《分离工程》课程试卷4

本试卷用于生物与化学工程系2005级化学工程与工艺专业（精化方向）本科学生

（时量：120分钟 总分100分）

注意：1、答案必须填写在答题纸上，填写在试卷上的无效。

2、答卷必须写明题目序号，并按题号顺序答题。 3、请保持行距，保持卷面整洁。

一、填空题：（共5题，每题5分，共25分）

1．在精馏过程中，分离要求一定时，当回流一定，进料状态有 五种。 2. 精馏塔设计时，当回流比增大时，所需的理论板数__ __,同时蒸馏釜中所需的加热蒸汽消耗量___ __,塔顶冷凝器中冷却剂消耗量__ __. 3．精馏操作分离的依据是_ _; 吸收操作的分离依据是_ 。 4．在同一房间内不同物体的平衡水汽分压是否相同？ 。它们的含水量是否相同？ 。温度是否相同？ 。

5. 板式塔从总体上看汽液两相呈 接触，在塔板上汽液两相呈 接触。板式塔不正常操作现象通常有 。（至少列出三种现象）

二、问答题：（每题5分，共15分）

1. 在逆流操作的吸收塔中，其操作线及平衡线如下图，若其它操作条件不变而系统温度增加，则操作线和平衡线将如何变化，在图中表示出来。

2．已知湿空气的干球温度为30℃，水汽分压为4kPa，试在湿空气的湿-焓图（H-I图）中定性绘出湿球温度tw、湿度H、焓I、露点td、相对湿度φ的求解过程示意图。 3．板式塔设计中，塔板间距的选取主要考虑哪些因素？ 三．计算题

1．（20分）在连续精馏塔中，分离某二元理想溶液。进料为饱和液体，进料平均组成为0.35，要求塔顶组成为0.9 （以上均为摩尔分率），塔顶为全凝器。 塔釜组成为0.05。

Y=f(X) 组分的相对挥发度为2。取回流比为最小回流比的1.2 倍。试计算： （1）写出精馏段操作线方程；（10分）

（2）离开塔顶第一块板的液相实际组成为0.92，则以气相表示的单板效率为多少？（10分）

2．（20分）在常压下逆流操作的填料吸收塔，已知入口惰性气体流量为100Kmol/hr, Y1=0.05(摩尔比，下同), 回收率为90%，总传质单元高度为0.5米， 进入系统的纯溶剂量规定为80Kmol/hr, x2=0, 操作条件下的气液平衡关系为Y=0.8X。求 （1） （1） 液体出口浓度 （2） （2） 填料层高度。

（3） 若已知kya=2×10-4kmOL/(m3.s), kxa=0.4kmOL/(m3.s)。 求[Kya?]KY, 并判断本系统属于什么控制系统？

3．（20分）采用常压的干燥装置干燥某种湿物料，已知操作条件如下： 空气的状况：进预热器前t0=20℃，H0=0.01kg水/kg绝干气； 进干燥器前t1=120℃；

出干燥器时t2=70℃，H2=0.05 kg水/kg绝干气； 物料的状况：进干燥器前θ1=30℃，w1=20%（湿基）； 出干燥器时θ2=50℃，w2=5%（湿基）； 绝干物料比热：Cs=1.5kJ/kg·℃。 干燥器的生产能力为53.5kg/h（按干燥产品计）。 试求：（1）绝干空气流量L（kg绝干气/h）； （2）预热器的传热量Qp（kJ/h）； （3）干燥器中补充的热量QD（kJ/h）。

假设干燥装置热损失可忽略不计。

《分离工程》课程试卷4参考答案及评分细则

一、填空题：（共5题，每题5分，共25分）

1、冷液进料、饱和液体进料、汽液混合物进料、饱和蒸汽进料、过热蒸汽进料 2.减少, 增加，增加.

3．组分间的相对挥发度的不同;溶质在溶剂中的溶解度的不同. 4． 是 。否 。是 。

5. 逆流， 错流 。 液泛、严重雾沫夹带、严重漏液、气泡夹带、干吹。 （任意列出三种现象）

二、问答题：（每题5分，共15分

1、图示如右。 2、

Y=f(X)

3．板式塔设计中，塔板间距的选取主要考虑塔径、物系的性质（黏度、发泡情况等）。

三．计算题

1、（1）泡点进料，进料方程为以xq=xf=0.35 yq=0.52

xDyqRmin  Rmin=2.24 R= 2.68 Rmin1xDxq

精馏段操作线方程为 y=0.7283x+ 0.2446

（2）Emvy1y2*y1y2

y 1其中， y1=xD,

*x11(a1)x120.85＝0.9210.85 y2= 0.7283x1+0.2446＝0.8637

Emvy1y20.90.863764.5%*y1y20.920.86372、（1）Y1=0.05 Y2=Y1×（1－0.9）＝0.005 L(X1-X2)=V(Y1-Y2) X1=0.05625

(2) s=1 YmY1mX1Y2mX20.005 Y  Y Z=9×0.5＝4.5米

NOG129  Y m

（3）1/Ky=1/ky + m/kx Ky＝2×10-4kmOL/(m3.s), 气膜控制 3、解：（1）

X1w1w2X21w1 1w2

GG2(1w2) WL(H2H0)G(X1X2) 解得 L250.75kg绝干气/h

（2） QpL(I1I0)LCH0(t1t0)

01 I0(1.011.88H0)t02490H0 I1(1.011.88H1)t1249H7 得 Qp2579kJ/h

''QQQL(II)G(II)QL Q=0 pD2021 (3) L

''QL(II)G(II)Qp13885kJ/h D2021

'I 其中 CM CM=Cs+XCw 取Cw=4.187kJ/ kg·℃