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第二章多组分分离基础 填空题 练习 1 分离过程涉及的变量数减去描述该过程的方程数即为该过程的 2 设计变量是指在计算前 必须由设计者 的变量 3 一个含有4个组分的相平衡物流独立变量数有 个 4 一个装置的设计变量的确定是将装置分解为若干进行 由 计算出装置的设计变量数 5 常用的汽液相平衡关系为 看看答案 填空题 6 相对挥发度的定义为两组分的 之比 它又称为 7 活度系数方程中A可用来判别实际溶液与理想溶液的 8 用于泡点计算的调整公式为 9 一定压力下加热液体混合物 当液体混合物开始汽化产生第一个汽泡时的温度叫 10 一定温度下压缩气体混合物 当开始冷凝产生第一个液滴时的压力叫 看看答案 填空题 11 计算泡点温度时 若 温度应调 12 平衡常数与组成有关的露点计算 需迭代露点温度或压力外 还需对 进行试差 13 在分离流程中常遇到的部分汽化和冷凝过程属 14 单级分离是指两相经 后随即引离的过程 15 等温闪蒸计算目标函数对收敛速度和稳定性有很大影响 采用Newton Raphson法时 较好的目标函数为 看看答案 填空题 16 若组成为zi的物系 Kizi 1时其相态为 17 在进行闪蒸计算时 需判断混合物在指定温度和压力下是否处于 18 闪蒸按体系与环境有无热量交换分为 和 两类 19 绝热闪蒸与等温闪蒸计算不同点是需要考虑 看看答案 填空题 填空题1 设计变量数2 指定3 64 简单过程的单元 单元的设计变量数5 或 回到练习 答案 填空题 6 汽液组成 分配系数7 偏离程度8 9 泡点温度10 露点压力 回到练习 答案 填空题 11 低再试差计算12 活度系数 13 等温闪蒸过程14 一次紧密接触达到平衡15 回到练习 答案 填空题 16 过冷液体17 两相区18 等温闪蒸 绝热闪蒸19 焓平衡 回到练习 答案 填空题 第二章多组分分离基础 选择题 练习 1 约束变量关系数就是 a 过程所涉及的变量的数目 b 固定设计变量的数目 c 独立变量数与设计变量数的和 d 变量之间可以建立的方程数和给定的条件 2 每一单股进料均有 个设计变量 a c b c 1 c c 2 d c 33 一般吸收过程 可调设计变量数为 a 5个 b 4个 c 1个 d 2个4 绝热操作的简单平衡级设计变量数为 a 2c 3个 b 2c 4个 c c 5个 d 2c 5个 看看答案 选择题 5 多组分精馏装置的可调设计变量数与进料中组分数的关系为 a 随进料中组分数的增加而增加 b 随进料中组分数的增加而减少 c 与进料中组分数无关 d 以上三种关系都不成立 6 平衡常数计算式在 条件下成立 a 气相是理想气体 液相是理想溶液 b 气相是理想气体 液相是非理想溶液 c 气相是理想溶液 液相是理想溶液 d 气相是理想溶液 液相是非理想溶液 看看答案 选择题 7 汽液相平衡K值越大 说明该组分越 a 易挥发 b 难挥发 c 沸点高 d 蒸汽压小8 当汽相为理想气体混合物 液相为非理想溶液时 其汽液相平衡关系为 a b c d 9 关于溶液的蒸气压大小说法正确的是 a 只与温度有关 b 不仅与温度有关 还与各组分的浓度有关 c 不仅与温度和各组分的浓度有关 还与溶液的数量有关 d 与上述因素均无关 看看答案 选择题 10 当把一个气体溶液冷凝时 开始产生液滴的点叫作 a 露点 b 临界点 c 泡点 d 熔点11 计算溶液泡点时 若 则说明 a 温度偏低 b 正好泡点 c 温度偏高 d 正好露点12 在一定温度和压力下 由物料组成计算出的 且 该进料状态为 a 过冷液体 b 过热气体 c 汽液混合物 d 饱和液体 看看答案 选择题 13 进行等温闪蒸时 对满足 条件时系统处于两相区a TBT c TD T TB d TB T14 系统温度小于泡点时 体系处于 a 饱和液相 b 过冷液体 c 饱和汽相 d 汽液两相15 闪蒸是单级蒸馏过程 所能达到的分离程度 a 很高 b 较低 c 只是冷凝过程 无分离作用 d 只是气化过程 无分离作用 看看答案 选择题 16 下列哪一个过程不是闪蒸过程 a 部分汽化 b 部分冷凝 c 等焓节流 d 纯组分的蒸发17 等焓节流之后 a 温度提高 b 压力提高 c 压力降低 温度也降低 d 有气化现象发生 压力提高18 下列分离过程可看为等焓过程的是 a 精馏 b 吸收 c 等温闪蒸 d 绝热闪蒸 看看答案 选择题 二 选择题1 d 2 c 3 c 4 d 5 c 6 a 7 a 8 c 9 a 10 a 11 c 12 b 13 c 14 b 15 b 16 d 17 c 18d 回到练习 答案 选择题 第二章多组分分离基础 简答题 练习 1 什么是设计变量 如何通过各单元设计变量确定装置的设计变量 2 对一绝热操作的简单平衡级 试分别将离开平衡级的两个物料视为单相物流和相平衡的两相物流计算其设计变量 看看答案 简答题 看看答案 4 就活度系数法计算汽液平衡常数的通式 分以下几种情况进行讨论 汽相为理想气体 液相为理想溶液 汽相为理想气体 液相为非理想溶液 汽相为理想溶液 液相为理想溶液 汽相为理想溶液 液相为非理想溶液 5 什么叫泡点 如何求取精馏塔釜温度 6 怎样做平衡常数与组成有关的露点计算 简答题 简答题1 答 在设计时所需要指定的独立变量的数目 即设计变量 在装置中某一单元以串联的形式被重复使用 则用以区别于一个这种单元于其他种单元的联结情况 每一个重复单元增加一个变量 各个单元是依靠单元之间的物流而联结成一个装置 因此必须从总变量中减去那些多余的相互关联的物流变量数 或者是每一单元间物流附加 c 2 个等式 回到练习 答案 简答题 2 答 对绝热操作的简单平衡级 共有四个物流 个 因为可列出c个物料衡算式和一个热量衡算式 因Vn与Ln为互为平衡的物流 故相平衡关系式为c个 且Vn与Ln温度和压力相等 若将Vn与Ln互为平衡的物流视为一个两相物流 故个 因为可列出c个物料衡算式和一个热量衡算式 回到练习 答案 简答题 回到练习 4 答 5 答 泡点温度 压力 是在恒压 温 下加热液体混合物 当液体混合物开始汽化出现第一个气泡时的温度 压力 简称泡点 精馏塔塔釜温度即为对应塔釜液相组成的泡点 答案 简答题 6 答 对平衡常数与组成有关的泡点和露点计算 由于 用于系统非理想性较强时 需计算混合物中i组分逸度系数或活度系数 而是yi的函数 Yi是xi的函数 在yi或xi未求得之前无法求得或Yi值 于是计算时还需对 Yi进行试差 对露点计算 由于已知yi 除需迭代露点温度或压力外 还需对Yi进行试差 回到练习 答案 简答题 第二章多组分分离基础 计算题 练习 12 已知丙酮0 28 甲醇0 72 双组分系统的范氏常数为A12 0 654 A21 0 64 用ln表示 试求58 3 时 的该双组分溶液的饱和压力为若干 看看答案 计算题 由有关手册查得58 3 时 纯丙酮的饱和蒸汽压为p01 0 1078MPa甲醇的饱和蒸汽压为0 0762MPa 13 已知双组分物系正戊醇 正己烷 的威尔逊能量参数为 g12 g11 1718 3cal mol g12 g22 166 6cal mol 试应用威尔逊公式确定在30 及x1 0 2时液相各组分的活度系数和溶液的平衡总压以及平衡时的气相组成 假设气相为理想气体混合物 在30 时各组分的体积和饱和蒸汽压分别为 Vm 1 109 2cm3mol 1和Vm 2 132 5cm3mol 1 P10 0 1078MPa P20 0 0762MPa 看看答案 计算题 1cal 4 186J 15 已知组分1和组分2所构成的二元系统 当处于汽 液 液平衡时 两个平衡的液相组成如下x2a 0 05 x1b 0 05两个纯组分的饱和蒸气压此时分别为p10 0 065 p20 0 075 此对称系统的范拉尔常数 用ln表示 为A 3 272求 y2a y1b 平衡压力 平衡的气相组成 看看答案 计算题 17 已知某混合物0 05乙烷 0 30丙烷 0 65正丁烷 摩尔分数 操作压力下各组分的平衡常数可按下式进行计算 试求其泡点温度 乙烷 K 0 13333t 4 667 丙烷 K 0 06667t 1 13333 正丁烷 K 0 02857t 0 08571 t的单位为 看看答案 计算题 18 某脱乙烷塔操作压力2 625MPa 塔顶产品经分凝器后汽相出料 其组成如下表所示 求分凝器出口温度 初值取 6 迭代时取乙烯为关键组分 看看答案 计算题 19 脱丁烷塔塔顶压力为2 3MPa 采用全凝器 塔顶产品组成为 看看答案 试计算塔顶产品的饱和温度 计算题 21 乙烯 乙烷 和丙烯 的混合物 摩尔分数分别为0 25 0 35和0 40 计算该混合物在1013kPa压力下的泡点温度 看看答案 计算题 26 已知某物料的组成为z1 1 3 z2 1 3 z3 1 3 其相对挥发度a11 1 a21 2 a31 3 且已知组分1的相平衡常数K1与温度的关系为lnK1 8 294 3 3 103 T 求此物料的泡点和露点温度 看看答案 计算题 34 已知某液体混合物中各组分的汽液平衡常数与温度的关系如下 看看答案 求其常压下的该混合物的泡点温度 误差判据可取0 001 上述混合物若温度为350K 试分析是否有液相存在 计算题 泡点计算初值取为50 35 分离A B C三组分的普通精馏塔塔顶设置分凝器 已知其汽相产品组成为 yA 0 45 yB 0 52 yC 0 03 为保证分凝器能用水冷 取汽相产品的露点为40 试分别按完全理想系和非理想体系计算分凝器的操作压力最小是多少 并计算平衡的回流液组成 已知A B C三组分的饱和蒸汽压可分别计算如下 看看答案 计算题 看看答案 注 pio的单位为Pa T的单位为K 按非理想体系计算时 可只叙述步骤 计算题 45 由丙烷 1 正丁烷 2 和正戊烷 3 组成的料液以F 100kmol h的流率加入闪蒸室 闪蒸室的操作压力为0 30MPa 温度为45 料液的组成为 z1 0 1 z2 0 4 z3 0 5 摩尔分数 试计算汽液相产品的组成和流率 看看答案 计算题 47 组成为60 摩尔分数 苯 25 甲苯和15 对二甲苯的100kmol液体混合物 在101 3kPa和100 下闪蒸 试计算液体和气体产物的量和组成 假设该物系为理想溶液 用安托尼方程计算蒸气压 看看答案 已知 苯 甲苯 对二甲苯 计算题 50 某乙烯 乙烷和丙烯混合物 其分子组成为 乙烯0 2 乙烷0 4和丙烯0 4 现将温度为10 压力为2 0265MPa的饱和液体 等焓节流到0 8106MPa 求节流后的温度 汽化率和汽液相组成 51 乙烯 乙烷和丙烯混合物的组成为乙烯0 25 乙烷0 35 丙烯0 40 摩尔分数 以10 1519 5kPa的液体进入绝热闪蒸罐 在1013kPa压力下闪蒸 计算闪蒸罐温度 汽化率和蒸气 残液的组成 看看答案 计算题 12 解 当x1 0 280时 由VanLaar方程计算可得 回到练习 得 1 1 395 得 2 1 0525 得 MPa 答案 计算题 13 解 回到练习 故 得 得 答案 计算题 回到练习 Mpa y2 1 0 460 0 540 答案 计算题 15 解 由范拉尔方程计算活度系数 回到练习 同理 答案 计算题 17 解 设温度为了10 用泡点方程 Kixi 1进行试差 不满足泡点方程 设温度为7 2 重新试差 基本满足泡点方程 泡点温度为7 2 结果见表 回到练习 答案 计算题 18 解 初设t 6 由p T K图查得各组分值并计算得到 1 表明原设温度偏高 按下表中计算结果可知液相中含量最大的是C2 求得 回到练习 由p T K图查得p 2 626MPa 时 t 13 再求得各组分值 答案 计算题 计算结果如下表所示 回到练习 故分凝器出口温度应为 13 答案 计算题 19 解 塔顶产品的饱和温度即为其泡点温度 计算如下 设 18 查p T K图得 回到练习 因为 应调低温度 重设 22 查p T K图得 因为 应调高温度 答案 计算题 重设T 20 查p T K图得 可以认为计算结果正确 塔顶产品的饱和温度为 20 回到练习 答案 计算题 21 解 设泡点温度初值T 23 查K图得K1 1 9K2 1 20K3 0 31 计算F T K1x1 0 251 90 0 475K1x1 0 351 20 0 420K1x1 0 400 3