(B)
A)减小 B)增大 C)不变 D)变化不确定
4.在盛有一定量水的鼓泡吸收器中，CO2与水充分接触后，测得CO2在气相中的分压为97.1kPa，CO-2
3
2在水中的平衡浓度为2.875×10 kmol/m，则溶解度系数为（C）。 A）2.79 kmol/m3
B) 2.96×10-4
kPa C) 2.96×10-4
kmol/m3
·kPa D）上述全不对 5. 已知气相分传质系数为ky，液相分传质系数为kx，相平衡常数为m，则气相总传质系数Ky为 ( A )。 A）
11m111K?k? B)?? C) 1?1?1 D）上述全不对 yykxKymkykxKykymkx[三] 计算题
1.（20分）料液自高位槽流入精馏塔，如附图1所示。塔内压强为1.80×104Pa（表压），输送管道为φ36×2mm无缝钢管，管长8m。管路中装有90°标准弯头两个，180°回弯头一个，球心阀（全开）一个。为使料液以3m3/h的流量流入塔中，问高位槽应安置多高？（即位差Z应为多少米）。料液在操作温度下的物性：密度ρ=1000kg/m3；粘度μ=0.643×10－3
Pa·s。已知：摩擦系数λ=0.039。局部阻力系数分别为：突然缩小ζ=0.5，突然扩大损失ζ=1，90°标准弯头ζ=0.75，180°回弯头ζ=1.5，球心阀(全开) ζ=6.4。
解：取管出口处的水平面作为基准面。在高位槽液面1－1与管出口截面2－2间列柏努利方程
2u2gZu121?p1??2?gZp22???2??Wf
式中 Z1=Z Z2=0 p1=0（表压）
u1≈0 p2=1.80×104Pa
3 u2?qv??3600?1.04m/s4d20.785?0.032?2 4分 阻力损失
?W?l?u2f????d????2 故：
2 ?W?8??1.04?f???0.039?0.032?0.5?2?0.75?1.5?6.4???2 8分 =10.6J/kg
所求位差
Z?p2?p1?g?u222g??wfg?1.80?1041000?9.81??1.04?210.62?9.81?9.81?2.97m 8分
截面2－2也可取在管出口外端，此时料液流入塔内，速度u2为零。但局部阻力应计入突然扩大（流入大容器的出口）损失ζ=1，故两种计算方法结果相同。
2.（20分）有一四管程列管式水预热器，用120℃的饱和水蒸气在管间冷凝以预热水，水在Φ25×2.5mm的钢管内以0.6m/s的速度流动，其进口温度为20℃，至出口预热到80℃。已知管长3.0m，共60根（单程15根）。取水蒸气冷凝表面传热系数为10000W(m2??C),水的污垢热阻为0.6?10?3m2??CW,忽略管壁热阻。操作范围内水的有关物性参数可视为不变，其中??988.1kgm3，??0.549?10?3Pa?s，
6
cp?4.174?103J?kg??C?，??0.648W?m??C?。试求：
（1） 总传热系数K；
（2） 判断该换热器是否合用；
（3） 若使用上述换热器，则实际操作时苯的出口温度；
（4） 操作一年后，由于水垢积累，换热能力下降，如果水流量不变，进口温度仍
为20℃，而出口温度仅能升至70℃，试求此时的总传染系数K。
解（1）
1?1?1d0?Rd0K??di 0ididi R?0.02?0.6?988.1e?du??0.549?10?3?21597.8?104 Pcp?4.174?103?0.549?r???10?30.648?3.54 N0.8u?0.023ReP0.4r
?0.648i?0.023?0.02?21597.80.8?3.540.4?362.58W?m??C? 1K?110000?13625.8?2520?0.6?10?3?2520 K?836.9W?m??C? （2）?t120?20)?(120?80)m?(?65ln120?20.48?C
120?80
qmc?0.785?0.022?0.6?988.1?15?2.79kg/sQ?qmc?cpc?(t2?t1)?2.79?4.174?103?(80?20)?7.0?105W
AQ7.0?105计算?K?t??12.77m2
m836.9?65.48A?n?d0l?60?3.14?0.025?3?14.13m2
A计算?A实际 故该换热器够用。 3）实际操作时水的出口温度：
Q?q)?(120?tmc?cpc?(t??20)?KA(120?20?2)2ln120?20120?t?22.79?4.174?103?(t?(120?20)?(120?t?2?20)?836.9?12.77?2)
ln120?20120?t?2t2'?80.07?C4）K??Q'A?t?
m 又 K?QA?t m故 K?Q'?tmqmccp?70?20K???tm50?tmQ?t??mqmccp?80?20??t??m60?t m?7
因（（
?tm?65.48?C，?t?m?72.13?C
K?K?0.7565 K??0.7565?836.9?633.12W?m??C?
3. (20分)用清水吸收空气和SO2混合气中的SO2，已知混合气中SO2含量为9%,混合气流量为100kmol/h,进塔吸收剂流量为37800kg/h,吸收剂的摩尔质量为18kg/kmol,在吸收操作条件下，系统的平衡关系为Y*=17.8X，气相总传质单元高度HOG=1.2m, 要求SO2的吸收率为80%。求（1）塔顶混合气中SO2的摩尔比Y2；（2）塔底吸收液中SO2的摩尔比X1；（3）气相总传质单元数NOG（4）填料层的高度Z。 解：
（1）吸收剂摩尔流量为L?3780018?2100kmol/h Y=y11?y?0.091?0.09?0.099
11Y2?Y1(1??)?0.099(1?0.8)?0.0198 6分
（2）惰性气体流量为V?100(1?y1)?100(1?0.09)?91kmol/h
X2?0
XV1?X2?L(YY911?2)?0?2100(0.099?0.0198)?0.003432 4分 （3）Y*1?17.8X1?17.8?0.00343?0.0611
Y*2?0
?Y1?Y1?Y*1?0.099?0.0611?0.0379 ?Y2?Y2?Y*2?0.0198?0?0.0198
?YY1??Y2m???0.0379?0.0198?ln?Y0.0279 10.0379?Yln20.0198N?Y20.099?0.0198OG?Y1?Y??2.84 8分 m0.0279（4）Z?NOGHOG?2.84?1.2?3.41m 2分
4. （25分）现用一精馏塔分离某二元理想混合物AB，进料量为100kmol/h，进料状态为饱和蒸汽，其中易挥发组分A的摩尔分数为50%。精馏塔塔顶采用全凝器且为泡点回流，塔釜使用蒸汽加热。已知塔内A、B间的平均相对挥发度为3，操作时回流比R=4，塔顶塔底产品中A的组分分别为90%和10%。试求： （1） 塔顶塔底的产品量（2分）；
（2） 精馏段和提馏段的气、液相负荷（6分）； （3） 精馏段和提馏段的操作线方程（6分）；
（4） 实际回流比是最小回流比的多少倍（6分）； （5） 离开塔顶第二块理论板的气相组成（5分）。
8
解：
（1）由已知xF?0.5，xD?0.9，xW?0.1
??F?D?W?Wx，?100?D?W?Fx??0.1 F?DxDW?100?0.5?D?0.9?WD?W?50kmolh（2分）
（2）精馏段液相流量：L?RD?200kmolh（1分）
已知R=4，精馏段上升蒸气流量：V?(R?1)D?5?50?250kmolh（1分）提馏段上升蒸气流量：
V'?V??q?1?F??R?1?D??q?1?F
饱和蒸气进料，q?0，代入上式得V'?150kmolh（2分）
提馏段液相流量：L'?L?qF?RD?qF?200kmolh（2分） （3）精馏段操作线方程：
yRxn?1?R?1xn?DR?1?0.8xn?0.18（3分）
提馏段操作线方程：
'yWxn?1?LWV'xn?V'?1.333xn?0.0333（3分）
（4）q?0，yq?zF?0.5（1分）
y?xq3*xqq??x5，xq?0.25（2分）
q?1?x?q3*xq?1?x?0.qRminR?xD?yq?0.9?0.50.25?0.6154
min?1xD?xq0.9?Rmin?1.6（2分）
RR?2.5（1分） min（5）y1?xD?0.9（1分）
y?x*3x1?11*?x.75（2分）
1*?1?x*?12x1*?1?0.9，x1*?0y2??0.8x1*?0.18?0.8*0.75?0.18?0.648（2分）
化工原理试题
（25分）现用一精馏塔分离某二元理想混合物AB，进料量为100kmol/h，进料状态为饱和液体，其中易挥发组分A的摩尔分数为0.4。精馏塔塔顶采用全凝器且为泡点回流，塔釜使用蒸汽加热。已知塔内A、B间的平均相对挥发度为1.8，精馏段操作
线方程斜率为0.8，塔顶产品出料量为40kmol/h，其中A的摩尔分数为0.97。试求：（1） 操作回流比和精馏段操作线方程（4分）； （2） 塔釜产品中A的摩尔分数及B的回收率（4分）；
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（3） 精馏段气相负荷、提馏段液相负荷和提馏段操作线方程（6分）； （4） 实际回流比是最小回流比的多少倍（6分）； （5） 离开塔顶第二块理论板的气相组成（5分）。 解：
（1）
RR?1?0.8，R?4（1分） xDR?1?0.974?1?0.19（41分），yn?1?0.8xn?0.194（2分） （2）??F?D?W?FxF?Dx???100?40?W，?xW?0.02（2分）D?WxW100*0.4?40*0.97?WxW ?W?1?xW?60*(1?0.02)W?F?1?z?00*?(10.?0.4)9（82分）
F?1（3）V??R?1?D?(4?1)*40?200（1分） L?RD?4*40?16 0 q?1，所以： V'?V?200
L'?L?F?160?100?2（62分）
yL'60*0.n?1?V'x?WxW260nV'?20x0n?200?01.23x?n0.0（036分） （4）q?1?xq?zF?0.4（1分）
y?xq8*0.4q??xq?1?x?1.1.8*0.?4?0.0.6545（42分）
q
RminR?xD?yq?0.97?0.54540.9?70.?40.744 9min?1xD?xq Rmin?2.92（2分）
RR?492?1.3（71分） min2.（5）y1?xD?0.97（1分）
?x** y11.8x1*1??x**?*?x1?0.947（2分） 1?1?x10.8x1?1 y*2?0.8x1?0.194?0.8*0.947?0.194?0.952（2分）
（25分）现用一精馏塔分离某二元理想混合物AB，进料量为100kmol/h，进料状态为饱和蒸汽，其中易挥发组分A的摩尔分数为50%。精馏塔塔顶采用全凝器且为泡点回流，塔釜使用蒸汽加热。已知塔内A、B间的平均相对挥发度为3，操作时回流比R=4，塔顶塔底产品中A的组分分别为90%和10%。试求： （1） 塔顶塔底的产品量（2分）；
（2） 精馏段和提馏段的气、液相负荷（6分）； （3） 精馏段和提馏段的操作线方程（6分）； （4） 实际回流比是最小回流比的多少倍（6分）；
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