食品工程原理考试试题
一、单项选择题(下列每小题备选答案中,只有一个符合题意的正确答案。。)
1 、两组份的相对挥发度a越小,则表示分离该物系越_______。
A :容易
B :困难
C :完全
D :不完全
2 、已知物料的临界含水量为0.2kg水/kg绝干料,空气的干球温度为t,湿球温度为tw,露点为td,现将该物料自初始含水量X1=0.45 kg水/kg绝干料干燥至X2=0.1kg水/kg绝干料,则在干燥末了时物料表面温度tm:( )。
A :tm>tw
B :tm=t
C :tm=td
D :tm=tw
3 、 同一物料,在一定的干燥速率下,物料愈厚,则临界含水量__。
A :愈低
B :愈高
C :不变
D :不一定
4 、物料的平衡水份一定是__。
A :非结合水份
B :自由水份
C :结合水份
D :临界水份
5 、用纯溶剂S对A、B混合液进行单级(理论)萃取,当萃取剂用量增加时(进料量和组成均保持不变)所获得的萃取液组成将____
A :增加
B :减少
C :不变
D :不一定
6 、萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M位于: __。
A :溶解度曲线之上方区
B :溶解度曲线上
C :溶解度曲线之下方区
D :座标线上
7 、单级(理论)萃取中,在维持进料组成和萃取相浓度不变的条件下,若用含有少量溶质的萃取剂代替纯溶剂所得萃余相浓度将___
A :增加
B :减少
C :不变
D :不一定
8 、根据双膜理论,当被吸收组分在液体中溶解度很小时,以液相浓度表示的总传质系数___。
A :大于液相传质分系数
B :近似等于液相传质分系数
C :小于气相传质分系数
D :近似等于气相传质分系数
9、 在下列情况下可认为接近恒定的干燥条件:(1)大里的空气干燥少量的湿物料; (2)少量的空气干燥大里的湿物料;则正确的判断是( )。
A :(1)对(2)不对
B :(2)对(1)不对
C :(1)(2)都不对
D :(1)(2)都可以
10 、在一定的物料和干燥介质条件下:(1)临界湿含量是区分结合水与非结合水的分界点。 (2)平衡湿含量是区分可除水份与不可除水份的分界点。正确的判断是:( )
A :两种提法都对
B :两种提法都不对
C :(1)对(2)不对
D :(2)对(1)不对
11、氮气与甲醇充分且密切接触,氮气离开时与甲醇已达传热和传质的平衡,如系统与外界无热交换,甲醇进出口温度相等,则氮气离开时的温度等于( )
A :氮气进口温度
B :绝热饱和温度
C :湿球温度
D :露点温度
12 、指出“相对湿度,绝热饱和温度、露点温度、湿球温度”中,哪一个参量与空气的温度无关( )。
A :相对湿度
B :湿球温度
C :露点温度
D :绝热饱和温度
13 、进行萃取操作时应使: ( )
A :分配系数大于 1
B :分配系数小于 1
C :选择性系数大于 1
D :选择性系数小于 1
14 、一般情况下,稀释剂B组分的分配系数k值: ( )
A :大于 1
B :小于 1
C :等于 1
D :难以判断,都有可能
二、填空题,如果有多个空,空与空之间用一个空格空开。
1 、某二元物系的相对挥发度a=3,在具有理论塔板的精馏塔内于全回流条件下作精馏操作,已知yn=0.4,则yn+1=________ 。(由塔顶往下数)。全回流操作应用场合通常是________ 。
2 、塔板中溢流堰的主要作用是为了保证塔板上有_______。 当喷淋量一定时,填料塔单位高度填料层的压力降与空塔气速关系线上存在着两个转折点,其中下转折点称为 ________,上转折点称为 _________ 。
3 、某连续精馏塔,已知其精馏段操作线方程为y=0.80x+0.172,则其馏出液组成xD=____。
4 、总传质系数与分传质系数之间的关系可以表示为1/KL=1/kL+H/kG, 其中1/kL表示_____ ,当 ________项可忽略时,表示该吸收过程为液膜控制。
5 、填料塔内提供气液两相接触的场所是_________。
6 、吸收操作中,当气液两相达到平衡时,其吸收推动力___,吸收速率___。
7 、当湿空气的总压一定时,相对湿度仅与其____和____有关。
8 、我校蒸发实验所用蒸发器的类型是______________,这种蒸发器中不存在的一种温差损失是______________
9 、萃取操作依据是____________________。萃取操作中选择溶剂主要原则: _______________,_____________________和______________________。
10 、单级萃取操作中,在维持相同萃余相浓度下,用含有少量溶质的萃取剂S’ 代替溶剂S,则萃取相量与萃余相量之比将_____(A)增加;(B)不变;(C)降低,萃取液的浓度(指溶质)将____(A)增加;(B)不变;(C)降低。
11 、分离要求一定,回流比一定时,在五种进料状况中,____进料的q值最大,其温度___于泡点温度,此时,提馏段操作线与平衡线之间的距离____,分离所需的总理论板数_________。
12 、简单蒸馏的主要特点是:①____操作;②回流比R ___0。① (稳定 不稳定) ② (><=)
13 、一般而言,两组分A、B的等摩尔反向扩散体现在____单元操作中,而A在B中单向扩散体现在____单元操作中。
14 、某低浓度气体吸收过程,已知相平衡常数m=1, 气膜和液膜体积吸收系数分别为kYa = 2×10-4kmol/(m3s),kXa=0.4kmol/(m3s)。则该吸收过程为 ___膜阻力控制,气膜阻力占总阻力的百分数为____;该气体为___溶气体。
15 、对一定操作条件下的填料吸收塔,如将塔料层增高一些,则塔的HOG将_____,NOG将_____(增加,减少,不变)。
16 、若维持不饱和空气的湿度不变,提高空气的干球温度,则空气的湿球温度___,露点___,相对湿度___。 (变大,变小,不变,不确定)
17 、在双效并流蒸发系统中,将10000kg/h的10%稀溶液浓缩到50%,总蒸发水量为___kg/h;若第一效的蒸发水量为3800kg/h,则出第一效溶液的浓度为________。
18 、在三效并流加料蒸发流程中,从第一效至第三效,溶液浓度将愈来愈___,蒸发室的真空度将愈来愈___,溶液的沸点将愈来愈___,各效产生的二次蒸汽压力将愈来愈___。
三、简答题。
1 、在一连续常压精馏塔中分离某理想混合液,xD=0.94,xW=0.04。已知此塔进料q线方程为 y=6x-1.5,采用回流比为最小回流比的1.2倍,混合液在本题条件下的相对挥发度为2,求:(1) 计算q值及判断进料状态;(2)最小回流比和回流比;(3)精馏段操作线方程;(4)若塔底产品qW=150kmol/h,求进料量qF和塔顶产品量qD;(本题20 分)
2 、流量为0.04kmol/m2s的空气中混有2%(摩尔比)的氨气,在填料吸收塔中采用逆流吸收流程回收其中95%的氨。塔顶喷入浓度为0.0004(摩尔比)的稀氨水溶液,操作液气比为最小液气比的1.5倍,操作范围内的平衡关系为Y*=1.2X,所用填料的气相总体积吸收系数KYa=0.052kmol/(m3s)。试求:
(1)液体离开塔底时的浓度(摩尔比);(2)全塔气相平均推动力Ym;(3)填料层高度Z 。(本题20 分)
3 、采用常压干燥器干燥湿物料。每小时处理湿物料1000kg,干燥操作使物料的湿基含量由40%减至5%,干燥介质是湿空气,初温为20℃,湿度为0.009kg水/kg绝干空气,经预热器加热至120℃后进入干燥器中,离开干燥器时废气温度为40℃,若在干燥器中空气状态沿等焓线变化。试求:(1)水分蒸发量(kg/s);(2)绝干空气消耗量(kg绝干气/s);(3)干燥产品量(kg/s)?
4 、在传热面积为50m2的单效蒸发器内将20%的CaCl2水溶液浓缩到40%(均为质量百分数)。生蒸汽的温度为120℃,汽化潜热为2210kJ/kg,其消耗量2400kg/h,冷凝器内二次蒸汽温度为60℃(该温度下汽化潜热2360kJ/kg),原料液的温度t0为20℃,流量为3600kg/h,比热cp0为3.5kJ/kg℃。 该溶液蒸汽压下降和液柱静压强引起的沸点升高为23℃, 试计算:
5 、在连续精馏塔中,精馏段操作线方程y=0.75x+0.2075,q线方程式为y=-0.5x+1.5xF 试求①回流比R②馏出液组成xD; ③进料液的q值;④当进料组成xF=0.44时,精馏段操作线与提馏段操作线交点处xq值为多少?并要求判断进料状态。(本题20 分)
6 、在逆流填料吸收塔中,用清水吸收含氨5%(体积)的空气—氨混合气中的氨,已知混合气量为2826m3/h(标准状况),气体空塔速度为1m/s(标准状况),平衡关系为Y=1.2X(摩尔比),气相体积总传质系数KYa为180 kmol/m3h(Y),吸收剂用量为最小用量的1.4倍,要求吸收率为98%。试求:①溶液的出口浓度X1(摩尔比);②气相总传质单元高度HOG和气相总传质单元数NOG;③若吸收剂改为含NH3为0.0015(摩尔比)的水溶液,此时液气比为1.646,问能否达到吸收率98%的要求? 为什么?(本题20 分)
7 、在常压干燥器内干燥某湿物料。将500kg的湿物料从最初含水量20%降至2%(均为湿基)。温度为20℃,湿度为0.01kg水/(kg绝干气)的空气经预热器升温至100℃后进入干燥器,废气温度为60℃。假设该干燥过程为等焓过程。已知湿空气比容计算公式:vr=(0.772+1.244rm)(t+273)/273×(1.0133×105)/p。试计算:
(1).水分的蒸发量(kg/h);
(2).完成上述干燥任务所需的湿空气量(m3/h);
(3).空气经预热器获得的热量;(本题15 分)
8 、拟用一连续操作的单效蒸发器,将9000kg/h的盐溶液由1.0%浓缩至1.5%(质量百分数),进料温度为40℃,蒸发室为常压操作,常压下水的蒸发潜热为2258.4kJ/kg。加热的饱和水蒸汽温度为110℃,该温度下的蒸发潜热为2205.2kJ/kg。传热系数K=1700W/m2℃。试计算:(1)蒸发水量,(2)浓缩液量,(3)生蒸汽量(4)所需传热面积。由于是稀溶液,假设溶液沸点和水相同, 料液比热cp值近拟等于纯水的cp值,cp=4.174kJ/kg℃,忽略热损失。
若采用减压操作,蒸发室压强为0.04MPa(绝压), 该压力下水的沸点为75.4℃, 蒸发潜热为2318.6kJ/kg,问在盐溶液流量、进料浓度、温度、浓缩液浓度及传热系数均不变的情况下, 所需要的生蒸汽量及传热面积为多少?计算结果说明什么问题?
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