2017年河北工业大学6509化工原理(同等学力加试)复试实战预测五套卷
● 摘要
一、简答题
1． 因某种原因使进入降尘室的含尘气体温度升高，若气体质量及含尘情况不变，降尘室出口气体的含尘量将有何变化？原因何在？
【答案】进入降尘室的含尘气体温度升高，降尘室出口气体的含尘量增加。因为： （1）黏度变大、沉降速度变慢、沉降时间增加；
（2）密度减小、气体质量不变则体积流量増加，停留时间减少。
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离
也有确定的最高极限值；（3）增加回流比意
，能力的限制，即便回流比是无穷大（即全回流）
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． 吸收的基本依据是什么？吸收的主要操作费用花在哪里？
【答案】吸收的基本依据是：气体混合物中各组分在溶剂中溶解度的差异。吸收的主要操作费用为：
（1）气、液两相流经吸收设备的能耗； （2）溶剂损失；
（3）溶剂再生费（解吸操作费）。
4． 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
5． 在一单程列管式换热器内用110°C 的饱和蒸汽将某溶液加热，换热器由38根
，
的管子组成，长为2m , 壳程为水蒸气冷凝，其传热膜系数
（管程走溶液，流量为
，进口温度
，密度为
，
比热容为
，
，管壁和污垢热阻可以忽略，
管内溶液侧的传热膜系数
管内为湍流，求：（1
）以外表面为基准的总传热系数将改变多少？
【答案】（1）以外表面积计 所以
（2）所以
；（2）溶液的出口温度；（3）若检
修中发现有8根管子已损坏，将坏管堵塞后继续使用，此时换热器的总传热系数和溶液出口温度
（3）将8根管子坏管堵塞后，管程流量不变，速度增大为原来的38/30=1.2667倍，仍为揣流，管程
所以
6． 拟用一精馏塔分离某二元混合物A 、B ，该塔塔顶设一分凝器和一全凝器，分凝器中的液相作为塔顶回流，其气相作为产品在全凝器中冷凝，已知进料处于泡点状态，进料量为200kmol/h，其中轻组分A 的浓度为0.5（摩尔分数，下同），A 、B 间相对挥发度为2.5，操作回流比为2.0，现要求塔顶产品中A 组分浓度为95%，塔底产品中B 组分浓度为94%，试求：
（1）分凝器的热负荷为多少（kW ）? （2）再沸器的热负荷为多少（kW ）?
（3）塔顶第一块理论塔板的气相组成是什么？
（4）若将塔板数不断增多，降低回流比且保持产品的组成和流率不变，则理论上再沸器的热负荷可降至多少？
（塔顶蒸气的冷凝潜热为21700kJ/kmol；塔釜液体的汽化潜热为21800kJ/kmol）
【答案】（1）依题意知，求分凝器热负荷，实质是求分凝器中的蒸气冷凝量为此需要求出塔顶产品量，进而求出分凝器中的冷凝量。
依全塔物料衡算方程得：
有
解得：
按塔顶回流比R=2，可得分凝器中的冷凝量为
分凝器的热负荷为
（2）同样求再沸器的热负荷，实质是求再沸器中的汽化量。 由于是泡点进料，故提馏段蒸气量与精馏段相同，
即
再沸器的热负荷
（3）求塔顶第一块理论板气相组成，即求
然后再利用操作线方程，即可求得
（4）若使
则回流比R 趋近于最小回流比
因为进料热状态参数q=l，所以q 线与平衡线的交点横坐标为_利用相平衡方程可求得q 线与平衡线交点的纵坐标
所以有
解得
依题意，分凝器中气相组成应等于塔顶产品组成，即于是可利用相平衡关系求得进入第一块理论板的液相组成
则提馏段上升的蒸气量为