分离过程习题答案

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1、第一章绪论1.列出5种使用ESA和5种使用MSA的分离操作。答：属于ESA分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。属于MSA分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取（双溶剂）、吸收、吸附。2.比较使用ESA与MSA分离方法的优缺点。答：当被分离组分间相对挥发度很小，必须采用具有大量塔板数的精馏塔才能分离时，就要考虑采用萃取精馏（MSA），但萃取精馏需要加入大量萃取剂，萃取剂的分离比较困难，需要消耗较多能量，因此，分离混合物优先选择能量媒介(ESA)方法。3.气体分离与渗透蒸发这两种膜分离过程有何区别？

2、答：气体分离与渗透蒸发式两种正在开发应用中的膜技术。气体分离更成熟些，渗透蒸发是有相变的膜分离过程，利用混合液体中不同组分在膜中溶解与扩散性能的差别而实现分离。5.海水的渗透压由下式近似计算：π=RTC/M，式中C为溶解盐的浓度，g/cm3；M为离子状态的各种溶剂的平均分子量。若从含盐0.035g/cm3的海水中制取纯水，M=31.5，操作温度为298K。问反渗透膜两侧的最小压差应为多少kPa?答：渗透压π=RTC/M＝8.314×298×0.035/31.5=2.753kPa。所以反渗透膜两侧的最小压差应为2.753kP

3、a。9.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：（1）总变更量数Nv;（2）有关变更量的独立方程数Nc；（3）设计变量数Ni;（4）固定和可调设计变量数Nx,Na；（5）对典型的绝热闪蒸过程，你将推荐规定哪些变量？思路1：3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

4、Na＝0解：（1）Nv=3(c+2)（2）Nc物c能1相c内在(P，T)2Nc=2c+3（3）Ni=Nv–Nc=c+3（4）Nxu=(c+2)+1=c+3（5）Nau=c+3–(c+3)=0思路2：输出的两股物流看成是相平衡物流，所以总变量数Nv=2(C+2)独立方程数Nc：物料衡算式C个，热量衡算式1个,共C+1个设计变量数Ni=Nv-Ni=2C+4-(C+1)=C+3固定设计变量Nx:有C+2个加上节流后的压力共C+3个可调设计变量Na：有011.满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图，求：（1）设计变更量数是多少？（2）

5、如果有，请指出哪些附加变量需要规定？解：Nxu进料c+2压力9c+11=7+11=18Nau串级单元1传热1合计2NVU=Nxu+Nau=20附加变量：总理论板数。第一章单级平衡过程2.计算在0.1013MPa和378.47K下苯(1)-甲苯(2)-对二甲苯(3)三元系，当x=0.3125，x=0.2978，x=0.3897时的K值。汽相为理想气体，液相为非理想溶液。并与完全理想系的K值比较。已知三个二元系的Wilson方程参数。;;(单位：J/mol)在T=378.47K时液相摩尔体积为：；；安托尼公式为：苯：；甲苯：；

6、对二甲苯：；()解1：由Wilson参数方程=1.619=0.629同理：；；由Wilson方程：；；根据安托尼方程：；；由式(2-38)计算得：；；如视为完全理想系，根据式(2-36)计算得：；；解2：在T=378.47K下苯：；=207.48Kpa甲苯：；=86.93Kpa对二甲苯：；=38.23KpaWilson方程参数求取=0.9132=1.019=1.2752故而完全理想系：3.在361K和4136.8kPa下，甲烷和正丁烷二元系呈汽液平衡，汽相含甲烷0.60387%（mol）,与其平衡的液相含甲烷0.1304%

7、。用R-K方程计算和Ki值。解：a11==3.222MPa•dm6•k0.5•mol-2a22==28.9926 MPa•dm6•k0.5•mol-2b1==0.0298 dm3mol-1b2==0.0806 dm3mol-1其中Tc1=190.6K,  Pc1=4.60MpaTc2=425.5K,  Pc2=3.80Mpa均为查表所得。a12=√a11•a22=9.6651MPa•dm6•k0.5•mol-2液相：a＝a11x12+2a12x1x2+a22x22 =3.22×0.13042+2×9.6651×0.1304

8、×0.8696+28.9926×0.86962 =24.1711b=b1x1+b2x2=0.0298×0.1304+0.0806×0.8696=0.0740由R－K方程：P=RT/(V-b)-a/[T0.5V(V+b)]4.1368＝－解得 Vml=0.1349ln=ln[V/(V-b)]+[bi/(V