化工分离过程(第17讲)(第3章 习题课)

《化工分离过程(第17讲)(第3章 习题课)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、化工分离过程ChemicalSeparationProcesses第三章多组分多级分离过程分析与简捷计算习题课习题课2习题课大纲1重要知识点回顾2习题解答习题解答习题3-10,3-12（杨世金主讲）3思考题4自由交流环节31.1设计变量1.2多组分精馏过程（普通精馏）1.3萃取精馏和共沸精馏（特殊精馏）1.4吸收和蒸出（解吸）过程1重要知识点回顾41.1设计变量在任何涉及传热和传质的物理分离过程的设备设计过程中，首要的工作就是进行工艺条件独立变量的规定。设计者首先要确定出需指定变量的具体数目，再选择变量的具体数值。51.1设计

2、变量设：Nv——系统的独立变量数Nc——描述这些独立变量之间的约束关系数设计变量：——确定设计变量数（3-1）61.1设计变量独立变量数Nv=出入系统的各股物流的独立变量数+系统与环境的能量（热、功）交换数NV=N(c+2)+功进(出)数+能进(出)数若有N股物流，且有功、能交换：任意单股物流（一股、单相）：71.1设计变量Nc——变量之间的约束关系数（独立方程数）包括：（1）物料平衡式（2）能量平衡式（3）相平衡式（4）化学平衡关系式（5）内在关系式（对c组分体系有c个）（对一个体系只有1个）（对c组分π相体系有c（π-1）

3、个）（只考虑无化学反应体系的分离过程，不考虑该约束条件）（指约定的关系，例如：物流间的温差，压力降的关系式等）81.1设计变量固定设计变量指确定进料物流的那些变量(例如，进料的组成和流量等)以及系统的压力。需要设计者确定的变量设计变量可调设计变量91.1设计变量注意：其中可调设计变量为1的有三类单元。（分配器、侧线采出单元、换热单元）各种单元的设计变量归纳在P56的表3-1中，请大家自己推算（考点）。表中共15种单元。组合单元：3种简单单元：12种有浓度变化的：6种无浓度变化的：6种101.1设计变量（1）按每一股单相物流有（

4、c+2）个变量，计算进料物流所确定的固定设计变量数；（2）确定装置中具有不同压力的数目；（3）上述两项之和即为装置的固定设计变量数；（4）将串级单元数，分配器数，侧线采出单元数以及传热单元的数目相加，便是装置的可调设计变量数。（****表3-1中Na=1的单元）（5）装置的设计变量：简便、可靠的确定装置设计变量的郭氏原则：111.2多组分精馏过程对于多组分精馏，待定的可调设计变量数仍是2，所以只能指定两个组分的浓度，通常，把由设计者指定分离要求的这两个组分称为关键组分。其中相对易挥发的组分称为轻关键组分（LK）相对不易挥发的组

5、分称为重关键组分（HK）设αih为非关键组分i对HK的相对挥发度。121.2多组分精馏过程多组分精馏物系组成轻非关键组分（LNK），轻组分轻关键组分（LK）中间组分重关键组分（HK）重非关键组分（HNK），重组分挥发性降低131.2多组分精馏过程清晰分割馏出液中除了重关键组分(HK)之外，没有其它重组分；釜液中除了轻关键组分(LK)之外，没有其它轻组分。非清晰分割：各组分在顶釜均可能存在。定义：顶釜同时出现的组分——分配组分只在顶或釜出现的组分——非分配组分一般：LK、HK和中间组分为分配组分；非关键组分可以是分配组分，也可以

6、是非分配组分。141.2多组分精馏过程计算最小回流比的Underwood（恩德伍德）公式：（3-3a）假设：1、各组分相对挥发度是常数；2、塔内汽液相流率为恒摩尔流。（3-3b）151.2多组分精馏过程最小回流比Rm的解法：1.在[lr,hr]中设值试差确定值；2.将值代入（3-3a）式Rm。（3-3b）参见例［3-1］注意：若LK、HK挥发度不相邻，可在lr,hr之间试差出几个值，解出几个Rm，然后取平均值。161.2多组分精馏过程最少理论板数（对应全回流）由于全回流操作时，使每块理论板分离能力达到最大，完成

7、相同的分离要求，所需理论板最少，并称其为最少理论板数。意义：操作前的准备工作测出Nm171.2多组分精馏过程芬斯克推导了全回流时二组分和多组分精馏的严格解。塔顶采用全凝器，假设所有板都是理论板，从塔顶第一块理论板往下计塔板序号。Fenske（芬斯克）公式推导前提全回流操作下联立物料衡算式和平衡关系式推导可得Fenske方程。Fenske（芬斯克）公式推导方程181.2多组分精馏过程Fenske方程的几种形式191.2多组分精馏过程组分分配：将Fenske方程变形可得各组分流量分配。（3-12）对于非关键组分i有物料衡算式：20

8、1.2多组分精馏过程将（3-12）式与上式联立得：211.2多组分精馏过程对于无中间组分的体系：如A(LNK)、B(LK)、C(HK)、D(HNK)组成的体系，先假定清晰分割，计算理论板数，再校验是否清晰分割。清晰分割假定比较适用的情况：轻重关键组分的分离程度较高，轻组分的挥