分 離 工 程 習(xí) 題第一章1.5ESA5MSA答：屬于ESA分離操作的有精餾、萃取精餾、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精餾。MSA（雙溶劑、吸收、吸附。5.海水的滲透壓由下式近似計(jì)算：π=RTC/M，Cg/cm3；Mg/cm3M298KkPa答：滲透壓π=RTC/M＝×298×=。所以反滲透膜兩側(cè)的最小壓差應(yīng)為。假定有一絕熱平衡閃蒸過程，所有變量表示在所附簡圖中。求：Nv;Nc；V-2Ni;V-2Nx規(guī)定哪些變量思路1： FziT3股物流均視為單相物流， PFF總變量數(shù)Nv=3(C+2)=3c+6獨(dú)立方程數(shù)Nc物料衡算式C個(gè)熱量衡算式1個(gè)相平衡組成關(guān)系式C個(gè)1個(gè)平衡溫度等式1個(gè)平衡壓力等式共2C+3個(gè)故設(shè)計(jì)變量Ni=Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3

習(xí)題5附圖

V,yi,Tv,PvL,x,T,Pi L L

Na；固定設(shè)計(jì)變量Nx＝C+2,加上節(jié)流后的壓力，共C+3個(gè)可調(diào)設(shè)計(jì)變量Na＝0解：（1）Nv=3(c+2)Nc 物 c能 1相 c內(nèi)在(P，T) 2Nc=2c+3Ni=Nv–Nc=c+3（4）Nxu= (c+2)+1=c+3（5）Nau= c+3–(c+3)=思路2：輸出的兩股物流看成是相平衡物流，所以總變量數(shù)Nv=2(C+2)獨(dú)立方程數(shù)Nc：物料衡算式C個(gè)，熱量衡算式1個(gè),共C+1個(gè)設(shè)計(jì)變量數(shù)Ni=Nv-Ni=2C+4-(C+1)=C+3固定設(shè)計(jì)變量Nx:有C+2個(gè)加上節(jié)流后的壓力共C+3個(gè)可調(diào)設(shè)計(jì)變量Na：有0滿足下列要求而設(shè)計(jì)再沸汽提塔見附圖，求：設(shè)計(jì)變更量數(shù)是多少

塔頂產(chǎn)物要規(guī)定

，227K，2068kPa 量需分Kmol/h 9N 1.0解：Nu 進(jìn)料 c+2x壓力 9c+11=7+11=18Nu 串級(jí)單元 1a

C2 54.4C1 67.6CC2 141.1CC3 54.7CC4 56.0CC25 33.3C26傳熱 1合計(jì) 2NU=Nu+Nu=20

塔底產(chǎn)物V x a

習(xí)題6附圖附加變量：總理論板數(shù)。16.采用單個(gè)精餾塔分離一個(gè)三組分混合物為三個(gè)產(chǎn)品(見附圖),試問圖中所注設(shè)計(jì)變量能否使問題有唯一解如果不,你認(rèn)為還應(yīng)規(guī)定哪個(gè)(些)設(shè)計(jì)變量解: NU 進(jìn)料 c+2X壓力 40+1+1c+44=47Nu 3+1+1+2=7aNu=54v設(shè)計(jì)變量：回流比，餾出液流率。第二章100kPa解1：平衡常數(shù)法：設(shè)T=368K用安托尼公式得：Ps156.24kPa ；Ps63.28kPa ；Ps26.88kPa1 2 3由式(2-36)得：K 1.562 ；K 0.633 ；K 0.2691 2 3y 0.781 ；y1

0.158 ；y3

0.067 ；yi

1.006由于yi

>，表明所設(shè)溫度偏高。由題意知液相中含量最大的是苯，由式(2-62)得：KK'1

1 1.553 可得T'367.78Kyi重復(fù)上述步驟：K'1.553 ；K'0.6284 ；K'0.26671 2 3y'0.7765 ；y'0.1511 ；y'0.066675 ；

1 2 3 i在溫度為時(shí)，存在與之平衡的汽相，組成為：苯、甲苯、對(duì)二甲苯。(2)用相對(duì)揮發(fā)度法：設(shè)溫度為368K，取對(duì)二甲苯為相對(duì)組分。計(jì)算相對(duì)揮發(fā)度的： 5.807 ； 2.353 ； 1.000組分i苯(1)組分i苯(1)甲苯(2) 對(duì)二甲苯(3)解2：t=95℃苯： lnPs20.79362788.5/(95273.1552.36)11.96；1甲苯： lnPs20.90653096.52/(95273.1553.67)11.06；2對(duì)二甲苯：lnPs20.98913346.65/(95273.1557.84)10.204；3PsK 1Ps1 P

1.569105

105

1.569；K Ps22 2

0.6358選苯為參考組分：K 1.569 1.552；解得T=℃12 1.011 2lnPs11.05；2lnPs10.19；3

Ps6.281104Pa2Ps2.6654104Pa3K= K=2 3故泡點(diǎn)溫度為℃，且y1

1.5520.50.776；相對(duì)揮發(fā)度法

y 0.62810.250.157；y2

0.26650.250.067t=95℃，K1

=，K2

=，K=3， 5.807 2.353 ， 13 23 33故泡點(diǎn)溫度為95℃，且y 1

5.8070.50.776；3.742.3530.25 10.25y 2 3.74

0.157 y；

0.0673.7460%(mol)15%100kmol100℃蒸。試計(jì)算液體和氣體產(chǎn)物的量和組成。假設(shè)該物系為理想溶液。用安托尼方程計(jì)算蒸氣壓。解：在373K下苯：lnPS20.79362788.51T52.361PS1179.315kPa甲苯：lnPS20.90653096.5253.672PS273.834kPalnPS20.9813346.6557.84PS31.895kPa3 3計(jì)算混合組分的泡點(diǎn)T T=B B計(jì)算混合組分的露點(diǎn)T T=D D此時(shí)：x=，x=，x=，L=；1 2 3y=，y=，y=，V=。1 2 3⑴求泡點(diǎn)和露點(diǎn)溫度⑵將此混合物在下進(jìn)行閃蒸，使進(jìn)料的50%汽化。求閃蒸溫度，兩相的組成。I

只取決于溫度和壓力，12.12.從較重?zé)N中分離輕質(zhì)氣體。計(jì)算離開閃蒸罐的蒸汽組成和流率。從反應(yīng)器出來的物料溫度811K，組成如下表。閃蒸罐操作條件下各組分的K值：氫-80；甲烷-10；苯；甲苯1，2，3，4?？傔M(jìn)料量為F=460kmol/h，z 0.4348，z120.4348，z30.1087，z40.0217組分 流率又K1=80，K2=10，K3=，K4=由式(2-72)試差可得：Ψ=，由式(2-68)計(jì)算得：y1=，y2=，y3=，y4=；V=h。14.45%(摩爾)正己烷，25%30%正辛烷的混合物。氫200甲烷200苯50甲苯10泡點(diǎn)溫度計(jì)算得：T=86℃。B露點(diǎn)溫度計(jì)算得：T=100℃。D組分I組分I正己烷 正庚烷 正辛烷ziKi所以閃蒸溫度為93℃。(2-77)、(2-68)計(jì)算得：x=，x=，x=C6 C7 C8y=，y=，y=C6 C7 C8所以液相中含正己烷%，正庚烷%，正辛烷%；汽相中含正己烷%，正庚烷%，正辛烷%。第三章在壓力下氯仿(1)-甲醇(2)NRTL共沸溫度和共沸組成。安托尼方程(PS：Pa；T：K)氯仿：lnPS

=mol，12

=mol，12

=。試確定121 甲醇：lnPS2解：設(shè)T為℃

則lnPS1PS=PS=

（326.6546.16）1 2由G ij ij

=ij ij jiG 12 12G 21 21

=（0.38.=1221（1x 1x1x2 [1xx21 2 1 11x

1.3817 0.6086 12x21

1x218.96650.83651.2852=x21

1xx2x21x21 1 1 1=x2

0.04131 1.07507 1

1x2 2x21 1PS 76990.1ln

-1

=ln12 PS2

=ln

=64595.6求得x= = =1 1 2=2186=設(shè)T為60℃則lnPS20.86601 PS=PS=1 2PS 95721.9ln

-1

=ln12 PS2

=ln

=84599.9T56℃lnPS20.86602696.79則 1PS=PS=

（329.1546.16）1 2PS 83815.2ln

-1

=ln12 PS2

=ln =71759.3當(dāng)ln -ln =時(shí)求得x= = =1 2 1 1 21 2 2 =某12兩組分構(gòu)成二元系，活度系數(shù)方程為ln Ax2，ln Ax21 2 2 溫度的關(guān)系：A= (T，K)

4050蒸汽壓方程為

lnPS1

16.0826 T4050lnPS16.3526 2 T (P：kPa：T：K)假設(shè)汽相是理想氣體，試問時(shí)①系統(tǒng)是否形成共沸物②共沸溫度是多少解：設(shè)T為350K則A=

lnPS1

16.0826

40501350；PS=kPa1lnPS16.35262

40502350；PS=kPa2因?yàn)樵诤惴悬c(diǎn) PS PS1112 PS由 2 2

1 1 2PS得2 1解得：x1= x2=ln10.30090.05132；1=ln20.30090.94872；2=P=xPSP=i i i

=kPaT340K則A=

lnPS1

16.0826

40501340；PS=kPa14050lnPS16.3526 22 340；PS=kPa2PSln 1

2x）

64.7695

0.34412x）由PS 1由2

84.8458 11 解得：x= x1 1 ln 0.34340.10692；1 2ln 0.34340.89312；2=2P=xPSP=i i i

=kPaT352K則A=

lnPS1

16.0826

40501352；PS=kPa1lnPS16.35262

40502352；PS=kPa2PSln 1

2x）ln97.2143

12x） 由2

127.3473 11 x= x1 1 ln 0.29240.03832；1 ；ln 0.29240.9617；2 2P=xPSP=i i i

=kPa說明系統(tǒng)形成共沸物，其共沸溫度為352K。PS2 PS判斷 1

1.31，而

1=，2=PS1 2 PS1

1 2PPSPS1 故形成最低沸點(diǎn)恒沸物，恒沸物溫度為。第四章1.某原料氣組成如下：組分CHCHCHi-CHn-CHi-CHn-CHn-CHy(摩爾分率)426384104105125126140先擬用不揮發(fā)的烴類液體為吸收劑在板式塔吸收塔中進(jìn)行吸收，平均吸收溫度為38℃，i-CH90%。試求：410為完成此吸收任務(wù)所需的最小液氣比。操作液氣比為組小液氣比的倍時(shí)，為完成此吸收任務(wù)所需理論板數(shù)。各組分的吸收分率和離塔尾氣的組成。求塔底的吸收液量解：(1)最小液氣比的計(jì)算：N=∞，A=關(guān) 關(guān)V（L）Vmin

KA關(guān)

==(2)理論板數(shù)的計(jì)算：V 操作液氣比L 2L ）=尾氣的數(shù)量和組成計(jì)算：V minA Li非關(guān)鍵組分的i VKi吸收率i

AN1AAN1iii被吸收的量為vN1i，塔頂尾氣數(shù)量vN1ivi塔頂組成y1iviV按上述各式計(jì)算，將結(jié)果列于下表組分組分Kmol/KihCH4CH2 6CHCH3 8i-CH4 10n-CH4 10i-CH5 12n-CH5 12n-CH6 14合計(jì)---(4)塔底的吸收量LN

v100塔內(nèi)氣體平均流率：

2 Kmol/hL LL 0

L（

0.571290.18551.514塔內(nèi)液體平均流率：均

2 V 均而VN1 L0 V1 LN

100+L0LN聯(lián)立求解得LN

=h.L=h02：由題意知，i-CH為關(guān)鍵組分410由P=，t平=38℃

=(P-T-K圖)關(guān)(1)在最小液氣比下N=∞，A=中=V（L）Vmin

關(guān) 關(guān)K A= =關(guān) 關(guān)V (2)L 1.1L）V min

=所以理論板數(shù)為(3)它組分吸收率公式AiL(3)它組分吸收率公式AiLVK，iANAN11A1ii