2017年太原科技大学化学与生物工程学院化工原理复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1． 请简述萃取操作的基本原理。如图所示，说明萃取相图中各点、区、线的含义。
A 、B 、S 、P 点；①、②区；
线
【答案】萃取是指利用化合物在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取，将绝大部分的化合物提取出来。
A 溶质, B 稀释剂，S 溶剂，P 辅助曲线与溶解度曲线的交点 ①均相区，②两相区
联结线，P-Q 辅助曲线。
2． 多效蒸发有何优点？为什么多效蒸发的效数有一定限制？
【答案】多效蒸发过程生产单位质量产品消耗的生蒸汽量少，操作费用低。但随效数的增加，单位蒸汽消耗量减小的趋势减慢，操作费用降低的趋势减小，同时，随效数的増加，蒸发器生产强度降低很快，设备投资增加，因此，需根据设备费与操作费之和最小的原则核算出最佳效数。
3． 按照热能供给湿物料的方式，干燥可分为几类？并分别说明各自的特点。
【答案】按加热方式不同，干燥可分为对流干燥、传导干燥和辐射干燥等几类。
（1）对流干燥是将干燥介质（气体）加热后，由干燥介质以对流传热的方式将热量传递给湿物料，传热速率快；
（2）传导干燥，是由干燥设备的壁面将热量传递给湿物料，汽化的水分再由气体带走； （3）辐射干燥主要使用红外线热源加热物料，由于物料表面干燥后红外线穿透干固体层深入物料内部较困难，因此，主要用于薄层物料的干燥。
4． 简述工业吸收操作大多是选用化学吸收的原因，即化学吸收的优点。
【答案】（1）化学反应提高了吸收的选择性； （2）加快吸收速度，从而减小设备容积；
（3）反应増加了溶质在液相的溶解度，减少吸收剂用量；
（4）反应降低了溶质在气相中的平衡分压，可较彻底地除去气相中很少量的有害气体。
二、计算题
5． 通过连续操作单效蒸发器，将进料量为1200kg/h的溶液从20%浓缩至40%，进料液的温度为40°C ，比热容为
蒸发器的传热面积
_蒸发室的压强为0.03MPa （绝压），该压强下水的蒸发潜热
总传热系数
，试求：
（1）溶液的沸点为73.9°C 时的温度差损失；
（2）加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出，并忽略损失和浓缩热时，所需要的加热蒸汽温度。已知数据如下：
压强/MPa 0.101 0.05 0.03 溶液沸点/°C 108 87.2
纯水沸点/°C 100 80.9 68.7 【答案】（1）根据所给数据，杜林曲线的斜率为
溶液的沸点为解得沸点升高量为（2）蒸发水量
蒸发器的热负荷
由
6． 有一二元理想溶液，在连续精馏塔中精馏。原料液组成50%（摩尔％），饱和蒸汽进料，原料处理量为每小时lOOkmol ，塔顶、塔底产品量各为50kmol/h
。已知精馏段操作线方程为
，塔釜用间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器，泡点回流，试求：
； （1）塔顶、塔底产品组成（用摩尔分率表示）（2）全凝器中每小时冷凝蒸汽量； （3）提馏段操作线方程；
（4）若全塔平均相对挥发度=3.0，塔顶第一块板的液相默弗里板效率第二块板的汽相组成。
【答案】（1）由精馏段操作线方程
得
知，所需加热蒸汽温度T 为
，求离开塔顶
解褐解得（2）（3）q=0，则
由全塔轻组分物料衡算得：
所以提馏段操作线方程为
（4）因为
所以相平衡方程为
由相平衡方程得由解得：
7． 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
由精馏段操作线方程得：
（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
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