2018年华中科技大学生命科学与技术学院875化工原理考研基础五套测试题
● 摘要
一、填空题
1． 某二元物系，相对挥发度
_____。 【答案】0.35
2． 对逆流操作的填料塔，液体自塔_____部进入，在填料表面呈_____状流下。
【答案】上；膜
3． 在列管换热器的流体流径选择中，易产生污垢的流体通常走_____，高压高温流体走_____。
【答案】管内；管内
【解析】易结垢流体走管内，因为管内较易清洗；高压流体走管内，以免壳体受压，可减少壳层金属消耗量。
4． 密度为、黏度为
【答案】揣流；
对n 、n —1两层理论板，在全回流条件下，已知
则
的水在直径为50mm 的圆管内流动，平均流速为1m/s，
则管内水的流型为_____，管中心流速为_____。
二、计算题
5． 用板式精馏塔在常压下分离某双组分混合溶液，塔顶采用分凝器，分凝器的冷凝液回流入塔，分凝器出来的蒸汽进入全凝器冷凝后作为塔顶产品；塔釜用间接蒸汽加热；全塔平均相对挥发度可近似取为3。当处理量 F 为
进料浓度为含溶质A0.6 （摩尔分率，下同）的饱和液体，
回流比为3时，塔顶馏出液中溶质A 的浓度为0.99, 塔釜采出液中溶质A 的浓度为0.02, 试求：
（1）塔内第一块理论板下降的液体组成及提馏段操作方程；
（2）现测得塔内第一块实际板下降的液体组成为0.91，分凝器的冷凝液组成为0.94, 求该塔内第一块实际 板的气相默弗里单板效率；假设本题符合恒摩尔流假定。
【答案】已知：
（1）精馏段的操作线方程为：
分凝器相当于一块理论板，则由相平衡方程：
得
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代入相平衡方程得饱和液体进料，
q=l
所以第一块板下降的液体组成为
物料守恒：解得：
提馏段操作线方程：
（2）第一块板的气相默弗里效率为：
其中，则
代入得：
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：
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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
7 用一精馏塔分离某双组分混合液，，
在塔中部以饱和蒸汽进料已知进料中易挥发物组成．
塔顶产品中易挥发组成对挥发度为3, 回流比
塔釜中易挥发组成试计算：
（以上均为摩尔分率），该物系平均相
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
（1）提馏段操作线方程；
（2）进入第一块理论板（从顶往下数）的汽相浓度； （3）若因故塔釜停止加热，欲维持【答案】（1）已知物料衡算：代入数据解得：
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不变应如何操作？此时塔釜排液