化工分离过程_课后答案 刘家祺.docx

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分离工程习题 第一章 1. 列出 5 种使用 ESA 和 5 种使用 MSA 的分离操作。 答:属于 ESA 分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。属于 MSA 分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取(双溶剂)、吸收、吸附。 5.海水的渗透压由下式近似计算:π=RTC/M,式中 C 为溶解盐的浓度,g/cm3; M 为离子状态的各种溶剂的平均分子量。若从含盐 0.035 g/cm3 的海水中制取纯水,M=31.5,操作温度为 298K。问反渗透膜两侧的最小压差应为多少 kPa? 答:渗透压 π=RTC/M=8.314×298×0.035/31.5=2.753kPa。 所以反渗透膜两侧的最小压差应为 2.753kPa。 假定有一绝热平衡闪蒸过程,所有变量表示在所附简图中。求: 总变更量数 Nv; 有关变更量的独立方程数 Nc; V-2设计变量数 Ni; V-2 固定和可调设计变量数 Nx , Na; 对典型的绝热闪蒸过程,你 将推荐规定哪些变量? F zi 1T 1 思路 : PF F 3股物流均视为单相物流, 总变量数Nv=3(C+2)=3c+6 独立方程数Nc 物料衡算式 C个热量衡算式1个 相平衡组成关系式C个 1个平衡温度等式 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  习题5附图 V , yi ,T v , Pv L , x , T , P i L L 固定设计变量Nx=C+2,加上节流后的压力,共C+3个可调设计变量Na=0 解: (1) Nv = 3 ( c+2 ) Nc 物 c 能 1 相 c 内在(P,T) 2 Nc = 2c+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+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 0 满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图,求: 设计变更量数是多少? 如果有,请指出哪些附加变  塔顶产物 量需要规定? 进料,227K,2068kPa 组分 Kmol/h 9 N 1.0 解: N u 进料 c+2 C2 54.4 x 压力 9 c+11=7+11=18 Nau 串级单元 1 传热 1 合计 2 1 67.6 CC2 141.1 C C C3 54.7 C C4 56.0 C C5 33.3 C 6 2  塔底产物 N U = N u+N u = 20 V x a 习题6附图 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 = 47 Nau 3+1+1+2 = 7 Nvu = 54 设计变量:回流比,馏出液流率。 第二章 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: 平衡常数法: 设 T=368K 用安托尼公式得: Ps ? 156.24k P a ; Ps ? 63.28kPa ; Ps ? 26.88kPa 1 2 3 由式(2-36)得: K ? 1.5 6 2 ; K ? 0.633 ; K ? 0.269 1 2 3 y ? 0.7 8 1 ; y 1 2 ? 0.158 ; y 3 ? 0.067 ; ? y i ? 1.006 由于? y i 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: K K ? 1 ? 1 ? 1.553 可得T ? 367.78K y i 重复上述步骤: K ? 1.5 5 3 ; K  ? 0.6284 ; K  ? 0.2667 1 2 3 y ? 0.7 7 6 5 ; y ? 0.1511 ; y ? 0.066675 ;? y ? 1.0003 1 2 3 i 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。 用相对挥发度法: 设温度为 368K,取对二甲苯为相对组分。计算相对挥发度的: 组分 i苯(1)甲苯(2)对二甲苯(

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