1、 第一章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。5.海水的渗透压由下式近似计算：=RTC/M，式中 C 为溶解盐的浓度，g/cm3；M 为离子状态的各种溶剂的平均分子量。若从含盐 0.035 g/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 =RTC/M8.3142980.035/31.5=2.753kPa。所以反渗透膜两侧的最小压差应为
2、 2.753kPa。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NxC+2,加上节流后的压力，共C+3个 V-2FziTPFV ,yi ,Tv
3、 ,PL ,xi TL, P习 题 5附 图可调设计变量Na0解：（1） Nv = 3 ( c+2 )（2） Nc 物 c能 1相 c内在(P，T) 2Nc = 2c+3（3） Ni = 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
4、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） 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。16.采用单个精馏塔分离一个三组分混合物为三个产品(见附图),试问图中所注设计变量能否使问题有唯一解?如果不,你认为还应规定哪个(些)设计变量?解: NXU 进料 c+2压力 40+1+1c+44 = 47进 料 ， 27K， 068kPa 组 分N2C12345C6mol/h.5467.1.0.3塔 顶 产 物塔 底 产 物92习 题
5、6附 图Nau 3+1+1+2 = 7Nvu = 54设计变量：回流比，馏出液流率。第二章4.一液体混合物的组成为：苯 0.50；甲苯 0.25；对二甲苯 0.25(摩尔分率)。分别用平衡常数法和相对挥发度法计算该物系在 100kPa 式的平衡温度和汽相组成。假设为完全理想系。解 1：(1)平衡常数法：设 T=368K用安托尼公式得：kPas24.156 ； kPas28.63 ； kPas8.263由式(2-36)得：.1K ； .02 ； 9.03K780y ； 158y ； 67y ； 06.1iy由于 i1.001，表明所设温度偏高。由题意知液相中含量最大的是苯，由式(2-62)得：5
6、3.11iyK 可得 KT78.36重复上述步骤：.1 ； 24.0 ； 2.037650y ； 15y ； 675.3y ；3.iy在温度为 367.78K 时，存在与之平衡的汽相，组成为：苯0.7765、甲苯 0.1511、对二甲苯 0.066675。(2)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：5.807 13 ； 2.35 ； 0.13组分 i 苯(1) 甲苯(2) 对二甲苯(3) ix0.50 0.25 0.25 1.000ij5.807 2.353 1.000ijx2.9035 0.5883 0.2500 3.7418iji0.7760 0.15
7、72 0.0668 1.0000解 2：(1)平衡常数法。假设为完全理想系。设 t=95苯： 96.1)3.52.79/(5.278936.0ln1 sP ；as5甲苯： 0.)7./(.l2s ；PPs4103586对二甲苯： 24.1)8.51.2395/(6.39.ln s ；as4372.105.51PK； 63.02PKs.3s 1.5.638.2.7.596ix选苯为参考组分： 510.12K；解得 T2=94.61.lnsP； PaPs420.913s； s3162K=0.6281 K=0.2665 197.025.025.8.05. ix故泡点温度为 94.61，且 76.05
8、2.1y；168； 067.25.6.03y(2)相对挥发度法设 t=95，同上求得 1K=1.569， 2=0.6358， 3K=0.2702807.513， 35.， 174.25.0.ix 0.1.3.74.30iiy故泡点温度为 95，且 6.581；57.074.3252y；0.432y11.组成为 60%(mol)苯，25%甲苯和 15%对二甲苯的 100kmol 液体混合物，在101.3kPa 和 100下闪蒸。试计算液体和气体产物的量和组成。假设该物系为理想溶液。用安托尼方程计算蒸气压。解：在 373K 下苯： 36.521.278936.0ln1 TPS kPaS315.79
9、1K甲苯： .5.l2S kS84.2 790对二甲苯： 84.576.3481.ln3 TPS kPaS95.31 5K计算混合组分的泡点 TB TB=364.076K计算混合组分的露点 TD TD=377.83K65.07.348.7143.11iiKzf41.0121 iiKzf7.0112f4.2f此时：x 1=0.38，x 2=0.3135，x 3=0.3074，L=74.77kmol；y1=0.6726，y 2=0.2285，y 3=0.0968，V=25.23kmol。12.用图中所示系统冷却反应器出来的物料，并从较重烃中分离轻质气体。计算离开闪蒸罐的蒸汽组成和流率。从反应器出来
10、的物料温度811K，组成如下表。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，438.01z， 48.02z， 1087.3z，7又 K1=80，K2=10，K3=0.01，K4=0.004由式(2-72)试差可得：=0.87，由式(2-68)计算得：y1=0.4988，y2=0.4924，y3=0.008，y4=0.0008；V=400.2mol/h。14.在 101.3kPa 下，对组成为 45%(摩尔)正己烷，25%正庚烷及 30%正辛烷的混合物。求泡点和露点温度
11、将此混合物在 101.3kPa 下进行闪蒸，使进料的50%汽化。求闪蒸温度，两相的组成。解：因为各组分都是烷烃，所以汽、液相均可看成理想溶液，K I 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：T B=86。露点温度计算得：T D=100。组分流率，mol/h氢 200甲烷 200苯 50甲苯 10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zi 0.45 0.25 0.30Ki 1.92 0.88 0.411i0.2836 -0.0319 -0.251106.iKz所以闪蒸温度为 93。由式(2-77)、(2-68)计算得：xC6=0.
12、308，x C7=0.266，x C8=0.426yC6=0.591，y C7=0.234，y C8=0.175所以液相中含正己烷 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。试确定共沸温度和共沸组成。安托尼方程( SP：Pa； T：K)氯仿： ）（ 16.479680.ln1 T甲醇： ）（ 235342S解：设 T 为 53.5则 ）（ 16.
13、479680.ln1 SP）（ 2935.342S1=76990.1 S=64595.6由 ）（ ijijGexp， = ji）（ 1212= ）（ 965.830exp=0.06788）（ 2121expG= ）（ 8365.0exp=1.2852212211ln）（）（ GG= 211221 0678.9585.8360 xxxx）（）（ ）（）（= 21212 35.7）（）（）（ 21121212ln）（）（ GxGx= 211211 85.600678.98 ）（）（ x= 212121 734）（）（ xx1ln- 2= SP= 6.5970ln=0.1755求得 x=0.32 =
14、1.2092 =0.8971 21SSiSx= 8971.06458.09.76032=69195.98Pa101.3kPa设 T 为 60则 ）（ 1378ln1 SP ）（ 29.45.62403.2S1=95721.9 S=84599.9ln- 2= SP1= 9.847ln=0.1235设 T 为 56则 ）（ 16.453260.1 S ）（ 94832lnPSP1=83815.2 S2=71759.3ln- = SP21= 3.75928ln=0.1553当 1- =0.1553 时求得 1x=0.30 1=1.1099 2=0.950021SSiSx= 950.370.9.835
15、0=75627.8Pa101.3kPa14.某 1、2 两组分构成二元系，活度系数方程为 21lnAx， 21lnx，端值常数与温度的关系：A=1.7884-4.25 10-3T (T，K)蒸汽压方程为 PS405826.1lnTS3.l2(P：kPa：T：K)假设汽相是理想气体，试问99.75Kpa时 系统是否形成共沸物？ 共沸温度是多少？解：设T为350K则 A=1.7884-4.2510-3 350=1.7884-1.4875=0.30093504826.1lnSP； SP1=91.0284 kPa.l2S； S2=119.2439 kPa因为在恒沸点由121SP得S12）（）（ 121
16、2121lnlnl xAxS ）（ 1309.4.98l解得： 1x=0.9487 2x=0.0513210513.9.ln； =1.000824873； =1.3110P=SiPx=1.0008 0.9487 91.0284+1.31100.0513 119.2439=95.0692 5.9 kPa设 T 为 340K则 A=1.7884-4.2510-3 340=0.34343405826.1lnSP； SP1=64.7695 kPa.l2S； S2=84.8458 kPa由）（ 121lnxAPS；）（ 1234.085.769lnx解得： 1=0.8931 2=1-0.8931=0.10691069.34.ln； 1=1.00392280； =1.3151P=SiPx=1.0039 0.8931 64.7695+1.31510.1069 84.8458=69.9992 75.9 kPa设 T 为 352K则 A=1.7884-4.2510-3 352=0.29243524086.1lnSP； SP1=97.2143 kPa.l2S； S2=127.3473 kPa由）（ 121lnxAPS；）（ 1294.037.9lnx=0.9617 2=1-0.9617=0.0383
