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精馏习题及答案

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每题2分，共20分）

1.对于理想溶液精馏，当进料热状态参数q值等于1时，进料状态为（）。

A.饱和液体

B.饱和蒸汽

C.过热蒸汽

D.气液混合物

2.Fenske方程用于计算精馏塔的最小理论板数，其适用条件是（）。

A.任何进料热状态

B.仅适用于泡点进料

C.仅适用于露点进料

D.仅适用于气液混合物进料

3.Underwood方程用于计算精馏塔在规定回流比下的理论板数，它主要基于（）。

A.全塔物料衡算

B.精馏段操作线方程

C.提馏段操作线方程

D.理想气体定律

4.在McCabe-Thiele图解法中，平衡线的斜率取决于（）。

A.进料流量

B.回流比

C.相对挥发度

D.塔板效率

5.若精馏塔的回流比小于最小回流比，则（）。

A.塔顶产品纯度下降，塔底产品纯度上升

B.塔顶产品纯度上升，塔底产品纯度下降

C.塔顶和塔底产品纯度均下降

D.塔顶和塔底产品纯度均上升

6.对于二元混合物精馏，若其相对挥发度β=1，则（）。

A.无法进行有效分离

B.精馏无法达到任意分离要求

C.混合物以气液平衡组成形式存在

D.需要极低的回流比才能分离

7.精馏塔的操作压力升高，通常会导致（）。

A.平衡线间距增大，所需理论板数增加

B.平衡线间距增大，所需理论板数减少

C.平衡线间距减小，所需理论板数增加

D.平衡线间距减小，所需理论板数减少

8.在精馏塔设计中，选择适宜的回流比需要综合考虑（）。

A.产品纯度要求、操作弹性、能耗和经济性

B.塔高、塔径、压降和催化剂

C.进料流量、进料组成和塔板类型

D.全塔物料衡算和能量衡算结果

9.提馏段操作线方程的斜率总是（）。

A.大于1

B.小于1

C.等于1

D.等于回流比R

10.若精馏塔某板的气相组成等于该板的液相组成，则该板是（）。

A.理论板

B.实际板

C.进料板

D.分离板

二、填空题（每空2分，共20分）

1.在精馏塔中，气相从上向下流动，液相从下向上流动，这种同时进行的质量传递和热量传递过程称为________。

2.理想溶液的气液相平衡关系符合________定律。

3.计算精馏塔理论板数时，若进料为气液混合物，q值计算公式为________。

4.当精馏塔的塔顶产品组成达到最大值，塔底产品组成达到最小值时，此时的回流比为________。

5.精馏段操作线方程的截距与进料热状态参数q和回流比R有关，其表达式为________。

6.某二元混合物中，组分A的挥发能力比组分B强，则其相对挥发度β________1。

7.为了保证精馏塔的正常操作和具有一定的操作弹性，实际操作的回流比通常取最小回流比的________倍到______倍。

8.塔板效率是衡量精馏塔实际操作性能的重要指标，它表示________与理论板的比值。

9.在精馏塔的物料衡算中，进料流量等于塔顶产品流量与塔底产品流量之和，即________。

10.q线是连接________点和________点并延长后与y轴相交的一条直线。

三、简答题（每题5分，共15分）

1.简述精馏过程实现分离的物理基础。

2.解释什么是进料热状态参数q，并说明q值分别等于0、1、∞时对应的进料状态。

3.比较Fenske方程和Underwood方程在计算理论板数方面的主要区别和适用范围。

四、计算题（共45分）

1.（10分）某连续精馏塔分离某二元理想溶液。进料流量为100kmol/h，进料组成为0.6（摩尔分数，下同），泡点进料。要求塔顶产品组成为0.95，塔底产品组成为0.05。操作回流比为最小回流比的1.5倍。相对挥发度β=2.0。试计算：

（1）塔顶产品流量；

（2）塔底产品流量；

（3）最小回流比Rmin；

（4）适宜回流比R。

2.（15分）在连续精馏塔中分离某二元混合物。进料流量100kmol/h，进料组成为0.4，泡点进料，进料流量为100kmol/h。塔顶产品组成为0.9，塔底产品组成为0.1。操作回流比为