题目
中国大学MOOC: 精馏分离α=2.5的二元理想混合液,已知回流比R=3,塔顶xD=0.96,测得第三层塔板(精馏段)的下降液体浓度为0.4,第二层板下降液体浓度为0.45,则第三层塔板的汽相单板效率Emv 为___。
中国大学MOOC: 精馏分离α=2.5的二元理想混合液,已知回流比R=3,塔顶xD=0.96,测得第三层塔板(精馏段)的下降液体浓度为0.4,第二层板下降液体浓度为0.45,则第三层塔板的汽相单板效率Emv 为___。
题目解答
答案
44.1%
解析
步骤 1:确定理论板的汽相组成
根据精馏段操作线方程,可以计算出第三层塔板的理论汽相组成。精馏段操作线方程为:
\[ y = \frac{R}{R+1}x + \frac{x_D}{R+1} \]
其中,\(R\) 是回流比,\(x_D\) 是塔顶的液相组成,\(x\) 是下降液体的浓度,\(y\) 是上升蒸汽的浓度。将已知数值代入方程中,计算出理论的上升蒸汽浓度。
步骤 2:计算实际的上升蒸汽浓度
根据题目中给出的下降液体浓度,可以计算出实际的上升蒸汽浓度。根据汽液平衡关系,有:
\[ y = \frac{\alpha x}{1 + (\alpha - 1)x} \]
其中,\(\alpha\) 是相对挥发度,\(x\) 是下降液体的浓度,\(y\) 是上升蒸汽的浓度。将已知数值代入方程中,计算出实际的上升蒸汽浓度。
步骤 3:计算汽相单板效率
汽相单板效率 \(E_{mv}\) 可以通过理论上升蒸汽浓度和实际上升蒸汽浓度的比值来计算。公式为:
\[ E_{mv} = \frac{y_{理论} - y_{下}}{y_{实际} - y_{下}} \]
其中,\(y_{理论}\) 是理论的上升蒸汽浓度,\(y_{实际}\) 是实际的上升蒸汽浓度,\(y_{下}\) 是下一层塔板的上升蒸汽浓度。将已知数值代入方程中,计算出汽相单板效率。
根据精馏段操作线方程,可以计算出第三层塔板的理论汽相组成。精馏段操作线方程为:
\[ y = \frac{R}{R+1}x + \frac{x_D}{R+1} \]
其中,\(R\) 是回流比,\(x_D\) 是塔顶的液相组成,\(x\) 是下降液体的浓度,\(y\) 是上升蒸汽的浓度。将已知数值代入方程中,计算出理论的上升蒸汽浓度。
步骤 2:计算实际的上升蒸汽浓度
根据题目中给出的下降液体浓度,可以计算出实际的上升蒸汽浓度。根据汽液平衡关系,有:
\[ y = \frac{\alpha x}{1 + (\alpha - 1)x} \]
其中,\(\alpha\) 是相对挥发度,\(x\) 是下降液体的浓度,\(y\) 是上升蒸汽的浓度。将已知数值代入方程中,计算出实际的上升蒸汽浓度。
步骤 3:计算汽相单板效率
汽相单板效率 \(E_{mv}\) 可以通过理论上升蒸汽浓度和实际上升蒸汽浓度的比值来计算。公式为:
\[ E_{mv} = \frac{y_{理论} - y_{下}}{y_{实际} - y_{下}} \]
其中,\(y_{理论}\) 是理论的上升蒸汽浓度,\(y_{实际}\) 是实际的上升蒸汽浓度,\(y_{下}\) 是下一层塔板的上升蒸汽浓度。将已知数值代入方程中,计算出汽相单板效率。