1、word.工 Xj Tl Fl圖12.精儲(chǔ)塔第j級(jí)進(jìn)出物料如圖1,建立MESH方程。的汽Fl v工八 Lji Xij-i hj-一I后j級(jí)環(huán)+1 yj+i辱i 4為為同2一、填空（每空2分，共20分）1 .如果設(shè)計(jì)中給定數(shù)值的物理量的數(shù)目等于設(shè)計(jì)變量，設(shè)計(jì)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(gè)恒濃區(qū)， 出現(xiàn)在錨段和進(jìn)料板 位置。3 .在萃取精錨中，當(dāng)原溶液非理想性不大時(shí)，加入溶劑后，溶劑與組分1形成具有較強(qiáng)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(duì)2的相對(duì)揮發(fā)度。4 .化學(xué)吸收中用增強(qiáng)因子表示化學(xué)反應(yīng)對(duì)彳質(zhì)速率的增強(qiáng)

2、程度，增強(qiáng)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）_o5 .對(duì)普通的N級(jí)逆流裝置進(jìn)行變量分析，若組分?jǐn)?shù)為C個(gè)，建立的 MESH方程在全塔有NC+NC+2N+N=N（2C+3）一個(gè)。6 .熱力學(xué)效率定義為 ;實(shí)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(duì)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(jí)分離基本關(guān)系式。c 4收 1)0i 1 (Ki 1)1式中：Ki相平衡常數(shù)；氣相分率（氣體量/進(jìn)料量）。此條件下：p

3、1090 .24 kPa ,P2065 .98 kPa 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?jǐn)?shù)） ，用不揮發(fā)的烴類進(jìn)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(shí)丙烷的吸收率可達(dá)到多少。三、簡(jiǎn)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 自由焓最小 ；動(dòng)力學(xué)上看相間 表觀傳遞速率為零。Ki =yi /x i 。2. 關(guān)鍵組分的定義

4、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(jì)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(jí)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. 在精餾塔中設(shè)中間換熱器為什么會(huì)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 ，在中間冷凝器所引出的 熱量其溫度高于塔頂引

5、出熱量的溫度 ，相對(duì)于無中間換熱器的精餾塔 傳熱溫差小 ，熱力學(xué)效率高。5. 反應(yīng)精餾的主要優(yōu)點(diǎn)有那些？6. 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)熱可由精餾過程利用； （ 4）節(jié)省設(shè)備投資費(fèi)用；（ 5）對(duì)于難分離物系通過反應(yīng)分離成較純產(chǎn)品。四、計(jì)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，用計(jì)算結(jié)果說明該溫度能否滿足閃蒸要求？已知： 94時(shí)P10=152.56 kPaP20=61.59kPa2 . 已知甲醇（

6、1）和醋酸甲酯（ 2）在常壓、54下形成共沸物，共沸組成X 2=0.65（mol 分率 ）, 在word.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(jì)變量。2. 精錨段和進(jìn)料板。3. 正；負(fù)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)（k0L）5. NC+NC+2N+N=N（2C+3）。6. B分離/（ W凈）；小。7. 溶劑；溶劑的滲透壓 。推導(dǎo)（20分）1.設(shè) V/F氣化分率2.物料衡算式：Fzi相平衡關(guān)系式：Xi將（3）將（2）cyii 1Lxi Vyi= (1)FXiFyi (1)Ki yiyiKiXi代

7、入（1)(i)XiKiX整理:Zi代入（1）整理:cXi i 1V(1(Ki1)Kyi1 (Ki 1)Zi(Ki 1)v(Ki 1) 1yiGiM 1自1FjZ（Lj Uj）Xi,j （Vj Wj）yi,j0GiEj yi,j Ki,jXi,j0C _ SYGjyi,j 1.0 0i 1C SXGj X,j 1.0 0 i 1 _ H_GjLj1hj1Vj1Hj 1 FjHF,j（LjUj）hj（Vj Wj）HjQj0三、簡(jiǎn)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 小；動(dòng)力學(xué)上看相間表觀傳遞速率為零。K=yJX i 。2 .

8、由設(shè)計(jì)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)；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(duì)于無中間換熱器的精儲(chǔ)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(chǔ)過程利用；（

9、4）節(jié)省設(shè)備投資費(fèi)用；（5）對(duì)于難分離物系通過反應(yīng)分離 成較純產(chǎn)品。四、計(jì)算（1、2題10分，3題15分，共35分）1.K4 1.1468 1 ;z同時(shí)存在，為汽液平衡態(tài)，滿足閃蒸條件。& 1.05637 1ki2.3.pP0 1X1p0 2X2p 101.31 p10 90.24p 101.32 20 65.98lg(1)Nlg APl0 1P0 21.12061.5353lg1.26 0.81儲(chǔ):12.73(2) A 2 1.26 2.52(AN 1 A)(AN 1 1)0.95一、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(gè)多組分

10、系統(tǒng)達(dá)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 o3 .在變量分析中，固定設(shè)計(jì)變量通常指進(jìn)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(shí)，y1=0.35 ; xi=0.8時(shí)，y1=0.62,該系統(tǒng)一定形成共沸物，這是因?yàn)樵趛-x圖中，平衡線與對(duì)角線相交（也可其它表示法）5 .三對(duì)角線矩陣法用于多組分多級(jí)分離過程嚴(yán)格計(jì)算時(shí)，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7 .在ABC三組分精微中，有 個(gè)分離方案。8 .超濾是以壓力差為推動(dòng)力，按粒徑不同選擇分離溶液中所含

11、的微粒和大分子的膜分離操作。11.12,A1g廠N - lg A,/ 0.0428 lg( ) 0.15lg0.8928、分析（20分）0.5446 彳10.0492410.061.對(duì)再沸器（圖1）進(jìn)行變量分析，得出：Nv、Nc、Nj、Nx、Na ,回答對(duì)可調(diào)設(shè)計(jì)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(shí)活度系數(shù)與飽和蒸汽壓之間的關(guān)系可用式:0p 2 表不。Pl0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=1.12三、簡(jiǎn)答（每題5分，共20分）1 .常壓下分離苯、甲苯、二甲苯混合物，用活度系數(shù)法計(jì)算該物系相

12、平衡常數(shù)K的簡(jiǎn)化形式是什么方程？并說明理由。（提示：KiyL-LsexpJmNp叫）Xi ivpRT2 .在萃取精儲(chǔ)中，由相對(duì)揮發(fā)度表達(dá)式分析，為什么在加入萃取劑后會(huì)提高原溶液的相對(duì)揮發(fā)度？3 .精儲(chǔ)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(jì)算（1、2題15分，3題10分，共40分）1 .已知某精錨塔進(jìn)料組成和操作條件下的平均相對(duì)揮發(fā)度如下：組分ABCD摩爾分率0.060.170.320.451.00(3均2.581.991.000.84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；

13、不對(duì)非關(guān)鍵組分校核，計(jì)算最少理論板數(shù)。2 .用水萃取精儲(chǔ)醋酸甲酯（1）與甲醇（2）二組分溶液，若Xs=0.8,儲(chǔ)出液量為100kmol/h,且儲(chǔ)出液中不含水，回流比取1.1,溶劑看成不揮發(fā)組分，計(jì)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(jìn)行吸收，油氣比為1 ： 1,進(jìn)i 1, is1, ?is1,expvm,i(p pis)RT2答：在萃取精儲(chǔ)中原溶液121,汽相為理想氣體，液相為非理想溶液，P1sPS1, 對(duì)于特定物系,直不可改變，要使121,只有增加,P或2XSSRD SS1.1 100 s0.8S 0.8S 88S 440kmol/h2006-200

14、7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(jìn)料物流的變量和裝置的壓力。4 . 在y-x圖中，平衡線與對(duì)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(chǔ)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.Nv 3（C 2） 1 3C 7Nc：方程數(shù)目物料平衡式 C熱量平衡式 1相平衡方程式 C兩相T、P相等 2合計(jì)：2c 3Ni（3C 7） （2C3） C 4Nx （C 2） 1 C 3Na （C 4） （C 3） 1指定：溫度、熱負(fù)荷、氣化分率等之一均可。1P1s2,共沸時(shí)：12 k 衛(wèi)1 （理想氣體，非理想溶液 ）k22 p2P_pl2P1s三、簡(jiǎn)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：