分离工程课后习题答案第一章列出5种使用ESA和5种使用MSA的分别操作。答：属于ESA分别操作的有精馏、萃取精馏、汲取蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。属于MSA分别操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取（双溶剂）、汲取、吸附。海水的浸透压由下式近似计算：=RTC/M，式中C为溶解盐的浓度，g/cm3；M为离子状态的各样溶剂的均匀分子量。若从含盐0.035g/cm3的海水中制取纯水，M=31.5，操作温度为298K。问反浸透膜双侧的最小压差应为多少kPa?答：浸透压=RTC/M8.3142980.035/31.5=2.753kPa。因此反浸透膜双侧的最小压差应为2.753kPa。假定有一绝热均衡闪蒸过程，全部变量表示在所附简图中。求：1）总更改量数Nv;2）相关更改量的独立方程数Nc；（3）设计变量数Ni;V,yi,Tv,Pv4）固定和可调设计变量数Nx,Na；5）对典型的绝热闪蒸过程，你将介绍规定哪些变量？FziTFV-2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PFL,xi,TL,PL习题5附图热量衡算式1个相均衡构成关系式C个1个均衡温度等式1个均衡压力等式共2C+3个故设计变量Ni=Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3固定设计变量NxC+2,加上节流后的压力，共C+3个可调设计变量Na0解：（1）Nv=3(c+2)（2）Nc物c能1相c内在(P，T)2Nc=2c+3（3）Ni=NvNc=c+34）Nxu=(c+2)+1=c+3（5）Nau=c+3(c+3)=0思路2：输出的两股物流当作是相均衡物流，因此总变量数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.知足以下要求而设计再沸汽提塔见附图，求：（1）设计更改量数是多少？塔顶产物（2）假如有，请指出哪些附带变进料，227K，2068kPa量需要规定？组分Kmol/h9N21.0u进料c+2C154.4解：Nx67.6C2压力9C3141.1C454.7c+11=7+11=18C556.033.3C62au串级单元1N传热1共计2塔底产物UuuNV=Nx+Na=20习题6附图附带变量：总理论板数。采纳单个精馏塔分别一个三组分混淆物为三个产品(见附图),试问图中所注设计变量可否使问题有独一解?假如不,你以为还应规定哪个(些)设计变量?解:NU进料c+2X压力40+1+1c+44=47uNa3+1+1+2=7设计变量：回流比，馏出液流率。第二章一液体混淆物的构成为：苯0.50；甲苯0.25；对二甲苯0.25(摩尔分率)。分别用均衡常数法和相对挥发度法计算该物系在100kPa式的均衡温度和汽相构成。假定为完整理想系。解1：均衡常数法：设T=368K用安托尼公式得：P1s156.24kPa；P2s63.28kPa；P3s26.88kPa由式(2-36)得：K11.562；K20.633；K30.269y10.781；y20.158；y30.067；yi1.006因为yi1.001，表示所设温度偏高。由题意知液相中含量最大的是苯，由式(2-62)得：K1K11.553可得T367.78Kyi重复上述步骤：K11.553；K20.6284；K30.2667y10.7765；y20.1511；y30.066675；yi1.0003在温度为367.78K时，存在与之均衡的汽相，构成为：苯0.7765、甲苯0.1511、对二甲苯0.066675。用相对挥发度法：设温度为368K，取对二甲苯为相对组分。计算相对挥发度的：135.807；232.353；331.000甲苯对二甲苯组分i苯(1)(2)(3)0.500.250.251.0005.8072.3531.0002.9033.7410.58830.2500580.7761.0000.15720.066800解2：均衡常数法。假定为完整理想系。设t=95苯：lnP1s20.79362788.5/(95273.1552.36)11.96；甲苯：lnP2s20.90653096.52/(95273.1553.67)11.06；对二甲苯：lnPs20.98913346.65/(95273.1557.84)10.204；3K1P1s105Ps0.63581.5691051.569；K22PP选苯为参照组分：K121.5691.552；解得T2=94.611.011lnP2s11.05；P2s6.281104PalnP3s10.19；P3s2.6654104PaK2=0.6281K3=0.2665故泡点温度为94.61，且y11.5520.50.776；y20.62810.250.157；y30.26650.250.067相对挥发度法设t=95，同上求得K1=1.569，K2=0.6358，K3=0.2702135.807，232.353，331故泡点温度为95，且y15.8070.50.776；3.742.3530.250.15710.250.067y274y33.743.；11.构成为60%(mol)苯，25%甲苯和15%对二甲苯的100kmol液体混淆物，在101.3kPa和100下闪蒸。试计算液体随和体产物的量和构成。假定该物系为理想溶液。用安托尼方程计算蒸气压。解：在373K下苯：S20.79362788.51T52.36S179.315kPalnP1P1甲苯：lnP2S20.90653096.52T53.67P2S73.834kPa对二甲苯：lnP3S20.9813346.65T57.84P3S31.895kPa计算混淆组分的泡点TBTB=364.076K计算混淆组分的露点TDTD=377.83K此时：x1=0.38，x2=0.3135，x3=0.3074，L=74.77kmol；y1=0.6726，y2=0.2285，y3=0.0968，V=25.23kmol。用图中所示系统冷却反响器出来的物料，并从较重烃中分别轻质气体。计算走开闪蒸罐的蒸汽构成和流率。从反响器出来的物料温度811K，构成以下表。闪蒸罐操作条件下各组分的K值：氢-80；甲烷-10；苯-0.01；甲苯-0.004解：以氢为1，甲烷为2，苯为3，甲苯为4。总进料量为F=460kmol/h，z10.4348，z20.4348，z30.1087，z40.0217组分流率，mol/h又K1=80，K2=10，K3=0.01，K4=0.004氢200甲烷200由式(2-72)试差可得：=0.87，苯50由式(2-68)计算得：甲苯10y1=0.4988，y2=0.4924，y3=0.008，y4=0.0008；V=400.2mol/h。在101.3kPa下，对构成为45%(摩尔)正己烷，25%正庚烷及30%正辛烷的混淆物。求泡点和露点温度将此混淆物在101.3kPa下进行闪蒸，使进料的50%汽化。求闪蒸温度，两相的构成。解：因为各组分都是烷烃，因此汽、液相均可当作理想溶液，KI只取决于温度和压力，可使用烃类的P-T-K图。泡点温度计算得：TB=86。露点温度计算得：TD=100。由式(2-76)求T的初值为93，查图求KI组分正己烷正庚烷正辛烷zi0.450.250.30Ki1.920.880.41-0.031-0.2510.283691因此闪蒸温度为93。由式(2-77)、(2-68)计算得：xC6=0.308，xC7=0.266，xC8=0.426yC6=0.591，yC7=0.234，yC8=0.175因此液相中含正己烷30.8%，正庚烷26.6%，正辛烷42.6%；汽相中含正己烷59.1%，正庚烷23.4%，正辛烷17.5%。第三章12.在101.3Kpa压力下氯仿(1)-甲醇(2)系统的NRTL参数为：12=8.9665J/mol，12=-0.83665J/mol，12=0.3。试确立共沸温度和共沸构成。安托尼方程(PS：Pa；T：K)氯仿：lnS20.86602696.79P1（T46.16）甲醇：lnS23.48033626.55P2（T34.29）解：设T为53.5S20.86602696.79