中南大学考试试卷（A）
2012-- 2012 学年 2 学期 时间110分钟
化工原理 课程 40 学时 2.5 学分 考试形式： 闭 卷
专业年级： 10级 总分100分，占总评成绩 70 %
[一]单选择题 （35分）
(1) （2分）单向扩散中的漂流因数__________。
(1) >1 , (2) <1, (3) =1 , (4)不一定 答：(1)
(2) （3分）根据双膜理论，当被吸收组分在液体中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数_________。
（1）大于气相分传质系数； （2）近似等于液相分传质系数； (3）小于气相分传质系数； （4）近似等于气相分传质系数。 答：（2） (3) （2分）已知SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1＝0.354kPa，E2＝1.11kPa，E3=0.660kPa，则_______________。
A) t1> t2； B) t3>t2； C) t1>t3； D) t3>t1 答： (D)
(4) （3分） 精馏塔设计时，若F、xF、xD、xw、V均为定值，将进料热状态从q=1变为q>1，则设计所需理论板数??????。
（1）多 （2）少 （3）不变 （4）判断依据不足 答：（2）
理由：由F、xF、 xD、 xw一定知D、W一定，由V??R?1?D一定，知R一定，故精馏段操作线斜率不变。由此可作出q>1时精、提段操作线如附图所示。由图可见，理论板数将变少。
1 y q>1 0 xW xF xD 1
(5) （2分） 某二元混合物，其中Ａ为易挥发组分，液相组成ｘ＝0.6相应的泡点为ｔ，与之相平衡的汽相组成ｙ＝0.7，相应的露点为T，则：（ ）。
答： A
TT T （Ｄ）不能判断
(6) （2分）实验室用水吸收空气中的 CO2，基本上属于————
⑴气膜控制；⑵液膜控制；⑶两相扩散控制），
其气膜中的浓度梯度应————液膜中的浓度梯度（均换算为对应的液相组成表示）， ⑴大于；⑵等于；⑶小于 答：液膜控制 ；小于
(7) （2分）在原料量和浓度相同的条件下，用简单蒸馏得汽相平均组成为xD1，用平衡蒸馏得汽相组成为xD2。若两种蒸馏方法所得的汽相量相同，则?????????。 (1)xD1>xD2 ； (2) xD1=xD2 ； (3) xD1 （8）（2分）.空气的湿含量一定时，其温度愈高，则它的相对温度（ ）。 A. 愈低、 B. 愈高； C. 不变 答：A (9）（3分）.湿空气经预热后，空气的焓增大，而?????????（ ）。 A. H，φ都升高； B. H不变φ降低； C. H，φ都降低 答：B (10) （2分）恒速干燥阶段，物料的表面温度等于空气的?????????（ ）。 A. 干球温度； B. 湿球温度； C. 露点 答：B (11) （2分）气、液传质塔设备中，泛点气速应随液相量的增加而________。 （1）下降 （2）不变 （3）增加 （4）不确定 答：（1） (12) （3分） 判断下列命题是否正确。__________（A错、B对、C不清楚） 溶质A在萃取相中和萃余相中的分配系数kA>1，是选择萃取剂的必备条件之一。 答：A错 （13）（2分）对不饱和的湿空气，其露点__________（ ）湿球温度__________（ ）干球温度。 A. 大于； B. 等于； C. 小于 答：C, C （14) （3分）萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M位于________ (1) 溶解度曲线之上方区； (2) 溶解度曲线上； (3) 溶解度曲线之下方区； (4)坐标线上。 答：(3) (15) （3分）某真空操作精馏塔，因故真空度减小（绝对压力增加），则塔底残液xW变化为________。 （1）变大 （2）变小 （3）不变 （4）不确定 [二]填空题（5分） (1) 在B-S部分互溶系统中，若萃取相中含溶质A＝85kg，稀释剂B＝15kg，溶剂S=100kg， 00则萃取液中y0（y0AyB= _________________。A、yB均表示质量分量） 0答：y0AyB?yAyB?8515?5.67 (2)有一实验室装置将含A10%的AB50公斤和含A80%的AB20公斤混合后，用溶剂S进行 单级萃取，所得萃余相和萃取相脱溶剂后又能得到原来的10%A和80%A的溶液。问 此工作状态下的选择性系数β＝___________ 0000yAxAyAxA0.80.1??36 答：??00?00????1?0.81?0.1yBxB1?yA1?xA???? [三]问答题（5分） (1)湿空气在进入干燥器前常需进行预热，这样做有什么好处？ 答：先预热，t升高、H不变、?降低，从而提高湿空气的吸收水分能力；另外，t升高， 加大传热温差，从而提高干燥速率。 (2) 马铃薯置于一定温度T及一定压力P的容器中,经过实验得平衡水份随空气相对湿度φ的变化关系如图所示。假设马铃薯的湿含量为C' ,试在图中表示出 A.马铃薯的结合水与非结合水含量; B.当空气的?=50%时,其自由水份与平衡水份。 答： 如图示 [四] 计算题（15分） 常压下，用煤油从苯蒸汽与空气混合物中吸收苯，吸收率为99％。混合气量为53kmol.h。入塔气中含苯2％（体积），入塔煤油中含苯0.02％（摩尔分率）。溶剂用量为最小用量的 -3-1 1.5倍。在操作温度50℃下，相平衡关系为y = 0.36x，总传质系数Kya ＝ 0.015kmol.m.s。塔径为1.1米。试求所需填料层高度。 解：Y≈y,X≈x y1 = 0.02，y2 = 0.02×1%=0.0002 x1e = y1e/m = 0.02/0.36 = 0.0556，x2 = 0.0002 (L/V)min = (y1-y2)/(x1e-x2) = (0.02-0.0002)/(0.0556-0.0002) = 0.3574 L/V = 1.5(L/V)min = 1.5×0.3574 = 0.536 x1 = x2 + (y1- y2)/(L/V) =0.0002+(0.02-0.0002)/0.536 = 0.0371 Δy1 = y1 –mx1 = 0.02-0.36×0.0371 = 0.00664 Δy2 = y2 –mx2 = 0.0002-0.36×0.0002 = 0.000128 Δym = (0.00664-0.000128)/ln(0.00664/0.000128) = 0.00165 NOG = (y1-y2)/Δym = (0.02-0.0002)/0.00165 = 12 2 HOG = G/(Ｋyａ) = 53/3600/(π/4×1.1 )/0.015 = 1.033 m Z = HOG×NOG = 1.033×12 = 12.4 m -1 [五] 计算题（15分） 一连续精馏塔，泡点进料。已知操作线方程如下： 精馏段 y = 0.8 x + 0.172 提馏段 y = 1.3 x – 0.018 求原料液、馏出液、釜液组成及回流比。 解：由精馏段操作线方程 ，得 R = 4； ，得馏出液组成xD = 0.86 将提馏段操作线方程与对角线方程 y = x 联立 解得 x = 0.06，即釜液组成 xw = 0.06 将两操作线方程联立 解得 x = 0.38 因是泡点进料，q = 1，q线垂直，两操作线交点的横坐标即是进料浓度， ∴馏出液组成xF = 0.38 [六] 计算题（15分）湿物料含水量为42%，经干燥后为4%（均为湿基），产品产量为 0.126kg/s，空气的干球温度为21℃，相对湿度40%，经预热器加热至93℃后再送入干燥器中，离开干燥器时空气的相对湿度为60%，若空气在干燥器中经历等焓干燥过程，试求： （1） 在I—图H上画出空气状态变化过程的示意图； -1-1 （2） 设已查得H0=0.008kg水?kg绝干气，H2=0.03 kg水?kg绝干气)，求绝干空 -1 气消耗量qm,L（kg绝干气?s）。 预热器供应之热量Qp（kw）。 解： w1=0.42,w2=0.04, G2=0.126kg/s t0=21, φ0=0.4, t1=93, φ2=0.6, I1=I2 H0=0.008, H2=0.03 G2 (1-w2)= G 1(1-w1) ∴ t1=93℃ I1=I2 H2=0.03 φ2=0.6 G1?G21?w21?0.04?0.126?0.2091?w11?0.42t0=21℃ φ0=0.6 kg/s ∴W=G1-G2=0.209-0.126=0.0826 kg/s l?? WH2?H1?0.0826?3.752kg/s0.03?0.008Qp=l(I1-I0)=qmL(1.01+1.88H1)(t1-t0)=3.752(1.01+1.88×0.008)(93-21)=301.2kg/s [七] （10分）计算题 使用纯溶剂S对A、B混合液作单级萃取分离。在操作范围内，S-B不互溶，平衡关系： 试求用单级萃取时，每kgYA?1.2XA(Y、X均为质量比），要求萃余相中萃余分率?R?0.05。稀释剂B中溶剂S消耗量，kg。（注：萃余分率?R=萃余相与料液中溶质量之比） 答 ?R?BXX???????(1)BXFXF相平衡关系：Y?1.2X ???(2)物料衡算：BXF?BX?SY??(3) 将?R?0.05代入式(1)(2)(3)得： S?15.83B