当前位置:文档之家› 广州大学分离工程答案

广州大学分离工程答案

类似的

某分离乙烷和丙烯连续精馏,其进料组成(摩尔分数)如下:

组分 甲烷 乙烷 丙烯 丙烷 异丁烷 正丁烷 组成 0.05 0.35 0.15 0.20 0.10 0.15 α平均 10.95 2.59 1.000 0.884 0.442 0.296

要求馏出液中丙烯浓度≤2.5%,

釜液中乙烷浓度≤5.0%,并假定釜液中不出现甲烷,在馏出液中不出现丙烷及其更重的组分。试求:(1)进料量为100kmol/h ,馏出液和釜液的组成及流量;(2)若按饱和液体进料,进料温度为26℃,平均操作压力为2.776MPa ,使用简捷法计算理论级数(塔顶采用全凝器);(3)确定进料位置。 解:(1)取100kmol/h 为基准,按清晰分割作物料衡算。

100=D+W D=(100×0.05)+(100×0.35-0.05W )+0.025D

解得D=37.8378kmol/h ,W=62.1622kmol/h ,

故D1=5kmol/h ,D2=100×0.35-0.05W=31.8919kmol/h ,D3=0.025D=0.9459kmol/h

D4=0,D5=0,D6=0

W1=100×0.35-31.8919=3.1081 W2=100×0.15-0.9459=14.0541 W3=100×0.20=20 W4=100×0.10 =10 W5=100×0.15=15

将D 和W 中各组分量和组成列于下表:

组分 甲烷 乙烷 丙烯 丙烷 异丁烷 正丁烷 ∑ 组成 0.05 0.35 0.15 0.20 0.10 0.15 1.00 α平均 10.95 2.59 1.000 0.884 0.442 0.296

Di/(kmol/h) 5 31.8949 0.9459 0 0 0 37.8378 X iD 0.1321 0.8429 0.0250 0 0 0 1.0000 Wi/(kmol/h) 0 3.1081 14.0541 20.0 10.0 15.0 62.1622 X iw 0 0.0500 0.2261 0.3217 0.1609 0.2413 1.0000

(注:以上部分应该与试卷一样)

(2)求理论级数N m

A 、由题意知,乙烷、丙烯分别为轻重关键组分,则最少理论级数为

= =5.282级

B 、由恩德吾特方程求最小回流比Rm

由 =1-1=0,试差计算θ值,设θ=1.7,

=7

.195.1095.1005.0-?+

7.159.259.235.0-? +7.11115.0-? +7.1884.0884.020.0-?+7

.1422.0422

.01.0-?

+

7

.1296.0296

.015.0-? =0.5821重复设θ值重复上计算,

hk

lk lk B hk B hk D lk D m x x x x N ,,,,,lg lg α???? ???=59.2lg 05.0025.02261.08429.0lg ??? ????q x i i F

i i -=-∑

=11,θαα∑=-1,i i F

i i x θαα∑=-1

,i i

F i i x θ

α

α

设θ分别=1.4、1.38、1.393(结束), =0.01808、-0.02982、0.00124(结束)

所以θ=1.393,将其代入 =+1得

Rm= -1=

393

.195.101321.095.10-?+

393

.159.28429.059.2-?+

393

.11025.01-?-1=0.9116

C 、求R=1.5Rm 时的N

R=1.5Rm=1.5×0.9116=1.09392 , =0.08707 ,查吉利兰图得: =0.56

而Nm=5。282,解得N=13.28

(3) 确定进料位置

(N R )m = =

=2.806级

(N R )m / N m =N R /N 所以N R =2.806×13.28/ 5.282=7.056级

=1

i i Z k ∑ > 1 T >B T 可能为汽液两相区,ν>0

< 1 T

一、什么是提取系数、吸收因子、传质单元数。传质设备的流向有哪些及它们之间的关系?

提取系数φ:是用来表征工业吸收器和理想吸收器的差距,即溶质在吸收器和

理想吸收器中吸收量之比。,其中,y2e 为气相出口处与吸收剂中x2平衡的气相浓度。

吸收因子: =L/m (G=1)。

传质单元数:表征吸收单元难易程度的量 其中

∑=-1

,i i D i i x θαα∑=-1,i i D

i i x θ

αα1

+-R R R m 1+-N N N m

R

hk lk hk lk hk lk F

D x x x x )lg()/()(lg ,α

??????59.2lg )15.035.0/()025.08429.0(lg ??????mG

L A =)()(ln 1

ln 122112211OG b mx y b mx y B y

y y y B N e

e +-+-=--=A B 11-=

三者的关系:

(1)逆流吸收过程 ,不循环时,

(2)并流吸收过程

不循环时,

对几种流向的影响:

(1)在相同的N OG 和A 下,φ逆流>φ错流>φ并流>φ全混流。

(2)具有气液自身循环的φ值小于不循环的φ值。循环次数越多、φ值越小。 (3)在相同的φ和N OG 下,逆流所用的吸收剂量L 为最少;在相同的φ和L 下,逆流所需的N OG 最少。

(3)当A>1时,若N OG 足够大,说明气体中溶质的吸收也会足够大,这是因为L/G>m 。

(4)当A>10时,表明吸收液量很大,不同流向的φ趋于接近,两相的流向显得不重要。

(5)当A<<1时,表明吸收液量严重不足,吸收液趋于饱和,各种流向的φ都趋于很低。

传质设备的流向有:逆流、错流、并流、全混流。影响:在相同的传质单元数NOG 和吸收率A 下,提取系数φ值以逆流最大,错流次之,并流更差,全混流最小。

一、分离过程的特征是什么?举例说明分离剂的分类?

1、 分离过程的特征:分离某种混合物成为不同产品的过程,是个熵减小的过程,不能自发

进行,因此需要外界对系统作功(或输入能量)方能进行。

2、 分离剂的分类:一类为能量添加剂,诸如热、压力、电、磁、离心、辐射等能量;另一

类是物质添加剂,过滤介质、吸收剂、表面活性剂、吸附剂、离子交换树脂、液膜及固膜材料等等都是

二、什么是设计变量,

在设计时所需要指定的独立变量的数目,即设计变量。

1、在装置中某一单元以串联的形式被重复使用,则用Nr 以区别一个这种单元与其他单元的联结情况,每一个重复单元增加一个变量。

2、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

φφ

)111(1n 1111ln 1G OG L

An A A B N -+--++=)(φφ--=1/1ln 1OG A

B N )n 111()exp(n 1111)exp(L

G A BN A A BN OG OG -+--+-=)(φA BN BN OG OG /1)exp(1)exp(--=

φφ

φ)11(11

n 1111ln

1G OG A An A B

N L

--+---=)()An 1n 111()exp(111)exp(L

G A BN A BN OG OG +-----=

)(φ)1ln(111ln 1OG φφB B

B B N --=-=)]exp(1[1OG BN B --=φ

多余的相关的物流变量数,或者是每一单元间物流附加(c+2)个等式。

三、什么是多效精馏和热泵精馏,它们各自的作用是什么?

所谓多效精馏,是根据多效蒸发原理提出,为了提高精馏过程热量供应和移除的效率,把操作压力不同的几个塔,依压力高低的顺序组合起来,相邻两个塔的高压塔塔顶蒸汽作低压塔再沸器的热源。其作用是为了节省能耗

热泵精馏:将温度较低的塔顶蒸汽经压缩后作为塔底再沸器的热源,称为热泵精馏。其作用是消耗一定的机械能来提高低温蒸汽的能位而加以利用。

四、

五、说明三种传质模型的特点及存在的问题。

双膜论的特点:

①流动状态:气液接触界面两侧有一层稳定的滞流膜,它不同于流体力学的滞流边界层。

②传递方式:在膜两侧的主体流动区内物质的浓度趋于一致,滞流膜内的传质方式以分子扩散来实现,传质阻力由气相主体、气膜、界面、液膜和液相主体的阻力叠加而成,但主要集中在气膜和液膜层。

③界面状况:界面无阻力,气液两相在界面立即达到平衡。

双膜论存在的问题:

①往往传质设备的内构件已造成气液相接触的不固定的相界面。如喷射式、鼓泡型。

②无法形成稳定的膜,也就无法建立稳定的浓度梯度。

③即使存在相对稳定的膜,但膜厚度也是无法测定的。

④界面阻力通常很难小到可以忽略的程度,除非界面非常清洁。

渗透论的特点:

①传质前,两相主体中的浓度是均匀的;传质速率随时间增加而降低,膜内是非稳态的传质。

②液相主体中的任一微元都有可能被主体内的流动带到气液相界面上,并假定所有被带到界面的微元在界面的停留时间相同,并参与到不稳定传质过程中,直到被带回主体为止。

③界面无阻力,气液两相在界面达到平衡。

渗透论存在的主要问题

①液相微元在界面的停留时间无法定量获得。

②液相微元在气液相界面上的停留时间不可能相同。

表面更新论的要点:传质是非稳态的

①在界面上的每一个微元具有不同的暴露时间(寿命),但它们被另一微元置换的机会

均等。

②无论气相或液相都可能发生被旋涡携带的过程,所以表面是不断更新的。

③每个进入界面的微元均按瞬变传质的规律向液膜内渗透,微元在界面的停留时间符

合寿命分布的规律。

表面更新论存在的问题:表面更新率S无法确定。

论述题

一、精馏计算新算法在哪些方面做了选择,写出三对角矩阵法的MESH方程,并说明

其缺点和改进?

从三方面作了不同的选择:1、迭代变量,即选择那些变量在迭代计算中逐步修正而趋向正确解,而其余变量则可从迭代变量算得。2、迭代算法组织,首先要决定是整个方程一起联列解,还是分开解。如果选择联列解,还需对方程和迭代变量的排列和对应作

出决定;如果选择分块解,则需确定方程组如何分块,哪个变量与哪一分块方程匹配求解,哪一块放在内层先迭代计算,哪一块置于外层后迭代计算。3、摩尔流率的归一圆整或组分摩尔流率的修正,以及迭代加速方法的选择。 MESH 方程:

物料平衡式(M 方程)

ij

j j i j ij j j ij j j j i j z F y V x U L y G V x L -=++-+-++--1,11,1)()( ②相平衡关系式(E 方程) ij

ij ij x k y =

③摩尔分率加和式 (S 方程) 1=∑ij x 或

1

=∑ij y

④热量平衡式(H 方程)

j

Fj j j j j j j j j j j j Q H F H V h U L H G V h L +-=++-+-++--1111)()(

缺点:对于非理想性强的物系不适用,计算振荡或发散

改进:用 法,对组分摩尔分率加和归一办法进行改进,有利于提高收敛性

二、 什么是提取系数、吸收因子、传质单元数。传质设备的流向有哪些及它们之间的关

系? 提取系数φ:是用来表征工业吸收器和理想吸收器的差距,即溶质在吸收器和理想吸收器中吸收量之比。e

2121y y y y --=φ

吸收因子:

传质单元数:表征吸收单元难易程度的量

传质设备的流向有:逆流、错流、并流、全混流。影响:在相同的传质单元数NOG 和吸收率A 下,提取系数φ值以逆流最大,错流次之,并流更差,全混流最小。

相关文档
  • 基础工程广州大学

  • 分离工程习题集及答案

  • 广州大学汇编试卷答案

  • 分离工程习题完整答案

  • 工程测量考试题及答案

  • 分离工程试卷及答案

相关文档推荐: