2018年华东理工大学化工学院801化工原理考研基础五套测试题
● 摘要
一、简答题
1． 离心泵发生气缚与汽蚀现象的原因是什么？应如何消除？
【答案】离心泵在启动过程中若泵壳内混有空气或未灌满泵，则泵壳内的流体在随电机做离心运动产生负压不足以吸入液体至泵壳内，泵像被“气体”缚住一样，称离心泵的气缚现象。避免或消除气缚的方法是启动前灌泵并使泵壳内充满待输送的液体，启动时关闭出口阀。
当泵壳内吸入的液体在泵的吸入口处因压强减小恰好汽化时，给泵壳内壁带来巨大的水力冲击，使壳壁像被“气体”腐蚀一样，该现象称为汽蚀现象。降低泵高度能避免汽蚀现象的产生。
2． 什么叫精馏操作？举例说明精馏过程在化工生产中的应用。
【答案】精馏操作是指利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触, 在热能驱动和相平衡关系的约束下, 使得易挥发组分不断从液相往气相中转移, 而难挥发组分却由气相向液相中迁移, 使得混合物得到不断分离的过程。
应用：产品的分离提纯。
3． 简述简单蒸馏与精馏的区别？请论述精馏操作的基本原理。
【答案】（1）简单蒸馏又称微分蒸馏，也是一种单级蒸馏操作，常以简歇的方式进行。简单蒸馏多用于混合液的 初步分离，是非稳态过程，只能得到一种产品，产品无需回流，产量小，是一次部分气化与部分冷凝。
精馏是多次简单蒸馏的组合，可以是连续稳定过程，也可以间歇过程，多次部分气化与部分冷凝。
（2）精馏的原理：精馏是在一个设备内同时进行多次部分汽化和部分冷凝以分离液体混合物中的组分。操 作时，将由精馏塔顶凝缩而得的液体的一部分，由塔顶回流入塔内，使与从蒸馏釜连续上升的蒸汽密切接触。可得到与重复简单蒸馏若干次相当的效果，从而提高各组分的分离程度。
二、计算题
4． 绘出三效并流加料蒸发装置流程示意图，标出各流股的名称，说明并流加料的优、缺点。
【答案】如图所示。
（1）优点：①溶液从压强高的蒸发器流向压强低的蒸发器，可以依靠效间的压差流动，不需要泵送。②溶液进入压强和温度较低的次一效时，可产生自蒸发，因而可产生较多的二次蒸汽。
（2）缺点：各效间随着溶液浓度的增高，溶液的温度反而降低，因此沿溶液流动方向溶液黏
度逐渐增高，致使传热系数逐渐下降。
图 并流多效蒸发流程
5． 证明题：设在一气液逆流接触的吸收塔内气体进入量为
气体进口浓度为
符合亨利定律
试证明：
出口浓度为
液体进入量为
（以上浓度均为摩尔分数），塔内气体平衡关系
当mG/L=l时，气相总传质单元数为
【答案】因气液平衡关系符合亨利定律，吸收塔操作线方程式为
据
的定义得
已知mG/L=l，故有
6． 拟用连续精馏塔分离苯-甲苯混合物，塔顶设全凝器，塔底设再沸器，在常压下操作。已知进料流量为1000kmol/h, 含苯0.4（摩尔分率，下同），要求塔顶馏出液中含苯为0.95, 苯的回收率不低于90%。泡点进料，泡点回流，回流比为最小回流比的2倍。在操作条件下苯、甲苯的平均相对挥发度为2.5, 试求：
（1）塔顶、塔底产品的流量和塔底产品组成； （2）最小回流比；
（3）写出精馏段操作线和提馏段操作线方程；
（4）从塔顶往下数第二块理论板下降液体的组成。 【答案】（1）全塔物料衡算：
把
（2）泡点进料：
最小回流比（3）
精馏段操作线方程为
所以提馏段操作线方程为
（4）由相平衡方程
由精馏段操作线方程得再由相平衡方程得
（摩尔分率，下同），
代入解得：
7． 某二元混合物以饱和蒸汽状态加入精馏塔的中部，已知
相对挥发度
加热。
试求：
（1）提馏段操作线方程；
（2）进入第一块理论板（由塔顶往下数）的汽相浓度；
回流比
塔顶设有全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽
（3）上述设计的塔在操作时，若因故塔釜停止加热，欲维持xD 不变应如何操作？此时塔釜排液xw=?
【答案】（1）由全塔物料衡算和轻组分物料衡算得：
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