新版《化工分離工程》試卷及答案

PAGEPAGE6一、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，假設(shè)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)在精鎦段和進料板位置。3.在萃取精鎦中，當(dāng)原溶液非理想性不大時，參加溶劑后，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)反響對傳質(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)〔kL〕/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，假設(shè)組分數(shù)為C個，建立的MESH方程在全塔有NC+NC+2N+N=N(2C+3)個。6.熱力學(xué)效率定義為；實際的別離過程是不可逆的，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別離過程。二、推導(dǎo)(20分)1.由物料衡算，相平衡關(guān)系式推導(dǎo)圖1單級別離根本關(guān)系式。式中：Ki——相平衡常數(shù)；——氣相分率〔氣體量/進料量〕。2.精餾塔第j級進出物料如圖1，建立MESH方程。三、簡答(每題5分,共25分)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假設(shè)干相，這些相保持物理平衡而共存狀態(tài)。熱力學(xué)上看物系的自由焓最??；動力學(xué)上看相間表觀傳遞速率為零。Ki=yi/xi。關(guān)鍵組分的定義是什么；在精餾操作中，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)，在釜中量嚴格控制；HK絕大多數(shù)在塔釜出現(xiàn)，在頂中量嚴格控制；LNK全部或接近全部在塔頂出現(xiàn)；HNK全部或接近全部在塔釜出現(xiàn)。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。在精餾塔中設(shè)中間換熱器為什么會提高熱力學(xué)效率？在中間再沸器所參加的熱量其溫度低于塔底參加熱量的溫度，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餾塔傳熱溫差小，熱力學(xué)效率高。反響精餾的主要優(yōu)點有那些？〔1〕產(chǎn)物一旦生成立即移出反響區(qū)；〔2〕反響區(qū)反響物濃度高，生產(chǎn)能力大；〔3〕反響熱可由精餾過程利用；〔4〕節(jié)省設(shè)備投資費用；〔5〕對于難別離物系通過反響別離成較純產(chǎn)品。四、計算(1、2題10分，3題15分，共35分)1.將含苯0.6〔mol分數(shù)〕的苯〔1〕—甲苯〔2〕混合物在101.3kPa下絕熱閃蒸，假設(shè)閃蒸溫度為94℃：94℃時P10=152.56kPaP202.甲醇〔1〕和醋酸甲酯〔2〕在常壓、54℃下形成共沸物，共沸組成X2=0.65(mol分率),在此條件下：求該系統(tǒng)的活度系數(shù)。3.氣體混合物含乙烷0.50、丙烷0.4、丁烷0.1〔均為摩爾分數(shù)〕，用不揮發(fā)的烴類進行吸收，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)；假設(shè)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到達多少。2023-2023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.精鎦段和進料板。3.正；負偏差或理想。4.化學(xué)吸收的液相分傳質(zhì)系數(shù)〔kL〕/無化學(xué)吸收的液相分傳質(zhì)系數(shù)〔k0L5.NC+NC+2N+N=N(2C+3)。6.；小。7.溶劑；溶劑的滲透壓。推導(dǎo)(20分)1.設(shè)物料衡算式：(1)相平衡關(guān)系式：(2)(3)將〔3〕代入〔1〕整理：(4)將〔2〕代入〔1〕整理：(5)2．簡答(每題5分,共25分)1.由混合物或溶液形成假設(shè)干相，這些相保持物理平衡而共存狀態(tài)。熱力學(xué)上看物系的自由焓最??；動力學(xué)上看相間表觀傳遞速率為零。Ki=yi/xi。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)，在釜中量嚴格控制；HK絕大多數(shù)在塔釜出現(xiàn)，在頂中量嚴格控制；LNK全部或接近全部在塔頂出現(xiàn)；HNK全部或接近全部在塔釜出現(xiàn)。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。在中間再沸器所參加的熱量其溫度低于塔底參加熱量的溫度，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餾塔傳熱溫差小，熱力學(xué)效率高。〔1〕產(chǎn)物一旦生成立即移出反響區(qū)；〔2〕反響區(qū)反響物濃度高，生產(chǎn)能力大；〔3〕反響熱可由精餾過程利用；〔4〕節(jié)省設(shè)備投資費用；〔5〕對于難別離物系通過反響別離成較純產(chǎn)品。四、計算(1、2題10分，3題15分，共35分)1.同時存在，為汽液平衡態(tài),滿足閃蒸條件。2.3.一、填空(每空2分,共20分)1.傳質(zhì)別離過程分為平衡別離過程和速率別離過程兩大類。2.一個多組分系統(tǒng)到達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y～x圖中摘錄如下：x1=0.25時，y1=0.35；x1=0.8時，y1=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〕。5.三對角線矩陣法用于多組分多級別離過程嚴格計算時，以方程解離法為根底，將MESH方程按類型分為三組，即、、和。6.精鎦和吸收操作在傳質(zhì)過程上的主要差異是。7.在ABC三組分精餾中，有個別離方案。8.超濾是以壓力差為推動力，按粒徑不同選擇別離溶液中所含的微粒和大分子的膜別離操作。二、分析(20分)1．對再沸器〔圖1〕進行變量分析，得出：，答復(fù)對可調(diào)設(shè)計變量如何指定。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：表示。三、簡答(每題5分,共20分)常壓下別離苯、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)K的簡化形式是什么方程？并說明理由?！蔡崾荆骸吃谳腿【s中，由相對揮發(fā)度表達式分析，為什么在參加萃取劑后會提高原溶液的相對揮發(fā)度？精餾過程的熱力學(xué)不可逆性主要由哪些原因引起？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.某精鎦塔進料組成和操作條件下的平均相對揮發(fā)度如下：組分ABCD摩爾分率0.060.170.320.451.002.581.991.000.84 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)鍵組分校核，計算最少理論板數(shù)。2.用水萃取精餾醋酸甲酯〔1〕與甲醇〔2〕二組分溶液，假設(shè)XS=0.8，餾出液量為100kmol/h，且餾出液中不含水，回流比取1.1，溶劑看成不揮發(fā)組分，計算水的參加量。3.某氣體混合物含甲烷95％，正丁烷5％，現(xiàn)采用不揮發(fā)的烴油進行吸收，油氣比為1∶1，進塔溫度均為37℃該條件下：2023-2023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.平衡別離過程和速率別離過程。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.精餾為雙向傳質(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、熱負荷、氣化分率等之一均可。2.共沸時：三、簡答1答：常壓下別離苯、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：在萃取精餾中，原溶液汽相為理想氣體，液相為非理想溶液，對于特定物系，不可改變，要使只有增加，加S后可使?！鄥⒓虞腿┖髸岣咴芤旱南鄬]發(fā)度。3答：壓差、溫差、濃度差。4答：當(dāng)流