中國石油大學（北京）遠程教育學院期末考試 化工原理二學習中心：_姓名：_學號：_ 關于課程考試違規(guī)作弊的說明1、提交文件中涉嫌抄襲內容（包括抄襲網(wǎng)上、書籍、報刊雜志及其他已有論文），帶有明顯外校標記，不符合學院要求或學生本人情況，或存在查明出處的內容或其他可疑字樣者，判為抄襲，成績?yōu)椤?”。 2、兩人或兩人以上答題內容或用語有50%以上相同者判為雷同，成績?yōu)椤?”。3、所提交試卷或材料沒有對老師題目進行作答或提交內容與該課程要求完全不相干者，認定為“白卷”或“錯卷”，成績?yōu)椤?”。一、填空題（36分，每空2分）1. 在1 atm， 0條件下，CO2在空氣中的擴散系數(shù)為1.3810-5 m2/s。若保持壓力條件不變，溫度增加到25，則擴散系數(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的傳質方向為 吸收 。3. 利用精餾塔分離二元理想混合物，進料量為100 kmol/h，進料摩爾分數(shù)為0.6，要求塔頂輕組分的摩爾分數(shù)不小于0.9，則塔頂產品量的最大值為 63.2 kmol/h。4. 用純溶劑吸收某二元混合氣中的溶質。在操作范圍內，體系的相平衡關系滿足亨利定律，氣液兩相逆流操作。當入塔氣體的濃度下降時，而其它入塔條件不變，則氣體的出塔濃度 上升 ，溶質的吸收率 提高 ，吸收液的出塔濃度 降低 。5. 當精餾塔進料為汽液混合物且汽液比為32時，進料熱狀況參數(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. 精餾過程設計時，降低操作壓力，則相對揮發(fā)度 增加 ，塔頂溫度 降低 ，塔底溫度 降低 。8. 濕度為H0、相對濕度為j0、干球溫度為t0的濕空氣，經(jīng)過一個間接蒸汽加熱的預熱器后，空氣的濕度為H1、相對濕度為j1、干球溫度為t1，則H0 H1，j0 j1，t0 t1。9. 在恒定干燥條件下，已知：10%，30%，結合水為15%（均為干基）。今有濕料100kg，含水40%（濕基）與熱空氣長時間充分接觸至平衡，則干燥過程除去非結合水 44 kg，降速階段除去結合水 12 kg。LV二、簡答題（10分）負荷性能圖是重要的塔板分析技術，其示意圖如下。1. 簡單說明各線的意義；2. 如操作點為，試分析其操作狀態(tài)，并給出合理的建議。答：1.檢驗設計點是否理想，也就是設計的塔的負荷適應性程度大不大，一般希望設計 點盡可能居中； 2.用于實際操作，作為實際操作的依據(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、計算題（54分）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，平均相對揮發(fā)度為2.47。進料量為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=92.8%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)=0.6y1*=x1/1+(-1)x1全回流時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%(質量%)2.（18分）某填料吸收塔中用純溶劑逆流吸收某二元混合氣中的組分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系為。求： 氣相總傳質單元數(shù)； 操作液氣比為最小液氣比的多少倍； 若氣、液相的量和進口組成保持不變，將該塔串聯(lián)一個同樣的塔，那么氣相出口濃度是多少？ 如果該混合氣經(jīng)吸收后，出塔濃度仍然達不到環(huán)保要求，請問可以采取哪些措施提高溶劑對A組分的回收率？3.（16分）以空氣為干燥介質干燥某種濕物料，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)間壁式加熱器預熱至100后再進入干燥器；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），若干燥過程可視為等焓過程，試確定： 水分汽化量； 空氣離開干燥器時的溫度和濕度； 加熱器對空氣提供的熱量。解：（1）G1=400kg/h，GC=4000.90=360kg/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