化工分离过程(第17讲)(第3章 习题课)VIP免费

化工分离过程ChemicalSeparationProcesses第三章多组分多级分离过程分析与简捷计算习题课2习题课3习题课大纲1重要知识点回顾2习题解答习题解答习题3-10,3-12（杨世金主讲）3思考题4自由交流环节41.1设计变量1.2多组分精馏过程（普通精馏）1.3萃取精馏和共沸精馏（特殊精馏）1.4吸收和蒸出（解吸）过程1重要知识点回顾51.1设计变量在任何涉及传热和传质的物理分离过程的设备设计过程中，首要的工作就是进行工艺条件独立变量的规定。设计者首先要确定出需指定变量的具体数目，再选择变量的具体数值。61.1设计变量设：Nv——系统的独立变量数Nc——描述这些独立变量之间的约束关系数设计变量：——确定设计变量数cviNNN（3-1）71.1设计变量独立变量数Nv=出入系统的各股物流的独立变量数+系统与环境的能量（热、功）交换数NV=N(c+2)+功进(出)数+能进(出)数若有N股物流，且有功、能交换：212VNcc任意单股物流（一股、单相）：81.1设计变量Nc——变量之间的约束关系数（独立方程数）包括：（1）物料平衡式（2）能量平衡式（3）相平衡式（4）化学平衡关系式（5）内在关系式（对c组分体系有c个）（对一个体系只有1个）（对c组分π相体系有c（π-1）个）（只考虑无化学反应体系的分离过程，不考虑该约束条件）（指约定的关系，例如：物流间的温差，压力降的关系式等）91.1设计变量exN固定设计变量指确定进料物流的那些变量(例如，进料的组成和流量等)以及系统的压力。需要设计者确定的变量设计变量eiNuiNuxN可调设计变量eaNuaN101.1设计变量注意：其中可调设计变量为1的有三类单元。（分配器、侧线采出单元、换热单元）各种单元的设计变量归纳在P56的表3-1中，请大家自己推算（考点）。表中共15种单元。组合单元：3种简单单元：12种有浓度变化的：6种无浓度变化的：6种111.1设计变量（1）按每一股单相物流有（c+2）个变量，计算进料物流所确定的固定设计变量数；（2）确定装置中具有不同压力的数目；（3）上述两项之和即为装置的固定设计变量数；（4）将串级单元数，分配器数，侧线采出单元数以及传热单元的数目相加，便是装置的可调设计变量数。（****表3-1中Na=1的单元）（5）装置的设计变量：简便、可靠的确定装置设计变量的郭氏原则：uuuixaNNN121.2多组分精馏过程对于多组分精馏，待定的可调设计变量数仍是2，所以只能指定两个组分的浓度，通常，把由设计者指定分离要求的这两个组分称为关键组分。其中相对易挥发的组分称为轻关键组分（LK）相对不易挥发的组分称为重关键组分（HK）设αih为非关键组分i对HK的相对挥发度。为中间组分—为重组分，表示：—为轻组分，表示：—若：ihhhihlHNKihhhiLNKihlhi131.2多组分精馏过程多组分精馏物系组成轻非关键组分（LNK），轻组分轻关键组分（LK）中间组分重关键组分（HK）重非关键组分（HNK），重组分挥发性降低141.2多组分精馏过程清晰分割馏出液中除了重关键组分(HK)之外，没有其它重组分；釜液中除了轻关键组分(LK)之外，没有其它轻组分。非清晰分割：各组分在顶釜均可能存在。定义：顶釜同时出现的组分——分配组分只在顶或釜出现的组分——非分配组分一般：LK、HK和中间组分为分配组分；非关键组分可以是分配组分，也可以是非分配组分。151.2多组分精馏过程塔中出现恒浓区时，NRRm计算最小回流比的Underwood（恩德伍德）公式：1)(imiDimxR（3-3a）假设：1、各组分相对挥发度是常数；2、塔内汽液相流率为恒摩尔流。qxiiFi1（3-3b）161.2多组分精馏过程最小回流比Rm的解法：1.在[lr,hr]中设值试差确定值；2.将值代入（3-3a）式Rm。（3-3b）参见例［3-1］注意：若LK、HK挥发度不相邻，可在lr,hr之间试差出几个值，解出几个Rm，然后取平均值。171.2多组分精馏过程最少理论板数（对应全回流）由于全回流操作时，使每块理论板分离能力达到最大，完成相同的分离要求，所需理论板最少，并称其为最少理论板数。mRNN时，意义：操作前的准备工作测出Nm181.2多组分精馏过程芬斯克推导了全回流时二组分和多组分精馏的严格解。...