《化工分離工程》試卷及答案#(精選.)

1、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 2 的2.相對揮發(fā)度4. 化學(xué)吸收中用增強(qiáng)因子表示化學(xué)反應(yīng)對傳質(zhì)速率的增強(qiáng)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）5. 對普通的 N 級逆流裝置進(jìn)行變量分析，若組分?jǐn)?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。、填空（每空

2、 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(jìn)料板 位置1 形成具有較強(qiáng) 正3. 在萃取精鎦中，當(dāng)原溶液非理想性不大時，加入溶劑后，溶劑與組分、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。zi (Ki 1)i 1 (Ki 1) 1式中： K i相平衡常數(shù)；氣相分率（氣體量 / 進(jìn)料量）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

3、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 /x i 。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(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)；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內(nèi)都不能視為恒定。4. 在精餾塔

4、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(fèi)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?jǐn)?shù)）的苯（ 1）甲苯（ 2）混合物在 101.3kPa 下絕熱閃蒸，若閃蒸溫度為

5、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=152.56 kPa P20=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 X 2=0.65（mol 分率 ）, 在此條件下： p10 90 .24 kPa , P20 65.98kPa 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，此時丙烷的吸收率可達(dá)到多少

6、。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(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 。GiM,jLj1xi ,j 1Vj1yi,j 1Fjzi ,j(LjU j )xi, j(Vj Wj)yi,j 0GiE,jyi,jKi,j xi ,j0GjSYCi1yi,j1.00GjSXCi1xi,j1.00GjHLj 1hj 1Vj 1H F H

7、j 1 j F,j(LjUj)hj(Vj Wj)H j Qj21. 設(shè)VF氣化分率物料衡算式 ： FziLxi Vyi(1）FxiFyi (1)相平衡關(guān)系式 ： xiK i yi(2)yiKixi(3)將（3）代入（ 1）zi (1)xiKixizi整理：xii(4)i1(Ki1)將（2）代入（ 1）zi (1)KiyyiKizi整理：yiii(5)i1(Ki1)ccc zi (Ki1)i1yixii 1 i1 v(K i1) 1推導(dǎo) （20 分 ）三、 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 ?。粍恿W(xué)上看相間表觀

8、傳遞速率為零。Ki=yi /x i 。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(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)；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

9、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.ki zi 1.1468 1 ;z 同時存在，為汽液平衡態(tài) , 滿足閃蒸條件。i 1.05637 1ki2.3.p p10 1x1p10(1)Npp10pp20Alg1lgA101.390.24101.365.98(2)A 2 1.26 2.52(AN 1 A)(AN 1 1)AK 1.112K 1.12Alg1N lgA1.12061.53531.26 0.811 0.81lg1.260.950.0

10、428lg( )0.15lg 0.89281 2.730.5446 10.0492410.06一、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. 一個多組分系統(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。3. 在變量分析中，固定設(shè)計變量通常指 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： 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

11、分多級分離過程嚴(yán)格計算時， 以 方程解離法為基礎(chǔ) ，將 MESH 方程 按類型分為三組，即 、和 。6. 精鎦和吸收操作在傳質(zhì)過程上的主要差別是7. 在 ABC三組分精餾中，有個分離方案。8. 超濾是以壓力差為推動力， 按粒徑不同 選擇分離溶液中所含的微粒和大分子的膜分離操 作。、分析 （20 分 ）1對再沸器（圖 1）進(jìn)行變量分析，得出： Nv、Nc、Ni、Nx、Na ，回答對可調(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：1p 2 表示。02p10塔溫度均為 37，吸收塔壓力為 304kPa, 今要從氣體中吸收 80的丁烷，求

12、所需理論板數(shù)已知該條件下： K丁烷1.12三、簡答（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。（提示： Kiyiipiv i exp vm,i（p pi ）ix iivpRT2. 在萃取精餾中，由相對揮發(fā)度表達(dá)式分析，為什么在加入萃取劑后會提高原溶液的相 對揮發(fā)度？3. 精餾過程的熱力學(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、計算（1、2題15分， 3題10分，共 40分）1. 已知某精鎦塔進(jìn)料組成和操作條件下的平均相對揮

13、發(fā)度如下：組分ABCD摩爾分率0.060.170.320.45 1.00( ic ) 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；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，若 X S=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)的烴油進(jìn)行吸收，油氣比為1 1，進(jìn)2006-2007 學(xué)年第二學(xué)期考試參考答案（ B）卷一、填空（每空 2分,

14、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) 。i 1, isKiyxii1, ?iss pi1,exp vmL,i(p pis)2 答：在 萃 取精餾中，原 溶液 12 1,RT汽相為理想氣體，液相為非理想溶液，7. 2 。8. 粒徑不同 。 二、分析 （20 分 ） 1NvNc：1122加S后可使 （p1sp2s1, 對于特定物系，p1s 不可改變，要使 12 1,只有 1 增加，p2s 12 2NNix3（C 2） 1 3C 7 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： 2C 31)s2（ 1 ） 。加入萃取劑后會提高原溶液的相對揮發(fā)度。23 答：壓差、溫差、濃度差。4 答：當(dāng)流體通過固定床吸附器時，不同時間對應(yīng)流出物濃度變化曲線為透過曲線。對應(yīng)餾出物 最大允許濃度時間為穿透點時間 t b，到達(dá)穿透點時吸附劑失去吸附能力需再生。四、計算14C1333)CC(2 C1(72)4) (3(C(C指定：溫度、熱負(fù)荷、氣化分率等之一均可