傳質(zhì)分離工程夏期末考試復(fù)習(xí)題

試卷A/B一、填空題：（共計(jì)25）1.按所依據(jù)的物理化學(xué)原理，傳質(zhì)分離過程可以分為平衡分離過程和速率分離過程，常見的平衡分離過程有精餾、吸收、閃蒸。（5分）2.多組分精餾的FUG簡(jiǎn)捷計(jì)算法中，F(xiàn)代表Fenske方程，用于計(jì)算Nm，U代表Underwood公式，用于計(jì)算Rm，G代表Gilliland關(guān)聯(lián)，用于確定實(shí)際理論板數(shù)N。（6分）2.在多組分精餾的FUG簡(jiǎn)捷計(jì)算法中，用Fenske方程計(jì)算Nm，用Underwood公式計(jì)算Rm，用Gilliland關(guān)聯(lián)確定N。（6分）drivingforceforgasabsorptionis氣相中溶質(zhì)的實(shí)際分壓與溶液中溶質(zhì)的平衡蒸氣壓力之差。（2分）4．泡點(diǎn)計(jì)算是分離過程設(shè)計(jì)中最基本的汽液平衡計(jì)算。泡點(diǎn)計(jì)算可分兩種：泡點(diǎn)溫度計(jì)算和泡點(diǎn)壓力計(jì)算。（2分）4.露點(diǎn)計(jì)算是分離過程設(shè)計(jì)中最基本的汽液平衡計(jì)算。露點(diǎn)計(jì)算可分兩種：露點(diǎn)溫度計(jì)算和露點(diǎn)壓力計(jì)算。（2分）5.多組分吸收簡(jiǎn)捷計(jì)算中所用到的Horton-Franklin方程關(guān)聯(lián)了吸收因子、吸收率、和理論板數(shù)。（3分）6.多組分多級(jí)分離過程嚴(yán)格計(jì)算中圍繞平衡級(jí)所建立的MESH方程分別是指：物料衡算方程，相平衡關(guān)系，組分摩爾分率加和方程和熱量衡算方程（4分）7共沸精餾是：原溶液加新組分后形成最低共沸物，塔頂采出。（3分）7萃取精餾是：原溶液加新組分后不形成共沸物且新組分沸點(diǎn)最高，從塔釜采出。（3分）二、單項(xiàng)或多項(xiàng)選擇題（共計(jì)10）1.晰分割法的基本假定是：餾出液中除了A外沒有其他C。（2分）A.heavykeycomponent;B.lightkeycomponent;C.heavynon-keycomponents;D.lightnon-keycomponents.1.晰分割法的基本假定是：釜液中除了B外沒有其他D。（2分）A.heavykeycomponent;B.lightkeycomponent;C.heavynon-keycomponents;D.lightnon-keycomponents.2.多組分精餾過程最多只能有b)個(gè)關(guān)鍵組分；多組分吸收過程最多只能有a)個(gè)關(guān)鍵組分（2分）。a)1b)2c)3extentofseparationachievedbetweenoramongtheproductphasesforeachofthechemicalspeciespresentinthefeeddependsontheexploitationofdifferencesinmolecular分子性質(zhì)、thermodynamic熱力學(xué)性質(zhì)andtransport傳遞性質(zhì)propertiesofthespeciesinthedifferentphasespresent.（4分）A.molecular;B.thermodynamic;C.transport;D.dielectric;E.diffusive;F.pHvalue.4.有效能定義為:B=.（2分）A.H-T0S;B.H-TS三、判斷題（共10分，每題2分）1.相對(duì)揮發(fā)度相對(duì)于汽-液平衡常數(shù)而言，隨溫度和壓力的變化更敏感。（n）1.汽-液平衡常數(shù)相對(duì)于相對(duì)揮發(fā)度而言，隨溫度和壓力的變化更敏感。（y）2.有能效是理論上能夠全部轉(zhuǎn)化為有用功的能量。（y）2.無(wú)效能是理論上不能轉(zhuǎn)化為有用功的能量。（y）3.兩相平衡的判據(jù)是。（n）4.EquationofstateistheequationrelatedtoP,V,andT.（y）4.Compressibilityfactor,z=PV/RT.（y）5.常壓下甲醇-水物系的相平衡常數(shù)適合于用公式Ki=pis/P計(jì)算。（n）5.常壓下苯-甲苯物系的相平衡常數(shù)適合于用公式Ki=pis/P計(jì)算。（y）四、問答題（共15分）1.簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)型設(shè)計(jì)計(jì)算與操作型設(shè)計(jì)計(jì)算的區(qū)別。（4分）設(shè)計(jì)型設(shè)計(jì)計(jì)算是指已知進(jìn)料情況，規(guī)定了分離要求，進(jìn)而設(shè)計(jì)一個(gè)能達(dá)到要求的分離裝置。操作型設(shè)計(jì)計(jì)算是指用現(xiàn)有的裝置分離已知的物料，進(jìn)而核算該裝置是否能達(dá)到分離要求。2.何謂設(shè)計(jì)變量？設(shè)計(jì)變量包括哪些物理量（至少寫出5個(gè)）？（3分）設(shè)計(jì)變量為設(shè)計(jì)前需預(yù)先給定數(shù)值的變量。設(shè)計(jì)變量包括包括：流率、濃度、溫度（物流、系統(tǒng)）、壓力、熱負(fù)荷、機(jī)械功、傳熱面積、理論板數(shù)等。3.Whatisthecurrentlymostwidelyusedseparationoperation?Why?（3分）精餾是目前化工過程中最常用的分離方法。因?yàn)榫s是一個(gè)使用能量分離劑的過程，操作方便，技術(shù)、理論和應(yīng)用均成熟，適合于不同規(guī)模尤其是大規(guī)模分離，常需能位等級(jí)很低的分離劑即可。4.普通精餾操作是分離液體混合物的最常用和有效的方法。其應(yīng)用范圍為：（5分）（1）待分離的兩關(guān)鍵組分的相對(duì)揮發(fā)度相差較大，最少應(yīng)大于。（2）待分離的混合物不存在恒沸點(diǎn)。（3）組分間無(wú)化學(xué)反應(yīng)，組分不發(fā)生分解。（4）混合物各組分在一般（常壓，溫度不很高）條件下能夠汽化和液化。五、計(jì)算題（共計(jì)40分）1計(jì)算塔頂全凝器的固定設(shè)計(jì)變量數(shù)和可調(diào)設(shè)計(jì)變量數(shù)。（6分）解：獨(dú)立變量數(shù)：Nve=2(c+2)+1=2c+5單元的約束關(guān)系數(shù)：物料衡算式c熱量衡算式1內(nèi)在關(guān)系式0Nce=c+1故全凝器單元的設(shè)計(jì)變量數(shù)：Nie=c+4其中固定設(shè)計(jì)變量數(shù)：進(jìn)料變量數(shù)c+2壓力等級(jí)數(shù)1Nxe=c+3可調(diào)設(shè)計(jì)變量數(shù)Nae=11計(jì)算塔頂產(chǎn)物為兩相的全凝器的固定設(shè)計(jì)變量數(shù)和可調(diào)設(shè)計(jì)變量數(shù)。（6分）解：獨(dú)立變量數(shù)：Nve=3(c+2)+1=3c+7單元的約束關(guān)系數(shù)：物料衡算式c熱量衡算式1相平衡關(guān)系式c+2內(nèi)在關(guān)系式0Nce=2c+故全凝器單元的設(shè)計(jì)變量數(shù)：Nie=c+4其中固定設(shè)計(jì)變量數(shù)：進(jìn)料變量數(shù)c+2壓力等級(jí)數(shù)1Nxe=c+3可調(diào)設(shè)計(jì)變量數(shù)Nae=12.某精餾塔的進(jìn)料組成及各組分在全塔平均溫度下的相平衡常數(shù)列于下表。進(jìn)料量為100kmol/h。要求塔釜組分B濃度不高于%，塔釜組分C的回收率為%。試計(jì)算：（18分）組分ABCD進(jìn)料摩爾分率全塔平均相對(duì)揮發(fā)度（1）試用清晰分割法計(jì)算餾出液和塔釜液流量及組成；（12分）（2）計(jì)算最少理論板數(shù)。（6分）提示：Fenske公式：或解：（1）據(jù)題意，B是輕關(guān)鍵組分，C是重關(guān)鍵組分。組分進(jìn)料，fi餾出液，di餾出液，xdi餾出液，wi餾出液，xwiA101000B35C10D450045總計(jì)100D1W1解得：D=h，W=hwB=,dB=（2）由Fenske公式求解，得最少理論板數(shù)Nm=2.某精餾塔的進(jìn)料組成及各組分在全塔平均溫度下的相平衡常數(shù)列于下表。進(jìn)料量為100kmol/h。要求釜液中組分2濃度不高于5%，餾出液中組分3濃度不高于%。（18分）組分12（LK）3（HK）456進(jìn)料摩爾分率全塔平均相對(duì)揮發(fā)度（1）試用清晰分割計(jì)算法餾出液和塔釜液流量及組成；（12分）（2）計(jì)算最少理論板數(shù)。（6分）提示：Fenske公式：或（1）據(jù)題意組分進(jìn)料，fi餾出液，di餾出液，xdi餾出液，wi餾出液，xwi155002（LK）353（HK）15420002051000106150015總計(jì)100D1W1（2）由Fenske公式求解，得最少理論板數(shù)Nm=3.用一種不揮發(fā)的烴類作吸收劑，從裂解氣中回收95%的某一關(guān)鍵組分。已知關(guān)鍵組分在P=，t=38℃時(shí)的相平衡常數(shù)為。若處理的入塔裂解氣量為100kmol/h，試用平均吸收因子法計(jì)算：（16分）（1）完成吸收任務(wù)所需最小液氣比；（8分）（2）操作液氣比為最小液氣比的倍時(shí)，完成吸收任務(wù)所需的理論板數(shù)。（8分）提示：吸收因子A=L/KV，解：（1）乙烯為關(guān)鍵組分，?k=(L/V)min=KkAk=Kk?k=×=（2）L/V=(L/V)min=Ak=L/VKk===3.用C4餾分液態(tài)烴作吸收劑，從裂解氣中回收99%的乙烯。已知裂解氣中各組分的摩爾分率,和平均操作壓力和溫度下各組分的相平衡常數(shù)如表所列，其中氫氣為惰性組分，不被吸收。組分氫氣甲烷乙烯乙烷丙烯異丁烷進(jìn)