化工原理(下)考试3

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'化工原理(下)考试3'
一、填空题:(25分)1、(4分)将含苯70 mol%的苯-甲苯溶液加热汽化,进行简单蒸馏,到残液中苯的浓度为63.3 mol%为止。苯-甲苯可作为理想溶液,其相对挥发度均值为2.47。则其汽化率为__________,汽相产物的平均组成为___________。2、(4分)实验观察发现,____________________________________________不同,两相在塔板上的接触状态亦不同,气液两相在塔板上的接触情况可大致分为___________________________、____________________、_____________________三种状态。3、(5分)塔板的负荷性能图对检验塔的设计是否合理、了解塔的操作状况以及改进塔板操作性能具有一定的指导意义。负荷性能图通常由_________________、__________、________________、_________、_________________几条曲线组成。4、(4分)空塔气速是指________________________________________。空塔气速的上限由_______________________决定,下限由_________决定。适宜的空塔气速应介于两者之间。5、(3分)已知某低浓度气体溶质被吸收时,平衡关系服从亨利定律,气膜吸收系数kG=2.74×10-7kmol/(m2.s.kPa),液膜吸收系数kL=6.94×10-5 m/s,溶解度系数H=1.5 kmol/(m3.kPa)。则气相吸收总系数为KG为____________kmol/(m2.s.kPa),该吸收过程为__________控制。6、(5分)描述物质分子扩散现象的基本规律为______________________,它表示____________________________________________________________,其数学表达式为____________________。设在101.3kPa、0 ℃下的O2与CO混合气体中发生稳定的分子扩散过程,CO气体为停滞组分。已知相距0.2cm的两截面上O2的分压分别为13.33kPa和6.67kPa,若扩散系数为0.185cm2/s,则O2的传递速率为__________kmol/(m2.s)。二、作图题:(27分)1、 (7分)下图为双塔吸收流程,试在y-x图上定性画出吸收流程中A、B两塔的操作线和平衡线,并标出两塔对应的进、出口浓度。 x3 y2 A B y1 y3 x1 x2 注: 两塔的液体量相等2、(10分)在湿空气的I-H图上,已知湿度线H,相对湿度线Φ,焓值线I和三个温度线t、tw、td在图上的位置。写出在下列条件下,湿空气的状态点在图上的位置代号(若此点不能确定则打“×”)。 I t tw td 0 H 已知条件ttwtwtdHΦtdHtdΦtΦtwItwΦHIHtw状态点代号3、(10分)用多级逆流接触萃取处理含有溶质A 30%的(A+B)混合液1000 kg/h,纯溶剂S的用量为350 kg/h。要求最终萃余相Rn中溶质A的组成不超过7%(以上均为质量百分率)。试求:(1)所需理论级数; (2)最终萃取相的量及组成。 A 1.0 B 0 1.0 S 三、计算题1、 (20分)用一常压操作的连续精馏塔,分离含苯44%、甲苯56%的料液,要求馏出液中含苯不低于97.5%,残液中含苯不高于2.35%(以上均为摩尔百分率)。原料液为气化率2/3的气液混合物,选用的回流比是最小回流比的1.66倍。塔顶、加料板、塔底条件下纯组分的饱和蒸汽压列于下表中: 组分饱和蒸汽压,kPa塔顶加料板塔底苯104146.7226.6甲苯406097.3试用简捷法求理论板层数及加料板位置。2、(15分)含H2S 2.5×10-5(摩尔分率,下同)的水与空气逆流接触以使水中的H2S脱除,操作在1 atm、25 ℃下进行,物系的平衡关系为Y=545X,水的流率为5000 kg/(m2.h)。试求:(1)为使水中的H2S降至0.1×10-5所需的最少空气用量; (2)当空气用量为G=0.40 (kmol/h.m2),设计时塔高不受限制,可以规定离开解吸塔的水中含H2S最低浓度是多少?示意画出该种情况下的解吸操作线。3、(13分)某湿物料经过5.5h的干燥,含水量由0.35 kg/kg干料降至0.10 kg/kg干料。若在相同的干燥条件下,要求物料含水量由0.35 kg/kg干料降至0.05 kg/kg干料。试求干燥时间。已知物料的临界含水量为0.15 kg/kg干料,平衡水分为0.04 kg/kg干料。假设在降速阶段中干燥速率曲线近似为一直线。
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