一、 填空题。
1.饱和液体进科时,q=__1___l′=_l+f___v′=_v___
2.精馏操作一般用于分离__气体___混合物,其原理是利用原料中各组分的___溶解度___差异来达到分离的目的。
3.知q=1.7,则加料中液体量与总加料量之比是 1:1 。
4.对一定组成的二元体系的精馏过程,压力越大,则相对挥发度越___小___对分离越___不利___
5.板式塔从总体上看气液两相呈__气相___接触,在板上气液两相呈__液相___接触。
6.任写出板式塔三种不正常操作状况:漏液;雾沫夹带;液泛;气泡夹带;液相量不足(任意三个)
7在填料塔中气流量相同的情况下,液体流量越大,液膜越厚 ,压降越大 。
8.对流干燥的特点是传热、传质方向相反的过程 。
9.常压下,空气中水汽分压为20mmhg时,其湿度h=__0.0168__。
10.相对湿度φ可以反映湿空气吸收水汽能力的大小,当φ值大时,表示该湿空气的吸收水汽的能力小 ;当φ=0时,表示该空气为绝干气 。
二、 选择题
1.精馏塔中引入回流,下降的液相与上升的汽相发生传质,使上升的汽相中轻组分浓度提高,最恰当的说法是( d )。
a. 液相中轻组分进入汽相。
b. 汽相中重组分进入液相
c. 液相中轻组分、重组分同时进入汽相,但其中轻组分较多
d. 液相中轻组分进入汽相和汽相中重组分进入液相同时发生。
2.溶液连续精馏计算中进料热状态的变化将引起以下线的变化( b )。
a.平衡线
b. 操作线与q线。
c.平衡线与操作线
d. 平衡线与q线。
3.当进料为气液混合物且气液摩尔比为1比3时,则进料热状况参数q值为( c )
a. 0.5b. 1c. 0.75d. 0.6
4.在连续精馏塔中,进行全回流操作,已测得相邻实际塔板上液相组成分别为、(均为易挥发组份摩尔分率)。已知操作条件下相对挥发度为3,则以液相组成表示的第n板的单板效率( b )。
a. 77.5% b. 76.2% c . 80% d. 71.3%
全回流时,
5.直接水蒸汽加热的精馏塔适用于( c )的场合。
a. 节约再沸器。
b. 任意混合液体。
c. 混合液体为水溶液,且对塔底馏出液浓度要求不高。
6.为了使通过填料塔的压降小,应选( a )大的填料。
a. 空隙率b. 比表面积c. 体积。
7塔板上降液管出口处布置安定区的目的是为了( c )。
a. 防止漏液量过大。
b. 防止雾沫夹带量过高。
c. 防止越堰液体的气体夹带量过高。
d. 液体分布不均匀。
8.板式塔中操作弹性最大的是( b )
a筛板塔 b 浮阀塔c 泡罩塔。
9.在湿度一定时,不饱和空气的温度越高,其相对湿度越( a )。
a. 愈高b. 愈低c. 不变。
10.物料的非结合水分一定是( b )。
a. 平衡水分 b. 自由水分 c. 结合水分。
三、 判断题。
1.为了节省再沸器的费用,通常采用直接蒸汽加热。
2.蒸馏操作依据是组分间沸点差异。
3.精馏塔任意一块理论板上,其液相的泡点温度等于气相的**温度。(×
4.板式塔任一块塔板上的效率都等于全塔效率。
5.鼓泡吸收是气体分散成气泡通过液体,因此,气体为分散相,液体为连续相。
6.填料塔的填料表面是提供气液接触的场所。
7.在一定温度下,物料中的结合水分与非结合水分的划分只与物料本身性质有关,而与空气状态无关。
8.在t—x—y图中,汽相线与液相线,离得越开,表示该系统越容易分离,若汽相线与液相线重合,则不能分离。(√
9.精馏段操作线是指相邻两块塔板间,下面一块板蒸汽组成和上面一块板液相组成之间的定量关系方程。(√
四、 计算题。
1.分离一混合液,进料组成为0.5,馏出液组成为0.
95,残液组成为0.02(以上组成均为苯的摩尔分率)。泡点进料,塔顶冷凝器为全凝器,塔釜为间接蒸汽加热。
体系的平均相对挥发度为2.5。
试求:(1) 最小回流比;
2) 若回流比取最小回流比的1.5倍,列出精馏段操作线方程;
3) 列出提馏段操作线方程。
解:(1)泡点进料。
解得。2)r=1.5rmin=1.1×1.5=1.65
3)令f=1kmol/h
由物料恒算得:
解得d=0.52kmol/h;w=0.48kmol/h
q=1 提馏段操作线方程为:
2.在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。该物系的平均相对挥发度为2.
5。原料液组成为0.35(易挥发组分摩尔分率,下同),饱和蒸气加料。
塔顶采出率为40%,且已知精馏段操作线方程为y=0.75x+0.20,试求:
(1)提馏段操作线方程:
2)若塔顶第一板下降的液相组成为0.7,求该板的气相默夫里效率emv1。
解:先由精馏段操作线方程求得r和xd,再任意假设原料液流量f,通过全塔物料衡算求得d、w及xw,而后即可求出提馏段操作线方程。
emv1可由默夫里效率定义式求得。
1)由精馏段操作线方程知。
解得 r=3.0
解得 xd=0.8
设原料液流量f=100kmol/h
则 d=0.4×100=40kmol/h
w=60kmol/h
因q=0,故。
=l=rd=3×40=120kmol/h
=v-(1-q)f=(r+1)d-(1-q)f=4×40-100=60kmol/h
提馏段操作线方程为。
2)板效率emv
由默夫里板效率定义知:
其中 y1=xd=0.8
y2=0.75×0.7+0.2=0.725
故 3.在常压下将含水质量分数为5%的湿物料以1.58kg/s的速率送入干燥器,干燥产物的含水质量分数为0.
5%。所用空气的温度为20℃、湿度为0.007kg/kg干气,预热温度为127℃,废气出口温度为82℃,设为理想干燥过程。
试求:(1)空气用量v;
(2)预热器的热负荷。
解:(1)绝对干物料的处理量。
进、出干燥器的含水量为。
水分汽化量为
气体进干燥器的状态为。
气体出干燥器的状态为,
出口气体的湿度为。
空气用量为。
2)预热器的热负荷为。
4.一理想干燥器在总压100kpa下将物料由含水50%干燥至含水1%,湿物料的处理量为20kg/s。室外空气温度为25℃,适度为0.005kg
水/kg干气,经预热后送入干燥器。废气排出温度为50℃,湿度为0.0495k**/kg干气。
试求:(1)空气用量v(kg/s)
(2)预热温度(℃)
(3)干燥器热效率。
解:(1)由题可得。
(2)因为干燥过程为理想干燥过程,即为等焓干燥过程。
所以。 t1=163
(3)理想干燥过程不计热量损失和补充热量。
例1】在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物,塔顶为全凝器,塔釜间接蒸汽加热,平均相对挥发度为2.47,饱和蒸汽进料。已知进料量为150kmol/h,进料组成为0.
4(摩尔分率),回流比为4,塔顶馏出液中苯的**率为0.97,塔釜采出液中甲苯的**率为0.95。
试求:1)塔顶馏出液及塔釜采出液组成;(2)精馏段操作线方程;(3)提馏段操作线方程;(4)回流比与最小回流比的比值;(5)若全回流操作时,塔顶第一块塔板的气相默弗里板效率为0.6,全凝器液相组成为0.98,求由塔顶第二块板上升的气相组成。
解:(1)塔顶馏出液及塔釜采出液组成;由a)b)
f=d+w+150c)
d)联立(a)、(b)、(c)和(d)求解得:
w=87.3kmol/h, d=62.7kmol/h
xw=0.0206, xd=0.928
2)精馏段操作线方程;
3)提馏段操作线方程;
饱和蒸气进料,故 q=0 ,
则 4)回流比与最小回流比的比值;
q=0, 由得
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