题目
全回流时,精馏段操作线(),需要理论塔板数()。A. 与平衡线重合,最少B. 与对角线重合,最少C. 与平衡线重合,最多D. 与对角线重合,最多
全回流时,精馏段操作线(),需要理论塔板数()。
A. 与平衡线重合,最少
B. 与对角线重合,最少
C. 与平衡线重合,最多
D. 与对角线重合,最多
题目解答
答案
B. 与对角线重合,最少
解析
考查要点:本题主要考查全回流条件下精馏段操作线的形态及理论塔板数的特点。
解题核心:
- 全回流时回流比无限大,此时精馏段操作线方程趋近于对角线(即y=x)。
- 理论塔板数与回流比的关系:回流比越大,所需理论塔板数越少,全回流时达到最小值。
关键点:
- 操作线与对角线重合是全回流的特征。
- 理论塔板数最少是分离效率最高的体现。
精馏段操作线的推导
精馏段操作线方程为:
$y = \frac{R}{R+1}x + \frac{x_D}{R+1}$
其中,$R$为回流比,$x_D$为塔顶产品的摩尔分数。
当全回流时($R \to \infty$),方程化简为:
$y = x$
此时操作线与对角线完全重合。
理论塔板数的分析
理论塔板数$N$与回流比$R$的关系为:
$N = \frac{\ln \left[ \frac{(x_D - x_F)(x_W - x_B)}{(x_D - x_W)(x_B - x_F)} \right]}{\ln \left( \frac{R}{R+1} \right)}$
当$R$增大时,分母$\ln \left( \frac{R}{R+1} \right)$趋近于负值且绝对值减小,导致$N$减小。
全回流时($R \to \infty$),$N$达到最小值。