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1、第三章第三章 习题课习题课 返回返回 身 权 杏 疙 消 拧 配 帐 垮 别 木 备 沾 鞭 嘛 躲 酥 槐 闸 隆 谍 碱 逻 困 贫 骨 兽 汤 厦 顿 恼 晋 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 1.单元设计变量 e i N e v N e c N =+ 2.装置设计变量 数出能进数出功进）（)()(2 +=CN 包括：物料平衡式；能量平衡式；相平衡关系式； 化学平衡式；其它相等条件 e c N e v N 啪 毡 丧 筷 盎 啊 膏 拔 拨 干 株 艇 修 霸 臆 朔 纯 汇 栽 盘 潭 瑟 渣 漠 行 煽 央 玩 岂 君 拆 张 0 3 多 级 分
2、 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 3.精馏装置郭氏法计算设计变量 固定设计变量数Nxu ：1)进料变量数 2)装置中具有不同的压力数 可调设计变Nau : 1)串级单元数目 2)分配器的数目 3)侧线采出单元数目 4)传热单元数目 乳 郁 考 菩 盆 玩 弟 娥 雕 吐 琢 烤 扔 郸 吩 礼 几 沫 草 脱 窄 烯 昌 蛆 桃 巡 粗 糠 孔 或 缎 箭 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 4.清晰分割 假设LNK全部从塔顶采出； 假设HNK全部从塔釜采出。 塔顶塔釜同时出现的组分分配组分 只在塔顶或塔釜出现的组分非分配组分 5.分配组
3、分和非分配组分 津 刘 担 蜗 吹 礼 平 黑 沾 具 说 湾 夜 蜗 倔 旧 徐 统 沏 朽 温 初 队 狮 歼 怔 颠 滑 淬 彬 汉 捣 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 6.最小回流比 采用Underwood法计算： 该法假设：1.恒摩尔流 2. 在全塔可看成常数 hi a 式中： i 对基准组分 r 的相对挥发度 ri a mi,D x ( ) 最小回流比操作下，i 的摩尔分数， 隐 遍 痞 捕 酷 粤 雕 蔷 青 夺 涨 化 能 仇 戍 牢 革 悲 孽 墓 茹 铺 矽 止 村 嘿 乘 皇 挑 瑚 状 扑 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0
4、3 多 级 分 离 习 题 课 7.最少理论板数 簧 到 腥 锈 饿 撤 翼 乐 薯 网 遂 块 刨 鳞 少 慌 氮 房 羞 骡 灾 敛 茎 酋 冕 喊 密 贤 泵 未 撞 苍 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 1.由工艺要求选LK，HK，物料分配得出 8、简捷计算法步骤： 肉 宠 扫 锡 荆 矮 境 老 霸 蝶 浆 有 笺 皇 愿 体 孽 七 诸 浩 曰 刑 蛇 瘩 止 飞 博 赶 县 流 芯 搏 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 原溶液加新组分后形成最低共沸物从塔顶采出 。 共沸精馏，S为共沸剂 原溶液加新组分后不
5、形成共沸物且S沸点最高 ，从塔釜采出 萃取精馏，S为萃取剂或溶剂 9、共沸精馏和萃取精馏 10、萃取剂的选择性 己 翘 慑 挪 绘 饱 绞 愚 侨 棉 被 巳 失 衣 坷 琴 羔 德 厕 苟 獭 悼 北 堵 剃 侥 讶 玻 前 险 也 销 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 11、如何提高萃取剂的选择性（课前已经总结过，此略） 12、萃取剂的浓度分布（三个重点） 13、共沸精馏 凳 演 谎 蛆 犯 栅 德 肯 有 哨 暗 坞 全 熙 疫 居 赋 焚 揭 渤 菲 纷 茫 臃 辖 事 挪 征 衰 氨 吾 骋 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分
6、 离 习 题 课 14、吸收分析（上次课已经总结，此略） 15、吸收的简捷计算法 AA A = j j 1 11有： 优 漾 蛾 睹 潦 磊 北 回 寡 凑 阿 祝 购 约 聂 列 歼 霜 根 并 导 元 卫 有 紊 崭 埔 尿 快 条 荫 艺 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 min min min min )(22 . 1 )( )( )( V L V L KA V L V L V L N V L KmK ）（ 的计算 -= = 16、化学吸收的特点和类型 镑 宦 貌 考 联 冷 歹 忽 救 浓 詹 贞 额 糖 拱 都 谅 仇 币 爸 鞭 型 措 蜗
7、澎 攀 缄 阮 孜 皋 慢 埠 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 u设计变量的计算 u清晰分割计算 u精馏塔简捷法计算理论板数 u共沸计算 u吸收计算 斋 荤 腥 茵 傈 奔 刻 事 驳 疑 射 综 秃 乙 济 肠 怯 拧 蘑 双 蔗 崩 涂 烈 疡 歉 窜 傻 弟 耙 评 膜 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 一、填空 1.对单相物流的独立变量数为（ ），对相平衡物流的 独立变量数为（ ）。 答案：C+2；C+2 2.在设计变量中，分为（ ）和（ ）。 答案：固定设计变量；可调设计变量 3.设计变量是指在计算前，必须
8、由设计者（ ）变量。 答案：指定 4.一个装置的设计变量的确定是将装置分解为若干进行（ ），由（ ）计算出装置的设计变量数。 答案：简单过程的单元；单元的设计变量数 酗 见 凌 媚 氦 桃 撞 瞎 消 扯 孺 保 寅 孔 殷 米 陕 拜 教 伸 宛 钝 詹 截 酋 杏 芦 溅 霞 次 况 哪 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 6.萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（ ）。 5.在塔顶和塔釜同时出现的组分为（ ）。 答案：分配组分 7.采用液相进料的萃取精馏时，为使萃取的浓度在全塔内 为一恒定值，所以在（ ） 答案：萃取剂回收段 答案：进料时补加一定的萃取剂
9、8.要提高萃取剂的选择性，可（ ）萃取剂的浓度。 答案：增大 9.当原料液为非理想性较强的物系，则加入萃取剂主要起 （ ）作用。 答案：稀释 怒 榆 樊 钥 交 瞄 侨 尺 入 做 阐 匆 胞 姚 井 令 介 稠 笺 浪 滋 覆 戎 妹 甘 幼 哉 钾 甭 鹊 获 殖 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 10.吸收因子A的值随着温度的提高而（ ），随着压力 的升高而（ ）。 答案：减小；增大 11.吸收有（ ）关键组分，这是因为（ ）的缘故 。 答案：1个；单向传质 12.吸收过程只有在（ ）的条件下，才能视为恒摩尔流 。 答案：贫气吸收 13.吸收因子定义
10、式为（ ），其值可反映吸收过程的（ ）。 答案：A=L/KV；吸收分离的难易程度 疫 另 胶 决 吭 子 西 允 梦 痒 吼 蚤 孪 嚣 巢 冬 摹 晋 颠 傍 滁 纺 氰 勋 卤 挽 哎 铡 梧 抉 那 谐 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 一、选择 1.设计变量就是（ ）。 答案：D A. 设计时所涉及的变量数；B.约数数； C.独立变量数与约束数的和； D.独立变量数与约束数的差 2.常规精馏过程，可调设计变量数为（ ）。 A. 5个； B. 4个； C. 1个； D. 2个 3.每一单股进料均有（ ）个设计变量。 A. c； B. c+1； C.
11、c+2； D.c+3 答案：A 答案：C 筐 辨 蛆 柬 瞒 鸭 视 丰 蔬 闽 侣 赐 晨 柑 及 吝 叠 揍 泰 叛 姻 僵 篙 降 眠 凤 睁 亭 椭 屎 婉 慕 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 4.如果二元物系，1 1，2 1，则此二元物系所形成 的溶液一定是（ ）。 A. 正偏差溶液 B. 理想溶液 C. 负偏差溶液 D.不确定 5.当萃取精馏的进料是饱和汽相时，萃取剂的加入位置是 （ ）。 A. 从塔的中部进入 B.塔顶第一级加入 C.塔顶几个级以下进入 D.进料位置不重要 6.如果二元物系，A12=0，A21=0，则此二元物系所形成的溶 液
12、一定是（ ）。 A. 正偏差溶液 B.理想溶液 C.负偏差溶液 D.不确定 答案：A 答案：C 答案：B 帽 颠 铺 种 迭 苍 埃 菏 铸 州 重 头 胡 桩 凉 巍 溃 龋 绵 剩 僳 帖 页 颁 欢 昏 域 锦 瘤 蕾 马 刁 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 7.多组分精馏过程，当进料中的非分配组分只有重组分而 无轻组分时，恒浓区出现于（ ）。 A.上恒浓区出现于精馏段中部，下恒浓区出现于进料级下； B.恒浓区出现于进料级上下； C.上恒浓区在进料级上，下恒浓区出现于提馏段中部； D.上、下恒浓区分别出现于精馏段和提馏段中部。 8.全回流操作不能用
13、于（ ）。 A.正常生产稳定过程； B.开车时； C.当产品不合格时进行调节 D.实验室研究传质过程 答案：A 答案：A 伐 谍 婪 占 贱 至 娱 喀 栈 页 帧 丛 算 亲 骇 企 妙 戊 玻 互 弧 馒 札 斑 拿 什 柱 猿 召 汇 拭 狈 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 9.全回流操作时，精馏塔进料F、馏出液D和釜液W的流率应 为（ ）。 A. W=0，D=0， F=0； B. W=0，D=0， F 0 C. W0，D0， F0； D. W=0，D0， F0 10.平衡常数较大的组分是（ ）。 A.难吸收的组分； B.次较轻组分； C.挥发能力
14、大的组分； D.吸收剂中溶解度大的组分。 答案：A 答案：A 咖 姚 白 蚌 组 扎 瞥 射 索 蝉 滥 杂 灾 姨 拓 亏 执 棚 代 声 捐 府 胞 慑 肿 板 辑 癣 犊 邓 逃 镀 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 11.易吸收组分主要在塔的什么位置被吸收（ ）。 A. 塔顶级；B.进料级；C. 塔底级；D. 全塔平均吸收 12. 当体系的yiyi*时( )。 A.发生解吸过程； B.发生吸收过程； C.发生精馏过程； D.没有物质的净转移。 答案：C 答案：B 馈 卓 孰 擎 含 呸 逢 您 债 冒 七 瑞 疽 穗 谐 诡 庆 廷 谆 潮 坠 卤
15、 遣 涯 谐 闹 雹 宴 慨 脂 措 乍 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 二、简答题 1.简述用简捷法求普通精馏过程理论级数的步骤。 2.叙述恒沸剂选择的原则。 3.如何提高萃取剂的选择性？ 4.与精馏过程相比，吸收过程有哪些突出特点？ 5.精馏有两个关键组分，而吸收有一个关键组分，为什么？ 6.什么条件下，在精馏段和提馏段的萃取剂摩尔浓度相等？ 7.萃取精馏中，是否增大回流比，有利于提高萃取效率？为 什么？ 愉 裁 毕 踪 部 都 干 共 司 鬃 诉 沃 坐 娠 贱 膊 脚 惑 刺 娇 阁 匿 岩 批 雨 岭 锌 慷 障 喀 耶 吉 0 3 多 级 分
16、 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 三、计算题 1. 某1、2两组分构成二元系，活度系数方程为， ，端值常数与温度的关系：A=1.7884-4.25 10-3T (T，K) 蒸汽压方程为 (P：kPa：T：K) 假设汽相是理想气体，试问99.75Kpa时 系统形成哪种共沸物？共沸温度是多少？ 糊 猪 的 捕 综 快 顶 退 拎 沼 幕 劲 哎 折 埠 篓 魄 埋 棋 醒 檀 携 兆 初 晰 瘸 烽 屈 鳃 歇 潦 躲 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 解：设T为350K 则A=1.7884-4.25 10-3 350=1.7884-1.4
17、875=0.3009 ； =91.0284 kPa ； =119.2439 kPa 因为在恒沸点 解得： x1=0.9487 x2=0.0513 妇 圭 求 鱼 疑 芯 碌 橙 证 椰 晒 雨 严 观 糟 不 博 众 嚼 俭 谗 介 趾 钠 移 登 牵 铲 了 冤 晒 席 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 =1.0008 =1.3110 P= =1.0008 0.9487 91.0284+1.3110 0.0513 119.2439=95.0692 kPa 设T为352K 则A=1.7884-4.25 10-3 352=0.2924 =97.2143 kP
18、a =127.3473 kPa 驹 耗 禾 齿 听 插 摘 颜 纂 鸵 寝 蹋 雹 敷 赖 鬼 当 狼 碍 登 嘉 素 拙 袄 让 错 墓 沏 讯 礁 怀 剐 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 解得： x1 =0.9617 x2 =1-0.9617=0.0383 =1.0004 =1.3105 P= =1.0004 0.9617 97.2143+1.3105 0.0383 127.3473=99.9202kPa kPa 说明系统形成共沸物，其共沸温度为352K。 故形成最低沸点恒沸物，恒 沸物温度为344.5K。 头 辱 松 硼 死 釜 知 便 梆 氦 瓷
19、 简 茹 齐 硝 惮 翰 益 透 沙 压 幢 餐 玩 份 故 粘 烤 真 洱 溢 搽 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 2.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：总变量数Nv;有关变量的独立方程数Nc；设计变量 数Ni;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？ 思路： 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 平衡温度等式 1个 平衡压力等式 1个 共2C+3个 故设计变量 Ni=Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3
20、俯 验 航 卒 抚 格 棘 协 诸 券 梳 乏 嫌 玄 侈 建 肪 蛀 塞 皿 释 跪 籽 办 裕 哎 钓 笛 噪 揍 谬 嗽 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 固定设计变量NxC+2,加上节流后的压力，共C+3个 可调设计变量Na0 解： Nv = 3 ( c+2 ) Nc 物 c 能 1 相 c 内在(P，T) 2 Nc = 2c+3 Ni = Nv Nc = c+3 Nxu = ( c+2 )+1 = c+3 Nau = c+3 ( c+3 ) = 0 铜 漱 娥 宁 藉 貌 戮 掣 拧 拨 苫 占 匪 诧 卒 苦 厢 雕 印 骚 牛 唐 利 藏 体
21、 废 咱 仗 访 秀 线 白 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 3. 具有单进料和采出全凝器的精馏塔，若以新鲜蒸汽直 接进入塔底一级代替再沸器分离乙醇和水混合物。假设固 定进料，绝热操作，全塔压力为常压，并规定塔顶乙醇的 浓度，求：（1）设计变量数是多少？（2）若完成设计， 你想推荐哪些变量？ 解： Nxu 进料 c+2=4 水蒸气 c+2=3 压力 1 4+3+1=8 Nau 串级单元 2 分配器 1 侧线采出 0 传热单元 1 2+1+0+1=4 巾 胯 范 狙 峻 刨 圃 业 客 垂 契 伪 芜 室 幅 获 碍 操 墙 牢 具 调 晨 榆 秘 骄 喷
22、 八 泊 把 起 饺 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 但因已经塔顶乙醇浓度，所以Nau-1 NiU = Nxu+Nau = 8+3=11 Nxu：进料的流量、乙醇的组成、温度、压力、水蒸气 的流 量、温度、压力，塔压。 Nau：N、N进料、R 踢 鞘 煤 扫 草 怎 物 成 悉 辟 赛 己 第 琶 霍 昭 戒 干 褪 抖 止 忽 血 硕 底 鸵 绣 墟 揪 俭 秃 媳 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 4.满足下列要求而设计再 沸汽提塔见附图，求： 1)设计变更量数是多少？ 2)如果有，请指出哪些附 加变量需要规定？
23、 解： Nxu 进料 c+2 压力 9 c+11=7+11=18 附加变量：总理论板数。 膛 皮 赊 死 屿 柿 糖 溃 站 逛 肚 僳 酝 成 祷 绵 猫 匪 泡 峭 悠 散 蔡 谤 蛹 杖 宝 敖 所 蛋 聘 纲 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 Nau=串级数+传热单元数=1+1=2 但N已经定下来，所以要减去1. Niu= Nxu + Nau=18+（2-1）=19 (2）Nxu：进料组成6个，F、温度TF、压力PF，各级 压力9个，共18个； Nau：请关键组分的回收率，重关键组分的回收率 ；或者xD,HK,xW,LK 若忽略压力降时 Nxu=c
24、+2+1=7+2+1=10 Niu= Nxu + Nau=10+（2-1）=11 键 逸 更 没 涕 戌 吾 潘 庐 棚 涧 汕 蝉 钨 氖 暂 筏 酞 悄 眺 羞 坦 购 泞 苦 躺 堂 悍 教 强 隔 魏 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 5.在一精馏塔中分离苯(B)，甲苯(T)，二甲苯(X)和异丙苯 (C)四元混合物。进料量200mol/h，进料组成 zB=0.2,zT=0.1,zX=0.4(mol)。塔顶采用全凝器，饱和液体 回流。相对挥发度数据为： =2.25， =1.0， =0.33， =0.21。规定异丙苯在釜液中的回收率为99.8%，甲苯
25、在馏出液中的回收率为99.5%。求最少理论板数和全回流 操作下的组分分配。 解：根据题意顶甲苯(T)为轻关键组分，异丙苯(C)为重关 键组分，则苯(B)为轻组分，二甲苯(X)为中间组分。 以重关键组分计算相对挥发度。 冶 棋 咨 舀 累 边 九 峨 炬 葛 屯 诊 瓮 苇 掀 索 陨 困 天 冰 熊 皑 劫 淫 浑 治 琐 拍 逛 盅 隋 虎 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 由分离要求计算关键组分在塔顶釜的分配。 所以 由与 求出非关键组分的分布 宅 硒 转 舱 毯 暴 吗 陌 穷 瑶 恋 哈 英 选 蜒 酣 浸 洞 淫 植 团 吻 铀 耘 鸽 择 蛹
26、其 予 丙 沪 滩 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 苯： =0， =2000.2=40Kmol/h 二甲苯： + =200 0.1=20 求得=1.06，=18.94， 物料平衡结果见下表： 苞 吞 私 嫁 疫 害 溜 词 词 膝 惹 乏 潦 僵 育 赃 首 盔 趟 缩 酶 椎 毙 亥 少 茵 亨 琴 吴 惫 状 误 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 组分 苯(B)0.2400.39600 甲苯(T)0.359.90.5920.30.003 异丙苯(C) 0.40.160.00279.840.806 100.921.0099.081.00 钨 框 敛 娃 王 坡 龙 兵 痘 两 处 俐 阻 丁 郎 展 锚 萌 登 忍 业 趁 炊 俄 湿 斥 咸 吴 概 臆 板 咕 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课 纸 铱 觅 需 庶 瘤 证 议 陕 骄 椒 盲 疥 告 劈 镰 祖 款 攫 溅 祭 办 梆 桶 莫 斑 亏 宙 蓄 邹 咖 糕 0 3 多 级 分 离 习 题 课 0 3 多 级 分 离 习 题 课