《化工分离工程》试卷及答案

《化工分离工程》试卷及答案

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1、一、填空(每空2分,共20分)1.如果设计中给定数值的物理量的数目等于设计变量,设计才有结果。2.在最小回流比条件下,若只有重组分是非分配组分,轻组分为分配组分,存在着两个恒浓区,出现在精镏段和进料板位置。3.在萃取精镏中,当原溶液非理想性不大时,加入溶剂后,溶剂与组分1形成具有较强正偏差的非理想溶液,与组分2形成负偏差或理想溶液,可提高组分1对2的相对挥发度。4.化学吸收中用增强因子表示化学反应对传质速率的增强程度,增强因子E的定义是化学吸收的液相分传质系数(kL)/无化学吸收的液相分传质系数(k0L)。5.对

2、普通的N级逆流装置进行变量分析,若组分数为C个,建立的MESH方程在全塔有NC+NC+2N+N=N(2C+3)个。6.热力学效率定义为;实际的分离过程是不可逆的,所以热力学效率必定于1。7.反渗透是利用反渗透膜选择性的只透过溶剂的性质,对溶液施加压力,克服溶剂的渗透压,是一种用来浓缩溶液的膜分离过程。二、推导(20分)1.由物料衡算,相平衡关系式推导图1单级分离基本关系式。式中:Ki——相平衡常数;——气相分率(气体量/进料量)。2.精馏塔第j级进出物料如图1,建立MESH方程。8三、简答(每题5分,共25分)1

3、.什么叫相平衡?相平衡常数的定义是什么?由混合物或溶液形成若干相,这些相保持物理平衡而共存状态。热力学上看物系的自由焓最小;动力学上看相间表观传递速率为零。Ki=yi/xi。2.关键组分的定义是什么;在精馏操作中,一般关键组分与非关键组分在顶、釜的分配情况如何?由设计者指定浓度或提出回收率的组分。LK绝大多数在塔顶出现,在釜中量严格控制;HK绝大多数在塔釜出现,在顶中量严格控制;LNK全部或接近全部在塔顶出现;HNK全部或接近全部在塔釜出现。3.在吸收过程中,塔中每级汽、液流量为什么不能视为恒摩尔流?吸收为单相传

4、质过程,吸收剂吸收了气体中的溶质而流量在下降过程中不断增加,气体的流量相应的减少,因此气液相流量在塔内都不能视为恒定。4.在精馏塔中设中间换热器为什么会提高热力学效率?在中间再沸器所加入的热量其温度低于塔底加入热量的温度,在中间冷凝器所引出的热量其温度高于塔顶引出热量的温度,相对于无中间换热器的精馏塔传热温差小,热力学效率高。5.反应精馏的主要优点有那些?(1)产物一旦生成立即移出反应区;(2)反应区反应物浓度高,生产能力大;(3)反应热可由精馏过程利用;(4)节省设备投资费用;(5)对于难分离物系通过反应分离成

5、较纯产品。四、计算(1、2题10分,3题15分,共35分)1.将含苯0.6(mol分数)的苯(1)—甲苯(2)混合物在101.3kPa下绝热闪蒸,若闪蒸温度为94℃,用计算结果说明该温度能否满足闪蒸要求?已知:94℃时P10=152.56kPaP20=61.59kPa2.已知甲醇(1)和醋酸甲酯(2)在常压、54℃下形成共沸物,共沸组成X2=0.65(mol分率),在此条件下:求该系统的活度系数。3.气体混合物含乙烷0.50、丙烷0.4、丁烷0.1(均为摩尔分数),用不挥发的烃类进行吸收,已知吸收后丙烷的吸收率为

6、81%,取丙烷在全塔的平均吸收因子A=1.26,求所需理论板数;若其它条件不变,提高平均液汽比到原来的2倍,此时丙烷的吸收率可达到多少。82006-2007学年第2学期考试参考答案(A)卷一、填空(每空2分,共20分)1.设计变量。2.精镏段和进料板。3.正;负偏差或理想。4.化学吸收的液相分传质系数(kL)/无化学吸收的液相分传质系数(k0L)。5.NC+NC+2N+N=N(2C+3)。6.;小。7.溶剂;溶剂的渗透压。一、推导(20分)1.设物料衡算式:(1)相平衡关系式:(2)(3)将(3)代入(1)整理:

7、(4)将(2)代入(1)整理:(5)2.二、简答(每题5分,共25分)1.由混合物或溶液形成若干相,这些相保持物理平衡而共存状态。热力学上看物系的自由焓最小;动力学上看相间表观传递速率为零。Ki=yi/xi。2.由设计者指定浓度或提出回收率的组分。LK绝大多数在塔顶出现,在釜中量严格控制;HK绝大多数在塔釜出现,在顶中量严格控制;LNK全部或接近全部在塔顶出现;HNK全部或接近全部在塔釜出现。2.吸收为单相传质过程,吸收剂吸收了气体中的溶质而流量在下降过程中不断增加,气体的流量相应的减少,因此气液相流量在塔内都不

8、能视为恒定。3.在中间再沸器所加入的热量其温度低于塔底加入热量的温度,在中间冷凝器所引出的热量其温度高于塔顶引出热量的温度,相对于无中间换热器的精馏塔传热温差小,热力学效率高。4.(1)产物一旦生成立即移出反应区;(2)反应区反应物浓度高,生产能力大;(3)反应热可由精馏过程利用;(4)节省设备投资费用;(5)对于难分离物系通过反应分离成较纯产品。四、计算(1、2题10分

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