分离工程课后知识题目解析Word文档格式.docx

1、1个平衡压力等式 共2C+3个故设计变量Ni=Nv-Ni=3C+6-（2C+3）=C+3固定设计变量NxC+2,加上节流后的压力，共C+3个 可调设计变量Na0解：（1） Nv = 3 （ c+2 ）（2） Nc 物 c 能 1 相 c 内在（P，T） 2 Nc = 2c+3（3） Ni = Nv Nc = c+3（4） Nxu = （ c+2 ）+1 = c+3（5） Nau = c+3 （ c+3 ） = 0 思路2：输出的两股物流看成是相平衡物流，所以总变量数Nv=2（C+2）独立方程数Nc：物料衡算式 C个 ，热量衡算式1个 ,共 C+1个设计变量数 Ni=Nv-Ni=2C+4-（C+

2、1）=C+3固定设计变量Nx:有 C+2个加上节流后的压力共C+3个 可调设计变量Na：有011.满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图，求：（1） 设计变更量数是多少？（2） 如果有，请指出哪些附加变量需要规定？ Nxu 进料 c+2压力 9c+11=7+11=18Nau 串级单元 1 传热 1 合计 2NVU = Nxu+Nau = 20附加变量：总理论板数。16.采用单个精馏塔分离一个三组分混合物为三个产品（见附图）,试问图中所注设计变量能否使问题有唯一解?如果不,你认为还应规定哪个（些）设计变量?解: NXU 进料 c+2 压力 40+1+1 c+44 = 47Nau 3+1+1+2 =

3、7Nvu = 54设计变量：回流比，馏出液流率。 第二章4.一液体混合物的组成为：苯0.50；甲苯0.25；对二甲苯0.25（摩尔分率）。分别用平衡常数法和相对挥发度法计算该物系在100kPa式的平衡温度和汽相组成。假设为完全理想系。解1：（1）平衡常数法： 设T=368K 用安托尼公式得： ； ； 由式（2-36）得： 由于1.001，表明所设温度偏高。 由题意知液相中含量最大的是苯，由式（2-62）得： 可得 重复上述步骤： 在温度为367.78K时，存在与之平衡的汽相，组成为：苯0.7765、甲苯0.1511、对二甲苯0.066675。（2）用相对挥发度法： 设温度为368K，取对二甲苯

4、为相对组分。计算相对挥发度的：组分i苯（1）甲苯（2）对二甲苯（3）0.500.251.0005.8072.3532.90350.58830.25003.74180.77600.15720.06681.0000解2：（1）平衡常数法。设t=95苯：甲苯：对二甲苯：；选苯为参考组分：解得T2=94.61=0.6281 =0.2665故泡点温度为94.61，且；（2）相对挥发度法设t=95，同上求得=1.569，=0.6358，=0.2702，故泡点温度为95，且；11.组成为60%（mol）苯，25%甲苯和15%对二甲苯的100kmol液体混合物，在101.3kPa和100下闪蒸。试计算液体和气

5、体产物的量和组成。假设该物系为理想溶液。用安托尼方程计算蒸气压。在373K下 苯： 甲苯： 对二甲苯： 计算混合组分的泡点TB TB=364.076K 计算混合组分的露点TD TD=377.83K此时：x1=0.38，x2=0.3135，x3=0.3074，L=74.77kmol； y1=0.6726，y2=0.2285，y3=0.0968，V=25.23kmol。12.用图中所示系统冷却反应器出来的物料，并从较重烃中分离轻质气体。计算离开闪蒸罐的蒸汽组成和流率。从反应器出来的物料温度811K，组成如下表。闪蒸罐操作条件下各组分的K值：氢-80；甲烷-10；苯-0.01；甲苯-0.004组分流

6、率，mol/h氢200甲烷苯50甲苯10以氢为1，甲烷为2，苯为3，甲苯为4。总进料量为F=460kmol/h，又K1=80，K2=10，K3=0.01，K4=0.004由式（2-72）试差可得：=0.87，由式（2-68）计算得：y1=0.4988，y2=0.4924，y3=0.008，y4=0.0008；V=400.2mol/h。14.在101.3kPa下，对组成为45%（摩尔）正己烷，25%正庚烷及30%正辛烷的混合物。 求泡点和露点温度 将此混合物在101.3kPa下进行闪蒸，使进料的50%汽化。求闪蒸温度，两相的组成。因为各组分都是烷烃，所以汽、液相均可看成理想溶液，KI只取决于温度

7、和压力，可使用烃类的P-T-K图。 泡点温度计算得：TB=86。 露点温度计算得：TD=100。由式（2-76）求T的初值为93，查图求KI正己烷正庚烷正辛烷zi0.450.30Ki1.920.880.410.2836-0.0319-0.2511所以闪蒸温度为93。由式（2-77）、（2-68）计算得：xC6=0.308，xC7=0.266，xC8=0.426yC6=0.591，yC7=0.234，yC8=0.175所以液相中含正己烷30.8%，正庚烷26.6%，正辛烷42.6%； 汽相中含正己烷59.1%，正庚烷23.4%，正辛烷17.5%。第三章12.在101.3Kpa压力下氯仿（1）-甲

8、醇（2）系统的NRTL参数为： =8.9665J/mol，=-0.83665J/mol，=0.3。试确定共沸温度和共沸组成。 安托尼方程（：Pa；T：K） 氯仿： 甲醇：设T为53.5 则 =76990.1 =64595.6 由，= =0.06788 =1.2852=-=0.1755求得=0.32 =1.2092 =0.8971=69195.98Pa101.3kPa设T为60则 =95721.9 =84599.9-=0.1235设T为56 =83815.2 =71759.3-=0.1553当-=0.1553时求得=0.30 =1.1099 =0.9500=75627.8Pa101.3kPa14

9、.某1、2两组分构成二元系，活度系数方程为，端值常数与温度的关系：A=1.7884-4.2510-3T （T，K）蒸汽压方程为 （P：kPa：假设汽相是理想气体，试问99.75Kpa时系统是否形成共沸物？共沸温度是多少？设T为350K则A=1.7884-4.2510-3350=1.7884-1.4875=0.3009=91.0284 kPa=119.2439 kPa 因为在恒沸点 由得解得：=0.9487 =0.0513=1.0008=1.3110P=1.00080.948791.0284+1.31100.0513119.2439=95.0692 kPa设T为340K则A=1.7884-4.2

10、510-3340=0.3434=64.7695 kPa=84.8458 kPa由；=0.8931 =1-0.8931=0.1069=1.0039 =1.3151P=1.00390.893164.7695+1.31510.106984.8458=69.9992 kPa设T为352K则A=1.7884-4.2510-3352=0.2924=97.2143 kPa=127.3473 kPa=0.9617 =1-0.9617=0.0383=1.0004=1.3105P=1.00040.961797.2143+1.31050.0383127.3473=99.9202 kPa说明系统形成共沸物，其共沸温度

11、为352K。判断，而=1.313，=1.002 ，且， 故形成最低沸点恒沸物，恒沸物温度为344.5K。 第四章 1.某原料气组成如下：组分 CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 i-C5H12 n-C5H12 n-C6H14y0（摩尔分率） 0.765 0.045 0.035 0.025 0.045 0.015 0.025 0.045先拟用不挥发的烃类液体为吸收剂在板式塔吸收塔中进行吸收，平均吸收温度为38，压力为1.013Mpa，如果要求将i-C4H10回收90%。试求：（1） 为完成此吸收任务所需的最小液气比。（2） 操作液气比为组小液气比的1.1倍时，为完成此吸收任务所需理论板数。（3） 各组分的吸收分率和离塔尾气的组成。（4） 求塔底的吸收液量（1）最小液气比的计算：在最小液气比下 N=，A关=关=0.0.85=0.56 0.85=0.476（2）理论板数的计算：操作液气比=1.20.476=0.5712（3）尾气的数量和组成计算：非关键组分的吸收率被吸收的量为，塔顶尾气数量塔顶组成按上述各式计算，将结果列于下表Kmol/hCH476.517.40.0330.0322.52473.980.920C2H64.53.750.1520.6843.8160.047C3H83.51.30.4390.4361.5261.9740.025i-C4H10