化工原理考研试题?
一、简答题(每小题10分,共30分) 4-1、什么是分离过程?分离过程的分类是什么? 请给出答案并解释说明 答:将混合物中各组分在分离过程中保持不变的一类过程称为恒定组成过程;反之,若各组分在分离过程中出现组成的改变,则称为非恒定组成过程。前者又称为平衡过程,后者又称为非平衡过程。
平衡过程与非平衡过程是相对而言的,它取决于过程进行的方向。对于特定的混合物来说,在某一操作条件下进行的分离过程总是先达到一个静态平衡状态才离开这个状态的,所以它是平衡过程。但任何操作条件都会随着外界因素的变化而变化的,如操作压力升高或降低、操作温度上升和下降等都有可能使原来处于动态平衡过程中的两相混合液重新分配组成,发生组成变化,这时该过程就转为非平衡过程了,因此不能绝对地把平衡过程和非平衡过程划分开来。
根据物料衡算式中的变化形式不同,分离过程可分为两类:一是组分i的物料衡算式为 的简单过程,这类过程在传质单元数Nu一定时与操作参数无关,故又称不变操作数过程;二是组分i的物料衡算式为的非简单过程,这类过程在传质单元数Nu一定的条件下依赖于操作参数的变化,故又称可变操作数过程. 对于上述第一类过程,由于物料衡算式不含浓度差项,即物料衡算式中无Cj,又因为对任一给定的分离设备,总传质单元数NU是固定的,所以由物料衡算式可写出浓度方程,再由质量作用定律得传质双膜动力学方程,于是可得 可见这种平衡过程的动力学特性完全决定于单相传质速率常数和相际分布系数Kj,w。
对于第二类过程,物料衡算式的形式是非简单的,其中含有浓度差项,因而其浓度方程不再是简单的c=c关系式,而是用Cj表示的复杂公式,当传质单元数为固定值NU时,传质双膜动力学方程也必须是复杂的微分方程,从而无法求得解析解(除了少数极特殊的情况外),只能采用数值解法求出过程性能指标的表达式,然后通过实验测定相应的指标数值代入表达式中求得相关参数。因此,对这二类过程都不能简单地用Nu表示其特性和评价其效能。