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1章蒸馏3第五节两组分连续精馏的计算1
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&&化​工​原​理​课​件
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你可能喜欢式（c）代入式（d），得ln120?t'；T'2?15T'2?15；由式（c）与（e）得t'2=61.9℃T；QT1?T、液体的粘度随温度的升高而；2、孔板流量计又称流量计；转子流量计又称流量计；3、传热有效膜的定义：；4、传质通量的定义：；5、用相平衡可以判断吸收过程进行的方向，那么要发；y*或xAx*；6
式（c）代入式（d），得ln120?t'2?0.0558
ln120?t'2?1.057
T'2?15T'2?15
由式（c）与（e）得
t'2=61.9℃
T '2=69.9℃ Q'?T1?T'2?120?69.9?1.25即传热速率增加了25%。
QT1?T2120?80
1、液体的粘度随温度的升高而
2、孔板流量计又称流量计；转子流量计又称流量计。
3、传热有效膜的定义：。
4、传质通量的定义：。
5、用相平衡可以判断吸收过程进行的方向，那么要发生吸收必须有yA
y*或xAx*。 AA
6、对于溶解度大的气体，吸收速率为
7、蒸馏从操作压强看，可以分为
8、对于理想溶液，两组分的相对挥发度等于同温度下两个组分的
9、反渗透过程必须满足的两个条件；
10、多级全混流模型的模型参数为；
11、停留时间分布函数的测定方法有： 12、停留时间分布函数的数字特征：。
二、简答题（每小题5分，共20分）
1、简述精馏中用逐板计算法计算塔板数。
2、理想混合。
3、简述三种传热方式。 4、超临界流体及其应用。
三、计算题（每小题12分，共60分）
1. 如本题附图所示，蒸汽锅炉上装置一复式U形水银测压计，截面
2、4间充满水。已知对某基准面而言各点的标高为z0=2.1m， z2=0.9m，
z4=2.0m，z6=0.7m， z7=2.5m。试求锅炉内水面上的蒸汽压强。
2. 某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100mm，其导热系数分别为0.9W/（m·℃）及0.7W/（m·℃）。待操作稳定后，测得炉膛的内表面温度为700℃，外表面温度为130℃。为了减少燃烧炉的热损失，在普通砖外表面增加一层厚度为40mm、导热系数为0.06W/（m·℃）的保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃，外表面温度为90℃。设两层砖的导热系数不变，试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几？
3. 含氨极少的空气于101.33kPa，20℃被水吸收。已知气膜传质系数kG=3.15×10-6kmol/(m2·s·kPa)，液膜传质系数kL=1.81×10-4kmol/(m2·s·kmol/m3)，溶解度系数H=1.5kmol/(m3·kPa)。气液平衡关系服从亨利定律。求：气相总传质系数KG、KY；液相总传质系数KL、KX。
4. 在一填料层高度为5m的填料塔内，用纯溶剂吸收混合气中溶质组分。当液气比为1.0时，溶质回收率可达90%。在操作条件下气液平衡关系为Y=0.5X。现改用另一种性能较好的填料，在相同的操作条件下，溶质回收率可提高到95%，试问此填料的体积吸收总系数为原填料的多少倍？
5. 每小时将15000kg含苯40%（质量%，下同）和甲苯60%的溶液，在连续精馏塔中进行分离，要求釜残液中含苯不高于2%，塔顶馏出液中苯的回收率为97.1%。若进料为饱和液体，选用的回流比R=2.0，试求
(1)试求馏出液和釜残液的流量及组成，以摩尔流量和摩尔分率表示。
(2)提馏段操作线方程式，并说明操作线的斜率和截距的数值。
B***一 填空题
1、减小，升高2、压差，截面3、假设有一层厚度为?t的静止流体膜所具有的热阻，恰好和拟考查的对流传热过程的热阻相当，则该静止流体膜称之为传热的“有效膜”4、在物质传递过程中，某组分A在单位时间内通过单位面积传递的物质总量，称为A物质的传质通量。5、大于，小于6、气相一侧7、常压蒸馏、减压蒸馏和加压蒸馏8、饱和蒸汽压9、应有一种高选择性和高透过率的膜；膜两侧的操作压强必须高于溶液的渗透压10、串联级数N11、脉冲输入法，阶梯输入法12、数学期望，方差
1、答：假设塔顶冷凝器为全凝器，泡点回流，塔釜为间接蒸汽加热，进料为泡点进料。因塔顶采用全凝器，即y1=xD而离开第1块塔板的x1与y1满足平衡关系，因此x1可由汽液相平衡方程求得。即x1?y1??(??1)y1。第2块塔板上升的蒸汽组成y2与第1块塔板下降的液体组成x1满足精馏段操作线方程，即y2?RR?1x1?1R?1xD。 同理，交替使用相平衡方程和精馏段操作线方程，直至
计算到xn&xq(即精馏段与提馏段操作线的交点)后，再改用相平衡方程和提馏段操作线方程计算提馏段塔板组成，至xw’&xw为止。
2、答：①、反应器内的浓度和温度均均一致，并且等于出口处的物料浓度和温度。
②、物料粒子的停留时间参差不齐，有一个典型分布。
3、热传导又称导热。是指热量从物体的高温部分向同一物体的低温部分、或者从一个高温物体向一个与它直接接触的低温物体传热的过程。是依靠分子、原子、离子、自由电子等微观粒子的热运动来实现热量传递称为热传导。对流传热依靠流体的宏观位移，将热量由一处带到另一处的传递现象。对流传热是由于流体内部个部分质点发生宏观运动和混合而引起的热量传递，因而对流传热只能发生在流体内部。辐射传热：因热的原因而产生的电磁波在空间的传递称为热辐射。
4、超临界流体(supercritical fluid，简称SCF)可用临界温度和临界压力的形式来定义。气、液两相呈平衡状态的点叫临界点。在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力。高于 临界温度和临界压力而接近临界点的状态称为超临界状态。处于超临界状态时，气、液两相性质非常接近。只要应用于萃取方面。
1. 解：按静力学原理，同一种静止流体的连通器内、同一水平面上的压强相等，故有
p1=p2，p3=p4，p5=p6
对水平面1-2而言，p2=p1，即
p2=pa+ρig（z0－z1）
对水平面3-4而言，
p3=p4= p2－ρg（z4－z2）
对水平面5-6有
p6=p4+ρig（z4－z5）
锅炉蒸汽压强
p=p6－ρg（z7－z6）
p=pa+ρig（z0－z1）+ρig（z4－z5）－ρg（z4－z2）－ρg（z7－z6）
则蒸汽的表压为
p－pa=ρig（z0－z1+ z4－z5）－ρg（z4－z2+z7－z6）
=1×(2.1－0.9+2.0－0.7)－×
(2.0－0.9+2.5－0.7)
=3.05×105Pa=305kPa
2. 解：加保温层前单位面积炉壁的热损失为?Q? ???A?1
此时为双层平壁的热传导，其导热速率方程为：
?Q??t1?t3?700?130?2244W/m2 ???1?20.10.1?A?1
?1??20.9?0.7
???A?2加保温层后单位面积炉壁的热损失为?Q?
此时为三层平壁的热传导，其导热速率方程为：
?Q????706W/m ??0.10.10.04?1?2?3?A?2????0.90.70.06?1?2?3
故加保温层后热损失比原来减少的百分数为：
?Q??Q???????A?1?A?2?100%??100%?68.5%2244?Q????A?1
3. 解：因为物系的气液平衡关系服从亨利定律，故可由式求KG
KG?1kG?1HkL?13.15?10?6?11.5?1.81?10?45?3.24?10
KG=3.089×10-6kmol/（m2·s·kPa）
由计算结果可见
此物系中氨极易溶于水，溶解度甚大，属“气膜控制”系统，吸收总阻力几乎全部集中于气膜，所以吸收总系数与气膜吸收分系数极为接近。
依题意此系统为低浓度气体的吸收，KY可计算。
KY?PKG?101.33?3.089?10?6?3.13?10?4
kmol?m?s? 1
KL?1kL?HkG?11.81?10?4?1.53.15?10
m3?65?4.815?10
KL?2.08?10?6kmol/（m2·s·）
同理，对于低浓度气体的吸收，可用式求KX
由于溶液浓度极稀，c可按纯溶剂——水来计算。
Ms?.6kmol/m
KX=KL·c=2.08×10-6×55.6=1.16×10-4kmol/（m2·s）
4. 解：本题为操作型计算，NOG宜用脱吸因数法求算。
原工况下：
N?OG?Y?mXln??1?S?1
1?S?Y2?mX122??S? ?
S?mqn,B?0.5
Y2?mX22?Y1Y2?11?0.9?10
NOG?11?0.5ln??1?0.5??10?0.5??3.41
气相总传质单元高度为：
HOG?qn,BKYaS?HNOG?53.41?1.466
新工况（即新型填料）下：
N??1ln?0.5??0.5?4.703 OG?0.5?1?0.95??
KYaqn,BKYa?SHOG?HOG??H?NOG?54.703?1.063 则
即新型填料的体积传质系数为原填料的1.38倍。
5. 解：(1)苯的分子量为78；甲苯的分子量为92。
釜残液组成
xW?40//92?0.44 2/782/78?98/92?0.0235
原料液的平均分子量
MF=0.44×78+0.56×92=85.8
原料液流量
qn,F==175.0kmol/h
qn,DxD/qn,FxF=0.971
qn,DxD=0.971×175×0.44
全塔物料衡算
qn,D+qn,W=qn,F=175
qn,DxD+qn,WxW=qn,FxF
qn,DxD+0.0235qn,W=175×0.44
联立式a，b，c，解得
qn,D=80.0 kmol/h
qn,W=95.0 kmol/h
qn,W=95kmol/h
qn,F=175kmol/h
qn,D=80kmol/h
qn,L=Rqn,D=2.0×80=160kmol/h
因泡点进料，故
将以上数值代入提馏段操作线方程式
ym160?1??95??xm?0.0235
??1?1.4xm??0.0093 或
该操作线的斜率为1.4，在y轴上的截距为－0.0093。由计算结果可看出，本题提馏段操作线的截距值是很小的，一般情况下也是如此。
知识点:340
用离心泵经φ57×3.5mm的钢管,将敞口贮槽内的有机溶剂(密度800kg.m?,粘度为20cp)输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的液面高度保持20m，见附图。已知钢管总长度(包括局部阻力当量长度) 为25m，反应器内的压力恒定为4kgf.cm?(表压) ，有机溶液输送量为6m?.h?，泵的效率为60%，试确定泵提供的轴功率。
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学年第二学期 《化工原理》期末试卷题号 分数一、填空(共 30...6例题_百度文库
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第四章液体的精馏
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