2018年上海大学环境与化学工程学院853化工原理考研基础五套测试题
● 摘要
一、简答题
1． 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。
2． 恒速干燥段的湿物料表面温度是什么温度？为什么？
【答案】恒速干燥段的湿物料表面温度等于干燥介质的湿球温度。恒速干燥段是表面汽化控制段，在此阶段，对流传热系数和传质系数不变，水分恒定速率汽化，汽化的是非结合水，水分由物料内部向表面输送的速度足以保证物料表面充分润湿。
3． 为什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作？
【答案】逆流操作可以获得较大的平均传热温度差，对传递相同热负荷而言，需较小的传热面积，节省设备费用。此外，逆流热流体出口温度
可接近冷流体进口温度
对相同热负荷而言，对相同热负荷而
需加热剂少；同样，就冷流体而言，逆流体出口温度可接近热流体进口温度言，需要冷却剂少，故对逆流就加热剂或冷却剂用量考虑，逆流操作费小。
二、计算题
4． —容器内盛有密度
、直径
、黏度
的油，油的深度L=80cm，
现将密度为
的石英球粒投入容器中，每隔3s 投一个，试求：
（1）若油静止，则容器内最多有多少个石英球同时向下沉降； （2）若油以u=0.05m/s的速度向上运动，则结果如何。
【答案】（1）当油静止时，忽略沉降过程的加速度段，可认为颗粒运动为匀速运动。假设沉
降发生在斯托克斯区，则
由此可知第一个石英球落到容器底部所需时间为
此时容器内共有球
取整数为4个。 验证
假设成立。 （2）当油以间的相对运动速度）仍为
而绝对速度为
由此可得，第一个石英球落到容器底部所需时间为
此时容器中共有球
故此时容器内最多有11个石英球同时沉降。
5． 用常压板式精馏塔分离苯-甲苯溶液，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热，a 为2.47。
（1）进料为F=150kmol/h
，率为0.97,
塔爸采出样中甲苯回收率为0.95，求:第2块板上升的气相组成。
【答案】
精馏操作线
饱和蒸气进料q=0
向上运动时，由于颗粒和油的性质均不变，故沉降速度（颗粒与油之
（摩尔分数）的饱和蒸气，R=4, 塔顶馏出液中苯的回收
（b ）精操线方程和提操线方程；
（2）全回流时，塔顶第1块板的气相默弗里板效率为0.6, 全凝器凝液组成为0.98, 求由塔顶
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提馏操作线饱和蒸气进料
6． 吸收塔某一截面上，含氨3%
（体积百分数）的气体与浓度为气相传质分系数
亨利定律表示，溶解度系数H=73.7
, 试计算：
（1）以分压差和浓度差表示的总推动力、总传质系数和传质速率；
（2）气、液两相传质阻力的相对大小； （3
）以摩尔分率差表示的总推动力和传质速率。
【答案】
⑴
分压差表示的总推动力为
液相传质分系数
的氨水相遇，
若已知
平衡关系可用
浓度差表示的总推动力为
因为
所以有
气相总传质系数同理由
得
液相总传质系数传质速率
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