题目
设计时若F,x_F,x_D,x_W,overline(V)均一定,若将进料从q=1变为冷液进料,则N_T______。A. 减少B. 增加C. 相等
设计时若$F,x_F,x_D,x_W,\overline{V}$均一定,若将进料从$q=1$变为冷液进料,则$N_T$______。
A. 减少
B. 增加
C. 相等
题目解答
答案
B. 增加
解析
本题考察精馏塔理论塔板数$N_T$与进料热状态参数$q$的关系,核心思路是通过进料热状态变化对进料线($q$线)的影响,推导对最少理论塔板数$N_{\text{min}}$的影响,进而结合实际操作中$N_T$与$N_{\text{min}}$的关系判断$N_T$的变化。
过程如下:
- 进料热状态参数$q$的定义:$q=\frac{\text{进料中液相摩尔分率}}{\text{进料总摩尔分率}}$,冷液进料时$q>1$(进料为过冷液体,部分冷凝产生液相),饱和液体进料时$q=1$。
- $q$线方程与进料线斜率:$q$线方程为$y=\frac{q}{q-1}x-\frac{x_F}{q-1}$,斜率$\frac{q}{q-1}$随$q$增大而增大($q=1$时斜率为$\infty$,$q>1$时斜率为正值且增大)。
- 最少理论塔板数$N_{\text{min}}$的计算:$N_{\text{min}}$通过图解法(或吉利兰关联式)确定,取决于进料线与平衡线的交点。当$q$从1增大到冷液进料($q>1$)时,进料线斜率增大,与平衡线的交点上移,导致精馏段操作线与提馏段操作线的“夹点”更高,$N_{\text{min}}$增大。
- 实际理论塔板数$N_T$的关系:实际操作中,$N_T$与$N_{\text{min}}$正相关(吉利兰关联式:$\frac{N_T-N_{\text{min}}}{N_T+1}=f(\frac{R-R_{\text{min}}}{R+1})$),$N_{\text{min}}$增大则$N_T$必然增加。