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化工分离工程试卷及答案

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内）

1.对于理想溶液，其气液平衡关系由下列哪个方程描述？

(A)恩德伍德方程

(B)鲍尔兹曼方程

(C)克劳修斯-克拉佩龙方程

(D)鲁宾逊方程

2.在连续精馏塔中，若操作压力降低，则塔顶产品的纯度将如何变化？

(A)升高

(B)降低

(C)不变

(D)无法确定

3.下列哪种分离过程主要基于混合物中各组分挥发度的差异？

(A)吸收

(B)萃取

(C)精馏

(D)干燥

4.在吸收过程中，提高气流速度通常会带来什么影响？

(A)增大传质推动力

(B)降低传质阻力

(C)减小液膜厚度

(D)A和C

5.对于气液平衡数据，下列哪个参数是无因次的？

(A)摩尔分数

(B)恩德伍德单位

(C)气液比

(D)汽化热

6.在萃取过程中，若所选溶剂对目标溶质的选择性不高，会导致什么结果？

(A)萃取率降低

(B)萃取相纯度降低

(C)操作成本增加

(D)A和B

7.下列哪种分离方法主要利用固体颗粒与流体之间的密度差异？

(A)过滤

(B)旋风分离

(C)吸附

(D)蒸发

8.影响干燥速率的主要因素不包括：

(A)湿物料性质

(B)干燥介质温度

(C)干燥介质湿度

(D)塔板效率

9.膜分离技术的优点不包括：

(A)能耗较低

(B)操作简便

(C)可用于处理高温物料

(D)通常无需添加化学试剂

10.下列哪个设备属于气液传质设备？

(A)泵

(B)搅拌器

(C)填料塔

(D)气柜

二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在横线上）

1.分离过程的基本依据是混合物中各组分物理性质的________或化学性质的________差异。

2.在双组分理想溶液的汽液平衡中，气相摩尔分数与液相摩尔分数的比值为________。

3.理论板是指塔板上气液两相达到________的假想水平面。

4.最小理论板数是指分离特定任务所需的________理论板数。

5.最小回流比是指操作线与________线相交时的回流比。

6.传质推动力等于________与________之差。

7.萃取过程中，溶剂与萃取剂应满足________和________的要求。

8.吸附剂表面存在着与吸附质分子相互作用的________，驱动吸附过程。

9.干燥过程通常在________状态下进行。

10.旋风分离器主要依靠________作用将颗粒从气流中分离出来。

三、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题）

1.简述气液传质的基本机理。

2.影响精馏塔操作弹性的主要因素有哪些？

3.与蒸馏相比，萃取分离方法有哪些优点？

4.简述影响干燥速率的主要因素。

四、计算题（共35分）

1.（10分）某二元理想混合物，组分为A和B，在101.3kPa下沸腾。已知塔顶泡点温度为110°C，塔底泡点温度为140°C。试估算该体系在100°C时的相对挥发度α。

2.（10分）在连续精馏塔中分离某二元理想混合物，进料流量为100kmol/h，组成为0.4（摩尔分数），要求塔顶产品纯度为0.95，塔底产品纯度为0.05。假设操作回流比为最小回流比的1.5倍，试计算：

（1）若采用全凝器，塔顶蒸汽流量为多少kmol/h？

（2）若采用适宜的再沸器，塔底液体流量为多少kmol/h？

（注：假设进料热状态参数q=1，最小理论板数Nmin已由图解法或公式计算得出为8块。）

3.（10分）在一填料塔中进行吸收操作，处理流量为100m3/h的某低浓度气体（惰性气体与溶质A的混合物），溶质A的浓度为0.02（摩尔分数）。要求溶质A的回收率为90%。塔顶使用喷淋液吸收溶质A，液气比为3（摩尔比），气相总体积传质系数KLa为0.5m3/(m2·h)。试计算：

（1）塔顶溶质A的浓度为多少（摩尔分数）？

（2）若填料层高度为5m，塔的直径至少需要多大？（假设塔径与填料塔横截面积成正比，忽略塔高方向的浓度变化和液膜阻力）

4.（5