11年化工原理试题及答案

 化工原理 试 卷（A ） 1.01.                    考试科目：化工原理(下)   考试日期： 201     命题教师：                       学院：    专业班级：  学生姓名：     学号：                                   任课教师：  课序号：  考试座位号：    题 号 评 分 评卷人 一 二 三 四 五 六 总分 一． 填空（20分，每空1分） 1、 漂流因子是指在单向扩散时因存在_________漂流因子是指在单向扩散时因存在_________而使_________而使A的传递速率比________的传递速率比________增大的倍数，________增大的倍数，其值恒 其值恒 1 。 2、 用填料吸收塔处理低浓度气体混合物，当气体处理量增大，用填料吸收塔处理低浓度气体混合物，当气体处理量增大，若按比例增大吸收剂的流量当气体处理量增大，若按比例增大吸收剂的流量（即L/G不变），则Kya ，Kya ， HOG  ,  NOG  , 吸收率 , 吸收率 吸收率 3、已分析测得精馏塔内四股物料的组成为 、已分析测得精馏塔内四股物料的组成为 0.52,  0.71,  0.73,  0.84 , 试找出其对应值 试找出其对应值 y5 x5 y6 x6 x5= __________ y5= _______ x6= y6= 4、填料塔与板式塔相比较，操作范围 、填料塔与板式塔相比较，操作范围 、压降 、压降 ；而对于易起泡物系及腐蚀性物系，填料塔则 填料塔则 （不适合，更适合） （不适合，更适合） 5、萃取操作中选择性系数是指 、萃取操作中选择性系数是指 ， B-S完全不互溶时，选择性系数趋于 完全不互溶时，选择性系数趋于 。 6、常压25℃下，木炭与空气一水系统的平衡关系为： 下，木炭与空气一水系统的平衡关系为： ф=100%，Х*=0.12； ф=20%，Х*=0.032，现木炭的含水量为0.18，令其与25℃，ф=20%的空气接触, 则结合水为 则结合水为 ，非结合水为 ，非结合水为 ,自由水为 自由水为 ,平衡水又为 平衡水又为 。 二、选择题（20分，每空2分） 1. 一个液膜控制的吸收过程，为加大吸收速率，可采取_____一个液膜控制的吸收过程，为加大吸收速率，可采取_____和_____和______等措施。______等措施。 等措施。 A．增大气相湍动 B. ．增大气相湍动 B. 增大液相湍动 B. 增大液相湍动 C.增大液相湍动 C.采用物理吸收 C.采用物理吸收 D.采用物理吸收 D.采用化学吸收 D.采用化学吸收 采用化学吸收 2. 在常压塔中用水吸收二氧化碳，ky和kx分别为气相和液相传质分系数,Ky2. 在常压塔中用水吸收二氧化碳，分别为气相和液相传质分系数,Ky为气相传质总系数,m为相平衡常数,为相平衡常数,则_____________。_____________。 A.为气膜控制且A.为气膜控制且Ky≈Ky≈ky B.为液膜控制且B.为液膜控制且Ky≈Ky≈kx

C.为气膜控制且C.为气膜控制且Ky≈Ky≈kx/m D.为液膜控制且kx/m D.为液膜控制且Ky≈Ky≈kx/m

3. 对于某理想溶液的平衡蒸馏，若维持进料量F、物料温度t F 、蒸发室压强P不变，而将物料浓度xF增加，则气相馏出物组成xD _________,气相馏出物量D__________。

A. 变大 变大 变大 B. 变小 变小 C. 不变 不变 D. 不确定 不确定

4. 用精馏塔分离某二元混合液，进料量为10 kmol/h , 10 kmol/h , 原料液组成x F为0.6 ，若要求馏出液组成x 则最大馏出液量为 则最大馏出液量为 ； D不小于0.9 , 

A. 6.67 kmol/h  B. 6 kmol/h  C. 9 kmol/h  D. 不确定 不确定

5. 气液传质的塔板上，液面落差过大将造成 气液传质的塔板上，液面落差过大将造成 和

A.气流的不均匀分布 气流的不均匀分布 B.漏液 漏液 C.溢流液泛 溢流液泛 D.液沫夹带 液沫夹带 6．进行萃取操作时应使： ．进行萃取操作时应使：

A 分配系数大于1  B  分配系数小于1 C  选择性系数大于1  D  选择性系数小于1 

7. 当空气湿度和温度一定时，相对湿度与总压的关系是 当空气湿度和温度一定时，相对湿度与总压的关系是 。 A,成正比 成正比 B，成反比 ，成反比 C, 无关 无关 D, 不确定 不确定

三、简答题（每题5分，共10分）

1.特殊精馏指的是哪两种？各适用于什么情况？ 特殊精馏指的是哪两种？各适用于什么情况？

2.对于混合液体，什么情况下选择萃取分离，而不选择精馏分离？ 对于混合液体，什么情况下选择萃取分离，而不选择精馏分离？

四、（20分）在一填料吸收塔内用洗油逆流吸收煤气中含苯蒸汽。进塔煤气中苯的初始浓度为0.02（摩尔分率，下同），操作条件下气液平衡关系为y=0.125x，操作液气比为0.18，进塔洗油中苯的浓度为0.003，出塔煤气中苯浓度降至0.002。因脱吸不良造成进塔洗油中苯的浓度为0.006，试求此情况下（1）出塔气体中苯的浓度；（2）吸收推动力降低的百分数？

五、（15分）某精馏塔用以分离A组分（易挥发组分）和水的混合物，已知x F =0.5（摩

尔分率，下同），xD=0.95，xW=0.1，回流比R=1.5，泡点回流，饱和液体进料，塔顶采用全凝器，塔底用饱和水蒸汽直接加热，物系相对挥发度a=2.25，

试求：（1）离开塔顶第二块理论板的汽相浓度； ）离开塔顶第二块理论板的汽相浓度；

（2）塔顶采出率D/F。 D

xD

F  xF

饱和水蒸汽 xW 饱和水蒸汽 S  W ,  六、（15分）某湿物料的初始含水量为5％，干燥后的含水量为1％(即为湿基)，湿物料处理量为0.5kg／s，空气的初始温度为20℃，初始湿含量为0.005kg水／kg干空气。将空气预热至150℃进入干燥器，假设所有水分皆在表面气化阶段除去，干燥设备保温良好，废气的出口温度为70℃，试求： ℃，试求： (1)干空气用量及废气出口的湿度H2 

(2)此干燥过程预热器所需供热量及热效率各为多少? 

化工原理 试 卷（A ） 1.01.                考试科目：化工原理(下)   考试日期： 201     命题教师：                      学院：    专业班级：  学生姓名：     学号：                                   任课教师：  课序号：  考试座位号：    题 号 评 分 评卷人 一 二 三 四 五 六 总分 二． 填空（20分，每空1分） y5 x5 y6 x6 1、 对流传质理论中较重要的有 对流传质理论中较重要的有 ， _________ 和_________ 和______________。______________。 2、已分析测得精馏塔内四股物料的组成为 、已分析测得精馏塔内四股物料的组成为 0.52,  0.71,  0.73,  0.84 , 试找出其对应值 试找出其对应值 x5= __________ y5= _______ x6= y6= 3、填料塔与板式塔相比较，操作范围 、填料塔与板式塔相比较，操作范围 、压降 、压降 ；而对于易起泡物系及腐蚀性物系，填料塔则 填料塔则 （不适合，更适合） （不适合，更适合） 4、对于部分互溶物系的萃取操作中，溶质A的加入使B与S的互溶度 的互溶度 ，当A的加入至某一浓度时,两共轭相将变为 两共轭相将变为 ，此点称为 ，此点称为 ,一般 一般 (在，不在)溶解度曲线的最高点 溶解度曲线的最高点 。 5、在萃取的设计中，通常将粘度 、在萃取的设计中，通常将粘度 或者润湿性 或者润湿性 的液体作为分散相。 的液体作为分散相。 6、常压25℃下，木炭与空气一水系统的平衡关系为：25℃下，木炭与空气一水系统的平衡关系为： ℃下，木炭与空气一水系统的平衡关系为： ф=100%，=100%，Х*=0.12；*=0.12； ф=20%，=20%，Х*=0.032，现木炭的含水量为*=0.032，现木炭的含水量为0.18，令其与0.18，令其与25℃，25℃，ф=20%的空气接触=20%的空气接触, 的空气接触, 则结合水为 则结合水为 ，非结合水为 ，非结合水为 , ，非结合水为 , 自由水为 , 自由水为 ,自由水为 ,平衡水又为 ,平衡水又为 平衡水又为 。 。 二、选择题（20分，每空2分） 1. 在常压塔中用水吸收二氧化碳，ky和kx分别为气相和液相传质分系数,Ky分别为气相和液相传质分系数,Ky为气相传质总系数,m为相平衡常数,为相平衡常数,则_____________。_____________。 A.为气膜控制且A.为气膜控制且Ky≈Ky≈ky B.为液膜控制且B.为液膜控制且Ky≈Ky≈kx C.为气膜控制且C.为气膜控制且Ky≈Ky≈kx/m D.为液膜控制且kx/m D.为液膜控制且Ky≈Ky≈kx/m 2. 对于某理想溶液的平衡蒸馏，若维持进料量F、物料温度t F 、蒸发室压强P不变，而将物料浓度xF增加，则气相馏出物组成xD _________,气相馏出物量D__________。 A. 变小 变小 变小 B. 变大 变大 C. 不变 不变 D. 不确定 不确定 3. 用精馏塔分离某二元混合液，进料量为10 kmol/h , 10 kmol/h , 原料液组成x F为0.6 ，若要求馏出液组成x 则最大馏出液量为 则最大馏出液量为 ； D不小于0.9 , A. 6.67 kmol/h  B. 6 kmol/h  C. 9 kmol/h  D. 不确定 不确定 4. 气液传质的塔板上，液面落差过大将造成 气液传质的塔板上，液面落差过大将造成 和 A.气流的不均匀分布 气流的不均匀分布 B.漏液 漏液 C.溢流液泛 溢流液泛 D.液沫夹带 液沫夹带 5．进行萃取操作时应使： ．进行萃取操作时应使： A 分配系数大于1  B  分配系数小于1 C  选择性系数大于1  D  选择性系数小于1 6. 单级(理论级)萃取操作中，在维持相同萃余相浓度下，用含有少量溶质的萃取剂代替纯溶剂，则萃取相量与萃余相量之比将_______剂，则萃取相量与萃余相量之比将_______。_______。 A  不变 不变 B降低 降低 C 增加 增加 D不定 不定 7.采用多级逆流萃取与单级萃取相比较，如果溶剂比、萃取相浓度一样，则多级逆流萃取可使萃余相分率_______使萃余相分率_______。_______。 A 增大 增大 B 减少 减少 C 基本不变 基本不变 D 增大、减少都有可能 增大、减少都有可能 8.当空气湿度和温度一定时，相对湿度与总压的关系是 当空气湿度和温度一定时，相对湿度与总压的关系是 。 A,成正比 成正比 B，成反比 ，成反比 C, 无关 无关 D, 不确定 不确定 三、简答题（每题5分，共10分） 1.特殊精馏指的是哪两种？各适用于什么情况？ 特殊精馏指的是哪两种？各适用于什么情况？ 2.对于混合液体的分离，什么情况下选择萃取操作，而不选择精馏操作？ 对于混合液体的分离，什么情况下选择萃取操作，而不选择精馏操作？ 四、（15分）某精馏塔用以分离A组分（易挥发组分）和水的混合物，已知x F =0.5（摩尔分率，下同），xD=0.95，xW=0.1，回流比R=1.5，泡点回流，饱和液体进料，塔顶采用全凝器，塔底用饱和水蒸汽直接加热，物系相对挥发度a试求：（1）离开塔顶第二块理论板的汽相浓度； ）离开塔顶第二块理论板的汽相浓度； （2）塔顶采出率D/F。 D xD F  xF 饱和水蒸汽 饱和水蒸汽 S  W  ,  xW =2.25， 五、（20分）某混合物含溶质A为40%，稀释剂B为60%，拟用单级萃取进行分离，要求萃取液中含A的浓度x0A不超过20%，某操作温度下，溶解度曲线如图，分配系数kA＝1 ，试求： 试求： （1） 此单级萃取所需的溶剂比S/F为多少？萃余率RxAo/FxFA为多少？此时选择性系数β为多少？ 为多少？ （2） 若降低操作温度，使两相区域增大为如图虚线所示，假设分配系数kA不变，溶剂比S/F不变，试分析萃取相、萃取液、萃余相、萃余液中A的浓度和过程的选择性系数如何变化？ 数如何变化？ 0

六、（15分）某湿物料的初始含水量为5％，干燥后的含水量为1％(即为湿基)，湿物料处

理量为0.5kg／s，空气的初始温度为20℃，初始湿含量为0.005kg水／kg干空气。将空气预热至150℃进入干燥器，假设所有水分皆在表面气化阶段除去，干燥设备保温良好，空气的出口温度选定为70℃，试求： ℃，试求：

(1)干空气用量及废气出口的湿度H2 

(2)此干燥过程所需预热器供热量及热效率各为多少? 

11年《化工原理》（下）A卷答案及评分标准 填空（20分，每空1分）

1.主体流动 等分子反向扩散 大于 2.增大 增大 降低 降低 3. x5= 0.71 y5=0.84  x6= 0.52 y6=0.73  4.小 低 更适合 5.萃取相中溶质的质量分率与萃余相中溶质的质量分率之比值 无穷大

6.  0.12  0.06  0.148  0.032  二、选择题（20分，每空2分） 1. B  D  2. D  3. C  B  4. A  5.A  B  6. C  7.A 三、简答题（每题5分，共10分） 1.答：特殊精馏是指恒沸精馏和萃取精馏 恒沸精馏适用于混合物中有恒沸物产生，采用普通精馏不能分离彻底时； 萃取精馏则适用于混合物相对挥发度过低，采用普通精馏需要的理论板太多，回流比太大，使设备投资及操作费用都不经济的情况。 2.答：①混合物相对挥发度小或形成恒沸物，用一般精馏方法不能分离或很不经济； ②混合液浓度很稀，采用普通精馏方法能耗过大； ③混合液含热敏性物质，采用萃取方法可避免物料受热破坏。 四、20分 解：原工况： S=mGL=0.1250.18=0.6944 NOG=y-mx2éùSlnê(1-S)1+ú y2-mx21-Sëû10.02-0.125´0.003éùlnê(1-0.6944)+0.6944ú=4.837 1-0.69440.002-0.125´0.003ëû1NOG=y1-y2Dym='0.02-0.002=4.837=0.003721 7分 NOGOG新工况： HN''=HOG Z=Z S=S 3分 'OG=NOG=éù0.02-0.125´0.006lnê(1-0.6944)'+0.6944ú=4.837y2-0.125´0.0061-0.6944ëû1' 解得y2=0.002344 5分 Dy'm=y1-y'2NOG=0.02-0.0023444.837=0.003650 Dym-DyDym'm=0.003721-0.0036500.003721=0.01908=1.91% 5分 五、15分 （ （1）精馏段操作线方程为： ）精馏段操作线方程为： yn+1=RR+1xn+xDR+1=1.52.5xn+0.952.5=0.6xn+0.38 3分 y1=xD=0.95 2分 x1= （2） y1a-(a-1)y1=0.952.25-1.25´0.95=0.4 2分 2分 y2=0.6x1+0.38=0.6´0.4+0.38=0.916 FSD+Wìï+=íFxF=DxD+WxWïîS=V¢=(R+1)D+(q-1)F ìF+S=D+Wï+W´0.1íïF´0.5=D´0.95()S=V¢=2.5D+1-1F即 î D解之得： 解之得： F =0.36 6分 六、15分 解：（1）当出口气体温度选定为t2=70℃时，I1=I2 H2=(1.01(1.01+1.88H1)t1+2500H1-1.01t22500+1.88t2+1.88´ =´+´-´0.005)15025000.0051.01702500+1.88´70=0.036kg水/kg干空气 4分 所需空气量可由物料衡算式求出 所需空气量可由物料衡算式求出 G(XX)=V(H-H) C1-2210.5´(1-0.05)´(V=G(X1-X2)=H2-H1C0.05-0.011-0.01)=0.652kg干空气/s 1-0.050.036-0.005 4分 所需供热量和热效率分别为 所需供热量和热效率分别为 （t1－t2） Q=V（1.01+1.88H0）1.01+1.88×0.005）×（150－20）=86.3 kJ/s  =0.652×（1.01+1.88×0.005 4分 h= t-t12t-t10=150-70150-20=0.615 3分 11年《化工原理》（下）A卷答案及评分标准 填空（20分，每空1分） 1.  有效膜理论，溶质渗透理论，表面更新理论 2.  x5= 0.71 y5=0.84  x6= 0.52 y6=0.73  3. 小 低 更适合 4.  加大 一相 临界混溶点 不在 5.  大 较差 6.  0.12  0.06  0.148  0.032  二、选择题（20分，每空2分） 1. D 2. C B 3. A 4. A B 5. C 6.C 7.B 8.A 三、简答题（每题5分，共10分） 1.答：特殊精馏是指恒沸精馏和萃取精馏 恒沸精馏适用于混合物中有恒沸物产生，采用普通精馏不能分离彻底时； 萃取精馏则适用于混合物相对挥发度过低，采用普通精馏需要的理论板太多，回流比太大，使设备投资及操作费用都不经济的情况。 2.答：①混合物相对挥发度小或形成恒沸物，用一般精馏方法不能分离或很不经济； ②混合液浓度很稀，采用普通精馏方法能耗过大； ③混合液含热敏性物质，采用萃取方法可避免物料受热破坏。 四、15分 （1）精馏段操作线方程为： =yn+1RR+1xn+xDR+1=1.52.5xn+0.952.5=0.6xn+0.38 3分 y1=xD=0.95x1=y1 2分 a-(a-1)y1=0.952.25-1.25´0.95=0.4 2分 （2） y2=0.6x1+0.38=0.6´0.4+0.38=0.916 2分 ìF+S=D+WïíFxF=DxD+WxWïîS=V¢=(R+1)D+(q-1)F ìF+S=D+WïíF´0.5=D´0.95+W´0.1ïS=V¢=2.5D+(1-1)F即 î D解之得： 解之得： F=0.36 6分 五、20五、20分 需要作图具体求解，略 需要作图具体求解，略 六、15分 解：（1）当出口气体温度选定为t2=70℃时，I1=I2 H2=(1.01(1.01+1.88H1)t1+2500H1-1.01t22500+1.88t2+1.88´ =´+´-´0.005)15025000.0051.01702500+1.88´70=0.036kg水/kg干空气 4分 所需空气量可由物料衡算式求出 所需空气量可由物料衡算式求出 G(XX)=V(H-H) -C1221GC(X1-X2)H2-H10.5´(1-0.05)´(=0.05-0.011-0.01)=0.652kg干空气/s V=1-0.050.036-0.005 4分 所需供热量和热效率分别为 所需供热量和热效率分别为 （t1－t2） Q=V（1.01+1.88H0）1.01+1.88×0.005）×（150－20）=86.3 kJ/s  =0.652×（1.01+1.88×0.005 4分 h=t-t12t1-t0=150-70150-20=0.615 3分