化工分离过程_课后答案 刘家祺.docx

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0.035g/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,Tv,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： Nu 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

NU=Nu+Nu=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?156.24kPa ；Ps?63.28kPa ；Ps?26.88kPa

1 2 3

由式(2-36)得：

K ?1.562 ；K ?0.633 ；K ?0.269

1 2 3

y ?0.781 ；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

y

i

可得T?367.78K

重复上述步骤：

K?1.553 ；K?0.6284 ；K

?0.2667

1 2 3

y?0.7765 ；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：

?13?5.807；