傳質(zhì)分離工程 2021夏期末考試復(fù)習(xí)題

1、 5/5傳質(zhì)分離工程 2021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(guò)程可以分為平衡分離過(guò)程和速率分離過(guò)程，常見(jiàn)的平衡分離過(guò)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N m ，U代表Underwood 公式，用于計(jì)算R m ，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N m，用Underwood 公式計(jì)算R m，用Gilliland 關(guān)聯(lián)確定N 。（6分） 3.The driving force

2、 for gas absorption is 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(guò)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(guò)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(guò)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

3、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(méi)有其他 C 。（2分） A. heavy key component; B. light key component; C. heavy non-key components; D. light non-key components. 1.晰分割法的基本假定是：釜液中除了 B 外沒(méi)有其他 D 。（2分） A. heavy key component; B. light key componen

4、t; C. heavy non-key components; D. light non-key components. 2.多組分精餾過(guò)程最多只能有b) 個(gè)關(guān)鍵組分；多組分吸收過(guò)程最多只能有a) 個(gè)關(guān)鍵組分（2分）。 a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 3.The extent of separation achieved between or among the product phases for each of the chemical species present in the feed depends on the exploitation of differences in

5、 molecular分子性質(zhì)、thermodynamic熱力學(xué)性質(zhì)and transport傳遞性質(zhì)properties of the species in the different phases present.（4分） A. molecular; B. thermodynamic; C. transport; D. dielectric; E. diffusive; F. pH value. 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

6、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 P P T T =, 。（n ） 4. Equation of state is the equation related to P, V , and T. （y ） 4. Compressibility factor, 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K i = p i s / 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K i = p

7、i s / P 計(jì)算。（y ） 四、問(wèn)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. What is the currently most widely used separation operat

8、ion? Why?（3分） 精餾是目前化工過(guò)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(guò)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1.05。 （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)：N

9、 v e = 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 0 N c e =c+1 故全凝器單元的設(shè)計(jì)變量數(shù)：N i e =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) 1 N x e =c+3 可調(diào)設(shè)計(jì)變量數(shù)N a e = 1 1 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)：N v e = 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 0 N c e =2c+3 故全凝器單元的設(shè)計(jì)變量數(shù)：N i e =c+4 其中固

10、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) 1 N x e =c+3 可調(diào)設(shè)計(jì)變量數(shù)N a e = 1 100kmol/h 。要求塔釜組分B 濃度不高于0.6%，塔釜組分C 的回收率為98.6%。試計(jì)算：（18分） （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：lh h l m w d w d N lg lg）（）（= 或lh W h l D h l m x x x x N lg lg）（）（ = 解： （1）據(jù)題意，B 是輕關(guān)鍵組分，C 是重關(guān)鍵組分。 解得：D=44.81kmol/h ，W=55.19kmol/h

11、 w B =0.33, d B =34.67 （2）由Fenske 公式求解， 得最少理論板數(shù)Nm=12.85 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2.5%。（18分） （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：lh h l m w d w d N lg lg）（）（= 或lh W h l D h l m x x x x N lg lg）（）（ = （1）據(jù)題意 h km al W D W D D D W /16.6284.37100025.0)05.035(5? ? ?=

12、? ?+=+-+解出： （2）由Fenske 公式求解， 得最少理論板數(shù)N m =6.77 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=1.013MPa ，t=38時(shí)的相平衡常數(shù)為0.56。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1.2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 ，1lg 1lg =A A N ? ? 解： （1）乙烯為關(guān)鍵組分， ?k =0.95 (L/V)min =K k A k =K k ?k =0.560.95=0.532 （2）L/V=1.2(L/V)min =0.6384 A k =L/VK k =0.6384/0.56=1.14 1lg 1lg = A A N ? ? =9.2 3.用C 4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。 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1.5倍時(shí)，