《化工分離工程》試卷及答案61780

1、一、填空（每空2分，共20分）1 .如果設(shè)計中給定數(shù)值的物理量的數(shù)目等于設(shè)計變量，設(shè)計才有結(jié)果。2 .在最小回流比條件下，若只有重組分是非分配組分，輕組分為分配組分，存在著兩個恒濃區(qū)， 出現(xiàn)在錨段和進料板 位置。3 .在萃取精錨中，當(dāng)原溶液非理想性不大時，加入溶劑后，溶劑與組分1形成具有較強正偏差的非理想溶液，與組分 2形成負(fù)偏差或理想 溶液,可提高組分1對2的相對揮發(fā)度。4 .化學(xué)吸收中用增強因子表示化學(xué)反應(yīng)對彳質(zhì)速率的增強程度，增強因子E的定義是化學(xué)吸收的液相分傳質(zhì)系數(shù)（/無化學(xué)吸收的液相分傳質(zhì)系數(shù)（k0L）5 .對普通的N級逆流裝置進行變量分析，若組分?jǐn)?shù)為C個，建立的 MESH方程在全塔

2、有NC+NC+2N+N=N（2C+3）一個。6 .熱力學(xué)效率定義為 n =;實際的分離過程是不可逆的，所以熱力學(xué)效率必定 于1。7 .反滲透是利用反滲透膜選擇性的只透過 _溶劑的性質(zhì)，對溶液施加壓力，克服溶劑的滲透 壓是一種用來濃縮溶液的膜分離過程。二、推導(dǎo)（20分）1 .由物料衡算，相平衡關(guān)系式推導(dǎo)圖1單級分離基本關(guān)系式。式中：Ki相平衡常數(shù)；氣相分率（氣體量/進料量）。2 .精儲塔第j級進出物料如圖1,建立MESH方程。三、簡答（每題5分，共25分）1 .什么叫相平衡相平衡常數(shù)的定義是什么由混合物或溶液形成若干相，這些相保持物理平衡而共存狀態(tài)。熱力學(xué)上看物系的自由始最??；動力學(xué)上看相間表觀

3、傳遞速率為零。K=yJx i。2 .關(guān)鍵組分的定義是什么；在精儲操作中，一般關(guān)鍵組分與非關(guān)鍵組分在頂、釜的分配情況如何由設(shè)計者指定濃度或提出回收率的組分。LK絕大多數(shù)在塔頂出現(xiàn)，在釜中量嚴(yán)格控制；HK絕大多數(shù)在塔釜出現(xiàn)，在頂中量嚴(yán)格控制；LNK全部或接近全部在塔頂出現(xiàn)；HN桂部或接近全部在塔釜出現(xiàn)。3 .在吸收過程中，塔中每級汽、液流量為什么不能視為恒摩爾流吸收為單相傳質(zhì)過程，吸收劑吸收了氣體中的溶質(zhì)而流量在下降過程中不斷增加，氣體的流量相應(yīng)的減少，因此氣液相流量在塔內(nèi)都不能視為恒定。4 .在精微塔中設(shè)中間換熱器為什么會提高熱力學(xué)效率在中間再沸器所加入的熱量其 溫度低于塔底加入熱量的溫度 ，在

4、中間冷凝器所引出的 熱量其溫度高于塔頂引出熱量的溫度，相對于無中間換熱器的精儲塔 傳熱溫差小，熱力學(xué)效率周I O5 .反應(yīng)精儲的主要優(yōu)點有那些（1）產(chǎn)物一旦生成立即移出反應(yīng)區(qū)；（2）反應(yīng)區(qū)反應(yīng)物濃度高，生產(chǎn)能力大；（3）反應(yīng)熱可由精儲過程利用；（4）節(jié)省設(shè)備投資費用；（5）對于難分離物系通過反應(yīng)分離成較純產(chǎn)品。四、計算（1、2題10分，3題15分，共35分）1.將含苯0.6 （mol分?jǐn)?shù)）的苯（1）一甲苯（2）混合物在101.3kPa下絕熱閃蒸，若閃蒸溫度為94 C,用計算結(jié)果說明該溫度能否滿足閃蒸要求此條件下：p10 = 90 .24kPa ,P20 = 65.98kPa求該系統(tǒng)的活度系數(shù)。

5、3.氣體混合物含乙烷0.50、丙烷0.4、丁烷0.1 （均為摩爾分?jǐn)?shù)），用不揮發(fā)的燒類進行吸收，已知吸收后丙烷的吸收率為 81%,取丙烷在全塔的平均吸收因子A=1.26,求所需理論板數(shù)；若其它條件不變，提高平均液汽比到原來的2倍，此時丙烷的吸收率可達到多少。已知：94 c 時 P10=152.56 kPaP20=61.59kPa 2.已知甲醇（1）和醋酸甲酯（2）在常壓、54c下形成共沸物，共沸組成 X2=0.65（mol分率），在2006-2007學(xué)年第2學(xué)期考試參考答案（A）卷一、填空（每空2分，共20分）1. 設(shè)計變量。2. 精錨段和進料板。3. 正；負(fù)偏差或理想。4. 化學(xué)吸收的液相分

6、傳質(zhì)系數(shù)（kL） /無化學(xué)吸收的液相分傳質(zhì)系數(shù)（k0L）5. NC+NC+2N+N=N（2C+3）。6. 4B分離/（ W凈）；小。7. 溶劑；溶劑的滲透壓 。二、推導(dǎo)（20分）1 .設(shè)甲=V/F -氣化分率物料衡算式：FZi=LXi+Vyi= （1中）FXi+Fyi （i）相平衡關(guān)系式：xi = K i / yi (2)yi = K i xi(3)將(3)代入(1)z = (1)xi +W Kixi整理：X =i(4)1 1 (Ki -1)將(2)代入(1)z = (1 一5)K/ +甲 yi整理:yi =Kizi1 1 (Ki -1)2.GiM =Ljx,jVj.1yi,j.1FjZ,j-

7、（Lj Uj）xi,j-（Vj Wj）yi,j=0Gi,j = yi,j - Ki,jxi,j = 0C_ SY 一Gj =E yi,j _ 1.0 = 0i 1CSXGj =2 xi ,j -1.0 = 0i 1一 H.Gj =LjhjVj1Hj1 FjHF,j -（Lj Uj）hj-（Vj Wj）Hj-Qj=0三、簡答（每題5分，共25分）1 .由混合物或溶液形成若干相，這些相保持物理平衡而共存狀態(tài)。熱力學(xué)上看物系的自由焰最??；動力學(xué)上看相間表觀傳遞速率為零。K=yi/x i 。2 .由設(shè)計者指定濃度或提出回收率的組分。LK絕大多數(shù)在塔頂出現(xiàn)，在釜中量嚴(yán)格控制；HK絕大多數(shù)在塔釜出現(xiàn)，在頂

8、中量嚴(yán)格控制；LNK全部或接近全部在塔頂出現(xiàn)；HN3部或接近全部在塔釜出現(xiàn)。2 .吸收為單相傳質(zhì)過程，吸收劑吸收了氣體中的溶質(zhì)而流量在下降過程中不斷增加，氣 體的流量相應(yīng)的減少，因此氣液相流量在塔內(nèi)都不能視為恒定。3 .在中間再沸器所加入的熱量其溫度低于塔底加入熱量的溫度，在中間冷凝器所引出的 熱量其溫度高于塔頂引出熱量的溫度，相對于無中間換熱器的精儲塔傳熱溫差小，熱 力學(xué)效率高。4 .（1）產(chǎn)物一旦生成立即移出反應(yīng)區(qū)；（2）反應(yīng)區(qū)反應(yīng)物濃度高，生產(chǎn)能力大；（3）反應(yīng)熱可由精儲過程利用；（4）節(jié)省設(shè)備投資費用；（5）對于難分離物系通過反應(yīng)分離 成較純產(chǎn)品。四、計算（1、2題10分，3題15分，

9、共35分）1." Kzi =1.1468 1 ;z同時存在，為汽液平衡態(tài)，滿足閃蒸條件。,、且=1.05637 1ki2.3.、填空（每空2分，共20分）1 .傳質(zhì)分離過程分為平衡分離過程和速率分離過程兩大類。2 . 一個多組分系統(tǒng)達到相平衡的條件是所有相中的 溫度、壓力相同，各相組分的逸度相 同。3 .在變量分析中，固定設(shè)計變量通常指進料物流的變量和裝置的壓力 。4 .某二元系常壓下汽液平衡數(shù)據(jù)在yx圖中摘錄如下：xi=0.25時，yi=0.35 ; xi=0.8時，yi=0.62,該系統(tǒng)一定形成共沸物，這是因為在y-x圖中，平衡線與對角線相交（也可其它表示法）_o5 .三對角線矩

10、陣法用于多組分多級分離過程嚴(yán)格計算時，以方程解離法為基礎(chǔ)，將MESH方程按類型分為三組，即、和。6 .精錨和吸收操作在傳質(zhì)過程上的主要差別是1.常壓下分離苯、甲苯、二甲苯混合物，用活度系數(shù)法計算該物系相平衡常數(shù)形式是什么方程并說明理由。（提示：Kixiexpvm,i(p- ps)RT2.在萃取精儲中，由相對揮發(fā)度表達式分析，為什么在加入萃取劑后會提高原溶液的相對揮發(fā)度3 .精儲過程的熱力學(xué)不可逆性主要由哪些原因引起4 .在固定床吸附過程中，什么是透過曲線在什么情況下，吸附劑失去吸附能力需再生四、計算（1、2題15分，3題10分，共40分）1.已知某精錨塔進料組成和操作條件下的平均相對揮發(fā)度如下

11、:組分ABCD摩爾分率0.060.170.320.451.002.581.991.000.84K的簡化7 .在ABC三組分精微中，有 個分離方案。8 .超濾是以壓力差為推動力，按粒徑不同選擇分離溶液中所含的微粒和大分子的膜分離操作。二、分析（20分）1 .對再沸器（圖1）進行變量分析，得出： Nv、 N、Ni、Nx、Na，回答對可調(diào)設(shè)計變量 v cx a如何指定。2 .溶液中1, 2組分形成均相共沸物，分析共沸時活度系數(shù)與飽和蒸汽壓之間的關(guān)系可用式：0，=p2 表示。02 p1三、簡答（每題5分，共20分）已知塔頂B的回收率為95%,塔釜C的濃度為0.9,按清晰分割法物料衡算；不對非關(guān)鍵組分校

12、核，計算最少理論板數(shù)。2 .用水萃取精儲醋酸甲酯（1）與甲醇（2）二組分溶液，若Xs=0.8,儲出液量為100kmol/h ,且 儲出液中不含水，回流比取 1.1,溶劑看成不揮發(fā)組分，計算水的加入量。3 .某氣體混合物含甲烷 95%,正丁烷5%,現(xiàn)采用不揮發(fā)的燒油進行吸收，油氣比為1 ： 1,進塔溫度均為37C,吸收塔壓力為304kPa,今要從氣體中吸收80%的丁烷，求所需理論板數(shù)。已知該條件下：K 丁烷=1.122.3.加S后可使（）s > （t1）。 22加入萃取劑后會提高原溶液的相對揮發(fā)度。2006-2007學(xué)年第二學(xué)期考試參考答案（B）卷一、填空（每空2分，共20分）1 .平衡分離過程和速率分離過程。2 . 溫度、壓力相同，各相組分的逸度相同。3 .進料物流的變量和裝置的壓力。4 . 在y-x圖中，平衡線與對角線相交（也可其它表示法）。5 .修正的M方程、 S方程、和修正的H方程。6 .精儲為雙向傳質(zhì)，吸收為單向傳質(zhì) 。7 . 2。8 .粒徑不同。二、分析（20分）1 .指定：溫度、熱負(fù)荷、氣化分率等之一均可。iPis2 .共沸時：口12 = 一匕=1 （理想氣體，非理想溶液）k22P2P三、簡答1答：常壓下分離苯、甲苯、二甲苯混合物，為低壓下分子結(jié)構(gòu)相似物系，汽液相都為理想系， 有：2答：在萃取精儲