题目
中国大学MOOC: 设计精馏塔时,若qn,F、XF、XD、XW均为定值,将进料热状况从q=1变为qgt;1,但回流比取值相同,则所需理论塔板数将 ,塔顶冷凝器热负荷 ,塔釜再沸器热负荷。(增大,减小,不变,不一定)
中国大学MOOC: 设计精馏塔时,若qn,F、XF、XD、XW均为定值,将进料热状况从q=1变为qgt;1,但回流比取值相同,则所需理论塔板数将 ,塔顶冷凝器热负荷 ,塔釜再沸器热负荷。(增大,减小,不变,不一定)
题目解答
答案
变小,不变,增大
解析
考查要点:本题主要考查精馏塔设计中进料热状况(q值)对理论塔板数、冷凝器和再沸器热负荷的影响。
解题核心思路:
- 理论塔板数:q值变化影响进料线位置,进而改变塔的操作线斜率和分离效率。q>1时,进料为过热蒸气,带入更多显热,减少对再沸器的依赖,理论塔板数减少。
- 塔顶冷凝器热负荷:由回流比和塔顶产品量决定,回流比不变时,冷凝器热负荷不变。
- 塔釜再沸器热负荷:需补充塔釜蒸发所需的热量。q>1时,进料显热增加,但提馏段需处理更多液体,再沸器热负荷增大。
破题关键点:
- 明确q值对进料状态的影响(q=1为饱和液体,q>1为过热蒸气)。
- 理论塔板数与进料线位置的关系。
- 冷凝器和再沸器热负荷的计算逻辑。
理论塔板数变化
- 进料热状况对进料线的影响:
当q=1时,进料为饱和液体,进料线较陡;q>1时,进料为过热蒸气,进料线变平。 - 操作线斜率变化:
进料线变平导致提馏段操作线斜率减小,分离效率提高,所需理论塔板数减少。
塔顶冷凝器热负荷不变
- 冷凝器热负荷公式:
$Q_{\text{cond}} = L_D \cdot h_{LV}$
其中$L_D = R \cdot D$(回流比$R$和塔顶产品量$D$均不变),故$Q_{\text{cond}}$不变。
塔釜再沸器热负荷增大
- 再沸器热负荷公式:
$Q_{\text{reboil}} = V_B \cdot h_{LV} + F \cdot q$
其中$q>1$时,进料显热$F \cdot q$增大,且提馏段需处理更多液体,导致$V_B$增加,故$Q_{\text{reboil}}$增大。