分离过程习题答案.docVIP

绪论 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。 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馏塔才能分离时，就要考虑采用萃取精馏（MSA），但萃取精馏需要加入大量萃取剂，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。 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，利用混合液体中不同组分在膜中溶解与扩散性能的差别而实现分离。 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0.035 g/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＝8.314×298×0.035/31.5=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： 总变更量数Nv; 有关变更量的独立方程数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,加上节流后的压力，共C+3个 可调设计变量Na＝0 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 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0 11. 满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图，求： 设计变更量数是多少？ 如果有，请指出哪些附加变量需要规定？ 解： Nxu 进料 c+2 压力 9 c+11=7+11=18 Nau 串级单元 1 传热 1 合计 2 NVU = Nxu+Nau = 20 附加变量：总理论板数。 单级平衡过程 2. 计算在0.1013MPa和378.47K下苯(1)-甲苯(2)-对二甲苯(3)三元系，当x=0.3125，x=0.2978，x=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。 ; ; (单位：J/mol) 在T=378.47K时液相摩尔体积为： ； ； 安托尼公式为： 苯：； 甲苯：； 对二甲苯：；() 解1：由Wilson参数方程 =1.619 =0.629 同理： ； ； 由Wilson方程： ； ； 根据安托尼方程： ； ； 由式(2-38)计算得： ； ； 如视为完全理想系，根据式(2-36)计算得： ； ； 解2：在T=378.47K下 苯： ； =207.48Kpa 甲苯： ； =86.93Kpa 对二甲苯：；=38.23Kpa Wilson方程参数求取 =0.9132 =1.019 =1.2752 故 而完全理想系： 3. 在361K和4136.8kPa下，甲烷和正丁烷二元系呈汽液平衡，汽相含