一、选择填空题（30分）
1、（2分）全回流精馏操作时，在x-y 图中操作线的斜率为（ C ）。 A 0； B 0.5； C 1； D ∞。
2、（2分）恒摩尔流假设指的是 略热损失 。
3、（2分）恒沸精馏与萃取精馏主要用于 相对挥发度很小的物系。 4、（2分）拉乌尔定律是说明（ C ）。
A 气相中两组分之间关系； B 液相中两组分之间关系；
C 气相与液相中同一组分之间的平衡关系； D 气相与液相中不同组分之间的平衡关系。
5、（2分）在精馏塔设计中，当F ，x F ，x D ,x W 为一定，将进料热状况q=1改为q=0，并维持 回流比和提馏段上升蒸汽量不变，此时所需理论塔板数（ A ）。
A 增多； B 减少； C 不变； D 说不清。
6、（4分）完成下列各种传质速率方程式：N A = kG ( p - pi ) ；N A = kL （ c i – c ）；
N A = KG ( p – p* )；N A = K L ( c* - c )。
7、（2分）等板高度是指 与理论板传质作用相当的填料层高度 。
8、（4分）K y a 称为 气相总体积吸收系数 ，其中a 是 有效比表面积 ，a 不仅与填料的形状、尺寸及填充状况有关，还受 流体的物性 及 流动状态 的影响。 9、（1分）所谓空塔气速，即按m/s。
10、（1分）操作线与负荷性能图上曲线的两个交点分别表示塔板的上下操作极限，两极限的体流量 之比称为塔板的操作弹性。
11、（2分）当板式塔的塔径大于2.2m 时，为了减少液面落差，可采用 双溢流 及 阶梯流 的溢流装置。 12、（1分）θ=
A f H T L s
>3~5秒的原因是为了使能来得及分离。
13、（2分）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等？ 不相等 。
14、（3分）间歇恒定干燥时，如进入干燥器的空气中水汽分压增加，温度不变，则恒速干燥阶段物料温度 增大 ，恒速干燥阶段干燥速率 减小 ，临界含水量X C 二、计算
一常压连续操作的精馏塔，用来分离苯和甲苯混合物。混合物含苯0.6摩尔分率，以100Kmol/h流量进入精馏塔，进料状态为气液各占50%摩尔数，操作回流比为最小回流比的1.5倍；要求塔顶馏出液组成为0.95(苯的摩尔分率，下同) ，塔底釜液组成为0.05。在操作条件下，苯和甲苯的相对挥发度为2.5。试求：
（1）塔顶和塔底产品量；（2）最小回流比；（3）精馏段操作线方程；（4）提馏段操作线方程。 解答：
1 求塔顶和塔底产品量
由 F=D+W
Fx F =DxD +WxW
得 D=F（x F -x W ）/(xD -X W )=100(0.6-0.5)/(0.95-0.05) D=61.11kmol/h
W=F-D=100-61.11=38.89kmol/h 2 求最小回流比
由题可知 q=0.5
q 线方程为：y=0.5x/(0.5-1)-xF /(0.5-1) y=-x+1.2 ①
平衡线方程为：y=αx/(1+(α-1)x) y=2.5x/(1+1.5x) ② 令①=②并化简得 1.5x+1.7x-1.2=0
2
- 1 -
密
题 答 要 不
求得q 线与平衡线交点： x q =0.492 y q =0.708
∴ R min =(xD -y q) /(yq -x q )=(0.95-0.708)/0.708-0.492)=1.12
3 求精馏段操作线方程
R=1.5Rmin =1.5x1.12=1.68
y n+1=Rxn /(R+1)+xD /(R+1)=1.68xn/(1.68+1)+0.95/(1.68+1) y n+1=0.627xn +0.354 4求提馏段操作线方程
L ′=L+qF=RD+0.5F=1.68x61.11+0.5x100=152.66 V ′=V+(q-1)F=D(R+1)+(0.5-1)x100=113.77
Y m+1=(L′/V′) x m -wx w /V′=152.66xm /113.77-0.05x38.89/113.77 Ym+1=1.34xm -0.017
（2）气相总传质单元数(NOG ) ： 由全塔氨的物料衡算
L (X 1-X 2) =V (Y 1-Y 2)
393(X 1-0) =220(0. 0134-0. 000134) 393X 1=2. 92X 1=0. 00743
Y 1*=m X 1=1. 2⨯0. 00743=0. 00892
Y *=0( X =0) 22
(Y 1-Y 1*) -(Y 2-Y 2*) ∆Y m == =0. 00124
(Y 1-Y 1*) ln
(Y 2-Y 2*) N OG =
Y 1-Y 20. 0134-0. 000134
==10. 7∆Y m 0. 001124
二、在常压填料吸收塔中, 以清水吸收焦炉气中的氨气. 标准状况下, 焦炉气中氨的浓度为10 （3）填料层高度 . 要求回收率不低于99%. 若吸收剂用量为最小用量的1.5倍. 混 (克)/米³, 流率为5000m ³/h
合气体进塔的温度为30ºC, 空塔速度为1.1m/s . 操作条件下平衡关系为Y = 1.2 X.气相体积
吸收总系数K Y a = 220 kmol/( m³h ).
求: （1） 吸收剂的流率(kmol水/h)； （2）气相总传质单元数(NOG ) ；
（3）填料层高度。 [注：氨的分子量为17]
线 封
H OG =
V 220==0. 714[m ]K Y a Ω220⨯1. 4
V 5000⨯303==1. 4[m 2] u 3600⨯273⨯1. 1
⨯N OG =0. 714⨯10. 7=7. 64[m ]
内
其中Ω=Z =H OG
解答：（1） 吸收剂的流率(kmol水/h)：
1001 ⋅
0. 588⨯10-3100017 y 1===0. 0132-3
144. 6⨯10
22. 4
y 0. 0132 Y 1=1==0. 01341-y 11-0. 0132
Y 2=Y 1(1-ϕ) =0. 0134(1-0. 99) =0. 000134
50005000
V =(1-y 1) =(1-0. 0132) =220(惰性气体) km ol /h 22. 422. 4 V (Y 1-Y 2) 220(0. 0134-0. 000134) 2. 92
L ====262min 0. 01340. 01177X 1*-X 2
-0 1. 2
五、（20分）
有一常压绝热干燥器，已知空气进入加热器前的状态为t 0=20︒C , ϕ0=30%，出干燥器的状态为t 2=80︒C , H 2=0. 02kg 水/kg 干空气，湿物料处理量为5000kg/h，含水w 1=0. 2，要求干燥产品含水w 2=0. 02（均为湿基含水量）。试求： （1）离开预热器时空气的温度和湿度；
（2）预热器中用潜热为r = 2250 kJ/kg的水蒸汽（饱和）加热湿空气，求饱和水蒸汽的用量（预热器的热损失为换热量的5%）。
[注：20℃时水的饱和蒸汽压为2.33kN/㎡.]
L =1. 5L min =1. 5⨯262=393(H 2O ) km ol /h
解答：
（1）离开预热器时空气的温度和湿度
ϕ0p s 00. 30⨯2. 33⨯103
H 1=H 0=0. 622=0. =0. 004kg 水/kg 干空气 P -ϕ. 3⨯2. 33⨯10
3
0p s 0101325-0 由于干燥器为绝热，故空气在其间经历的过程近似为一等焓过程，所以I 2≈I 1，即
(1. 01+1. 88H 1) t 1+2490H 1=(1. 01+1. 88H 2) t 2+2490H 2
题 t (1. 01+1. 88⨯0. 02) ⨯80+2490⨯0. 02-2490⨯0. 004
1=
1. 01+1. 88⨯0. 004
=121. 5︒C
答
要 （2）饱和水蒸汽用量
Q P =L (1. 01+1. 88H 0)(t 1-t 0) 不 L =
W
H -H ,
21
内 W =G w 1-w 20. 2-0. 02
1线
1-w =5000⨯1-0. 02
=918. 4kg 水/h
2
∴L =
918. 4
封
0. 02-0. 004
=57400kg 干空气/h
∴Q P =57400⨯(1. 01+1. 88⨯0. 004) ⨯(121. 5-20) =5. 928⨯106kJ /h 密 故饱和水蒸汽用量
m 为 Q P +5%Q P 1. 05⨯5. 928⨯ m =r =106
2250=2766. 4kg /h
一、选择填空题（30分）
1、（2分）全回流精馏操作时，在x-y 图中操作线的斜率为（ C ）。 A 0； B 0.5； C 1； D ∞。
2、（2分）恒摩尔流假设指的是 略热损失 。
3、（2分）恒沸精馏与萃取精馏主要用于 相对挥发度很小的物系。 4、（2分）拉乌尔定律是说明（ C ）。
A 气相中两组分之间关系； B 液相中两组分之间关系；
C 气相与液相中同一组分之间的平衡关系； D 气相与液相中不同组分之间的平衡关系。
5、（2分）在精馏塔设计中，当F ，x F ，x D ,x W 为一定，将进料热状况q=1改为q=0，并维持 回流比和提馏段上升蒸汽量不变，此时所需理论塔板数（ A ）。
A 增多； B 减少； C 不变； D 说不清。
6、（4分）完成下列各种传质速率方程式：N A = kG ( p - pi ) ；N A = kL （ c i – c ）；
N A = KG ( p – p* )；N A = K L ( c* - c )。
7、（2分）等板高度是指 与理论板传质作用相当的填料层高度 。
8、（4分）K y a 称为 气相总体积吸收系数 ，其中a 是 有效比表面积 ，a 不仅与填料的形状、尺寸及填充状况有关，还受 流体的物性 及 流动状态 的影响。 9、（1分）所谓空塔气速，即按m/s。
10、（1分）操作线与负荷性能图上曲线的两个交点分别表示塔板的上下操作极限，两极限的体流量 之比称为塔板的操作弹性。
11、（2分）当板式塔的塔径大于2.2m 时，为了减少液面落差，可采用 双溢流 及 阶梯流 的溢流装置。 12、（1分）θ=
A f H T L s
>3~5秒的原因是为了使能来得及分离。
13、（2分）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等？ 不相等 。
14、（3分）间歇恒定干燥时，如进入干燥器的空气中水汽分压增加，温度不变，则恒速干燥阶段物料温度 增大 ，恒速干燥阶段干燥速率 减小 ，临界含水量X C 二、计算
一常压连续操作的精馏塔，用来分离苯和甲苯混合物。混合物含苯0.6摩尔分率，以100Kmol/h流量进入精馏塔，进料状态为气液各占50%摩尔数，操作回流比为最小回流比的1.5倍；要求塔顶馏出液组成为0.95(苯的摩尔分率，下同) ，塔底釜液组成为0.05。在操作条件下，苯和甲苯的相对挥发度为2.5。试求：
（1）塔顶和塔底产品量；（2）最小回流比；（3）精馏段操作线方程；（4）提馏段操作线方程。 解答：
1 求塔顶和塔底产品量
由 F=D+W
Fx F =DxD +WxW
得 D=F（x F -x W ）/(xD -X W )=100(0.6-0.5)/(0.95-0.05) D=61.11kmol/h
W=F-D=100-61.11=38.89kmol/h 2 求最小回流比
由题可知 q=0.5
q 线方程为：y=0.5x/(0.5-1)-xF /(0.5-1) y=-x+1.2 ①
平衡线方程为：y=αx/(1+(α-1)x) y=2.5x/(1+1.5x) ② 令①=②并化简得 1.5x+1.7x-1.2=0
2
- 1 -
密
题 答 要 不
求得q 线与平衡线交点： x q =0.492 y q =0.708
∴ R min =(xD -y q) /(yq -x q )=(0.95-0.708)/0.708-0.492)=1.12
3 求精馏段操作线方程
R=1.5Rmin =1.5x1.12=1.68
y n+1=Rxn /(R+1)+xD /(R+1)=1.68xn/(1.68+1)+0.95/(1.68+1) y n+1=0.627xn +0.354 4求提馏段操作线方程
L ′=L+qF=RD+0.5F=1.68x61.11+0.5x100=152.66 V ′=V+(q-1)F=D(R+1)+(0.5-1)x100=113.77
Y m+1=(L′/V′) x m -wx w /V′=152.66xm /113.77-0.05x38.89/113.77 Ym+1=1.34xm -0.017
（2）气相总传质单元数(NOG ) ： 由全塔氨的物料衡算
L (X 1-X 2) =V (Y 1-Y 2)
393(X 1-0) =220(0. 0134-0. 000134) 393X 1=2. 92X 1=0. 00743
Y 1*=m X 1=1. 2⨯0. 00743=0. 00892
Y *=0( X =0) 22
(Y 1-Y 1*) -(Y 2-Y 2*) ∆Y m == =0. 00124
(Y 1-Y 1*) ln
(Y 2-Y 2*) N OG =
Y 1-Y 20. 0134-0. 000134
==10. 7∆Y m 0. 001124
二、在常压填料吸收塔中, 以清水吸收焦炉气中的氨气. 标准状况下, 焦炉气中氨的浓度为10 （3）填料层高度 . 要求回收率不低于99%. 若吸收剂用量为最小用量的1.5倍. 混 (克)/米³, 流率为5000m ³/h
合气体进塔的温度为30ºC, 空塔速度为1.1m/s . 操作条件下平衡关系为Y = 1.2 X.气相体积
吸收总系数K Y a = 220 kmol/( m³h ).
求: （1） 吸收剂的流率(kmol水/h)； （2）气相总传质单元数(NOG ) ；
（3）填料层高度。 [注：氨的分子量为17]
线 封
H OG =
V 220==0. 714[m ]K Y a Ω220⨯1. 4
V 5000⨯303==1. 4[m 2] u 3600⨯273⨯1. 1
⨯N OG =0. 714⨯10. 7=7. 64[m ]
内
其中Ω=Z =H OG
解答：（1） 吸收剂的流率(kmol水/h)：
1001 ⋅
0. 588⨯10-3100017 y 1===0. 0132-3
144. 6⨯10
22. 4
y 0. 0132 Y 1=1==0. 01341-y 11-0. 0132
Y 2=Y 1(1-ϕ) =0. 0134(1-0. 99) =0. 000134
50005000
V =(1-y 1) =(1-0. 0132) =220(惰性气体) km ol /h 22. 422. 4 V (Y 1-Y 2) 220(0. 0134-0. 000134) 2. 92
L ====262min 0. 01340. 01177X 1*-X 2
-0 1. 2
五、（20分）
有一常压绝热干燥器，已知空气进入加热器前的状态为t 0=20︒C , ϕ0=30%，出干燥器的状态为t 2=80︒C , H 2=0. 02kg 水/kg 干空气，湿物料处理量为5000kg/h，含水w 1=0. 2，要求干燥产品含水w 2=0. 02（均为湿基含水量）。试求： （1）离开预热器时空气的温度和湿度；
（2）预热器中用潜热为r = 2250 kJ/kg的水蒸汽（饱和）加热湿空气，求饱和水蒸汽的用量（预热器的热损失为换热量的5%）。
[注：20℃时水的饱和蒸汽压为2.33kN/㎡.]
L =1. 5L min =1. 5⨯262=393(H 2O ) km ol /h
解答：
（1）离开预热器时空气的温度和湿度
ϕ0p s 00. 30⨯2. 33⨯103
H 1=H 0=0. 622=0. =0. 004kg 水/kg 干空气 P -ϕ. 3⨯2. 33⨯10
3
0p s 0101325-0 由于干燥器为绝热，故空气在其间经历的过程近似为一等焓过程，所以I 2≈I 1，即
(1. 01+1. 88H 1) t 1+2490H 1=(1. 01+1. 88H 2) t 2+2490H 2
题 t (1. 01+1. 88⨯0. 02) ⨯80+2490⨯0. 02-2490⨯0. 004
1=
1. 01+1. 88⨯0. 004
=121. 5︒C
答
要 （2）饱和水蒸汽用量
Q P =L (1. 01+1. 88H 0)(t 1-t 0) 不 L =
W
H -H ,
21
内 W =G w 1-w 20. 2-0. 02
1线
1-w =5000⨯1-0. 02
=918. 4kg 水/h
2
∴L =
918. 4
封
0. 02-0. 004
=57400kg 干空气/h
∴Q P =57400⨯(1. 01+1. 88⨯0. 004) ⨯(121. 5-20) =5. 928⨯106kJ /h 密 故饱和水蒸汽用量
m 为 Q P +5%Q P 1. 05⨯5. 928⨯ m =r =106
2250=2766. 4kg /h