《分離工程》考試卷及問題詳解.doc

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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)在精鎦段和進料板位置。3.在萃取精鎦中，當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，若組分數(shù)為C個，建立的ME

2、SH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)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

3、最??；動力學(xué)上看相間表觀傳遞速率為零。Ki=yi/xi。2.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)。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都不能視為恒定。4.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

4、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)熱可由精餾過程利用；（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分數(shù)）的苯（1）—甲苯（2）混合物在101.3kPa下絕熱閃蒸，若閃蒸溫度為94℃，用計算結(jié)果說明該溫度能否滿足閃蒸要求？已知：94℃時P10=152.5

5、6kPaP20=61.59kPa2.已知甲醇（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，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。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

6、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.；小。7.溶劑；溶劑的滲透壓。一、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)2．二、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)上看物系的自由焓最小；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

7、塔頂出現(xiàn)；HNK全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餾塔傳熱溫差小，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)熱可由精餾過程利用；（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1