的水分称自由水分。 四、计算(第 1题 13分,第 2 题 14分,第 3 题 14分,共 41 分) 1.在 100 kPa压力下将组成为 0.55 (易挥发组分的摩尔分数)的两组分理想 溶液进行平衡蒸馏和简单蒸馏。原料液处理量为 100 kmol,汽化率为 0.44。操作 范围内的平衡关系可表示为 y 0.46 x 0.549 。试求两种情况下易挥发组分的回收 率和残液的组成。 解:(1)平衡蒸馏(闪蒸) 依题给条件 q 1 0.44 0.56 则 q x 0.56 0.55 y x F x 1.25 1.273 x q 1 q 1 0.56 1 0.56 1 由平衡方程 y 0 .4 x6 0 .5 4 联立两方程,得 y = 0.735, x = 0.4045

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