化工传质分离工程课后习题答案

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1、目录第一章绪论1第二章单级平衡过程6第三章多组分精憎和特殊精憾19第四章气体吸收24第五章液液萃取27第六章多组分多级分离的严格计算28第七章吸附34第八章结品35第九章膜分离36第十章分离过程与设备的选择与放大37第一章绪论1.列出5种使用ESA和5种使用MSA的分离操作。答:属于ESA分离操作的有精憾、萃取精惚、吸收蒸出、再沸蒸岀、共沸精憾。属于MSA分离操作的有萃取精憾、液■液萃取、液■液萃取(双溶剂)、吸收、吸附。2.比较使用ESA与MSA分离方法的优缺点。答：当被分离组分间相对挥发度很小，必须采用具有大量塔板数的精憾塔才能分离时，就要考虑采用萃取精憾(MSA),但萃取精憾需要

2、加入大量萃取剂，萃取剂的分离比较困难，需要消耗较多能量，因此，分离混合物优先选择能量媒介(ESA)方法。1.气体分离与渗透蒸发这两种膜分离过程有何区别？答：气体分离与渗透蒸发式两种正在开发应用中的膜技术。气体分离更成熟些，渗透蒸发是有相变的膜分离过程，利用混合液体屮不同组分在膜屮溶解与扩散性能的差别而实现分离。1.海水的渗透压由下式近似计算：tt=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的海水屮制取纯水，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n=RTC/M=8.314X2

3、98X0.035/31.5=2.753kPa。所以反渗透膜两侧的最小压差应为2.753kPao2.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：(1)总变更量数Nv;(2)有关变更量的独立方程数Nc；习题5附图(3)设计变量数Ni;(4)固定和可调设计变量数Nx,Na；(5)对典型的绝热闪蒸过程，你将推荐规定哪些变量？思路1：3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固定设计变量Nx=C+2,加上

4、节流后的压力，共C+3个可调设计变量Na=0解：(1)Nv=3(c+2)(2)Nc物c能1相c内在(P，T)Nc=2c+3(3)Ni=Nv-Nc=c+3(4)Nxu=(c+2)+1=c+3(5)Nau=c+3—(c+3)=0思路2：输岀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06•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

5、定？解：Nxu进料c+2压力90+11=7+11=18NJ串级单元1传热1合计2Nvu=Nxu+Nau=20习题6附图7.附图为热藕合精馆系统，进料为三组分混合物,采出三个产品。确定该系统:(1)设计变量数;(2)指定一组合理的设计变量。解：Nxu压力N+M+1+1进料c+2合计N+M+c+4(c=3)NJ串级6分配器1侧线3传热2吸收塔IC02十蒸汽习题7附图附加变量：总理论板数。10Nvu=N+M+3+4=N+M+198.利用如附图所示的系统将某混合物分离成三个产品。试确定:（1）固定设计变量数和可调设计变量数;（2）指定一组合理的设计变更量解：Nxu进料c+2压力N+M+1+1+

6、1c+N+M+5Nau串级4分配1侧线1传热4109.采用单个精诸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+1c+44=47设计变量：回流比，镭岀液流率。NJNvu=543+1+1+2=7第二章单级平衡过程1.计算在O.lOBMPa和378.47K下苯(1)•甲苯(2)■对二甲苯⑶三元系，当X]=0.3125,x2=0.2978,x3=0.3897时的K值。汽相为理想气体，液相为非理想溶液。并与完全理想系的K值比较。已知三个二元系的Wilson方程参数。人2一人1=-1

7、035.33;/l12-A22=977.83久23一兄22=442.15;A23—&3=—460.05人3-人1=1510.14;As-^33=-1642.81(单位：J/mol)在T=378.47K时液相摩尔体积为：计=100.91x10“加7加o/；讨=117.55x10』；vf=136.69xlO-3安托尼公式为：苯：ln«=20.7936-2788.5/(T-52.36)；甲苯:In厅=20.9065-3096.52/(7-53.67