分离过程计算题.doc

计算类型
第一章:
1: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;
解: 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
2: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。
第二章:
1:%,%,%%。试求混合物在25℃时的露点压力与泡点压力,并确定在t=25℃,p=1MPa大气压时的气相分率。
解:℃时的露点压力
设p=1MPa=,由t=25℃查图2-1a得:
K1=165,K2=27, K3=, K4=
选异丁烷为参考组分,则
由和t=25℃查图2-1a得p=650kPa:
K1=28,K2=, K3=, K4=
故混合物在25℃时的露点压力为650kPa。
℃时的泡点压力
设p=1MPa=,由t=25℃查图2-1a得:
K1=165,K2=27, K3=, K4=
选异丁烷为参考组分,则
由和t=25℃查图2-1a得p=2800kPa:
K1=,K2=, K3=, K4=

由和t=25℃查图2-1a得p=1550kPa:
K1=,K2=, K3=, K4=
由和t=25℃查图2-1a得p=1800kPa:
K1=,K2=, K3=, K4=
则混合物在25℃时的泡点压力为1800kPa。
=25℃,p=1MPa=
K1=165,K2=27, K3=, K4=
故在t=25℃,p=1MPa大气压时的气相分率等于1。
2:含有80%(mol)醋酸乙酯(A)和20%(mol)乙醇(E)的二元物系。液相活度系数用Van Laar方程计算,AAE=,AEA=。。
解:由Vanlaar方程得:
,得=
, 得=
因为低压气体可视为理想气体,故
,得 
(1) 泡点温度时,设T=,由安托尼方程得
=,  =
故+=
=<1, 可知所设温度偏低,重设T=:
此时=,  =
+==≈1

(2) 求露点温度,此体系可视为理想气体,由,得
设T=
由安托尼方程得=,  =,
故==>1,故所设温度偏低
重设T==≈1

3:(摩尔分数),,,在t=94℃和p=,试估算平衡时混合物的气化分率及气相和液相组成。已知K1=,K2=,K3=。
解:设=,由t=94℃,p==2410kPa,K1=,K2=,K3=:
故混合物处于两相区,可进行闪蒸计算。

故=。由, 得
;;
;或
;;
或
第三章:
已知第一脱甲烷塔的进料组成及操作条件下各组分的相平衡常数如下表所示,要求甲烷的蒸出率为98%,乙烯的回收率为96%,试分别按清晰分割和不清晰分割方法计算馏出液和釜液的组成,并比较两种计算结果。
序号
1
2
3
4
5
6
7
组分
H2
CH4
C2H4
C2H6
C3H6
C3H8
C4
xiF/摩尔%







Ki