题目

2. 全回流是测定板式塔上第 n、n-1 层液相组成后，如何求得 Xn*，部分回流时，又如何求Xn* ?

2. 全回流是测定板式塔上第 n、n-1 层液相组成后，如何求得 Xn*，部分回流时，又如何求Xn* ?

题目解答

答案

答：如果为全回流则 Xn*为所测的液相组成数据，若为部分回流的，我们需要获得蒸馏塔中的塔顶、塔釜的液相组成，求解其相平衡方程，代入方程即可求得Xn*。或：(1)计算单板效率需测两个参数，分别是Xn 和 Xn-1，取样在相邻两块塔板间。计算总板效率同样需要测量两个参数，分别是 XD 和 XW，取样在塔釜和塔顶。(2)部分回流：EM=( Xn-1-Xn)/(Xn-1- X*)=( Xn-1-Xn)/ [ Xn-1- f(Yn)],Yn=L/V ・Xn-1+ XD - (V-L)/V全回流： EM=( Xn-1-X n)/ ( Xn-1- X*)=( Xn-1-X n)/ [ Xn-1- f(Yn)],Yn= Xn-1

解析

考查要点：本题主要考查板式塔在全回流和部分回流两种操作条件下，如何确定某层塔板的液相组成（Xn*）。关键在于理解不同回流方式下相平衡关系的应用及计算方法。

解题核心思路：

  1. 全回流：此时无液体采出，所有蒸汽均回流，相邻塔板间液相组成满足相平衡关系，Xn*可直接通过测量得到。
  2. 部分回流：存在液体采出，需结合塔顶、塔釜的液相组成，利用相平衡方程联立求解Xn*。

破题关键点：

  • 全回流的特性决定了相平衡直接成立，无需额外计算。
  • 部分回流需考虑回流比和物料平衡，通过联立方程求解。

全回流情况

在全回流操作中，所有上升蒸汽均回流至塔内，无液体采出。此时，相邻塔板间的液相组成满足相平衡关系，即测得的液相组成数据（如Xn和Xn-1）直接对应平衡状态。因此，*Xn即为测得的液相组成数据**，无需额外计算。

部分回流情况

部分回流时，存在液体采出，需考虑回流比的影响。此时，Xn*的求解步骤如下：

  1. 确定塔顶（XD）和塔釜（XW）的液相组成（通常通过实验或设计参数获得）。
  2. 建立相平衡方程：根据相平衡关系（如拉乌尔定律或活度系数模型），建立气相组成Yn与液相组成Xn的关系式。
  3. 联立方程求解：结合物料平衡方程（如回流比、进料组成等），联立求解各层塔板的液相组成Xn*。

公式示例：

  • 单板效率公式（部分回流）：
    $E_M = \frac{X_{n-1} - X_n}{X_{n-1} - X^*} = \frac{X_{n-1} - X_n}{X_{n-1} - f(Y_n)}$
    其中，$Y_n = \frac{L}{V}X_{n-1} + X_D - \frac{V-L}{V}$。
  • 全回流简化：
    $E_M = \frac{X_{n-1} - X_n}{X_{n-1} - X^*} = \frac{X_{n-1} - X_n}{X_{n-1} - X_{n-1}} \quad (\text{因} \ Y_n = X_{n-1})$