化工原理下册期末试卷10套附答案01

学号：

7. 对于一定干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，其湿球温度 。

周口师范学院

化工原理(下) 试卷1

考试方式：闭卷 本试卷考试分数占学生总评成绩的 80 %

A. 愈高； B. 愈低； C. 不变； D. 不确定

8. 在1atm下，不饱和湿空气温度为295K，当加热到375K时，相对湿度 ，热含量 ，露点 。

A. 增高； B. 降低； C.不变

9. 一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在 单元操作中，而A组份通过B

组份的单相扩散体现在 操作中。 ：

名题姓 答 得 不 内 线 封 ：密级班业专 ：称名部系密

复查总分 总复查人

（本题30分）一、填空题

1. 某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成xA=0.6，相应的泡点为t1，与之相

平衡的汽相组成yA=0.7，相应的露点为t2，则t1t2。 封

A. 等于； B. 小于； C. 大于

2. 在填料塔中用清水吸收混合气中NH3，当水泵发生故障上水量减少时，气相总传质单 元数NOG ，吸收推动力 。 A. 增加； B. 减少； C. 不变

3.气体在液体中的溶解度与温度有关，温度升高时，溶解度 ；溶解度系 数 ；亨利系数 。

A. 增大； B. 减小； C. 不变； D. 不确定 线

4. 精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数 ，同时蒸馏釜中所需加热蒸汽 消耗量 ，塔顶冷凝器中冷却介质消耗量 。

A. 增加； B. 减少； C. 不变； D. 不确定5. 逆流操作的吸收塔，当吸收因素A1且填料为无穷高时，气液两相将在 达到平衡。

A. 塔顶； B. 塔底； C. 塔中部； D. 不确定6. 吸收塔逆流操作时，若解吸因数 (mV)/L 增加，而气液进口组成及温度，压力不变，则

溶质回收率 ，出塔液体浓度 x1 。

10. 饱和空气在恒压下冷却，温度由t1降至t2，此时其相对湿度 ，湿度 。 A. 增高； B. 降低； C.不变； D. 不确定 11. 在下列吸收过程中，属于气膜控制的过程是 。 A. 水吸收CO2 ； B. 水吸收O2； C. 水吸收NH3

12. 低浓度逆流解吸塔操作时，若入塔液相浓度 x1 增加，而其它条件不变，则液相总传质

单元数NOL ，出塔液相浓度x2 ，出塔解吸气浓度y1 。

13. 某精馏塔，进料量为100kmol/h， xF =0.5，要求塔顶 xD不小于0.9，则塔顶最大产量为 （塔高不受限制）。

A. 50； B. 55.6； C. 90； D. 不能确定 14. 干燥过程中，物料的临界含水量 平衡含水量。 A. 大于； B. 小于； C. 等于

15. 已知苯（Ａ）—甲苯（Ｂ）混合液在100℃时的蒸汽压数据为：p０

０

Ａ ＝180kPa，pB ＝

74.2kPa，则相对挥发度＝ 。 16. 相同的干燥条件下，在恒速干燥阶段，湿棉花的干燥速率 湿沙子的干燥速率。 A. 大于； B. 小于； C. 等于； D. 不确定

17. 精馏塔设计时，若F,xF,xD,xW,V（塔釜上升蒸汽量）均为定值，将进料状况从q＝１改为q＞1，则理论板数 。

A 减小； B 不变； C 增加； D 不确定

18. 在常压下苯的沸点为80.1℃，环己烷的沸点为80.73℃，为使这两组分的混合液能得到分离，可采用下列那种分离方法 。

A. 间歇蒸馏； B. 普通精馏； C. 萃取蒸馏； D. 水蒸汽蒸馏

（本题6分）二、计算题

在总压为101.3kPa、温度为30℃的条件下，含SO2为0.098(摩尔分率，下同)的混合空

气与含SO2为0.0025的水溶液接触，试求以y表示的传质推动力，并判断SO2的传递方向。已知操作条件下的气液相平衡关系为

y=0.46x。

密

（本题14分）三、计算题 封

已知湿空气的总压pt=101.3kPa，相对湿度=0.6，干球温度t=30℃。试求：

①湿度H；②将上述状况的空气在预热器中加热至100℃所需的热量。已知空气质量流 量为100kg（以绝干空气计）/h；③送入预热器的湿空气体积流量，m3

/h。(已知t=30℃时 水的饱和蒸气压ps=4.25kPa)

线

（本题16分）四、计算题 有一填料吸收塔，在28℃及101.3kPa，用清水吸收200m3/h氨-空气混合气中的氨，使其含量由5%降低到0.04%（均为摩尔%）。填料塔直径为0.8m，填料层体积为3 m3，平衡关系为Y=1.4X，已知KYa=38.5kmol/h。问（1）出塔氨水浓度为出口最大浓度的80%时，该塔能否使用？（2）若在上述操作条件下，将吸收剂用量增大10%，该塔能否使用？（注：在此条件下不会发生液泛）

（本题24分）五、计算题 （本题10分）六、计算题

有某平均相对挥发度为3的理想溶液，其中易挥发组分的组成为60%（摩尔百分率，以下同），于泡点下送入精馏塔中，要求馏出液中易挥发组分组成不小于90%，残液中易挥发组分组成不大于2%，试用计算方法求以下各项：

在100 kPa压力下将组成为0.55（易挥发组分的摩尔分数）的两组分理想溶液进行平衡蒸馏和简单蒸馏。原料液处理量为100 kmol，汽化率为0.44。操作范围内的平衡关系可表示为y0.46x0.549。试求两种情况下易挥发组分的回收率和残液的组成。 密

（1） 每获得1kmol馏出液时原料液用量；

（2

） 若回流比R为1.5，它相当于最小回流比的若干倍；

（3） 回流比R为1.5时，精馏段需若干层理论板；

（4） 假设料液加到板上后，加料板上溶液的组成不变，仍为0.6，求上升到加料板上

蒸汽相的组成。

封

线

化工原理(下)试卷1 答案

一、填空题

1、A 2、A，B 3、B，B，A 4、B，A，A 5、B 6、降低，增大 7、B 8、B，A，C 9、蒸馏，吸收， 10、B，C 11、C

12、不变，增加，增加 13、B 14、A 15、2.43 16、C 17、A 18、C 二、计算题

解：

y*0.46x0.460.00250.00115

yyy*0.0980.001150.0969＞0

所以，SO2溶解

三、计算题

解：①湿度H可由式7-4求得：

0.64.25 H0.622ps0.6220.016kg/kg

ptps101.30.64.25

② Q=100×（1.01+1.88×0.016）（100-30）

=7280kJ/h = 2.02kW

⑤送入预热器的湿空气体积流量

327330101.3 V10022.4m/h 88

29273101.30.64.25

四、计算题

解：（1） Y10.050.05263 Y20.00040.0004

10.000410.05惰性气体流量 V

200273

(10.05)7.69kmol/h 22.4301

X1

Y10.052630.0376 X10.80X10.0301 m1.4

) LV(Y1Y2)7.69(0.052630.000413.34kmol/h X1X20.03010

Y1Y1mX10.052631.40.03010.01046 Y2Y20.0004 YY1Y20.00308 m

lnY1Y2

) h0V(Y1Y2)7.69(0.052630.00046.74m 2

KYaYm

38.50.7850.80.00308

该塔现有填料层高度 h

30.7850.8

2

6m

因为 h0＞h , 所以该塔不适合。

（2）吸收剂用量增大10%时

L1.113.3414.67kmol/h

V(Y1Y2)7.69(0.052630.0004)

L14.67kmol/h

X20X1X1

0.0274 X1

0.052631.40.02740.01424 Y1Y1mX1Y20.0004 Y2

Y0.014240.00040.00387

m

ln0.014240.0004

V(Y1Y2)7.69(0.052630.0004) h05.36m 238.50.7850.80.00387KYaYm

因为 h＞h0 所以该塔适合。

五、计算题

解 （1） 原料液用量

依题意知馏出液量D1kmol，在全塔范围内列总物料及易挥发组分的衡算，得：

FDW1W (a) FxFDxDWxW 或 0.6F0.9(1)0.02W (b) 由上二式解得，收集1kmol的馏出液需用原料液量为： F1.52kmol （2） 回流比为最小回流比的倍数

x3x (c) 以相对挥发度表示的相平衡关系为： y

1(1)x12x当xF0.6时，与之平衡的气相组成为： yq30.60.818

120.6由于是泡点进料，在最小回流比下的操作线斜率为：

xyq0.90.818

RminD0.273

Rmin1xDxq0.90.6因此解得 Rmin0.376 故操作回流比为最小回流比的

1.5

4倍 0.376

（3） 精馏段理论板数

当回流比R1.5，相对挥发度为3时，精馏段的平衡关系为式c所示，操作线为： yn1RxnxD

R1

R1



1.50.9

xn0.6xn0.36 (d) 1.511.51

由于采用全凝器，故y1xD0.9，将此值代入式c解得x10.75。然后再利用式d算出y2，又利用式c算出x2，直至算出的x等于或小于xF为止。兹将计算结果列于本例附表中。

（4） 上升到加料板的蒸汽相组成 提馏段操作线方程为：

ym

LqFW

xmxW

LqFWLqFW

由于泡点进料，故q1。

又 LRD1.5kmol 及 WFD1.5210.52kmol

将以上数据代入提馏段操作线方程：

y3

1.51.52(0.52)(0.02)

x21.208x0.00416由题意知，料液加到

1.51.520.521.51.520.52

板上后，板上液相组成仍为0.6，故上升到加料板的蒸汽相组成为：

y31.2080.60.004160.72 六、计算题

解：（1）平衡蒸馏（闪蒸） 依题给条件

q10.440.56

则 yqxxF0.56x0.551.251.273x

q1q10.5610.561

由平衡方程 y0.4x6

40.5

联立两方程，得y = 0.735， x = 0.4045

nD0.44nF0.44100 = 44kmol



nDy440.735

100%100%58.8% nFxF1000.55

（2）简单蒸馏

nD44kmol nW56kmol

ln

0.55dxnF100 lnxWnW56yx

即 0.57981ln0.5490.54xW

0.54

0.5490.540.55

解得 xW = 0.3785

yxF

nW

xFxW0.55560.550.37850.7683 nD44

A

（0.3785）

440.7683，釜残液组成低100%61.46%简单蒸馏收率高（61.46%）1000.55

学号：

7. 对于一定干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，其湿球温度 。

周口师范学院

化工原理(下) 试卷1

考试方式：闭卷 本试卷考试分数占学生总评成绩的 80 %

A. 愈高； B. 愈低； C. 不变； D. 不确定

8. 在1atm下，不饱和湿空气温度为295K，当加热到375K时，相对湿度 ，热含量 ，露点 。

A. 增高； B. 降低； C.不变

9. 一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在 单元操作中，而A组份通过B

组份的单相扩散体现在 操作中。 ：

名题姓 答 得 不 内 线 封 ：密级班业专 ：称名部系密

复查总分 总复查人

（本题30分）一、填空题

1. 某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成xA=0.6，相应的泡点为t1，与之相

平衡的汽相组成yA=0.7，相应的露点为t2，则t1t2。 封

A. 等于； B. 小于； C. 大于

2. 在填料塔中用清水吸收混合气中NH3，当水泵发生故障上水量减少时，气相总传质单 元数NOG ，吸收推动力 。 A. 增加； B. 减少； C. 不变

3.气体在液体中的溶解度与温度有关，温度升高时，溶解度 ；溶解度系 数 ；亨利系数 。

A. 增大； B. 减小； C. 不变； D. 不确定 线

4. 精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数 ，同时蒸馏釜中所需加热蒸汽 消耗量 ，塔顶冷凝器中冷却介质消耗量 。

A. 增加； B. 减少； C. 不变； D. 不确定5. 逆流操作的吸收塔，当吸收因素A1且填料为无穷高时，气液两相将在 达到平衡。

A. 塔顶； B. 塔底； C. 塔中部； D. 不确定6. 吸收塔逆流操作时，若解吸因数 (mV)/L 增加，而气液进口组成及温度，压力不变，则

溶质回收率 ，出塔液体浓度 x1 。

10. 饱和空气在恒压下冷却，温度由t1降至t2，此时其相对湿度 ，湿度 。 A. 增高； B. 降低； C.不变； D. 不确定 11. 在下列吸收过程中，属于气膜控制的过程是 。 A. 水吸收CO2 ； B. 水吸收O2； C. 水吸收NH3

12. 低浓度逆流解吸塔操作时，若入塔液相浓度 x1 增加，而其它条件不变，则液相总传质

单元数NOL ，出塔液相浓度x2 ，出塔解吸气浓度y1 。

13. 某精馏塔，进料量为100kmol/h， xF =0.5，要求塔顶 xD不小于0.9，则塔顶最大产量为 （塔高不受限制）。

A. 50； B. 55.6； C. 90； D. 不能确定 14. 干燥过程中，物料的临界含水量 平衡含水量。 A. 大于； B. 小于； C. 等于

15. 已知苯（Ａ）—甲苯（Ｂ）混合液在100℃时的蒸汽压数据为：p０

０

Ａ ＝180kPa，pB ＝

74.2kPa，则相对挥发度＝ 。 16. 相同的干燥条件下，在恒速干燥阶段，湿棉花的干燥速率 湿沙子的干燥速率。 A. 大于； B. 小于； C. 等于； D. 不确定

17. 精馏塔设计时，若F,xF,xD,xW,V（塔釜上升蒸汽量）均为定值，将进料状况从q＝１改为q＞1，则理论板数 。

A 减小； B 不变； C 增加； D 不确定

18. 在常压下苯的沸点为80.1℃，环己烷的沸点为80.73℃，为使这两组分的混合液能得到分离，可采用下列那种分离方法 。

A. 间歇蒸馏； B. 普通精馏； C. 萃取蒸馏； D. 水蒸汽蒸馏

（本题6分）二、计算题

在总压为101.3kPa、温度为30℃的条件下，含SO2为0.098(摩尔分率，下同)的混合空

气与含SO2为0.0025的水溶液接触，试求以y表示的传质推动力，并判断SO2的传递方向。已知操作条件下的气液相平衡关系为

y=0.46x。

密

（本题14分）三、计算题 封

已知湿空气的总压pt=101.3kPa，相对湿度=0.6，干球温度t=30℃。试求：

①湿度H；②将上述状况的空气在预热器中加热至100℃所需的热量。已知空气质量流 量为100kg（以绝干空气计）/h；③送入预热器的湿空气体积流量，m3

/h。(已知t=30℃时 水的饱和蒸气压ps=4.25kPa)

线

（本题16分）四、计算题 有一填料吸收塔，在28℃及101.3kPa，用清水吸收200m3/h氨-空气混合气中的氨，使其含量由5%降低到0.04%（均为摩尔%）。填料塔直径为0.8m，填料层体积为3 m3，平衡关系为Y=1.4X，已知KYa=38.5kmol/h。问（1）出塔氨水浓度为出口最大浓度的80%时，该塔能否使用？（2）若在上述操作条件下，将吸收剂用量增大10%，该塔能否使用？（注：在此条件下不会发生液泛）

（本题24分）五、计算题 （本题10分）六、计算题

有某平均相对挥发度为3的理想溶液，其中易挥发组分的组成为60%（摩尔百分率，以下同），于泡点下送入精馏塔中，要求馏出液中易挥发组分组成不小于90%，残液中易挥发组分组成不大于2%，试用计算方法求以下各项：

在100 kPa压力下将组成为0.55（易挥发组分的摩尔分数）的两组分理想溶液进行平衡蒸馏和简单蒸馏。原料液处理量为100 kmol，汽化率为0.44。操作范围内的平衡关系可表示为y0.46x0.549。试求两种情况下易挥发组分的回收率和残液的组成。 密

（1） 每获得1kmol馏出液时原料液用量；

（2

） 若回流比R为1.5，它相当于最小回流比的若干倍；

（3） 回流比R为1.5时，精馏段需若干层理论板；

（4） 假设料液加到板上后，加料板上溶液的组成不变，仍为0.6，求上升到加料板上

蒸汽相的组成。

封

线

化工原理(下)试卷1 答案

一、填空题

1、A 2、A，B 3、B，B，A 4、B，A，A 5、B 6、降低，增大 7、B 8、B，A，C 9、蒸馏，吸收， 10、B，C 11、C

12、不变，增加，增加 13、B 14、A 15、2.43 16、C 17、A 18、C 二、计算题

解：

y*0.46x0.460.00250.00115

yyy*0.0980.001150.0969＞0

所以，SO2溶解

三、计算题

解：①湿度H可由式7-4求得：

0.64.25 H0.622ps0.6220.016kg/kg

ptps101.30.64.25

② Q=100×（1.01+1.88×0.016）（100-30）

=7280kJ/h = 2.02kW

⑤送入预热器的湿空气体积流量

327330101.3 V10022.4m/h 88

29273101.30.64.25

四、计算题

解：（1） Y10.050.05263 Y20.00040.0004

10.000410.05惰性气体流量 V

200273

(10.05)7.69kmol/h 22.4301

X1

Y10.052630.0376 X10.80X10.0301 m1.4

) LV(Y1Y2)7.69(0.052630.000413.34kmol/h X1X20.03010

Y1Y1mX10.052631.40.03010.01046 Y2Y20.0004 YY1Y20.00308 m

lnY1Y2

) h0V(Y1Y2)7.69(0.052630.00046.74m 2

KYaYm

38.50.7850.80.00308

该塔现有填料层高度 h

30.7850.8

2

6m

因为 h0＞h , 所以该塔不适合。

（2）吸收剂用量增大10%时

L1.113.3414.67kmol/h

V(Y1Y2)7.69(0.052630.0004)

L14.67kmol/h

X20X1X1

0.0274 X1

0.052631.40.02740.01424 Y1Y1mX1Y20.0004 Y2

Y0.014240.00040.00387

m

ln0.014240.0004

V(Y1Y2)7.69(0.052630.0004) h05.36m 238.50.7850.80.00387KYaYm

因为 h＞h0 所以该塔适合。

五、计算题

解 （1） 原料液用量

依题意知馏出液量D1kmol，在全塔范围内列总物料及易挥发组分的衡算，得：

FDW1W (a) FxFDxDWxW 或 0.6F0.9(1)0.02W (b) 由上二式解得，收集1kmol的馏出液需用原料液量为： F1.52kmol （2） 回流比为最小回流比的倍数

x3x (c) 以相对挥发度表示的相平衡关系为： y

1(1)x12x当xF0.6时，与之平衡的气相组成为： yq30.60.818

120.6由于是泡点进料，在最小回流比下的操作线斜率为：

xyq0.90.818

RminD0.273

Rmin1xDxq0.90.6因此解得 Rmin0.376 故操作回流比为最小回流比的

1.5

4倍 0.376

（3） 精馏段理论板数

当回流比R1.5，相对挥发度为3时，精馏段的平衡关系为式c所示，操作线为： yn1RxnxD

R1

R1



1.50.9

xn0.6xn0.36 (d) 1.511.51

由于采用全凝器，故y1xD0.9，将此值代入式c解得x10.75。然后再利用式d算出y2，又利用式c算出x2，直至算出的x等于或小于xF为止。兹将计算结果列于本例附表中。

（4） 上升到加料板的蒸汽相组成 提馏段操作线方程为：

ym

LqFW

xmxW

LqFWLqFW

由于泡点进料，故q1。

又 LRD1.5kmol 及 WFD1.5210.52kmol

将以上数据代入提馏段操作线方程：

y3

1.51.52(0.52)(0.02)

x21.208x0.00416由题意知，料液加到

1.51.520.521.51.520.52

板上后，板上液相组成仍为0.6，故上升到加料板的蒸汽相组成为：

y31.2080.60.004160.72 六、计算题

解：（1）平衡蒸馏（闪蒸） 依题给条件

q10.440.56

则 yqxxF0.56x0.551.251.273x

q1q10.5610.561

由平衡方程 y0.4x6

40.5

联立两方程，得y = 0.735， x = 0.4045

nD0.44nF0.44100 = 44kmol



nDy440.735

100%100%58.8% nFxF1000.55

（2）简单蒸馏

nD44kmol nW56kmol

ln

0.55dxnF100 lnxWnW56yx

即 0.57981ln0.5490.54xW

0.54

0.5490.540.55

解得 xW = 0.3785

yxF

nW

xFxW0.55560.550.37850.7683 nD44

A

（0.3785）

440.7683，釜残液组成低100%61.46%简单蒸馏收率高（61.46%）1000.55