《化工分離工程》試卷及答案教學內容

《化工分離工程》試卷及答案教學內容《化工分別工程》試

卷及答案

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一、填空(每空2分,共20分)

1.假如設計中給定數值的物理量的數目等于設計變量，設計才有結果。

2.在最小回流比條件下，若只有重組分是非安排組分，輕組分為安排組分，存在著兩個恒濃

區(qū)，消失在精鎦段和進料板位置。

3.在萃取精鎦中，當原溶液非抱負性不大時，加入溶劑后，溶劑與組分1形成具有較強正偏差的非抱負溶液，與組分2形成負偏差或抱負溶液，可提高組分1對2的相對揮發(fā)度。

4.化學汲取中用增加因子表示化學反應對傳質速率的增加程度，增加因子E的定義是化學汲取的液相分傳質系數（kL）/無化學汲取的液相分傳質系數（k0L）。

5.對一般的N級逆流裝置進行變量分析，若組分數為C個，建立的MESH方程在全塔有NC+NC+2N+N=N(2C+3)個。

6.熱力學效率定義為=η

；實際的分別過程是不行逆的，所以熱力學效率

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，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別過程。

二、推導(20分)

1.由物料衡算，相平衡關系式推導圖1單級分別基本關系式。

1(1)

0(1)

1c

iiiizKKψ=-=-+∑式中：Ki——相平衡常數；

ψ

——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)。熱力學上看物系的自由焓最??；動力學上看相間表觀傳遞速率為零。

Ki=yi/xi。

2.關鍵組分的定義是什么；在精餾操作中，一般關鍵組分與非關鍵組分在頂、釜的安排

狀況如何？

由設計者指定濃度或提出回收率的組分。

LK絕大多數在塔頂消失，在釜中量嚴格掌握；

HK絕大多數在塔釜消失，在頂中量嚴格掌握；

LNK全部或接近全部在塔頂消失；

HNK全部或接近全部在塔釜消失。

3.在汲取過程中，塔中每級汽、液流量為什么不能視為恒摩爾流？

汲取為單相傳質過程，汲取劑汲取了氣體中的溶質而流量在下降過程中不斷增加，氣體的流量相應的削減，因此氣液相流量在塔內都不能視為恒定。

4.在精餾塔中設中間換熱器為什么會提高熱力學效率？

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，熱力學效率高。

5.反應精餾的主要優(yōu)點有那些？

（1）產物一旦生成馬上移出反應區(qū)；（2）反應區(qū)反應物濃度高，生產力量大；（3）反應熱可由精餾過程利用；（4）節(jié)約設備投資費用；（5）對于難分別物系通過反應分別成較純產品。

四、計算(1、2題10分，3題15分，共35分)

1.將含苯0.6（mol分數）的苯（1）—甲苯（2）混合物在101.3kPa下絕熱閃蒸，若閃蒸溫度為94℃，用計算結果說明該溫度能否滿意閃蒸要求？

已知：94℃時P10=152.56kPaP20=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：kPa

P

kPa

p98

.

65

,

24

.

9002

1

=

=求該系統的活度系數。

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），用不揮發(fā)的烴類進行汲取，已知汲取后丙烷的汲取率為81%，取丙烷在全塔的平均汲取因子A=1.26，求所需理論板數；若其它條件不變，提高平均液汽比到原來的2倍，此時丙烷的汲取率可達到多少。

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2024-2024學年第2學期考試參考答案（A）卷一、填空(每空2分,共20分)1.設計變量。2.精鎦段和進料板。3.正；負偏差或抱負。

4.化學汲取的液相分傳質系數（kL）/無化學汲取的液相分傳質系數（k0L）。

5.NC+NC+2N+N=N(2C+3)。

6.

）

（－凈分別WB?；小。7.溶劑；溶劑的滲透壓。

二、推導(20分)1.設

VFψ=--氣化分率

物料衡算式：1iiiiiFzLxVyFxFyψψ=++＝（－）(1)相平衡關系式

：iii

yKx=(2)

iiixKy=(3)

將（3）代入（1）(1)i

iiizxKxψψ=-+

整理：1(1)

i

iizxKψ=+-(4)

將（2）代入（1）(1)

i

i

ii

Kzyyψψ=-+

整理：1(1)

ii

iiKzyKψ=+-(5)

∑

∑∑===+--=-∴

c

iiiiciiciiKvKzxy1

1

1

1

)1()

1(

2．

,1,11,1,,,,,,,,1,1

1111,()()001.00

1.00

()()0

MijjijjijjijjjijjjijEijijijijC

SY

j

ijiC

SXj

ijiHjjjjjjFjjjjjjjjGLxVyFzLUxVWyGyKxGyG

xGLhVHFHLUhVWHQ--++==--++=++-+-+==-==-==-==++-+-+-=∑∑

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)。熱力學上看物系的自由焓最??；動力學上看相間表觀傳遞速率為零。Ki=yi/xi。

2.由設計者指定濃度或提出回收率的組分。

LK絕大多數在塔頂消失，在釜中量嚴格掌握；HK絕大多數在塔釜消失，在頂中量嚴格掌握；LNK全部或接近全部在塔頂消失；HNK全部或接近全部在塔釜消失。

2.汲取為單相傳質過程，汲取劑汲取了氣體中的溶質而流量在下降過程中不斷增加，氣

體的流量相應的削減，因此氣液相流量在塔內都不能視為恒定。

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，熱力學效率高。

4.（1）產物一旦生成馬上移出反應區(qū)；（2）反應區(qū)反應物濃度高，生產力量大；

（3）反應熱可由精餾過程利用；（4）節(jié)約設備投資費用；（5）對于難分別物系通過反應分別成較純產品。

四、計算(1、2題10分，3題15分，共35分)1.

105637.1;

11468.1>=>=∑∑i

i

iikzzk同時存在，為汽液平衡態(tài),滿意閃蒸條件。

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2.

5353.198

.653

.1011206

.124.90

3.10102

20242

210122024101==

=

γ===γ∴γ=γ=γ+γ=pp

pp

ppxpxpp

3.

95

.0)

1()(52.226.12)2(73.2126

.1lg81.0181

.026.1lg

1lg1lg)1(1

1=--=

?=?==---=-?-?-=++NNA

AA

AAAN

06

.10104924

.05446.018928.0lg)

15.00428.0lg(1lg1lg12

.11=---=-=---==

AANAK??

一、填空(每空2分,共20分)

1.傳質分別過程分為平衡分別過程和速率分別過程兩大類。

2.一個多組分系統達到相平衡的條件是全部相中的溫度、壓力相同，各相組分的逸度相同。

3.在變量分析中，固定設計變量通常指進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據在y～x圖中摘錄如下：x1=0.25時，y1=0.35；x1=0.8時，

y1=0.62，該系統肯定形成共沸物，這是由于

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分多級分別過程嚴格計算時，以方程解離法為基礎，將MESH方程按類型分為三組，即、

、和。

6.精鎦和汲取操作在傳質過程上的主要差別是

。7.在ABC三組分精餾中，有個分別方案。

8.超濾是以壓力差為推動力，按粒徑不同選擇分別溶液中所含的微粒和大分子的膜分別操作。

二、分析(20分)

1．對再沸器（圖1）進行變量分析，得出：vcixaNNNNN、

、、、，回答對可調設計變量如何指定。

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2.溶液中1，2組分形成均相共沸物，分析共沸時活度系數與飽和蒸汽壓之間的關系可用式：010

2

21pp=γγ表示。

三、簡答(每題5分,共20分)

1.常壓下分別苯、甲苯、二甲苯混合物，用活度系數法計算該物系相平衡常數K的簡化

形式是什么方程？并說明理由。

（提示：]RT)pp(vexp[p

pxyKsiLi,mvisisiiiii-==ΦΦγ)）2.在萃取精餾中，由相對揮發(fā)度表達式分析，為什么在加入萃取劑后會提高原溶液的相

對揮發(fā)度？

3.精餾過程的熱力學不行逆性主要由哪些緣由引起？

4.在固定床吸附過程中，什么是透過曲線？在什么狀況下，吸附劑失去吸附力量需再

生？

四、計算(1、2題15分，3題10分，共40分)

1.已知某精鎦塔進料組成和操作條件下的平均相對揮發(fā)度如下：

組分A

B

C

D

∑

摩爾分率

0.060.170.320.451.00均)(icα

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，按清楚分割法物料衡算；不對非關鍵組分校核，計算最少理論板數。

2.用水萃取精餾醋酸甲酯（1）與甲醇（2）二組分溶液，若XS=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％，現采納不揮發(fā)的烴油進行汲取，油氣比為1∶1，進塔溫度均為37℃，汲取塔壓力為304kPa,今要從氣體中汲取80％的丁烷，求所需理論板

數。

已知該條件下：12.1＝丁烷K

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2024-2024學年其次學期考試參考答案（B）卷一、填空(每空2分,共20分)1.平衡分別過程和速率分別過程。2.溫度、壓力相同，各相組分的逸度相同。3.進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，汲取為單向傳質。

7.2。

8.粒徑不同。二、分析(20分)1．

3(2)13712

23

(37)(23)4(2)13(4)(3)1

vcixaNCCNCNCCCNCCNCC=++=++=+-+=+=++=+=+-+=：方程數目

物料平衡式C熱量平衡式相平衡方程式C兩相T、P相等合計：指定：溫度、熱負荷、氣化分率等之一均可。

2.共沸時：）抱負氣體，非抱負溶液(1221

12112

=γ