2017年淮北师范大学化学综合Ⅰ(化工原理,仪器分析)之化工原理考研复试核心题库
● 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． 简述化工生产中进行蒸发操作的目的。
【答案】（1）获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半成品；
（2）脱除溶剂，将溶液增浓至饱和状态，随后加以冷却，析出固体产物，即采用蒸发、结晶的联合操作以获得固体溶质；
（3）脱除杂质。
3． 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。
4． 在连续干燥器前用预热器加热空气，被加热空气所获得的热量Q 按其去向可分为哪四项？干燥器热效率定义为哪些项之比？
【答案】被加热空气获得的热量按其去向可分为以下四项:
汽化水分消耗的热量；
随废气放空。
干燥热效率定义为
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加热产品消耗的热量；补偿设备热损失消耗的热量；
二、计算题
5． 流量为lkg/s、温度为20°C 的冷却介质流量为2kg/s的反应物
【答案】由题意：
代数解得，
由于逆流运行，
由
解得，
6． 在一连续干燥器中盐类结晶，每小时处理湿物料为1000kg ，经干燥后物料的含水量由少至时湿度
（均 为湿基），以热空气为干燥介质，初始湿度（1）水分蒸发量W （kg 水/h）;
（2）空气消耗量L （kg 绝干气/h）, 原湿空气消耗量（3）干燥产品量（kg/h） 【答案】（1）
（2）
（3）
（kg 原空气/h）;
为0.039kg 水/kg 绝干气，假定干燥过程中物料损失，试求：
减
核算此换热器在该工作状态下的总传热系数K 。
流过一台逆流运行的列管换热器，把
。
从95°C 冷却到70°C 。已知此换热器的总传热面积为
为0.009kg 7K/kg绝干气，离开干燥器
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7． 一定流量的空气用列管式换热器从20°C 加热到80°C ，空气在管内呈湍流流动，管外为饱和蒸汽冷凝加热。现因生产需要，空气流量增加20%，并要求空气的进出口温度保持不变。现拟采用提高加热蒸汽的温度，从而提高平均传热温差的办法来解决这一问题。
试求：换热器平均温差应提高的百分数。（不考虑管壁及可能的污垢热阻） 【答案】由题意，不考虑管壁及可能的污垢热阻，
当空气流量増加20%时，流速
由
可得，
即平均温差应提高的百分数为，
8． 矿石焙烧炉出来的锅炉烟气冷却到30°C 后送入填料塔。塔内充填25mm 瓷质鲍尔环填料。在0.1MPa 下用20°C 清水洗涤空气中的少量
【答案】气相与液相的物性:（1）估算塔径。 入塔气体摩尔质量
入塔气体的密度
尾气浓度
入塔气摩尔流量
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入塔的炉气流量为
下水的物性:
的体积分数为
2%，要求尾气中S02的浓度不超过800mg/m3（101.3kPa 、0°C ）。试估算塔径和填料层高度。