化工分离过程_课后答案 刘家祺

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1、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.

2、5=2.753kPa。所以反渗透膜两侧的最小压差应为2.753kPa。9.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；（3）设计变量数Ni;V,yi,Tv,Pv（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？FziTFV-2思路1：PF3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NcL,xi,TL,PL物料衡算式C个习题5附图热量衡算式1个相平衡组成关系式C个1个平衡温度等式1个平衡

3、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)2Nc=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

4、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011.满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图，求：塔顶产物（1）设计变更量数是多少？（2）如果有，请指出哪些附加变进料，227K，2068kPa量需要规定？组分Kmol/h9N21.0解：Nxu进料c+2C154.4C267.6压力9C3141.1C454.7C556.0c+11=7+11=18C633.32Nua串级单元1传热1合计2塔底产物NUuuV=Nx+Na=20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

5、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:NUX进料c+2压力40+1+1c+44=47Nua3+1+1+2=7Nuv=54设计变量：回流比，馏出液流率。第二章4.一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：(1)平衡常数法：设T=368K用安托尼公式得：sssP156.24kPa；P63.28kPa；P26.88

6、kPa123由式(2-36)得：K1.562；K0.633；K0.269123y10.781；y20.158；y30.067；yi1.006由于yi>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：'K1'K1.553可得T367.78K1yi重复上述步骤：'''K1.553；K0.6284；K0.2667123'''y10.7765；y20.1511；y30.066675；yi1.0003在温度为367.78K时，存在与之平衡的汽相，组成为

7、：苯0.7765、甲苯0.1511、对二甲苯0.066675。(2)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：5.807；2.353；1.000132333组分i苯(1)甲苯(2)对二甲苯(3)xi0.500.250.251.000ij5.8072.3531.000xiji2.90350.58830.25003.7418xijix0.77600.15720.06681.0000iji解2：(1)平衡常数法。假设为完全理想系。设t=95℃s苯：lnP20.

8、79362788.5/(95273.1552.36)11.96；1s5P1.56910Pa1s甲苯：lnP20.90653096.52/(95273.1553.67)11.06；2s4P6.35810Pa2s对二甲苯：lnP20.98913346.65/(95273.1557.84)10.204；3s4P2.702