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一、简答题

1． 简述干燥中的临界含水量受哪些因素影响。

【答案】固体物料在恒速干燥阶段终了时的含水量称为临界含水量，临界含水量不但与物料本身的结构、分散程度有关，也受干燥介质（流速、温度、湿度）的影响。物料分散越细，临界含水量越低。等速干燥阶段的干燥速率越大，临界含水量越高。

2． 说明精馏塔塔顶产品组成不能无限增大的原因。

【答案】原因是：（1）精馏塔塔顶浓度但极限值是

如果

则

的提高受到物料衡算的限制。加大回流比可提高极限值是1；（2）

的提高受到塔板数即精馏塔分

也有确定的最高极限值；（3）增加回流

离能力的限制，即便回流比是无穷大（即全回流）

，

比意味着増加蒸发量和冷凝量，这在数值上还将受到塔釜及冷凝器的传热面积的限制。

3． 在萃取过程中，采用普通筛板塔、填料塔一般传质效果不是很好。为了强化液液传质过程，工业上有时会采用脉冲萃取塔（包括脉冲筛板塔和脉冲填料塔），其工作原理是在塔的底部设置脉冲发生器，迫使塔内液体产生附加的脉冲运动。现有一含有少量细小悬浮物的含5%己内酰胺的废水，经有机溶剂萃取处理后放，萃取 相经蒸溶剂塔后塔底回收已内酰胺，塔顶有机溶剂回收后重新用作萃取的溶剂，假定有机溶剂与水不互溶。请你 综合考虑技术、经济等因素，分析上述萃取过程若采用脉冲筛板塔或脉冲填料塔，哪种较为合适？请说明理由； 并讨论脉冲振幅增大对萃取过程的利弊。

【答案】综合考虑技术、经济等因素，应采用脉冲筛板塔。原因在于液体中含有少量悬浮物，而填料塔的填料之间缝隙较小，在液体含有悬浮物的情况下阻力较大，易堵塞，不利于进行后续操作，同时脉冲填料塔在处理含悬 浮物液体时能耗比脉冲筛板塔大。

脉冲振幅增大的优点是有利于液体之间的充分混合，有利于萃取过程的进行，缺点是振幅过大会引起塔内萃 取过程不稳定，同时能耗大大増加。

二、计算题

4． 现需用两台相同的离心泵将河水送入一密闭的高位槽，高位槽液面上方压强为1.5atm （表压强），高位槽液面与河水水面之间的垂直高度为10m ，已知整个管路长度为50m （包括全部局部阻力的当量长度），管径均为50mm ，直管阻力摩擦系数

（式中

输送的水总流量更大。

【答案】泵的组合形式分为串联和并联，由此单泵的特性曲线方程写出串联泵和并联泵的特性曲线方程

自河水水面至密闭高位槽液面列出管路特性曲线方程，为

将有关数据代入，得

整理得

若采用串联，联立式①和式③，得

若采用并联，联立式②和式③，得

可见，对于该管路应采用串联，说明该管路属于高阻管路。为了充分发挥组合泵能够增加流量，增加压头的作用，对于低阻管路，并联优于串联；对于高阻管路，串联优于并联。

5． 在标准构型搅拌槽内，搅拌黏度为密度为的某种液体。搅拌槽内径为1.2m 。对于涡轮式搅拌器，若选择不同的强度搅拌时的叶端速度分别取搅拌强度下的搅拌功率。

【答案】标准构型的搅拌装置有

不同的强度搅拌的叶轮转速为

将三个叶端速度代入上式，求得三种搅拌强度下的转速各为

将三种搅拌强度下的转速分别代入上式，则得到各种搅拌强度下的对于低搅拌雷诺数，

对于中等强度和高强度搅拌雷诺数:

则有

，根据

单泵的特性曲线方程式为

）。通过计算比较该两台泵如何组合所

的单位为m ; 的单位为

试求不同的

各为

值查得相应的K 值分别为7.2和

6, 则输入功率为

那么

6． 在一单程列管换热器内，壳程浸入100°C 的饱和水蒸气，将管内湍流流动的空气从10°C 加热至60°C ，且饱和水蒸汽冷凝成同温度的水。若空气流量及空气进口温度不变，饱和蒸汽和冷凝水温度也不变，仅将原换热器改为双管程；问：此时空气的出口温度为多少？饱和蒸汽流量变化如何？（计算中忽略壁阻、垢阻及设备的热损失）

【答案】由题意，

当改为双管程时，湍流流动时，

故整理得

将单程列管式换热器转化成多管程时，要注意对传热系数的影响。

解得又因为：

即饱和蒸汽流量变为原来的1.36倍。

7． 用有两块理论板的精馏塔提取水溶液中的易挥发组分，饱和水蒸气S=50kmol/h, 由塔底进入，加料组成

（摩尔分率，下同），温度为20°C , F=100kmol/h，料液由塔顶加入，无回流，

液相组成x=0.2时，泡点温度为80°C, 比热为

试求塔顶产品浓度xd 及易挥发组分的回收率η。

在本题范围内平衡关系可表示为100kJKkmol ）,

汽化潜热为40000kJ/kmol。