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一、简答题

1． 简述:萃取过程中选择溶剂的基本要求有哪些？

【答案】萃取剂的选择性好，萃取剂与稀释剂的互溶度越小越好，萃取剂与稀释剂有较大的密度差，使萃取相和萃余相容易分离，萃取剂容易回收，化学性质稳定，无腐蚀、不易燃、毒性小及价廉易得。

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． 有一高温炉，炉内温度高达1000°C 以上，炉内有燃烧气体和被加热物体，试定性分析从炉内向外界大气传热的传热过程。

【答案】炉内以对流和辐射并联联合传热，将热量传给炉的内壁面；在炉壁内通过传导传热，将热量从炉的内壁面传到炉的外壁面，它与炉内对流与辐射传热相串联。炉外通过对流与辐射并联联合传热，将热量从炉的外壁面传到大气中，它与炉壁内的传导传热相串联；所以该传热过程的特点是：传导、对流、辐射三种传热方式同时存在；并联、串联的联合传热同时存在。

4． —包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果将如何变化？主要原因是什么？

【答案】保温效果将变差，因为水的导热系数比空气的导热系数大。

二、计算题

5． 在25°C 下用正丁醇（S ）萃取间苯二酚（A ）-水（B ）溶液中的间苯二酚。原料液进料量为lkg/s，其中含有间苯二酚作范围内的相平衡关系为

要求最终的萃余相中含间苯二粉低于0.002, 试求逆流萃取操作时所需的理论级数。 【答案】多级逆流萃取流程如图所示。

（质量分数，下同）。操作采用的溶剂比

为0.1, 已知在操

图多级逆流萃取流程

取整个萃取设备为控制体，物料衡算式如下。 总物料衡算溶质A 物料衡算溶剂S 物料衡算其中:总物料衡算溶质A 物料衡算溶剂S 物料衡算由题中给出

根据式（1）至式（4）联立求解，可得

再对第1级萃取设备作物料衡算和平衡关系，可得

根据式（5）至式（10）联立求解，可得

同理，对第2级萃取设备作物料衡算和平衡关系，联立求解，可得

由题中所给关系式即可知所需理论级数为3。

6． 采用降尘室回收常压炉气中所含球形固体颗粒。降尘室底面积为下气体密度为

黏度为

颗粒密度为

高为1.6m 。操作条件气体体积流量为

试

的颗粒，求多

从而解得

求：（1）可完全回收的最小颗粒直径；（2）如将降尘室改为多层以完全回收层降尘室的层数及板间距。

【答案】（1）设沉降运动处在层流区，则能完全回收的最小颗粒直径为

校核最小颗粒的沉降速度为

近似认为沉降运动处于层流区。 （2）

的颗粒也要能全部回收，所需要的降尘面积可按下式计算（既然直径为

的颗粒沉降也一定处在层流区）。

需要降尘面积为

，实际降尘面积为所以降尘室应改为16层（15块隔板）

层间距

的

颗粒尚能处于层流区，则

为0.10m 。就设备结构参数而言，降尘室的处理量主要取决于其底面积而与高度无关；由本题可以看出，当处理量一定时，完全分离出更小的粒径就必须扩大降尘室的底面积，这是通过多层结构来实现的。

7 某逆流操作的吸收塔，用纯溶剂等温吸收某混合气体中的A 组分。混合气的处理量为60km/h，．

进塔混合气中A 组分的含量为0.05（摩尔分率），回收率为80%，相平衡关系为y=2x。填料塔的塔径为0.8米，气相体积总传质系数为最小液气比的1.25倍，试求：

（1）填料塔的有效高度H 为多少？

（2）若采用20%的吸收剂再循环，新鲜吸收剂的用量和其它入塔条件不变，则回收率为多少？ 【答案】（1）传质单元高度

最小液气比为

所以

所以传质单元数

填料层高度

（2）

采用部分吸收剂再循环流程。 设实际入塔的吸收剂组成为

该过程为气相阻力控制。设计液气比为