一 : 工程制图习题集答案
工程图的绘制与阅读习题答案
1.在指定位置画出A向斜视图和B向局部视图。
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2.补画下列各剖视图中漏画的线。
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3.补画下列各剖视图中漏画的线。
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4.补画下列各剖视图中漏画的线。
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5.补画下列各剖视图中漏画的线。
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6.在主视图和左视图上补画出适当的剖视图。
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7.根据俯视图和A向视图，画出主视图和左视图，并取适 当的剖视。
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8.将主视图重新画成全剖视图，画在中间空白处。
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9.根据俯视图和A向视图，画出主视图、左视图，并取适 当的剖视。
工程图的绘制与阅读习题答案
10.求作下列各题的左视图，并取适当的剖视。
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11.求作下列各题的左视图，并取适当的剖视。
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12.求作下列各题的左视图，并取适当的剖视。
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13.求作下列各题的左视图，并取适当的剖视。
工程图的绘制与阅读习题答案
14.求作左视图，并将左视图取全剖视。
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15.求作左视图，并将左视图取半剖视。
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16.根据俯视图和A向视图，求作主视图和左视图，并取 适当的剖视。
工程图的绘制与阅读习题答案
17.补画主视图半剖视图后,求作左视图,并取适当剖视。
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18.求作左视图，并取适当剖视。
工程图的绘制与阅读习题答案
19.求作左视图，并取适当剖视。
工程图的绘制与阅读习题答案
20.补画主视图半剖视图后,求作左视图,并取适当剖视。
工程图的绘制与阅读习题答案
21.求主视图，并取全剖视。
工程图的绘制与阅读习题答案
22.求作左视图，并取全剖视。
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23.按指定的方法对下列各题作剖视。
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24.按指定的方法对下列各题作剖视。
工程图的绘制与阅读习题答案
25.按指定的方法对下列各题作剖视。
A
A
A
A
A
工程图的绘制与阅读习题答案
26.按指定的方法对下列各题作剖视。
工程图的绘制与阅读习题答案
27.看懂左边两视图，并在右边指定位置用适当的剖切方法画出主视 图，同时标注剖切符号、投射方向和剖视图名称。
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28.画出转轴的4个移出断面。
工程图的绘制与阅读习题答案
29.在指定位置补画支架的K向视图及A-A移出断面图。
工程图的绘制与
阅读习题答案
30.作出连杆肋的重合断面。
工程图的绘制与阅读习题答案
31.作出支座肋的重合断面。
工程图的绘制与阅读习题答案
32.综合练习：根据两视图，画第三视图。
工程图的绘制与阅读习题答案
33.由表中的螺纹标记，查出螺纹各要素的数值。
螺纹标记 螺纹种类 粗牙普通螺纹 细牙普通螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹 螺纹公 其它（公差 螺距 导程 线数 旋向 带代号） 称直径
M16-7H M30×2-5g6g
(查教材第272页附表1) (查教材第272页附表1)
16 30 40 36
2 2 7 6
2 2 14 6
1 1 2 1 1
右 右 左 右 右
7H 5g6g 7e 8e A
Tr40×14(P7)-LH-7e (查教材第273页附表3、4) B36×6-8e G1/2A (查教材第273页附表3、4) (查教材第275页附表6)
管螺纹(非螺纹密封) 20.955 1.814 1.814
工程图的绘制与阅读习题答案
34.画出螺纹的两视图，并在视图上对螺纹进行标注。
①梯形螺纹，大径18mm，导程8mm，线数2， 左旋，螺纹长度30mm 。 ② 细牙普通螺纹，大径12mm，螺距1mm，螺纹长度26mm 。
M12×1
Tr18×8（P4）－LH
30
26
工程图的绘制与阅读习题答案
35. 画出外螺纹的两视图,已知普通螺纹大径为20mm，螺距为2.5mm， 单线右旋，中径和大径公差代号均为6g，螺纹有效长度为30mm， 头部倒角C1。 要求：①画出图形（按1：1的比例绘制）②标出 螺纹标记和螺纹长度。
M20×2.5-6g
30
C1
工程图的绘制与阅读习题答案
36.画出内螺纹的两视图，已知：M20-6H，螺纹有效长度为36mm，钻 孔深46mm，端部倒角为C1。要求：①画出图形（按1：1的比例绘 制）；②标注尺寸（包括有效长度和孔深）。
M20-6H
C1
36 46
工程图的绘制与阅读习题答案
37. 将第35、36题的内、外螺纹连接起来，旋合长度为 25mm，主视图画全剖视图，左视图取A-A剖视图。
A 25
M20×2.5-6g
A-A
36 46 A
工程图的绘制与阅读习题答案
38. 将零件1旋入零件2中，旋紧为止。图形画在指定位 置，并取A-A剖视图。
M22×1.5-6H
M20×1.5-6g
2
1
A
A -A
A
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39. 看懂零件图，完成第（1）、（2）小题：
（1）在指定位置画出A-A全剖视图。 （2）回答下列问题：
①该零件上圆筒径向的重要尺寸是：
②零件上螺孔的数量为： ③零件所选用的材料为： ④底面的Ra数值是： ⑤该零件长度方向的尺寸基准是： 。 。 。
。
。
工程图的绘制与阅读
第39题图：
工程图的绘制与阅读
第39题答案： （1） A-A全剖视图：
（2） 问题答案：
① φ 31H8；
④ 3.2μ m；
② 3个；
③ HT150；
⑤ 左、右对称平面。
工程图的绘制与阅读
40.看懂零件图，完成第（1）、（2）小题：
（1）在指定位置画出A向视图。 （2）回答下列问题：
①泵盖零件的铸造圆角尺寸是：______ ；
②该零件上含尺
寸公差的尺寸共有几个？_____ ___； ③该零件所选用的材料为：____________； ④泵盖零件图上共有几种不同要求的表面粗糙度：_____；
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第40题图：
工程图的绘制与阅读习题答案
第40题答案： （1）A向视图：
（2）问题答案： ① R3； ② 2个； ③ HT150； ④ 5种；
二 : 采油工程复习题(带答案)91
1.油井流入动态及曲线类型？采油指数的物理意义是什么 ?影响单相流与油气两相流采油指数的因素有何异同
?
油井流入动态： 油井产量(qo) 与井底流动压力(pwf) 的关系，反映了油藏向该井供油的能力。
采油指数：单位生产压差下的油井产油量，是反映油层性质、厚度、流体参数、完井条件及泄油面积等与产量之间的关系的综合指标
异：单向流 单位生产压差下的产油量IPR曲线其斜率的负倒数便是采油指数
多相流 增加单位生产压差时，油井产量的增加值，PR曲线其斜率的负倒数时刻变化
同：两者影响因素相同，单多相流的因素岁流压变化
因素：油层性质、厚度、流体参数、完井条件及泄油面积 饱和地层压力
2 .试分析多油层油藏的油井产量、含水率与油、水层压力及采油、采水指数的关系。
A．随着流压降低，参加工作的层数增多，产量将大幅度上升采油指数随之增大，层数不变时采油指数不变
B．流体压力降低，到油层静压之前，，油层不出油，水层产出的一部分水转渗入油层，油井含水为100％。当流压低于油层静压后，油层开始出油，油井含水随之而降低。只要水层压力高于油层压力，油井含水必然随流压的降低而降低，与采油指数是否高于产水指数无关，而后者只影响其降低的幅度。这种情况下，放大压差提高产液量不仅可增加产油量，而且可降低含水。
3.已知Pr=18MPa, Pb=13MPa, Pwf=15MPa时的产量qo =25m3/d 。试求 Pwf=10MPa时的产量与采油指数。
4.已知 Pr =16MPa, Pb=13MPa, Pwf=8MPa时产量qo =80 m3/d，FE=0.8，试计算：
1）FE=1和0.8时该井的最大产量；
2）FE=0.8，Pwf为 15MPa和6MPa的产量及采油指数。
35.已知某井 Pr =14MPa< Pb。当 Pwf=11MPa时qo =30 m/d， FE=0.7。试求Pwf=12MP时的产量及油井最大产量。
6.井筒中可能出现的流动型态有哪些 ?各自有何特点?
纯油流：P> Pb，油在压差作用下流向井口井筒中为纯油流，压力损失以重力损失为为主
泡流：气体是分散相，液体是连续相，气体主要影响混合物的密度，对摩擦阻力影响不大，滑脱现象比较严重 段塞流：油气的相对流动要比泡流小，滑脱也小，气体是分散相，液体是连续相滑脱损失变小，摩擦损失变大，重力损失变大
环流：气液两相都是连续的，气体举油作用主要是靠摩擦携带。滑脱损失变小，摩擦损失变大雾流：气体是连续相，液体是分散相；气体以很高的速度携带液滴喷出井口；气、液之间的相对运动速度很小；气相是整个流动的控制因素。
7.滑脱现象及对油气流动的影响？
滑脱现象：混合流体流动过程中，由于流体间的密度差异，引起的小密度流体流速大于大密度流体流速的现象。
8.两相管流压力分布的计算步骤（按压力增量或深度增量迭代任意1种）
9. 计算气液两相管流压力梯度的方法有哪些？各自特点与区别？贝格斯 -布里尔方法的基本思路是什么? 。Orkiszewski 方法强调了要从观察到的物理现象来确定存容比(多相流动的某一管段中，某相流体体积与管段容积之比也称滞留率) 。计算段塞流压力梯度时要考虑气相与液体的分布关系。他提出的4种流动型态是泡流、段塞流、过渡流及环雾流，只适用于垂直管流
Beggs-Brill 方法将7种流型根据气液分布状况
和流动特性，进而归并为3类：分离流、间歇流和分散流
该方法的特点：①按归并后的3类流型建立流型分布图，并在分离流与间歇流之间增加了过渡区，处于过渡区的流动采用内插方法；②先按水平管流计算，然后采用倾斜校正系数校正成相应的倾斜管流；③既可用于水平管，也可用于垂直管和倾斜管的上坡与下坡流
动。
10． 临界流动的特点是什么 ?它在自喷井管理中有何应用?
临界流动的特点：流量不受嘴后压力变化的影响，而只与嘴前的压力、嘴径有关。
11. 节点系统分析的基本思路是什么 ?如何合理选择解节点?
节点系统分析它是应用系统工程原理，以油井生产系统为对象把从油藏到地面分离器所构成的整个油井生产系统按不同的流动规律分成若干流动子系统，在每个流动子系统的起始及衔接处设置节点。在分析研究各子系统流动规律的基础上分析各子系统的相互关系及其各自对整个系统工作的影响，为优化系统运行参数和进行系统的调控提供依据。
求解点的选择主要取决于所要研究解决的问题。通常是选用井口或井底，即求解不同条件下系统协调生产时的井口压力或井底流压及相应的产量，也可以选在其它节点上。对于有以偶最的生产系统求解必须选在油嘴上
12. 普通节点分析与功能节点分析方法有何异同 ?
同：选定节点后都是以系统两端为起点分辨计算节点处压力
异：普通节点压力是连续的，通过导线求出流入曲线和流出曲线的焦点，得到已知条件下的节点压力及产量，无压力损失
功能节点：有压力损失节点处的压力不连续，当以功能节点为求解点时，先要以系统两端为起点分别计算不同流量下节点上、下游的压力，并求得节点压差和绘出压差－流量曲线。然后，根据描述节点设备(油嘴、安全阀等)的流量—压差公式或相关式，求得设备工作曲线。由两条压差－流量曲线的交点便可求得问题的解
13.简述自喷井协调生产的条件；绘出自喷井油层-油管-油嘴3种流动的协调曲线，并说明各曲线的名称，标出协调点位置、井底流压、地层压力、井口油压、油井产量、最大产量、地层渗流和油管中多相管流造成的压力损失。
自喷井生产条件：1.地层产量=油管排量2.井底流压=油管排开底层产量所需的壁管压力
自喷井油层-油管-油嘴3种流动的协调曲线：
自喷井油层-油管-油嘴3种流动的协调曲线
曲线A：流入动态曲线
曲线B：满足油嘴临界流动的井口油压与产量关系曲线
曲线C：嘴流特性曲线
曲线B与曲线C的交点G为协调点。
Ps?Pf
表示地层渗流压力损失，Pf?Pt表示油管中多相管流造成的压力损失，Ps为地层静压，Pf为井底流
压，Pt表示井口油压
14．简述定产量和井口压力条件下，确定注气点深度和注气量的方法。如何确定各级气举阀的下入深度? 公式中符号意义？
1) 根据要求的产量由IPR曲线确定相应的井底流压Pwf 。
2) 根据产量、油层气液比等以Pwf 为起点，按多相垂直管流向上计算注气点以下的压力分
布曲线A。
3) 由工作压力Pso利用(2-16a)式计算环形空间气柱压力曲线B。此线与上步计算的注气点以下的压力分布曲线A的交点即为平衡点。
4) 由平衡点沿注气点以下的压力分布曲线上移?P (平衡点气体压力与注气点油管内压力之差，用于克服凡尔阻力，一般取0.5～0.7Mpa)所得的点即为注气点。对应的深度和压力即为注气点深度L(工作凡尔安装深度)和工作凡尔所在位置的油管压力Ptal。
5) 注气点以上的总气液比为油层生产气液比与注入气液比之和。
6) 根据上步结果绘制总气液比与井口压力关系曲线(图2-38)，找出与规定井口油管压力相对应的总气液比TGLR。
7) 由上步求得的总气液比中减去油层生产气液比可得到注入气液比。根据注入气液比和规定的产量就可算得需要的注入气量。
15．抽油泵主要有哪2种类型，各自的特点及适用条件是什么？
管式泵结构简单，成本低，排量大，检泵需起油管，修井工作量大。适用于下泵深度不大，产量较高的井。杆式泵结构复杂，制造成本高，排量小，检泵不需起油管，检泵方便。适用于下泵深度较大，但产量较低的井。
16. 根据下图（理论示功图）简述抽油泵的工作原理、并说明各线、点的含义。
答：（1）抽油泵工作原理（2.5分）
在抽油杆柱伸长和油管柱缩短变形期间，虽然悬点在向上运动，但柱塞与泵筒之间并无相对运动。此时，游动阀虽已关闭，但固定阀尚未打开，因而抽油泵并不抽油。当抽油杆柱和油管柱静载变形结束以后，柱塞和泵筒之间才产生相对运动，固定阀才打开，柱塞才开始抽油。
同理，在下冲程开始阶段，虽然悬点在向下运动，但由于杆柱缩短和管柱伸长，柱塞与泵筒之间也无相对运动。此时，只有当悬点向下位移超过了λ以后，柱塞与泵筒之间才产生相对运动，游动阀才打开，柱塞下面液体才被排到柱塞上面来。因此，在静载荷作用下，抽油泵柱塞的冲程长度SP较抽油机悬点的冲程长度S减少变形量λ，故λ也称静载冲程损失。
(2)各线的含义（2.5分）
图中ABC为上冲程静载变化线，其中AB为加载线。加载过程中，游动阀和固定阀均处于关闭状态，B点加载结束。因此BˊB=λ，此后柱塞与泵筒开始发生相对位移，固定阀开始打开吸液进泵，故BC为泵的吸入过程，且BC=SP 。
CDA为下冲程静载变化线，其中CD为卸载线。卸载过程中，游动阀和固定阀均处于关闭状态，到D点卸载结束，因此DˊD=λ，此后柱塞和泵筒开始发生相对位移，游动阀被顶开，泵开始排液。故DA为泵的排液过程，且DA= SP。
17. 试推导简化为简谐运动和曲柄滑块机构时悬点运动参数的表达式，并求其最大加速度。
18. 什么叫抽油杆柱的初变形期，初变形期的特点是什么？
抽油机从上冲程开始到液柱加载完毕叫抽油杆柱的初变形期。特点：（无固定情况下）抽油杆柱伸长，油管收缩。
19. 为什么抽汲高粘原油时，往往采用低冲次、长冲程的工作方式？
决定抽油杆柱与液柱之间摩擦力的主要原因是井内液体的粘度和抽油杆的运动速度，所以抽汲高粘度液体时，不能采用快速抽汲的方式，否则会因为下行阻力过大而使抽油杆柱无法正常下行。
20. 简述悬点承受的各种载荷的大小和方向。
21. 试证明：W??Wl??Wr?Wl ，并说明个符号含义。 r
22. 抽油机为什么要调平衡，平衡依据的基本原理是什么？平衡方式有哪几种？平衡判别的方法？
原因：抽油机不平衡造成的后果是：1、上冲程中电动机承受着极大的负荷，下冲程中抽油机反而带着电动机运转，从而造成功率的浪费，降低电动机的效率和寿命。2、由于负荷极不均匀，会使抽油机发生激烈的运动，而影响抽油装置的寿命。3、会破坏旋转曲柄旋转速度的均匀性，而影响抽油杆和泵的正常工作，因此抽油机必须使用平衡装置。
原理：要是抽油机在平衡条件下运转，就应使电动机在上下冲程中都做正功而且做功相等，在下冲程中把能量储存下来，在上冲程中利用储存的能量来帮助电动机做功。
方式：气动平衡---大型抽油机 机械平衡（游梁平衡---小型抽油机、曲柄平衡（旋转平衡）---大型抽油机、复合平衡（混合平衡）---中型抽油机
23. 试推导出复合平衡条件下曲柄轴扭矩计算表达式。
24. 扭矩因数、油井负荷扭矩、曲柄平衡扭矩及曲柄轴上的净扭矩的表达式和物理意义
25. 实际有效平衡值和实际需要的有效平衡值有何区别？
实际有效平衡值 Ce是抽油机结构不平衡值及不平衡值在选点产生的平衡力，它表示了被实际平衡掉的悬点载荷值，而实际需要的有效平衡值Cer=1/2（PMAX+PMIN）它是为了保证抽油机在平衡条件下工作所需要的值，只有在平衡条件下Ce=Cer
26. 利用悬点载荷及平衡条件绘制扭矩曲线的基本思路是什么？扭矩曲线有哪些用途？何为等值扭矩？ 由不同情况下的转角，计算出扭矩因数，在根据公式计算对应的扭矩，之后绘制扭矩与转交的扭矩图 用途：1、检查是否超扭矩及判断是否发生背面冲突2、判断及计算平衡3、功率分析
等值扭矩：就是用1个不变化的固定扭矩代替变化的实际扭矩，2种扭矩下电动机的发热条件相同，则此固定扭矩即为实际变化的扭矩的等值扭矩。
27. 抽油杆和油管的弹性伸缩是如何影响活塞冲程的？
根据深井泵的工作特点，抽油杆柱和油管柱在工作过程中因承受着交变载荷而发生弹性伸缩，使柱塞冲程小于光杆冲程，所以减小了柱塞xxxxx出的体积
28. 试推导气体影响下的抽油泵的充满系数，并分析如何提高泵的充满系数？
充满系数???V??(3-92)
式中Vp —上冲程活塞让出的容积；
l V?—每冲程吸入泵内的液体体积。
Vp ?Vs ?Vg ?Vl
用R表示泵内气液比，即R?Vg /Vl ，则Vg ?RVl。那么
Vp ?Vs ?RVl ?Vl
由上式可得：
K值越小，?值就越大。因K ?Vs /Vp，所
以，要减小K值，可使s V 尽可能小和增大柱塞冲
程以提高Vp 。因此，在保证柱塞不撞击固定凡尔的情况下，尽量减小防冲距，以减小
余隙。
b. R愈小，?就越大。为了降低进入泵内的气液比，可增加泵的沉没深度，使原油
中的自由气更多的溶于油中。也可以使用气锚，使气体在泵外分离，以防止和减少气
体进泵。
29. 简述影响泵效的因素及提高泵效的措施。
因素：管杆弹性伸缩 充满程度 泵虑失 体积系数
措施：1.选择合理的工作方式 2.确定合理沉没度 3、改善泵的结构 4、使用油管锚减少冲程损失 5、合理利用气体能量及减少气压影响
30. 有杆泵井为什么常用组合杆？选择组合杆所要遵循的强度原则是什么？
对于深井为了节省钢材，减少悬点载荷或增加抽油杆下入深度
原则：对多级抽油杆住各杆顶端折算压力相等
31. 已知泵径为56 mm， 冲程s=3 m，冲次n=9min-132，井液密度=950 kg/m。如采用许用应力为90N/mm的抽油杆，下泵深度1500m, 抽油杆材料比重7.8。试求允许的最小抽油杆直径(r/l=0.30)。
32．已知泵径为44 mm， 冲程s=3 m，冲次n=9min-1，如采用许用应力为90N/mm2的抽油杆，密度=7850 kg/m3截面积为3.8cm2,油密度=850 kg/m3，油井含水50%， r/l=0.30，试计算：
1）悬点最大、最小载荷（简化为曲柄滑块机构，仅考虑基本载荷）；
2）若游梁前、后臂长度分别为3m、2m，附加平衡重为200 kg，曲柄半径为1m, 曲柄总重量为1000 kg, 曲柄平衡块总重量为4000 kg，Rc=1.2 m，计算曲柄平衡半径。
33．抽油井生产时液面位置如何确定？工作制度与含水的关系如何？
一般都是采用回声仪来测量抽油井的液面，利用声波在环形空间中的传播速度和
测得的反射时间来计算其位置。
L?Vt /2
式中L—液面深度,m;
V —声波传播速度,m/s;
t —声波从井口到液面，然后再返回井口所需要的时间，s。
当油层和水层压力相同（或游说同层时）油井含水不随工作制度而改变
当油层压力高于水层压力是增大总采液量（降低液压）将引起油井含水量增加
当水层压力高于油层压力时，加大总采液量将使油井含水量下降
34. 试分析静载荷作用、气体影响及漏失影响下的理论示功图。
35．潜油电泵采油系统的组成有哪些?各部分的作用是什么??
井下机组部分（潜优电机保护器 分离器 多级离心泵）作用：保护电机不受腐蚀
，电力传输部分（潜油电缆）传输电力
，地面控制部分（控制屏：控制电泵系统生产 变压器：调节电压 接线盒：连接井下地面电力）
36. 水力活塞泵采油系统的开式循环与闭式循环的特点和适用条件是什么?
动力液经地面泵加压使井下泵
工作后不与产出液混合，而从特设的乏动力液独立通道排出，再通过地面泵反复循环使
用的称为闭式循环。反之，如果没有特设的乏动力液独立通道，乏动力液必须和产出液
混合，流往地面集油站处理的称为开式循环。开式循环方式设备简单，操作容易，但动
力液处理费用较高。而闭式循环方式设备复杂，操作麻烦，但动力液处理费用低
使用条件，在油田推广应用中，应优先选用原油做动力液的开式循环多井集中泵站系统。
在原油粘度较高或油井含水较高时，可选用水做动力液的闭式循环多井集中泵站系统。
37. 常用的采油方式包括哪几种？
自喷采油 人工举升 有杆采油（抽油机，地面驱动螺杆泵） 无杆采油（电泵，水力泵）
38. 为什么要进行水处理？常用的水处理措施有哪些？
因为水源水质需要达到要求才能注入
采油工程复习题(带答案)91_采油指数
措施：沉淀 过滤 杀菌 曝晒 出油
39. 分层注水的意义?分层注水工艺管柱的种类及特点?
意义：为了解决层间矛盾，调整由曾平面上注入分布不均的情况，控制油井含水上升和油井综合含水率的上升速度提高油田开采效果需要进行分层注水 同心式 偏心式
40. 注水井分层测试的主要方法及资料解释（处理）步骤？
41．如何应用注水指示曲线分析地层及井下工具的工作状况？
曲线右，斜率变小，吸水能力增强，曲线右移，斜率变大，吸水能力变大
曲线平行上移，吸水能力不变，油层压力升高，曲线平行下移吸水能力不变，油层压力降低 42.选择或调配水嘴的方法？
带有水嘴井的水嘴调配
在已下配水管柱的井，经过测试，水量达不到配注方案要求时，需立即进行调整。 调整步骤如下：
① 根据下入管柱投球测试资料整理出各层段的指示曲线；
② 根据分层配注Qd要求，在层段指示曲线上求出相应的井口分层配注压力Pd ③ 根据实际情况确定井口注入压力Pi ④ 求出水嘴损失
Pcf' = Pd'－ Pi
⑤ 由嘴损曲线求出水嘴直径。
43.绘出地层吸水指数和油藏压力单独变化和同时变化时的典型注水（吸水）指示曲线。
44. 某注水井分三层注水，分层测试结果如下表。绘出分层指示曲线。如正常注水井口压力为8.0MPa，目前全井注水量为240m3/d ，求三个层段的目前注水量。
45.水力压裂的基本原理是什么 ?其增产增注的实质是什么? 实质：通过降低井底附近地层中流体的渗流阻力和改变流体的渗流状态是原来的径向流改变为油层与裂缝的近似单向流动和裂缝与井筒之间的单向流动消除了径向节流损失。大大降低了能量消耗，因而油井产量或注水井注入量就会大幅提高
原理：利用地面高压泵组将高粘度液体1大大超过底层吸收能力的排量注入井中在井底憋起高压当此压力打大于晶壁附近的底层岩石抗张强度时便在井底附近底层产生裂缝。继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近形成具有一定集合尺寸和高导流能力的填砂裂缝是井达到增产增注的目的。
46. 压裂液的滤失性受哪几个因素控制 ?计算滤失系数表达式及各符号意义？ 虑失液粘度控制的滤失系数CⅠ =5.4 *10-3kΔpφ/μf）^12 CⅠ虑失液粘度控制的滤失系数 k垂直裂缝壁面的渗透率 Δp裂缝内外压差 μf裂缝内压裂液粘度 φ底层孔隙度
受储层岩石和液体压缩性控制的滤失系数CⅡ=4.3*10-3Δp（kCf/μf）^1/2 Cf油藏综合压缩系数
具有造壁性压裂液的滤失系数CⅢ 综合滤失系数C=1/CⅠ+1/ CⅡ+1/CⅢ
47地层渗透率为0.005?m2，孔隙度为20%，地下原油粘度为4mPa6×10-4MPa
?1
?s
，油藏综合压缩系数为
?s
，裂缝内外压差为14MPa，压裂液在裂缝中的粘度为40mPa
，由实验得C3?4?10?4m/min，
求综合滤失系数。
48. 压裂液按其在施工过程中的任务和作用，可分为哪几种类型 ? 每种压裂液的作用是什么？
压裂液分类：前置液（破裂地层、造缝、降温作用），携砂液（携带支撑剂、充填裂缝、造缝及冷却地层作用），顶替液（中间顶替液：携砂液、防砂卡；末尾顶替液：替液入缝，提高携砂液效率和防止井筒沉砂） 49. 试推证有液体渗滤条件下形成垂直裂缝时破裂压力的表达式。
50．根据麦克奎尔——西克拉垂直裂缝增产倍数曲线分析提高增产倍数的措施。
51．应用滤失百分数推导地面砂比与裂缝内砂浓度的关系。
52. 盐酸与碳酸盐岩反应由哪几个步骤组成 ?影响酸岩反应速度的因素有哪些? 1.酸液中的H传到碳酸盐表面 2.H在岩面与碳酸盐进行反应
3.反应生成物ca、mg、和co气泡离开岩面
+
53. 酸液中的 H 是通过什么途径透过边界层传递到岩面的?
酸液中H+的传递方式：对流和扩散
54. 酸液有效作用距离与哪些因素有关，如何提高有效作用距离 ?
利用前置液酸压的方法增加裂缝宽度采用泡沫酸乳化的或胶化酸等方法来减少氢离子有效传压系数较高的排量 加入防滤失剂减小虑失度
55. 简述砂岩油气层的土酸处理原理。
依靠土酸液中的盐酸成分溶蚀碳酸盐类物质并维持酸液在较低的ph值，依靠氢氟酸成分溶蚀泥质成分和部分石英颗粒从而起到清除井壁的泥饼及底层粘土堵塞，恢复和增加近井地带渗透率的目的
56．某灰岩气层井深为2000m，地层压力为23MPa，渗透率为0.1×10-3?m2，孔隙度为1％，有效厚度为15m，岩石弹性系数为7.03×104MPa，泊松比为0.27，用15％的盐酸压裂，酸液在地层温度下的粘度为0.7mPa
?s
,预测地层延伸压力为42MPa,设计泵排量为2.6m3/min，试分别求出压成双翼垂直裂缝时，压
开地层10、20及30min时的有效裂缝的单翼长度及酸液用量。
提示：
⑴地层温度按80?C计算； ⑵缝高取地层有效厚度； ⑶取C/C0=0.1；
⑷裂缝尺寸按吉尔兹玛公式计算； ⑸H?的有效传质系数由图7-12查得。 解： C?5.4?10
?3
(
K?P?
?f
)
1/2
?5.4?10
?3
?(
0.1?10
?3
?(42?23)?10?0.01
0.7
3
)
1/2
?8.9?10
?4
m/min
裂缝单翼长度为：
L10?
1Qt2?HC1Qt2?HC
?
12?3.14
12?3.14
4
?
2.6?15?8.9?102.6?
20
?4?4
?98m
L20?
??
15?8.9?10
6
?138.7m L30?
1Qt2?HC
?
12?3.14
?
2.6?30
?4
15?8.9?10
?169.9m
G?
E2(1??)
?
7.03?10?102?(1?0.27)
2
?2.77?10kPa
7
w10?0.135
4
?QL
GH
?0.135?
4
0.7?10
?3
?2.6?98
7
2
2.77?10?150.7?10
?3
?1.93mm
w20?0.135
4
?QL
GH
2
?0.135?
4
?2.6?98
7
2
2.77?10?150.7?10
?3
?2.30mm
w30?0.135
?QL
GH
2
?0.135?
?2.6?169.9
7
2
2.77?10?15
?2.55mm
压裂液密度1000kg/m3，动力粘度为：
?????0.7?0.9?0.63mm/s?0.0063cm/s
2
2
NRe?
Q
?h
?
2.6?10
6
60?0.0063?15?100
?4586
查图7-12得，De?28?10－5cm2/s 平均滤失速度
v10?v20?v30?
CtCtCt???8.9?10
8.9?10
208.9?10
30
?4?4?4
?2.82?10?1.99?10?1.62?10
?4
?4
m/min?4.69?10m/min?3.31?10m/min?2.7?10
?4
cm/scm/s
?4?4
?4?4
cm/s
Np_10?
vw2Devw2Devw2De
?
4.69?10?0.193
?5
2?28?104.69?10
?4
?0.161
Np_20?
?
?0.23
?5
2?28?104.69?10
?4
?0.14
Np_30?
?
?0.255
?5
2?28?10
?0.12
查图7-10得
LD_10?0.13
LD_20?0.12 LD_30?0.11
有效作用距离
rf
_10
?
LDQ4vhLDQ4vhLDQ4vh
???
0.13?2.64?2.82?10?15
0.12?2.64?1.99?104?1.62?10
?4?4
?19.98m ?26.13m ?29.42m
rf?20?rf
?
?15?15
0.11?2.6
?4
_30
泵入酸量
V15%_10?3Vf?3(2rfwh)?3?2?19.98?1.93?10
?3
?15?3.47m ?15?5.41m ?15?6.75m
33
3
V15%_20?3Vf?3(2rfwh)?3?2?26.13?2.30?10V15%_30?3Vf?3(2rfwh)?3?2?29.42?2.55?10
?3
?3
三 : 工程制图习题集答案
四 : 工程制图习题集及答案(北工大)
五 : 分离工程习题完整答案23
第一部分 填空题
非常全的一份复习题， 各个方面都到了。
1. 分离作用是由于加入（分离剂）而引起的，因为分离过程是（混合过程）的逆过程。
2. 衡量分离的程度用（分离因子）表示，处于相平衡状态的分离程度是（固有分离因子）。
3. 分离过程是（混合过程）的逆过程，因此需加入（分离剂）来达到分离目的。
4. 工业上常用（分离因子）表示特定物系的分离程度，汽液相物系的最大分离程度又称为（理想分离因子）。
5. 固有分离因子是根据（气液相平衡）来计算的。它与实际分离因子的差别用（板效率来表示。
6. 汽液相平衡是处理（汽液传质分离）过程的基础。相平衡的条件是（所有相中温度压力相等，每一组分的化学位相等）。
z?1 ）条件即处于两相区，7. 当混合物在一定的温度、压力下，满足（?Kizi?1,?ii
可通过（物料平衡和相平衡）计算求出其平衡汽液相组成。
8. 萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收段）。
9. 最低恒沸物，压力降低是恒沸组成中汽化潜热（小）的组分增加。
10. 吸收因子为（ A=L/KV ），其值可反应吸收过程的（难易程度）。
11. 对一个具有四块板的吸收塔，总吸收量的80%是在（塔顶釜两块板 ）合成的。
12. 吸收剂的再生常采用的是（用蒸汽或惰性气体的蒸出塔），（用再沸器的蒸出塔），（用蒸馏塔）。
13. 精馏塔计算中每块板由于（组成）改变而引起的温度变化，可用（泡露点方程）确定。
14. 用于吸收过程的相平衡关系可表示为（ L = AV ）。
15. 多组分精馏根据指定设计变量不同可分为（设计）型计算和（操作）型计算。
16. 在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。
17. 吸收过程在塔釜的（yN?1,i
Ki?x
1,iN,i ），它决定了吸收液的（该组分的最大浓度）。 18. 吸收过程在塔顶的限度为（y?Kx ），它决定了吸收剂中（自身挟带）。 i0,i
19. ？限度为（吸收的相平衡表达式为（L = AV ），在（温度降低、压力升高）操作下有利于吸收，吸收操作的限度是（yN?1,i
Ki?xN,i，y1,i?Kx ）。 i0,i
20. 若为最高沸点恒沸物，则组分的无限稀释活度系数与饱和蒸汽压的关系式为
SP1（???? ）。 1S?P?21
21. 解吸收因子定义为（S’= VK / L ），由于吸收过程的相平衡关系为（V = SL ）。
22. 吸收过程主要在（塔顶釜两块板）完成的。
23. 吸收有（ 1 ）关键组分，这是因为（单向传质 ）的缘故。
24. ？图解梯级法计算多组分吸收过程的理论板数，假定条件为（三组分物系中，xA与xS
的比值与共沸物中组分A与组分B的相对量一样），因此可得出（αAB,αSB ）的结论。
25. 在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。
26. 恒沸剂的沸点应显著比原溶液沸点（ 大10K）以上。
27. 吸收过程只有在（贫气吸收）的条件下，才能视为恒摩尔流。
28. 吸收过程计算各板的温度采用（热量衡算）来计算，而其流率分布则用（简捷计算）来
计算。
29. ？在一定温度和组成下，A,B混合液形成最低沸点恒沸物的条件为（ ）。
30. 对多组分吸收，当吸收气体中关键组分为重组分时，可采用（吸收蒸出塔）的流程。
31. 非清晰分割法假设各组分在塔内的分布与在（ 全回流）时分布一致。
32. 精馏有b.个关键组分，这是由于（双向传质）的缘故
33. 采用液相进料的萃取精馏时，要使萃取剂的浓度在全塔内为一恒定值，所以在（进料时
补加一定的萃取剂 ）。
34. 当原溶液为非理想型较强的物系，则加入萃取剂起（稀释 ）作用。
35. 要提高萃取剂的选择性，可（增大）萃取剂的浓度。
36. 对多组分吸收，当吸收气体中关键组分为重组分时，可采用（ 吸收蒸出塔）的流程。
37. 吸收过程发生的条件为(溶质由气相溶于液相)，其限度为（Pi＞Pi*,yi＞yi* 、
yN?1,i?x）。 N,iKi
38. 在多组分精馏计算中为了给严格计算提供初值，通常用（清晰分割 ）或（ 非清晰分
割）方法进行物料预分布。
39. 对宽沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（进料热焓）决定，故可由（热量衡算）计
算各板的温度。
40. 流量加合法在求得xij后，由（ H）方程求Vj，由（ S ）方程求Tj。
41. 对窄沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（组成的改变）决定，故可由（相平衡方程）
计算各板的温度。
42. 当两个易挥发的组分为关键组分时，则以（塔釜 ）为起点逐板计算。
43. 三对角矩阵法沿塔流率分布假定为（衡摩尔流）。
44. 三对角矩阵法的缺陷是（对非理想溶液出现不收敛、不归一，计算易发散）。
45. 常见复杂分离塔流程有（多股进料）（侧线采出）（设中间冷凝或中间再沸器）
46. 严格计算法有三类，即（逐板计算）(矩阵法）（松弛法）
47. 设置复杂塔的目的是为了（减少塔数目，节省能量 ）。
48. 松弛法是由开始的（不稳定态）向（ 稳定态）变化的过程中，对某一（ 时间间隔）内
每块板上的（物料变化）进行衡算。
49. 精馏过程的不可逆性表现在三个方面，即（通过一定压力梯度的动量传递），（通过一定
温度梯度的热量传递或不同温度物流的直接混合 ）和（通过一定浓度梯度的质量传递或者不同化学位物流的直接混合 ）。
50. 通过精馏多级平衡过程的计算，可以决定完成一定分离任务所需的（理论板数），为表
示塔实际传质效率的大小，则用（级效率 ）加以考虑。
51. 为表示塔传质效率的大小，可用（级效率 ）表示。
52. 对多组分物系的分离，应将（分离要求高）或（最困难 ）的组分最后分离。
53. 热力学效率定义为（系统 ）消耗的最小功与（过程 ）所消耗的净功之比。
54. 分离最小功是分离过程必须消耗能量的下限它是在分离过程（可逆 ）时所消耗的功。
55. 在相同的组成下，分离成纯组分时所需的功（大于 ）分离成两个非纯组分时所需的功。
56. 超临界流体具有类似液体的（溶解能力 ）和类似气体的（扩散能力 ）。
57. 泡沫分离技术是根据（表面吸附 ）原理来实现的，而膜分离是根据（膜的选择渗透作
用 ）原理来实现的。
58. 新型的节能分离过程有（膜分离 ）、（吸附分离 ）。
59. 常用吸附剂有（硅胶、活性氧化铝、活性炭 ）
60. 54A分子筛的孔径为（ 5埃 ），可允许吸附分子直径（小于5埃）的分子。
61. 离程分为(机械分离 )和( 传质分离 )两大类。
62. 传质分离过程分为（平衡分离过程 ）和（速率控制过程 ）两大类。
63. 分离剂可以是（能量 ）和（物质 ）。
64. 机械分离过程是（过滤、离心分离 ）。吸收、萃取、膜分离。渗透。
65. 速率分离的过程是过滤、离心分离、吸收、萃取、（膜分离、渗透 ）。
66. 平稳分离的过程是过滤、离心分离、（吸收、萃取 ）。膜分离。渗透。
67. 气液平相衡常数定义为（气相组成和液相组成的比值 ）。
68. 理想气体的平稳常数（组成）无关。
69. 活度是（修正的）浓度。
70. 低压下二元非理想农液的对挥发度 α12等于(γ1P10/γ2P20 )
71. 气液两相处于平衡时（化学位 ）相等。
72. Lewis 提出了等价于化学位的物理量（逸度 ）。
73. 逸度是（修正的）压力
74. 在多组分精馏中塔顶温度是由（露点）方程求定的。
75. 露点方程的表达式为( )
76. 泡点方程的表达式为( )
77. 泡点温度计算时若∑Kixi>1，温度应调（小）
78. 泡点压力计算时若∑Kixi>1，压力应调（ 大）
79. 在多组分精馏中塔底温度是由（泡点 ）方程求定的。
80. 绝热闪蒸过程，节流后的温度（降低落 ）。
81. 若组成为Zi的物系,∑Kixi>1,且∑KiZi>1时， 其相态为（气液两相 ）
82. 若组成为Zi的物系,Kixi>1时其相态为（过冷液相 ）
83. 若组成为Zi的物系,∑KiZi>1时，其相态为（过热气相 ）
84. 绝热闪蒸过程，饱和液相经节流后会有（气相 ）产生。
85. 设计变量与独立量之间的关系可用下式来表示(Ni=Nv-Nc即设计变量数=独立变量数-约
束关系)
86. 设计变量分为（固定设计变量 ）与（可调设计变量 ）。
87. 回流比是（可调 ）（ ）设计变量。
88. 关键组分的相挥发度越大，精馏过程所需的最少理论板数（越少 ）。
89. 分离要求越高，精馏过程所需的最少理论板数（越多 ）。
90. 进料中易挥发含量越大，精馏过程所需的最少理论板数（不变 ）。
91. 在萃取精馏中所选的萃取剂希望与塔顶馏出组份形成具有（正 ）偏差的非理想溶液。
92. 在萃取精馏中所选的取剂使A1P值越（大 ）越好。
93. 在萃取精馏中所选的萃取剂希望而与塔底组分形成具有（负 ）偏差的非理想溶液。
94. 在萃取精馏中所选的萃取剂使A1P值越大，溶剂的选择性（增大 ）
95. 萃取精馏塔中，萃取剂是从塔（底 ）出来。
96. 恒沸剂与组分形成最低温度的恒沸物时，恒沸剂从塔（顶 ）出来。
97. 均相恒沸物在低压下其活度系数之比γ1/γ2应等于( P20)与( P10)之比。
98. 在板式塔的吸收中，原料中的平衡常数小的组分主要在塔内（底 ）板被吸收。
99. 吸收中平衡数大的组分主要在塔内（顶 ）板被吸收。
100. 吸收中平衡常数大的组分是（ 难）吸收组分。
101. 吸收中平衡常数小的组分是（ 易）吸收组分。
102. 吸收因子越大对吸收越（有利 ）
103. 温度越高对吸收越（不利 ）
104. 压力越高对吸收越（有利 ）。
105. 吸收因子A（反比 ）于平衡常数。
106. 吸收因子A（正比 ）于吸收剂用量L。
107. 吸收因子A（正比 ）于液气比。
108. 完成一个给定的分离要求所需功最小的过程是（可逆 ）。
109. 从节能的角度分析难分离的组分应放在（最后 ）分离。
110. 从节能的角度分析分离要求高的组分应放在（最后 ）分离。 111. 从节能的角度分析进料中含量高的组分应（先分离 ）分离。 112. 物理吸附一般为（多层 ）吸附。
113. 化学吸附一般为（单层 ）吸附。
114. 化学吸附选择性（强 ）。
115. 物理吸附选择性（不强 ）
116. 吸附负荷曲线是以（距床层入口的距离）横坐标绘制而成。
117. 吸附负荷曲线是以（吸附剂中吸附质的浓度 ）为纵坐标绘制而成。 118. 吸附负荷曲线是分析（吸附剂 ）得到的。
119. 透过曲线是以（时间 ）横坐标绘制而成。
120. 透过曲线是以（流出物中吸附剂的浓度 ）为纵坐标绘制而成。 121. 透过曲线是分析（流出物 ）得到的。
122. 透过曲线与吸附符合曲线是（镜面对称相似关系 ）相似关系。
选择题
1. 计算溶液泡点时，若?KiXi?1?0，则说明 C
a.温度偏低 b.正好泡点 c.温度偏高
2. 在一定温度和压力下，由物料组成计算出的?KiXi?1?0，且?Zi/Ki?1，该进料状态
为 C i?1i?1CcCi?1
a.过冷液体 b.过热气体 c.汽液混合物
3. 计算溶液露点时，若?yi/Ki?1?0，则说明 A
a.温度偏低 b.正好泡点 c.温度偏高
4. 进行等温闪蒸时，对满足什么条件时系统处于两相区 A
a.?KiZi?1且?Zi/Ki?1 b.?KiZi?1且?Zi/Ki?1 c.?KiZi?1且?Zi/Ki?1
d .?KiZi?1且?Zi/Ki?1
5. 萃取精馏时若泡和液体进料，则溶剂加入位置点： B
a.精馏段上部 b.进料板 c.提馏段上部
SS6. 在一定温度和组成下，A，B混合液的总蒸汽压力为P，若P?PA，且P?PB，则该溶
液 B
a.形成最低恒沸物 b.形成最高恒沸物 c.不形成恒沸物
7. 吸收操作中，若要提高关键组分的相对吸收率应采用措施是 C
分离工程习题完整答案23_恒沸混合物
a.提高压力 b.升高温度 c.增加液汽比 d.增加塔板数
8. 最高恒沸物，压力增加使恒沸组成中汽花潜热小的组分 C
a.增加 b.不变 c.减小
9. 选择的萃取剂最好应与沸低低的组分形成 C
a.正偏差溶液 b.理想溶液 c.负偏差溶液
10. 多组分吸收过程采用图解梯级法的依据是 B
a.恒温操作 b.恒摩尔流 c.贫气吸收
11. 当萃取塔塔顶产品不合格时，可采用下列方法来调节 A
a.加大回流比 b.加大萃取剂用量 c.增加进料量
12. 液相进料的萃取精馏过程，应该从何处加萃取剂 D
a.精馏段 b.提馏段 c.精馏段和进料处 d.提馏段和进料板
13. 当两个难挥发组分为关键组分时，则以何处为起点逐板计算 B
a.塔顶往下 b.塔釜往上 c.两端同时算起
14. 从塔釜往上逐板计算时若要精馏段操作线方程计算的?XL/XH?j?1比由提馏段操作线方
程计算得更大，则加料板为 B
a. j板 b. j+1板 c. j+2板
15. 流量加和法在求得Xji后由什么方程来求各板的温度 B
a.热量平衡方程 b.相平衡方程 c物料平衡方程
16. 三对角矩阵法在求得Xji后由什么方程来求各板的温度 A
a热量平衡方程 b.相平衡方程 c物料平衡方程
17. 简单精馏塔是指 C
a.设有中间再沸或中间冷凝换热设备的分离装置 b.有多股进料的分离装置
c.仅有一股进料且无侧线出料和中间换热设备
18. 下面有关塔板效率的说法中哪些是正确的？
a.全塔效率可大于1 b.总效率必小于1
c.Murphere板效率可大于1 d.板效率必小于点效率
19. 分离最小功是指下面的过程中所消耗的功 B
a.实际过程 b.可逆过程
20. 下列哪一个是机械分离过程（D ）
a.蒸馏 b.吸收 c.膜分离 d.离心分离
21. 下列哪一个是速率分离过程（C ）
a.蒸馏 b.吸收 c.膜分离 d.离心分离
22. 下列哪一个是平衡分离过程（ A ）
a.蒸馏 b.吸收 c.膜分离 d.离心分离
23. lewis提出了等价于化学位的物理量（逸度）
24. 二无理想溶液的压力组成图中，P-X线是（B）
a.曲线 b.直线 c.有最高点 d.有最低点
25. 形成二元最高温度恒沸物的溶液的压力组成图中，P-X线是（ D ）
a.曲线 b.直线 c.有最高点 d.有最低点
26. 溶液的蒸气压大小（ B ）
a.只与温度有关 b.不仅与温度有关，还与各组分的浓度有关
c.不仅与温度和各组分的浓度有关，还与溶液的数量有关
27. 对两个不同纯物质来说，在同一温度压力条件下汽液相平衡K值越大，说明该物质费点
（A）
a.越低 b.越高 c.不一定高，也不一定低
28. 汽液相平衡K值越大，说明该组分越（A）
a.易挥发 b.难挥发 c.沸点高 d.蒸汽压小
29. 气液两相处于平衡时（C ）
a.两相间组份的浓度相等 b.只是两相温度相等
c.两相间各组份的化学位相等 d.相间不发生传质
30. 完全不互溶的二元物质，当达到汽液平衡时，两组分各自呈现的蒸气压（A）
a.等于各自的饱和蒸汽压 b.与温度有关，也与各自的液相量有关
c.与温度有关，只与液相的组成有关
31. 完全不互溶的二元物系，当达到汽液平衡时，溶液的蒸气压力大小（A）
a.只与温度有关 b.不仅与温度有关，还与各组分的浓度有关
c.不仅与温度和各组分的浓度有关，还与溶液的数量有关
32. 完全不互溶的二元物系，沸点温度（C）
a.等于P01 b.等于P02 c.等于P01+P02 d.小于P01+P02
33. 完全不互溶的二元物系，沸点温度（D）
a.等于轻组分组份1的沸点T1s b.等于重组分2的沸点T2s
c.大于T1s小于T2s d.小于T1s
34. 当把一个常温溶液加热时，开始产生气泡的点叫作（C）
a.露点 b.临界点 c.泡点 d.熔点
35. 当把一个气相冷凝时，开始产生液滴的点叫作（A）
a.露点 b.临界点 c.泡点 d.熔点
36. 当物系处于泡、露点之间时，体系处于（D）
a.饱和液相 b.过热蒸汽 c.饱和蒸汽 d.气液两相
37. 系统温度大于露点时，体系处于（B）
a.饱和液相 b.过热气相 c.饱和气相 d.气液两相 38. 系统温度小于泡时，体系处于（B）
a. 饱和液相 b.冷液体 c.饱和气相 d.气液两相
39. 闪蒸是单级蒸馏过程，所能达到的分离程度(B）
a.很高 b.较低 c.只是冷凝过程，无分离作用 d.只是气化过程，无分离作用
40. 下列哪一个过程不是闪蒸过程（D）
a.部分气化 b.部分冷凝 c.等含节流 d.纯组分的蒸发
41. 等含节流之后（D）
a.温度提高 b.压力提高 c.有气化现象发生,压力提高 d.压力降低，温度也降低
42. 设计变量数就是（D）
a.设计时所涉及的变量数 b.约束数
c. 独立变量数与约束数的和 d.独立变量数与约束数的差
43. 约束变量数就是（D）
a.过程所涉及的变量的数目； b.固定设计变量的数目
c.独立变量数与设计变量数的和； d.变量之间可以建立的方程数和给定的条件.
44. A、B两组份的相对挥发度αAB越小（B）
a.A、B两组份越容易分离 b.A、B两组分越难分离
c.A、B两组分的分离难易与越多 d.原料中含轻组分越多，所需的越少
45. 当蒸馏塔的回流比小于最小的回流比时（C）
a.液相不能气化 b.不能完成给定的分离任务 c.气相不能冷凝 d.无法操作
46. 当蒸馏塔的产品不合格时，可以考虑（D）
a.提高进料量 b.降低回流比 c.提高塔压 d.提高回流比
47. 当蒸馏塔的在全回流操作时，下列哪一描述不正确（D）
a.所需理论板数最小 b.不进料 c.不出产品 d.热力学效率
b.恒摩尔流不太适合 d.是蒸馏过程
48. 吉利兰关联图，关联了四个物理量之间的关系，下列哪个不是其中之一（D）
a. 最小理论板数b.最小回流比c.理论版d.压力
49. 下列关于简捷法的描述那一个不正确（D）
a.计算简便 b.可为精确计算提供初值 c.所需物性数据少 d.计算结果准确
50. 如果二元物系,γ1>1,γ2>1,则此二元物系所形成的溶液一定是（A）
a.正偏差溶液 b.理想溶液 c.负偏差溶液 d.不确定
51. 如果二元物系，γ1<1,γ2<1,则此二元物系所形成的溶液一定是（C）
a.正偏差溶液 b.理想溶液 c.负偏差溶液 d.不确定
52. 如果二元物系，γ1=1,γ2=1,,,则此二元物系所形成的溶液一定是（B）
a.正偏差溶液 b.理想溶液 c.负偏差溶液 d.不确定
53. 如果二元物系，A12>0,A21<0,则此二元物系所形成的溶液一定是（A）
a.正偏差溶液 b.理想溶液 c.负偏差溶液 d.不确定
54. 如果二元物系，A12<0 ,A21>0,则此二元物系所形成的溶液一定是（C）
a.正偏差溶液 b.理想溶液 c.负偏差溶液 d.不确定
55. 如果二元物系,A12=0,A21=0,则此二元物系所形成的溶液一定是（B）
a.正偏差溶液 b.理想溶液 c.负偏差溶液 d.不确定
56. 关于萃取精馏塔的下列描述中，那一个不正确（B）
a.气液负荷不均，液相负荷大 b.回流比提高产品纯度提高
c.恒摩尔流不太适合 d.是蒸馏过程
57. 当萃取精馏塔的进料是饱和气相对（C）
a.萃取利从塔的中部进入 b.塔顶第一板加入
c.塔项几块板以下进入 d.进料位置不重要
58. 萃取塔的汽、液相最大的负荷处应在（A）
a.塔的底部 b.塔的中部 c.塔的项部
59. 在均相恒沸物条件下，其饱和蒸汽压和活度系数的关系应用（A）
60. 如果二元物系有最低压力恒沸物存在，则此二元物系所形成的溶液一定是（C）
a. 正偏差溶液 b.理想溶液 c.负偏差溶液 d.不一定
61. 关于均相恒沸物的那一个描述不正确（D）
a.P-X线上有最高或低点 b.P-Y线上有最高或低点
c.沸腾的温度不变 d.部分气化可以得到一定程度的分离
62. 下列哪一个不是均相恒沸物的特点（D）
a.气化温度不变 b.气化时气相组成不变
c.活度系数与饱和蒸汽压成反比 d.冷凝可以分层
63. 关于恒沸精馏塔的下列描述中，那一个不正确（B）
a.恒沸剂用量不能随意调 b.一定是为塔项产品得到
c.可能是塔顶产品，也可能是塔底产品 d.视具体情况而变
64. 对一个恒沸精馏过程，从塔内分出的最低温度的恒沸物（B）
a.一定是做为塔底产品得到 b.一定是为塔顶产品得到
c.可能是塔项产品，也可能是塔底产品 d.视具体情况而变
65. 吸收塔的汽、液相最大负荷处应在（A）
a.塔的底部 b.塔的中商 c.塔的顶部
66. 在吸收操作过程中，任一组分的吸收因子Ai与其吸收率Φi在数值上相应是（C）
a.Ai<Φi b.Ai=Φi c.Ai>Φi
67. 下列哪一个不是吸收的有利条件（A）
a.提高温度 b.提高吸收剂用量 c.提高压力 d.减少处理的气体量
68. 下列哪一个不是影响吸收因子的物理量（D）
a.温度 b.吸收剂用量 c.压力 d.气体浓度
69. 平衡常数较小的组分是（D）
a.难吸收的组分 b.最较轻组份 c.挥发能力大的组分 d.吸收剂中的溶解度大
70. 易吸收组分主要在塔的什么位置被吸收（C）
a.塔顶板 b.进料板 c.塔底板
71. 平均吸收因子法（C）
a.假设全塔的温度相等 b.假设全塔的压力相等 c.假设各板的吸收因子相等
72. 下列哪一个不是等温吸附时的物系特点（D）
a.被吸收的组分量很少 b.溶解热小 c.吸收剂用量较大 d.被吸收组分的浓度高
73. 关于吸收的描述下列哪一个不正确（D）
a.根据溶解度的差异分离混合物 b.适合处理大量大气体的分离
c.效率比精馏低 d.能得到高纯度的气体
74. 当体系的yi-yi*>0时（B）
a. 发生解吸过程 b.发生吸收过程 c.发生精馏过程 d.没有物质的净转移
75. 当体系的yi-yi*=0时（D）
a.发生解吸过程b.发生吸收过程c.发生精馏过程d.没有物质的净转移
76. 下列关于吸附过程的描述哪一个不正确（C）
a. 很早就被人们认识，但没有工业化 b.可以分离气体混合物 c.不能分离液体混合物 d.是传质过程
77. 下列关于吸附剂的描述哪一个不正确（C）
a.分子筛可作为吸附剂 b.多孔性的固体 c.外表面积比内表面积大 d.吸附容量有限
分离工程习题完整答案23_恒沸混合物
第二部分 名词解释
1. 分离过程：将一股式多股原料分成组成不同的两种或多种产品的过程。
2. 机械分离过程：原料本身两相以上，所组成的混合物，简单地将其各相加以分离的过程。
3. 传质分离过程：传质分离过程用于均相混合物的分离，其特点是有质量传递现象发生。按所依据的物理化学原理不同，工业上常用的分离过程又分为平衡分离过程和速率分离过程两类。
4. 相平衡：混合物或溶液形成若干相，这些相保持着物理平衡而共存的状态。从热力学上看，整个物系的自由焓处于最小状态，从动力学看，相间无物质的静的传递。
5. 相对挥发度：两组分平衡常数的比值叫这两个组分的相对挥发度。
6. 泡点温度：当把一个液相加热时，开始产生气泡时的温度。
7. 露点温度：当把一个气体冷却时，开始产生气泡时的温度。
8. 气化率：气化过程的气化量与进料量的比值。
9. 冷凝率：冷凝过程的冷凝量与进料量的比。
10. 设计变量数：设计过程需要指定的变量数，等于独立变量总数与约束数的差。
11. 独立变量数：描述一个过程所需的独立变量的总数。
12. 约束数：变量之间可以建立的方程的数目及已知的条件数目。
13. 回流比：回流的液的相量与塔顶产品量的比值。
14. 精馏过程：将挥发度不同的组分所组成的混合物，在精馏塔中同时多次地部分气化和部分冷凝，使其分离成几乎纯态组成的过程。
15. 全塔效率：理论板数与实际板数的比值。
16. 精馏的最小回流比：精馏时有一个回流比下， 完成给定的分离任务所需的理论板数无穷多，回流比小于这个回流比，无论多少块板都不能完成给定的分离任务，这个回流比就是最小的回流比。实际回流比大于最小回流比。
17. 理论板：离开板的气液两相处于平衡的板叫做理论板。
18. 萃取剂的选择性：加溶剂时的相对挥发度与未加溶剂时的相对挥发度的比值。
19. 萃取精馏：向相对挥发度接近于1或等于1的体系，加入第三组分P，P体系中任何组分形成恒沸物，从塔底出来的精馏过程。
20. 共沸精馏：向相对挥发度接近于1或等于1的体系，加入第三组分P，P体系中某个或某几个组分形成恒沸物，从塔顶出来的精馏过程。
21. 吸收过程：按混合物中各组份溶液度的差异分离混合物的过程叫吸收过程。
22. 吸收因子：操作线的斜率（L/V）与平衡线的斜率（KI）的比值。
23. 绝对吸收率：被吸收的组分的量占进料中的量的分率。
24. 热力学效率：可逆功与实际功的比值。
25. 膜的定义：广义上定义为两相之间不连续的区间。
26. 半透膜：能够让溶液中的一种或几种组分通过而其他组分不能通过的这种选择性膜叫半
透膜。
27. 渗透：当用半透膜隔开没浓度的溶液时，纯溶剂通过膜向低高浓度溶液流动的现象叫渗
透。
28. 反渗透：当用半透膜隔开不同浓度的溶液时，纯溶剂通过膜向低浓度溶液流动的现象叫
反渗透。
29. 吸附过程：当用多几性的固体处理流体时，流体的分子和原子附着在固体表面上的现象
叫吸附过程。
30. 表观吸附量：当用M千克的多孔性的固体处理体积是V的液体时，溶液原始浓度为，
吸附达到平衡时的浓度为，则表观吸附量（每千克吸附吸附的吸附质的量）为：C0吸附达到平衡时的浓度为C*,则表观吸附量(每千克吸附吸附的吸质的量)为:
第三部分 问答题
1. 已知A，B二组分的恒压相图如下图所示，现有一温度为T0原料经加热后出口温度为T4 过加器前后压力看作不变。试说明该原料在通过加热器的过程中，各相应温度处的相态和组成变化的情况？
t0过冷液体，组成等于xF
t1饱和液体，组成等于xF
t2气夜两相，y>xF >x
t3饱和气体，组成等于xF
t4过热气体，组成等于xF
2. 简述绝热闪蒸过程的特点。
绝热闪蒸过程是等焓过程，节流后压力降低，所
以会有汽化现象发生，汽化要吸收热量，由于是绝热过程，只能吸收本身的热量，因此，体系的漫度降低。
3. 图中A塔的操作压力量对比20atm，塔底产品经节流阀后很快进入B塔。B塔的操作压力 为10atm，试问：
a.液体经节流后会发生哪些变化？
b.如果B塔的操作压力为5atm时，会与在某些
方面10atm下的情况有何不同？
(1)经节流后有气相产生，由于气化要吸收自身
的热量，系统温度将降低。
(2)B塔的操作压力为5atm时比操作压力为
10atm时气化率大，温度下降幅度也大。
4. 普通精馏塔的可调设计变量是几个？试按设计型和操作型指定设计变量。 普通精馏塔由4个可调设计变量。
按设计型：两个分离要求、回流比、再沸器蒸出率；
按操作型：全塔理论板数、精馏段理论板数、回流比、塔顶产品的流量。
5. 简述逐板的计算进料位置的确定原则。
使全塔理论板数最少为原则，看分离效果的好坏来确定。从塔底向上计算时,xlk/xhk 越大越好，从塔项往下计算时,ylk/yhk越小越好。
6. 简述逐计算塔顶的判断原则。 xlkx)n?(lk)dxxhk ，则第
n使全塔理论板数最少为原则，看分离效果的好坏来确定。即hk(
板既为塔顶板。
7. 简述逐计算的计算起点的选择原则。
以组分的组成估算最精确的误差最小的那块板开始逐板计算。
8. 简述精馏过程最小回流时的特点。
最小回流比是馏的极限情况之一，此时，未完成给定的分离任务，所需要理论经板数无穷多，如果回流比小于最小回流比，则无论多少理论板数也不能完成给定的分离任务。
9. 简述精馏过程全回流的特点。
全回流是精馏的极限情况之一。全回流所需的理论板数最少。此时，不进料，不出产 品。
10. 简述捷法的特点。
简捷法是通过N、Nm、R、Rm四者的关系计算理论的板数的近似计算法，其计算简便，不需太多物性数据，当要求计算精度高时，不失为一种快捷的方法，也可为精确计算提供初值。
11. 简述萃取塔操作要注意的事项。
a.气液相负荷不均，液相负荷远大于气相负荷；
b.塔料的温度要严控制；
c.回流比不能随意调整。
12. 萃取精馏塔如果不设回收段，把萃剂与塔顶回流同时都从塔顶打入塔内，将会产生什 么
后果，为什么？
在萃取精馏中不设回收段，将会使入塔顶的萃取剂得不到回收，塔顶产品夹带萃取剂，从而影响产品的纯度，使塔顶得不到纯净的产品。
13. 根据题给的X-Y相图，回答以下问题：
a.该系统在未回萃取剂P时是正偏差是负偏差系统？有最高还是最低温度的恒沸物？ b.回入萃取剂之后在精馏段和提馏段利还是利？
a.该系统在未加萃剂P时是正偏差系统，有最低温度的恒沸物。
b.加入萃取剂之后在精馏段有利，固原来有恒沸物，P加入之后恒沸物消失；在提馏段是不利，因P加入之后体系中组分的相对挥发度降低。
14. 从热力学角度简述萃取剂的选择原则。
萃取应能使的体系的相对挥发度提高，即与塔组分形成正偏差，与塔组分形成负偏差或者理想溶液。
15. 工艺角度简述萃剂的选择原则。
a.容易再生，即不起化学反应、不形成恒沸物、P沸点高；
b.适宜的物性，互 溶度大、稳定性好；
c.价格低廉，来源丰富。
16. 说出4种恒沸剂的回收方尖。
a.冷疑分层；b.过冷分层；c.变压精馏d.萃取（5）盐析
17. 说出4种恒沸剂的回收方法。
18. 恒沸精馏中，恒沸剂用量不能随便调整？为什么？
因恒沸剂用量与塔的产品纯度有关，多或少都不能得到所希望的目的产物。
19. 吸收的有利条件是什么？
低温、高压、高的气相浓度、低的液相浓度、高的用量、低的气相量。
20. 试分板吸收因子对吸收过程的影响
吸收因子 A=L/（VKi），吸收因子越大对吸收有利，所需的理论板数越少，反之亦然。
21. 用平均吸收因子法计算理论板数时，分别采用 L0/V N+1(L0:吸收剂用量，V N+1原料
气用量)和L平/v平，来进行计算吸收因子A。试分析求得的理论板数哪个大，为什
L0/VN+1比L平/V平小，故用L平/V平计算的A大，所需的理论板数小。
22. 在吸收过程中，若关键组分在操作条件下的吸收因子A小于设计吸收率 Φ，将会出现
什么现象？
此时，吸收塔无论有多少块理论板也完不成给定的分离任务，只能达到小于等于A的 吸收率。正常操作时，A应大于吸收率Φ 。
23. 有一烃类混合物送入精馏装置进行分离，进
料组成和相对挥发度a值如下，现有A、B 两
种方案可供选择，你认为哪种方案合理？为
什么？
异丁烷 正丁烷 戊烷
摩尔% 25 30 45
a值 1.24 1.00 0.34
由于正丁烷和异丁烷是体系中最难分的组
份，应放在最后分离；进料中戊烷含量高，应尽早分出。所以方案B是合理的。
24. 什么叫表观吸附量？下图的点E，D，C三点表观吸附量为什么等于零？曲线CD及DE
说明了溶质优先被吸附还是溶剂优先被吸附？为
什么？
a.C，E点为纯溶液，所以吸附前后无浓度变化，表
观吸附量为零。D点，按溶液 配比吸附，所以吸附
前后也无浓度变化，表观吸附量为零。
分离工程习题完整答案23_恒沸混合物
b.EE 溶剂优先被吸附。
c. DC溶刘优先被吸附。
25. 表观吸附量等于零，表明溶质不被吸附对吗？
不一定。表观吸附量只有在溶液是稀液、溶质吸附不明显时，才能代表实际的吸附量，因此 ，不能单纯用表观吸附量等于零看溶质是否被吸附与否。
26. 用两种他分子筛吸附CO2时透过曲线如图所示.试分析哪一种分子筛更好,为什么?
13X分子筛更好，因为13X分子筛的透过曲线更陡，说明吸附负荷曲线也陡，床层利用率高，达到破点的时间长。
27. 吸附剂的选择原则。
a.选择性高；b.比表面积；c.有一定的机械强度；d.有良好的化学稳定性和热稳定性。
28. 吸附过程的优点。
a.选择性高；b.吸附速度快，过程进行的完全；c.常压压操作，操作费用与投资费用少。
29. 吸附过程的缺点。
a.吸附溶量小、吸附剂用量大，设备比较庞大；b.吸附剂的运输、装料、卸料较困难；c.吸附剂不容易找到，吸附理论不完善。
30. 吸附质被吸附剂吸附一脱附分哪几步？
a.外扩散组份穿过气膜或淮膜 到固体表面；b.内扩散组份进入内孔道；
c.吸附；d.脱附；e.内反扩散组份内孔道来到外表面；
f.外反扩散组份穿孔过气膜或液腊到气相主体流。
第四部分 计算题
1. 以烃类蒸汽混合物含有甲烷a.5%，乙烷b.10%，丙烷c.30%及异丁烷d.55%。试求混合
物在25℃时的露点压力与泡点压力，并确定在t=25℃，p=1MPa大气压时的气相分率。 解：a.求混合物在25℃时的露点压力
设p=1MPa=101.3kPa，由t=25℃查图2-1a得：
K1=165，K2=27， K3=8.1， K4=3.2
??xi??yi0.050.100.300.55?????0.2129?1 Ki165278.13.2
选异丁烷为参考组分，则
K4?KG??xi?3.2?0.2129?0.6813
由K4?0.6813和t=25℃查图2-1a得p=650kPa：
K1=28，K2=5.35， K3=1.7， K4=0.681
y0.050.100.300.55??xi???????1.003?1 Ki285.351.70.681
故混合物在25℃时的露点压力为650kPa。
b.求混合物在25℃时的泡点压力
设p=1MPa=101.3kPa，由t=25℃查图2-1a得：
K1=165，K2=27， K3=8.1， K4=3.2
??yi??Kixi?165?0.05?27?0.10?8.1?0.30?3.2?0.55?15.14?1
选异丁烷为参考组分，则
K4?KG3.2??0.2114 ?yi15.14
由K4?0.2114和t=25℃查图2-1a得p=2800kPa：
K1=6.1，K2=1.37， K3=0.44， K4=0.2114
??yi??Kixi?6.1?0.05?1.37?0.10?0.44?0.30?0.2114?0.55?0.6903?1
K4?KG0.2114??0.306 ?yi0.6903
由K4?0.306和t=25℃查图2-1a得p=1550kPa：
K1=11.0，K2=2.2， K3=0.70， K4=0.306
??yi??Kixi?11.0?0.05?2.2?0.10?0.7?0.30?0.306?0.55?1.148?1
K4?KG0.306??0.27 ?yi1.148
由K4?0.27和t=25℃查图2-1a得p=1800kPa：
K1=9.6，K2=1.9， K3=0.62， K4=0.27
??yi??Kixi?9.6?0.05?1.9?0.10?0.62?0.30?0.27?0.55?1.004?1
则混合物在25℃时的泡点压力为1800kPa。
c.t=25℃，p=1MPa=101.3kPa
K1=165，K2=27， K3=8.1， K4=3.2
?zi0.050.100.300.55?????0.2129?1 Ki165278.13.2
?Kizi?165?0.05?27?0.10?8.1?0.30?3.2?0.55?15.14?1
故在t=25℃，p=1MPa大气压时的气相分率等于1。
2. 某混合物含丙烷a.0.451（摩尔分数），异丁烷b.0.183，正丁烷c.0.366，在t=94℃和
p=2.41Mpa下进行闪蒸，试估算平衡时混合物的气化分率及气相和液相组成。已知K1=1.42，K2=0.86，K3=0.72。
解：设?=0.5，由t=94℃，p=2.41MPa=2410kPa，K1=1.42，K2=0.86，K3=0.72得：
?zi0.4510.1830.366????1.039?1 Ki1.420.860.72
?Kizi?1.42?0.451?0.86?0.183?0.72?0.366?1.061?1
故混合物处于两相区，可进行闪蒸计算。
F(?)??(yi?xi)??Zi(ki?1)?0 1??(ki?1)
F(?)?0.451(1.42?1)0.183(0.86?1)0.366(0.72?1)???0.0098 1?0.5(1.42?1)1?0.5(0.86?1)1?0.5(0.72?1)
Zi(ki?1)2
??0.451(1.42?1)2
1?0.5(1.42?1)2?0.183(0.86?1)2
1?0.5(0.86?1)2?0.366(0.72?1)2
1?0.5(0.72?1)2??0.1043F?(?)???1??(ki?1)2
?k?1??k?
F(?)?F(?)0.0098?0.5??0.594F?(?)?0.1044 0.451(1.42?1)0.183(0.86?1)0.366(0.72?1)???0.0007?01?0.594(1.42?1)1?0.594(0.86?1)1?0.594(0.72?1)
zi， 1??(ki?1)故?=0.594。由xi?
x1?yi?kixi得 0.4510.183?0.361；x2??0.200； 1?0.594(1.42?1)1?0.594(0.86?1)
0.366?0.439 1?0.594(0.72?1)x3?1?x1?x2?1?0.361?0.2?0.439；或x3?
y1?1.42?0.361?0.513；y2?0.86?0.2?0.172；y3?0.72?0.439?0.315
或y3?1?y1?y2?1?0.513?0.172?0.315
3. 已知某乙烷塔，塔操作压力为28.8标准大气压，塔顶采用全凝器，并经分析得塔顶产品
组成为
组 分 甲烷a. 乙烷b. 丙烷c. 异丁烷d. 总合
组成xiD 1.48 88 10.16 0.36 100%（摩尔分数）
求塔顶温度。
解：设t=20℃，p=28.8MPa=2917kPa，由查图2-1a得：
K1=5.4，K2=1.2， K3=0.37， K4=0.18
??xi??yi0.01480.88
K???0.1016?0.0036?1.031?1
i5.41.20.370.18
选乙烷为参考组分，则
K2?KG??xi?1.031?1.2?1.24
由K2?1.24和p=2917kPa，查图2-1a得t=22℃：
K1=5.6，K2=1.24， K3=0.38， K4=0.19
??x0.880.10160.0036
i??yi0.0148
K?5.6?1.24?0.38?0.19?0.999?1
i
故塔顶温度为22℃。
4. 某精馏塔的操作压力为0.1Mpa，其进料组成为
组 分 正丁烷 正戊烷 正己烷 正庚烷 正辛烷
组成（摩尔分数）0.05 0.17 0.65 0.10 0.03
试求：①露点进料的进料温度。
②泡点进料的进料温度。
解：①露点进料的进料温度
设t=20℃，p=0.1MPa=100kPa，由查图2-1a得：
K1=2.1，K2=0.56， K3=0.17， K4=0.055，K5=0.017
??xy
i??i0.050.170
K??0.56?.65
0.17?0.10
0.055?0.03
0.017?7.734?1
i2.1
选正己烷为参考组分，则
K3?KG??xi?7.734?0.17?1.315
由K2?1.315和p=100kPa，查图2-1a得t=78℃：
K1=9.5，K2=3.2， K3=1.315， K4=0.56，K5=0.25
??xi??yi0.050
K?9.5?.17
3.2?0.65
1.315?0.10
0.56?0.03
0.25?0.851?1
i
K3?KG??xi?0.851?1.315?1.119
由K2?1.119和p=100kPa，查图2-1a得t=74℃：
K1=8.5，K2=2.9， K3=1.119， K4=0.48，K5=0.20
??xy
i??i0.05
K??0.17?0.65
.119?0.10
0.48?0.03
0.20?1.003?1
i8.52.91
故露点进料的进料温度为74℃。
②泡点进料的进料温度
设t=20℃，p=0.1MPa=100kPa，由查图2-1a得：
K1=2.1，K2=0.56， K3=0.17， K4=0.055，K5=0.017
总合 1.00
??yi??Kixi?2.1?0.05?0.56?0.17?0.17?0.65?0.055?0.1?0.017?0.03?0.317?1 K3?
KG0.17??0.54?yi0.317
由K3?0.54和p=100kPa，查图2-1a得t=50℃：
K1=5.2，K2=1.6， K3=0.54， K4=0.21，K5=0.085
??yi??Kixi?5.2?0.05?1.6?0.17?0.54?0.65?0.21?0.1?0.085?0.03?0.907?1 K3?KG0.54??0.60?yi0.907
由K3?0.60和p=100kPa，查图2-1a得t=54℃：
K1=5.5，K2=1.76， K3=0.60， K4=0.25，K5=0.095
??yi??Kixi?5.5?0.05?1.76?0.17?0.6?0.65?0.25?0.1?0.095?0.03?0.992?1 故泡点进料的进料温度为54℃。
5. 已知第一脱甲烷塔的进料组成及操作条件下各组分的相平衡常数如下表所示，要求甲烷
的蒸出率为98%，乙烯的回收率为96%，试分别按清晰分割和不清晰分割方法计算馏出液和釜液的组成，并比较两种计算结果。
解： 取100Kmol进料为基准，选取甲烷为轻关键组分，乙烯为重关键组分。
按清晰分割的概念，组分1为轻组分，全部从塔顶馏出液在采出，组分4、5、6、7为重组分，全部从塔釜液中采出。
由于甲烷的蒸出率为98%
D2?5.8?0.98?5.684Kmol； B2?5.8?5.684?0.116Kmol
乙烯的回收率为96%
B3?33.2?0.96?31.872Kmol；D3?33.2?31.872?1.328Kmol
D?D1?D2?D3?33.8?5.684?1.328?40.812Kmol
B?F?D?100?40.812?59.188Kmol 7或B??Bi?0.116?31.872?25.7?0.50?0.30?0.70?59.188Kmol
i?2DD33.85.684x1D?1??0.828x2D?2??0.139D40.812D40.812；
x3D?
x2B?
x4B?
x6BD31.328??0.033D40.812 BB20.11631.872??0.002x3B?3??0.538B59.188B59.188； BB425.700.50??0.434x5B?5??0.008B59.188B59.188； BB0.300.70?6??0.005x7B?7??0.012B59.188B59.188；
分离工程习题完整答案23_恒沸混合物
将计算结果列表如下：
不清晰分割物料衡算 由
?iH?
Ki
Nm?
23
]5.68431.872]D3B2
?1.3280.116?3.92
lg?23lg6.071
由于氢气的相对挥发度很大，该组分全部从塔顶馏出液中采出。 由
DiND
??i3m3和Fi?Di?Bi分别计算组分4、5、6、7的分布。 BiB3
D41.328NmD3
??4?0.643
3.92?0.0074；而25.7?B4B331.872
对组分4：
D4?B4
由此计算得D4?0.189；B4?25.511 对组分5：
D5D33.921.328m
??iN?0.118?0.00001；而0.5?D5?B5 5B5B331.872
由此计算得D5?0.0；B5?0.50
6. 某连续精馏塔的进料、馏出液、釜液组成以及平均条件下各组分对重关键组分的平均相
对挥发度如下：
进料为饱和液体进料。
试求：a.最小回流比Rm，b.若回流比R?1，用简捷法求理论板数N。 解：以F=100Kmol进料为基准，由题意选择B为轻关键组分，C为重关键组分。
xx
bDcB]0.480.48]xcDxbB?1.91 采用Fenske公式计算最少理论板数：Nm??lg?bclg2.5
采用Underwood法计算最小回流比：?
?ixFi?x
?1?q；Rm??iDi?1
?i???i??
由于进料为饱和液体进料，故q?1，采用N-R法迭代求?，设??1.3
?x5?0.252.5?0.251?0.250.2?0.25
F(?)??iFi?1?q?????1?1??0.02?0
?i??5?1.32.5?1.31?1.30.2?1.3
F?(?)??
?n?1
?ixFi5?0.252.5?0.251?0.250.2?0.25
??????9.175
(?i??)2(5?1.3)2(2.5?1.3)2(1?1.3)2(0.2?1.3)2
F(?n)?0.02
??n??1.3??1.302
F?(?n)?9.175
5?0.252.5?0.251?0.250.2?0.25
????1?1??0.01?0
5?1.3022.5?1.3021?1.3020.2?1.302
F(?)?Rm??
?ixDi5?0.52.5?0.481?0.02
?1????1?0.6115?i??5?1.3022.5?1.3021?1.302
R?Rm1?0.6115
??0.194
1?1由题意R?1，R?1，查吉利兰（Gilliland）关联图
N?NmN?1.91
??0.435N?1N?1
求得理论板数N?4.15
7. 要求在常压下分离环己烷a.（沸点80.8℃）和苯b.（沸点80.2℃），它们的恒沸组成为
苯0.502（摩尔分数），共沸点77.4℃，现以丙酮为恒沸剂进行恒沸精馏，丙酮与环己烷形成恒沸物，共沸组成为0.60（环己烷摩尔分数），若希望得到几乎纯净的苯，试计算： ①所需恒沸剂量。
②塔顶、塔釜馏出物量各为多少。（以100kmol/h进料计）
解：以100kmol/h进料为基准，设丙酮恒沸剂的用量为Skg，恰好与料液中的环己烷组成恒沸物，进料量和塔顶恒沸物的量和组成分别为F,D,xFi,xDi。 对环己烷作物料平衡 DxD1?FxF1；
D?
FxF1100?0.498
??83kmolxD10.60
恒沸剂S的用量为S?DxD3?83?0.40?33.2kmol
由于塔釜希望得到几乎纯净的苯，W?W2?FxF2?100?0.502?50.2kmol
8. 四氢呋喃a.-水b.混合液当x1?0.854（摩尔分数）时形成恒沸物，恒沸温度为63.4℃，
当以呋喃（S）为恒沸剂时，则与其水成为非均相恒沸物，恒沸温度为30.5℃，恒沸组成为x2?0.0438。要求该溶液分离得x1?0.999（顶）及x1?0.001（釜），试以简捷法计算所需理论板数N。
已知：A12?0.42；A21?1.068；A1S?0；AS1?0；A2S?1.95；AS2?2.59。30.5℃时
000
各饱和蒸汽压：p1?27.359kPa；p2?4.833kPa；pS?100.418kPa
9. 甲醇a.-丙酮b.在55.7℃时形成恒沸物，其恒沸组成为x1?0.198，水和苯均可作为萃取
剂进行萃取精馏以分离甲醇和丙酮，试通过计算确定水c.与苯d.的选择度，并据理说明哪种萃取剂更佳及塔顶馏出液各为何种物质？
已知：xS?0.8(mol)；A12?0.2798；A21?0.2634；A13?0.3794；A31?0.2211；
A23?0.9709；A32?0.5576；A14?0.8923；A41?0.7494；A24?0.2012；A42?0.1533 解：以水作萃取剂
??A12?S?A1?S?A2
lgS12
10.2798?0.2634
(A12?A21)??0.271622 10.3794?0.2211(A1S?AS1)??0.300222
10.9709?0.5576(A2S?AS2)??0.764322
?S?A2?S?A12?(1?2x1?)??0.8[0.3002?0.7643?0.2716?xS?A1(1?2?0.198)]??0.5025
S12?0.3144?1
以苯作萃取剂，
?S?A1?S?A2
lgS12
10.8923?0.7494(A1S?AS1)??0.8208522
10.2012?0.1533(A2S?AS2)??0.1772522
?S?A2?S?A12?(1?2x1?)??0.8[0.82085?0.17725?0.2716?xS?A1(1?2?0.198)]?0.3836
S12?2.419?1
以苯作为萃取剂进行萃取精馏分离甲醇和丙酮更佳，而水作为萃取剂比不加入萃取剂时的效果更差。由于甲醇的沸点（64.7℃）高于丙酮（55.7℃），则塔顶馏出物为丙酮，
塔釜馏出物为甲醇和苯。
10. 乙酸甲酯a.和甲醇b.混合物在45℃时为恒沸物，今以水为溶剂进行萃取精馏，已知其组
成为x1?0.7，xS?0.8；A12?0.447；A21?0.411；A13?1.3；A31?0.82；A23?0.36；
A32?0.22。试求其选择度，并说明塔顶馏出何物？
解：
??A12?S?A1?S?A2
lgS12
10.447?0.411
(A12?A21)??0.42922 11.3?0.82(A1S?AS1)??1.0622
10.36?0.22(A2S?AS2)??0.2922
?S?A2?S?A12?(1?2x1?)??0.8[1.06?0.29?0.429(1?2?0.7)]?0.7533?xS?A1
S12?5.666?1
由于甲醇的沸点（64.7℃）低于乙酸甲酯（℃），则塔顶馏出物为甲醇酮，塔釜馏出物为乙酸甲酯和水。 11.
现拟以i-C4H10馏分作吸收剂，从裂解气中回收99%的乙烯，原料气的处理量为100kmol/h，塔的操作压力为4.052Mpa，塔的平均温度按-14℃计，求： ①为完成此吸收任务所需最小液气比。
②操作液气比若取为最小液气比的1.5倍，试确定为完成吸收任务所需理论板数。 ③各个组分的吸收分率和出塔尾气的量和组成。 ④塔顶应加入的吸收剂量。
解：选乙烯为关键组分，查得在4.052Mpa和-14℃下各组分的相平衡常数列于下表。
a.最小液气比的计算
在最小液气比下N??，A关??关?0.99，
???
min
??关?K关?0.72?0.99?0..7128
b.理论板数的计算 操作液气比?1.5??
min
?1.5?0.7128?1.0692
A关?
关键组分的吸收因子为
lgN?
L1.0692
??1.485VK关0.72
??A
??1
lgA
lg?1?
理论板数
0.99?1.485
0.99?1?1?8.868lg1.485
c.各个组分的吸收分率和出塔尾气的量和组成
Ai?
A关K关Ki
由以及
L?VKi
?i??i?
AiN?1?AiAiN?1?1
和
v1,i??1??i?vN?1,i
；V1??v1,i；y1,i?
v1,i
1
进行计算结果见表。
100?38.1115
?69.056kmol/h
2
塔内气体的平均流率为：塔内液体的平均流率为：由V?
L?
L0?(L0?61.8885)
?L0?30.944
2
?1.0692
，得L0?42.89kmol/h
当在1.013Mpa压力下，以相对分子质量为220的物质为吸收剂，吸收剂温度为30℃，而塔中液相平均温度为35℃。试计算异丁烷（i-C4H10）回收率为0.90时所需理论塔板数以及各组分的回收率。操作液气比为最小液气比的1.07倍，求塔顶尾气的数量和组成。
解：选异丁烷为关键组分，查得在1.013Mpa和35℃下各组分的相平衡常数列于下表。
a.最小液气比的计算
在最小液气比下N??，A关??关?0.9，
???
min
??关?K关?0.59?0.9?0.531
b.理论板数的计算 操作液气比L
?1.5??
min
?1.07?0.531?0.568
A关?
关键组分的吸收因子为
L0.568
??0.963VK关0.59
分离工程习题完整答案23_恒沸混合物
lgN?
??A??1lgA
lg?1?
理论板数
0.9?0.963
0.9?1?1?11.255lg0.963
c.各个组分的回收率和塔顶尾气的数量和组成
Ai?
A关K关Ki
L?VKi
?i??i?
AiN?1?AiAiN?1?1
由以及和
v1,i??1??i?vN?1,i
；V1??v1,i；y1,i?
v1,i
1
进行计算结果见表。
d.吸收剂量
塔内气体的平均流率为：塔内液体的平均流率为：
V?L?
100?82.188
?91.09kmol/h
2 L0?(L0?17.81)
?L0?8.906
2
?0.568
由，得L0?42.833kmol/h
13. 在一精馏塔中分离苯（B），甲苯（T），二甲苯（X）和异丙苯（C）四元混合物。进料
量200mol/h，进料组成zB=0.2,zT=0.1,zX=0.4(mol)。塔顶采用全凝器，饱和液体回流。相对挥发度数据为：?BT=2.25，?TT=1.0，?XT=0.33，?CT=0.21。规定异丙苯在釜液中的回收率为99.8%，甲苯在馏出液中的回收率为99.5%。求最少理论板数和全回流操作下的组分分配
解：根据题意顶甲苯为轻关键组分，异丙苯为重关键组分，从相对挥发度的大小可以看出，二甲苯为中间组分，在作物料衡算时，初定它在馏出液和釜液中的分配比，并通过计算修正
物料衡算如下
组分 进料 馏出液di B T
40
40
釜液Wi
- 60?0.005
60
60?0.995
26
X C
20 2 18
80 2000.002?40
D80?0.998
W
解得
D=101.86 W=98.14
xTD=0.5861 xTW=0.0031
xCD=0.00157 xCW=0.8135
?xC?xTlg（）（）?DW?
xTxC?lg?0.5861?0.8135???Nm????0.00160.0031?1lg（）lg（）?CT.21=7.35
dd?Nm（x）?（c）（xTWxWc?cT
dx?Wx?20
进料
解得 dx=1.05mol； Wx=18.95mol
组分 B T X C
di
Wi
—
60?0.005
40 60 20 80
40
60?0.995 1.05
18.95
80?0.002
100.91
0 0.0030 0.1912 0.8057
80?0.998
99.09
组分 B T X C
xdi
xwi
0.3964 0.5916 0.0104 0.00158
?xT?xC?0.59160.8051?lg（（）lg???DW?xx0.00160.0030?CT??=7.37 ??Nm??
lg（）lg（.21
?CT
（
dxd?Nm
）?（c）（xT）
WxWc?cT
27
14. 某原料气组成如下：
组分
CH4
C2H6
C3H8 0.035
i-C4H10 n-C4H10 i-C5H12 n-C5H12 n-C6H14 0.025
0.045
0.015
0.025
0.045
y0(摩尔分率)0.765 0.045
先拟用不挥发的烃类液体为吸收剂在板式塔吸收塔中进行吸收，平均吸收温度为38℃，压力为1.013Mpa，如果要求将i-C4H10回收90%。试求： ①为完成此吸收任务所需的最小液气比。
②操作液气比为组小液气比的1.1倍时，为完成此吸收任务所需理论板数。 ③各组分的吸收分率和离塔尾气的组成。 ④求塔底的吸收液量
解：由题意知，i-C4H10为关键组分
由P=1.013Mpa，t平=38℃ 查得K关=0.56 （P-T-K图）
①在最小液气比下 N=∞，A关=中关=0.9
（）?K关?A关
min=0.56 ?0.9=0.504
②.?1.（1）
min=1.1?0.504=0.5544
A关?
L0.5544
??0.99
K关V关0.56
log（N?
所以 理论板数为
A??0.99?0.9）log（）
1??1?0.9?1??1?9.48logAlog0.99
AiN?1?AL
③它组分吸收率公式 Ai?，?i?N?1
VKiAi?1
计算结果如下：
28
以CH4为例：
L0.5544??0.032
AVK17.4 i=i
0.0329.48?1?0.99
?0.32i?1=0.032
?
V1（CH4）=（1-
y（1CH4）?
V（1CH4）V1
?i
）VN+1=（1-0.032）?76.5=74.05
?
100?80.190v??90.10
2④塔内气体平均流率：Kmol/h L?（L?19.81）
?L0?9.905
2塔内液体平均流率：L=
74.05
?0.92376.5
L由=0.5544；?0=40.05Kmol/h
22
15. 某1、2两组分构成二元系，活度系数方程为ln?1?Ax2，ln?2?Ax1，端值常数与温度
的关系：A=1.7884-4.25?10-3T （T，K） 4050S
lnP1?16.0826?
T 蒸汽压方程为 4050S
lnP2?16.3526?
T （P：kPa：T：K）
假设汽相是理想气体，试问99.75Kpa时①系统是否形成共沸物？②共沸温度是多少？ 解：设T为350K
则A=1.7884-4.25?10-3?350=1.7884-1.4875=0.3009 40504050S
lnPlnP2S?16.3526?1?16.0826?
350；350
?
P1S=91.0284；P2S=119.2439
因为在恒沸点
S
?1P?1P2S1
?1得 ? 由?12?
?2P1?2P2S
29
S
?1P221ln?ln?ln?1?ln?2?A（x2?x1）?A（1?2x1）?P2?2
ln
91.0284
?0.3009（1?2x1）
119.2439
?x1=0.9487
x2=0.0513
22
?ln?1?0.3009?0.0513 ln?2?0.3009?0.9487
?1=1.0008
S
?2=1.3110
P=??ixiPi=1.0008?0.9487?91.0284+1.3110?0.0513?119.2439=95.0692
?99.75
设T为340K
则A=1.7884-4.25?10-3?340=0.3434
40504050SS
lnP?16.0826?lnP?16.3526?12
340；340
?
P1S=64.7695；P2S=84.8458
由ln
S
P1
ln?A（1?2x1）P2
64.7695
?0.3434（1?2x1）
84.8458
?x1=0.8931
x2=1-0.8931=0.1069
2
2
ln?2?0.3434?0.8931
?ln?1?0.3434?0.1069
?1=1.0039 ?2=1.3151
S
?xP?iiiP==1.0039?0.8931?64.7695+1.3151?0.1069?84.8458=69.9992
?99.75
设T为352K
则A=1.7884-4.25?10-3?352=0.2924
SlnP1?16.0826?
40504050
；lnP2S?16.3526? 352352
?
P1S=97.2143；P2S=127.3473
S
P1
1?2x1）由lnS?A（
P2
30
分离工程习题完整答案23_恒沸混合物
ln
97.2143
?0.2924（1?2x1）
127.3473
?x1=0.9617
x2=1-0.9617=0.0383
ln?2?0.2924?0.96172
?ln?1?0.2924?0.03832
?1=1.0004
?2=1.3105
P=??ixiPiS=1.0004?0.9617?97.2143+1.3105?0.0383?127.3473=99.9202
?99.75
16. 在101.3Kpa压力下氯仿a.-甲醇b.系统的NRTL参数为： ?12=8.9665J/mol，
?12=-0.83665J/mol，?12=0.3。试确定共沸温度和共沸组成。
安托尼方程（PS：Pa；T：K）
S2696.氯仿：lnP 1?20.8660?T?46.16）
. 甲醇：lnP2S?23.4803?3626 T?34.29）
解：设T为53.5℃
S2696.则lnP 1?20.8660?326.65?46.16）
. lnP2S?23.4803?3626
326.65?34.29）
P1S=76990.1 P2S=64595.6
（??ij?ij）由Gij?exp，?ij=?ji
G12?exp（??12?12）exp（?0.3?8.9665）
==0.06788
G21?exp（??21?21）（0.3?0.8365）=exp=1.2852
2
ln?1?x2?
??12G12
?22?（x?xG）（x?xG）?2112??1221?
?
2
?21G21
=
8.9665?0.06788?
（1?x1）??22?[x?（1?x）?1.2852]（[1?x）?0.06788x]??1211??=??1.38170.60862?（1?x1）??22?（1.2852?0.2852x）（1?0.93212x）??11??
ln?2?
2
x1?
）?1.285222?（?0.8365
2?x1?
?21G21?
?22?（x?xG）（x?xG）?1221??2112?
?
2
?12G12
=
2
8.9665?0.06788?0.8365?1.2852?
??2
（x1）[x1?1.2852（1?x1）]2??1?x1?0.06788??
=
?0.04131?1.075072?x1???（x1）（1.2852?0.2852x1）?1?0.93212???
ln?1ln?2
ln
P1SP2S
-==
ln
76990.164595.6=0.1755
求得x1=0.32 ?1=1.2092 ?2=0.8971
?xiPiS?i?x1P1S?1?x2P2S?2=0.32?76990.1?1.2092?0.68?64595.6?0.8971
=69195.98Pa?101.3kPa
设T为60℃
S2696.lnP1?20.8660?333.15?46.16）则
.lnP2S?23.4803?3626
333.15?34.29）
P1S=95721.9
ln?1ln?2
P2S=84599.9
P1SP2S
ln
-==
ln
95721.984599.9=0.1235
设T为56℃
S2696.则lnP 1?20.8660?329.15?46.16）
.lnP2S?23.4803?3626
329.15?34.29） P1S=83815.2
ln
P2S=71759.3
P1SP2S
ln?1ln?2
-==
ln
83815.271759.3=0.1553
求的当ln?1-ln?2=0.1553时求得x1=0.30 ?1=1.1099 ?2=0.9500
?xiPiS?i?x1P1S?1?x2P2S?2=0.30?83815.2?1.1099?0.70?71759.3?0.9500
=75627.8Pa?101.3kPa
17. 以水为溶剂对醋酸甲酯(1)-甲醇(2)溶液进行萃取精馏分离。料液的xF1=0.649（摩尔分
率），呈露点状态进塔。要求塔顶馏出液中醋酸甲酯的浓度xD1=0.95，其回收率为98%。选取塔的精馏段中溶剂的浓度xs=0.8，操作回流比为最小回流的1.5倍。试计算溶剂与料液之比和所需的理论板数。经研究，此三元系中各组分活度系数可按式（2-73）计算，查得的端值常数为：
A12=1.0293，A21=0.9464。，A2S=0.8289， AS1=0.5066,A1S=2.9934,A=1.8881而C?0 解： a.以100kmol进料为基准进行物料衡算：
根据题意DxD1=0.98，FxF1=0.98?64.9=63.6kmol/h
已知xF1=0.95，所以D=
63.6
66.9kmol/h 0.95
'
设溜出液中不含溶剂，所以xD1?xD1?0.95。
令B为脱溶剂基的塔底产品量，则
'
B'x'B1=64.9-63.6=1.3kmol/h
一般塔顶产品中溶剂含量可以忽略，因此
B'=F-D=100-66.9=33.1kmol/h
于是
'
xB1?
1.3
?00393x'?0.960733.1，B2
b. 计算平均相对挥发度
?12/s，由于此三元系中三对两元素的端值常数相对接近，均近
似为对称系统，因此两组分间的活度系数之比可以按式（2-153）计算。 1'
A12?(A12?A21)?2.441
2，
A'2s?0.6678
计算溶剂加入板12/s ln(?1)s
2=0.9879(0.01-0.19)+0.8(2.441-0.6678)=1.2407。 式中用到的浓度计算如下： 选定
?
xs=0.8，x1?(1?0.8)?0.95?0.19，x2?0.01。
算得
(?1
2)?3.458。
sp1
sp1
又
sp2
?(
)s恒沸点p2
ss
kPp?65.98kPa。 p组分1和2在恒沸点54℃时的蒸汽压分别为1=90.24a，2
s
?1p190.24)s?s?3.458??4.73?65.98?p2
因此 12/s=（2
计算塔釜
?12/s
?1
)s?2
=0.9879（0.1921-0.0079）+0.8（2.441-0.6687）=1.600
(
?1
)s?2
=4.955
式中用到的浓度为：
xs=0.8，x1=（1-0.8）?0.0393=0.0079，x2?0.1921
s
?1p190.24)s?s?4.955??6.78?65.98?p2于是12/s=（2
本列中因为进料状态是露点。全塔溶剂浓度近似为常数，故认为全塔
4.78?6.78
于?12/s==5.66 c.计算最小回流比Rm（式2-139d）
15.66?0.951?0.95
[?]?1?0.747R5.66?10.6491?0.649m = 取R=1.5Rm=1.121
d.计算全回流时Nm（包括釜）
'
xD1'xD2
?12/s为常数，等
)(
'
xB2'xB1
)]
Nm=
lg?12/s
0.950.9607
?]0.050.0393??3.54lg5.66
e.计算实际回流比下的N（包括釜）
R?Rm1.121?0.747
??0.1763R?11.121?1 N ? Nm ?0.47
查图2-13得N?1
N=7.6块（包括釜）
此外，在溶剂加入板上应该用一各回收段，可取3~4块板。 f.计算溶剂量对进料量的比值S/F 先计算
?sn（式2-164）
?(sn)顶?（
x1?x2
)
?1sx1??2sx2顶
式中
?1s和?2s可以按下列两式计算：
ln?1sln?1s
sp1?ln(sp2?ln(
s)?pss)?ps
'''
A1s(xs?x1)?x2(A12?A2s)'''A2S(xs?x2)?x1(A21?A1S}
算得
?1s=26.8，?2s=5.7。代入上式得
(?sn)顶?
0..19?0.01
?0.0388
26.8?0.19?5.7?0.01
进料板处，可估计
xs=0.8，x1=0.649?0.2=0.1298，x2=0.0702。用同样方式可算得
0.1298?0.0702
?0.0379
37.3?0.1298?6.22?0.0702
?1s=37.3，?2s=6.22
因此
(?sn)料?
式（2-175）
?sn=0.0388?0.0379?0.0383
0.8
1.121?66.9?0.（81?0.0383）?66.9?0.?205.7kmol/hS?
1?（1?0.0383）?0.8
因此 S/F=205.7/100=2.057。
18. 在转盘塔中有机溶剂萃取烃类混合物中的芳烃。原料处理量100吨/天，溶剂：进料=5：
1（质量）。取溶剂相为连续相。有关物性数据为 溶剂 ?c=1200Kg/m, ?c?1.0?10?3Pa?s
烃 ?d?750Kg/m3 ?d?0.4?10?3Pa?s ?=5.924?10N/m
?1
转盘塔转速n=0.5s。结构尺寸的比例为：DS/D?0.7 ，DR/D?0.6，
?3
3
HT/D?0.1。试计算所需塔径。
解：为计算塔径。必先求特性速度uk，而uk的计算式中含由特定的塔径，故应试差。
假设 D=2.1m
则DS?D(DS/D)?1.47m,DR=1.26m, HT=0.21m 由式（5-30）得
?3
1200?7550.99.811.01.472.30.210.91.262.65.924?10uk?0.012()()()()()()=0.069/s 12001.261.262.11.26?0.521.0?10?3
Vd?Vc?
1000
?1.543?10?2m3/s
0.75?86400
5?1000
?4.823?10?2m3/s
1.2?86400
ud/uc?0.32
由式（5-35）
?dF
(0.322?8?032)0.5?3?0.32??0.25
4(1?0.32)
由式（5-33）
ucF?0.069(1?2?0.25)(1?0.25)2?0.0194m/s
设计速度取液泛速度的75%
uc?0.75?0.0194?0.01455m/s
由式（5-39）
D?
4?4.823?10?2
?2.05m
3.1416?0.01455
由于D=2.05可直接圆整成2.1m，故不再继续试差。
19. 乙醇-苯-水系统在101.3kPa，64.86℃形成恒沸物，其组成为22.8mol%乙醇a.，53.9mol%
苯b.和23.3mol%水c.，利用恒沸点气相平衡组成与液相组成相等这样有利条件，计算在64.86℃等温分离该恒沸混合液成为三个纯液体产物所需的最小功。
分离工程习题完整答案23_恒沸混合物
解：在等温等压条件下，将其分离成纯组分时所需最小功为
?Wmin,T??RT?nF?xFiln?FixFi
设为理想溶液，?Fi?1，若nF?1kmol
?Wmin,T??RT?xFilnxFi
??8.31?(64.38?273.15)[0.228ln0.228?0.539ln0.539?0.233ln0.233]?2836kJ/kmol
20. 含乙烯32.4%的乙烯-乙烷混合物于2Mpa压力下进行蒸馏，塔顶为纯乙烯，温度为239K，
塔釜为纯乙烷、温度为260K，正常操作下，塔釜加入热量为8800kJ/kg乙烯，试计算分离净耗功为多少？
解：设环境温度T0?298K，nF?1kmol，乙烯的量为?1?0.324?26?8.424kg
?W净?QT0(
1111
?)?8.424?8800?298?(?)?7465.6kJ/kmol TLTH239260
21. 计算题21的热力学效率。 解：?Wmin,T??nFRT?yFilnyFi
??8.31?298[0.324ln0.324?0.676ln0.676]?1560kJ/kmol
??
?Wmin1560??0.209?W净7465.6
22.
解：求出各物流的组成
??Wmin,T?RT??nk(?yi,klnyi,k)??nj(?yi,jlnyi,j)?
进?出?
?8.314?298[226?(0.133ln0.133?0.85ln0.85?0.017ln0.017)
?774?(0.01ln0.01?0.473ln0.473?0.452ln0.452?0.065ln0.06)5
?1000?(0.03ln0.03?0.2ln0.2?0.37ln0.37?0.35ln0.35?0.05ln0.05)]
6
?1.188?10kJ/kmo l
23. 将含丙稀80%（摩尔）和丙烷20%的料液在常压下分离为含丙稀99.6%和5%的两股产
品，试求分离最小功。设料液和产品均处于环境温度298K，料液可以当作理想溶液。 解：设料液量为1kmol，计算两股产品的量：
nQ1?0.996?nQ2?0.05?1?0.8nQ1?nQ2?1
联列解得：nQ1?0.7928kmol, nQ2?0.2072kmol
分离最小功由式（6-15）计算：
wmin=[0.7928(0.996ln0.996+0.004ln0.004)+0.2072(0.05ln0.05+0.95ln0.95)
-(0.8ln0.8+0.2ln0.2)]RT0 =0.4386R T0=1087.4KJ/Kmol料液
24. 已知某混合0.05乙烷,0.30丙烷0.65正丁烷(摩尔分率),操作压力下各组分的平衡常数 可
按下式进行计算,试求其泡点温度. 乙烷:K=0.13333t+46667 丙烷： k=0.6667t+1.13333
正丁烷： k=0.02857t+0.08571 (t的单位为℃)
设温度为了10℃，用泡点方程∑Kixi=1进行试差，不满足泡点方程，设温度为7.2℃，
25. 已知某混合0.05乙烷,0.30丙烷0.65正丁烷(摩尔分率),操作压力下各组分的平衡常数
可按下式进行计算,试求其露点温度. 乙烷:K=0.13333t+46667 丙烷： k=0.6667t+1.13333
正丁烷： k=0.02857t+0.08571 (t的单位为℃)
设温度为24℃，用泡点方程∑yi/Ki=1 进行试差，不满足露点方程，设温度为 23℃，
26.
一轻烃混合物进行精馏塔的计算，求得阳小回流比Rm=1.45,最小理论板数Nm=求得最
小回流化为R=1.25Rm,全塔平均板效率为n＝0.60，求所需最小塔板板数。
R＝1.25×1.45=1.8125
由此图查，得：
由于，Nm＝8.6所以，N＝19.43 实际板数为：19.43/0.6=32.4=33块
27. 某多组分精馏塔的原料组成、产品组成（组分1为轻关键组分）及各组分的相对挥建发
度如表所示，已知提馏段第n板上升的气相组成,提馏段操作线方程为,精馏段操作线方程为xn,i=1.2yn-1,i-0.2xD,i 试求离开第n+2板的液相组成.(要求各板组成列表)(塔序从下往上,第n+1板为进料板).
(1)用提馏段操作线方程xni=0.8yn-1,i+0.2xWi计算x'n+1,i ,即 xn+1,1=0.8×0.473+0.2×0.013=0.381 其他组分的计算结果列于表。. (2)用相平衡方程
计算y'n+1,i计算结果列于表.
(3)由于第n+1板为进料板为进料板,所以,用精馏段操作线方程计算xn+2,I,即 其他组分的计算结果列于表。 (4)计算结果汇总
xn+1,i αx'n+1,i y'n+1,i x'n+2,i xn+2,i 1 0.3810 0.9335 0.6223 0.5004 0.5508 2 0.5234 0.5234 0.3489 0.4097 0.4147 3 0.0502 0.0246 0.0164 0.0465 0.0197 4 0.0454 0.0186 0.0124 0.0434 0.0149 ∑ 1.0000 1.5000
28. 已知组分1和组分蘖期所构成的二元系统，当处于汽-液-液平衡时，两个平衡的液相组
成如下:x2α=0.05,x1β=0.05，两个纯组分的饱和蒸气压此时分别为
P10=0.65amt,P20=0.75atm，此对称系统的范拉尔常数（用Ln表示）为A=3.272求：
(1)γ2α,γ1β
(2)平衡压力
(3) 平衡的气相组成。
29. 试求总压力为86。695Kpa时，氨仿a.-乙醇b.之共沸组成与共沸温度。已知：
设温度为55℃，则由饱和蒸汽压公式得
P1s=82.372 P2s=37.311 由恒沸物的特点有：
由于lnγ1/γ2=0.59x22-1.42x12+1.66x1x2故ln37.311/82.372=0.59x22-1.42x12+1.66x1x2 又x1+x2=1
由上式解得：x1=0.8475，x2=0.1525 由活度系数公式得γ1=1.0475，γ2=2.3120 所以P=γ1x1 P1s+γ2x2 P2s=86.279
30. 已知A、B两组分在压力p=760mmhg下所形成的均相恒沸物的组成XA=0.65 （摩尔分
率），在恒沸温度下纯A组分的饱和蒸汽压电效应507mmhg，纯B组分的饱和蒸气压=137=mmhg求：
a.在恒沸组成条件下的活度系数。
b.该恒沸物是最低温度恒沸物还是最高温度恒沸物？为什么？
a.均相恒沸物的特点
b.该恒沸物是正偏差最温度的恒沸物，因为两组分得活度系数皆为大于1，故一定是正偏差物系。
31. 醋酸甲酯a.和甲醇b.混合物系的范拉尔数（用ln 表示）为A12=1.029,A21=0.946, 在54℃
时，纯组分的饱和蒸气压数据分别为 P10=677mmHg,P20=495mmHg试判断：a.在54℃时有无恒沸物？ b.形成什么样的恒沸物？ 由范拉尔方程计算无限稀释溶液的活度系数
分离工程习题完整答案23_恒沸混合物
因为满足γ1∞>P20/P10>1/γ2∞所以形成最高压力的恒沸物。
32. 用烃油吸收含85%乙烷，10%丙烷和平演变%正丁烷（摩尔百分率）的气体，采用的油
气比为1，该塔处理的气体量为100kmol/h操作压力为3大气压，实际板数为20块，板效率为25%
计算：a.平均温度为多少，才能回收90%的丁烷； b.各组份的平衡数； c.吸收因子、吸收率； d.尾气的组成。 操作务件下各组分的平衡常数如下： 乙烷： K=0.13333t+5.46667 丙烷: K=0.06667+1.3333
正丁烷:K=0.02857t+0.08571(t的单位为℃)
(1)求平均温度
解得t=26.09℃ (2)各组份的平衡常数
K1=0.13333×26.09=5.46667=8.945 K2=0.06667×26.09+1.13333=2.873 K3=0.02857×26.09+0.08571=0.831 (3)吸收因子、吸收率 以乙烷为例
其他组分的计算结果见表 (4)尾气的组成见表
组分 νN+1 吸收因子A 吸收率φ 尾气量 尾气组成 乙烷 85 0.112 0.112 75.48 0.915 丙烷 10 0.348 0.347 6.53 0.079 正丁烷 5 1.203 0.900 0.50 0.006 Σ 82.51 1.000
33. 某厂裂解气组成（摩尔%）如下：13.2%氢、37.18%甲烷、30.2乙烯、9.7%乙烷、8.4% 丙
烯、1.32异丁烷、所用的吸收剂中不含所吸收组分。要求乙烯的回收率达到99%。该吸收塔处理的气体量为100kmo1/h，操作条件下各组分的相平衡常数如下： 氢 甲烷 乙烯 乙烷 丙烷 异丁烷 ∞ 3.1 0.72 0.52 0.15 0.058 操作液气化为最小液气比的1.5倍 试求: (1) 最小液气化; (2) 所需理论板数;
(3) 各组份的吸收因子、吸收率 (4) 塔顶尾气的组成及数量； (5) 塔顶应加入的吸收剂量 解：(1) 最小液气化
(2)所需理论板数
N
(3)各组份的吸收因子、吸收率 吸收因子，以甲烷为例：
吸收率，以甲烷为例：
(4)塔顶尾气的组成及数量（见表）
νN+1 A φ νN+1φ ν1
y1
H 13.2 0 0 0 13.2 34.68 C10
37.2 3.449 0.34 12.64 24.56 64.48
C2= 30.2 1.485 0.99 29.90 0.030 0.79 C20 9.7 2.058 0.9982 9.68 0.020 0.05 C3= 8.4 7.128 1.000 8.40 0.00 0.00 iC40 1.32 18.48 1.000 1.32 0.00 0.00
∑ 61.94 38.06 100.00
(5)塔顶加入的吸附剂的量
34. 在内径为D=0.4的立式吸附器中,装填堆积比重为220千克/米的活性炭,其床层高度为
1.1米。今有含苯蒸汽的空气以14米/分的速度通过床层。苯的初始浓度为39克/米。假设苯蒸汽通过床层后完全被活性炭吸附其出口浓度为零。活性炭对苯的动活性为7%（重），床层中苯的残余为0.5%（重）。 试求：a. 每一使用周期可吸附的苯量； b. 吸附器每一周期使用的时间；
c. 每一周期该吸附器所处理的笨-空气混合物的体积。 解：
a.
被吸附的体量=G(动活性-残余活性)=30.395*（7%-0.5%）=1.976kg
b.
c.
35. 今从空气混合物中吸收石油气，空气混合气的流量为3450m3/h，石油气原始含量为，
CO=0.002kg/m3按设备截面积计算混合气的线速为u=0.33m/s。活性炭对石油气的动活性为0.07（重）脱附残余吸附量为0.08（重），活性炭的堆积比重γ=300kg/m3，吸附剂量再生时的吹扫、脱附冷却的时间为14.5小时候。求所需填充的活性炭量，吸附床层的直经和高度。 解：
36. 含水份52%的木材共120kg，经日光照晒，木材含水份降至25%，问：共失去水份多少
千克？以上含水份均指质量百分数。 解：∵120(1-0.52)=(120-w)(1-0.25) ∴w=43.2kg
37. 以两个串联的蒸发器对NaOH水溶液予以浓缩，流程及各符号意义如图所示，F、G、E
皆为NaOH水溶液的质量流量，x表示溶液中含NaOH的质量分数，W表示各蒸发器产生水蒸汽的质量流量。若，F=6.2kg/s，x0=0.105，x2=0.30，W1:W2=1:1.15问：W1、W2、E、x1各为多少？
解：对控制体I，做NaOH的物料衡算：Fx0=Ex2
即 6.2×0.105=E×0.30 ∴E=2.17 kg/s
W1 W1+W2=F-E=6.2-2.17=4.03 kg ，又W1:W2 =1;1.15 ∴W1=4.03/2.15=1.87 kg/s ，W2=4.03-1.87=2.16 kg/s 对控制体II，做总的物料衡算：G=F-W1=6.2-1.87=4.33 kg/s ∵Fx0=Gx2 即6.2×0.105=4.33x1, ∴x1=0.15
38. 某连续操作的精馏塔分离苯与甲苯。原料液含苯0.45
（摩
尔分率，下同），塔顶产品含苯0.94。已知塔顶产品含苯量占原料液中含苯量的95%。问：塔底产品中苯的浓度是多少？按摩尔分率计。
解：
又F*0.45=D*0.94+WXW，既0.45=0.445*0.94 ∴ XW=0.0413
39. 导热系数的SI单位是W/(m·℃)，工程制单位是kcal/(m·h·℃)。试问1kcal/( m·h·℃)
相当于多少W/(m·℃)？并写出其因次式。1kcal/(m.h.0C)=?J/(m.s.0C)写出导热系数的因次式。
∵1kcal=4.187×103J,1h=3600s
40. 已知理想气体通用常数R=0.08205物理大气压·升/(摩尔·K)，试求采用J/(kmol·K)
时R的数值。写出以J/（kmolk）的单位为理想气体通用常数R之值。 解：∵1物理大气压=1.0133×105N/m2，1升=10-3m3
41. 水蒸汽在空气中的扩散系数可用如下经验公式计算：
式中 D----扩散系数，英尺2/h； p----压强，atm； T----绝对压强，。R
试将上式改换成采用SI单位的形式。各物理量采用的单位是：D-m2/s，p-Pa，T-K。 经验公式的单位换算：
∵1英尺2/h=0.30482/3600m2/s=2.58×10-5m2/s,1atm=1.0133×105pa,
分离工程习题完整答案23_恒沸混合物
温差 1k=1.80
R
42. 在冷凝器中蒸汽与冷却水间换热，当管子是洁净的，计算总传热系数的经验式为：
式中 K——总传热系数，Btu/(ft2·h·℉)；
u——水流速，ft/s。
试将上式改换成采用SI单位的形式。各物理量采用的单位是：K—W/(m·℃)，u—m/s。 经验公式的单位换算：
∵1BUT/(ft2.h.0F)=5.678W/(m2.K),1ft/s=0.3048m/s
43. 两液体A，B能形成理想溶液。如果在t℃时p0A=104.32kPa，p0B=121.6kPa。问(1)将
气缸中含40%A的A、B混合气体恒温t℃缓慢压缩，凝出第一滴液滴时物系的总压及该液滴的组成为多少?(2)将A、B配成溶液使其在101.33kPa下的泡点为t℃，该溶液的组成为多少?
44. 苯与水可看做互不相溶的二元物系，其蒸气压数据如下表。试画出101.33kPa下，苯-
水物系的沸点组成图。
温度/℃ 50 60 70 75 80 90 100 110
苯的蒸气压 269 389 547 640 754 1016 1344 1748
水的蒸气压 93 149 233 285 355 526 760 1075
参考答案
第一部分
1.分离剂、混合过程 2.分离因子、固有分离因子 3.混合过程、分离剂
4.分离因子、理想分离因子 5.气液相平衡、板效率
6.气液传质分离、所有相中温度压力相等，每一组分的化学位相等 z7.?Kizi?1,?i
10.A?
12.用蒸汽或惰性气体的蒸出塔、用再沸器的蒸出塔、用蒸馏塔
13.组成、泡露点方程 14. L = AV 15. 设计、操作 16.分配组分 17.L、难易程度 11.塔顶釜两块板 KVi?1、物料平衡和相平衡 8. 萃取剂回收段 9. 小 yN?1,i
Ki?xN,i、该组分的最大浓度 18.y1,i?Kx、自身挟带 i0,i
?Kx i0,i19. L = AV、温度降低，压力升高、yN?1,i
Ki?xN,i，y1,i
SP120.???? 21. S’= VK / L、V = SL 22.塔顶釜两块板 1S?P?21
23. 1个、单向传质
24. 三组分物系中，xA与xS的比值与共沸物中组分A与组分B的相对量一样、αAB,αSB
25.分配组分 26.大10K 27.贫气吸收 28.热量衡算、简捷计算 SP129.???? 30.吸收蒸出塔 31.全回流 32.双向传质 AS?PA?B
33.进料时补加一定的萃取剂 34.稀释 35.增大 36.吸收蒸出塔
37.溶质由气相溶于液相，Pi＞Pi*,yi＞yi*、 yN?1,i?x N,iKi
38.清晰分割、非清晰分割 39.进料热焓、热量衡算 40. H 、S
41.组成的改变、相平衡方程 42.塔釜 43.衡摩尔流
44.对非理想溶液出现不收敛，不归一，计算易发散
45.多股进料、侧线采出、设中间冷凝或中间再沸器
46.逐板计算、矩阵法、松弛法47.减少塔数目，节省能量
48.不稳定态、稳定态、时间间隔 、物料变化
49. 通过一定压力梯度的动量传递、通过一定温度梯度的热量传递或不同温度物流的直接混
合、通过一定浓度梯度的质量传递或者不同化学位物流的直接混合
50.理论板数、级效率 51. 级效率 52.分离要求高、最困难
53.系统、过程 54.可逆 55.大于 56.溶解能力、扩散能力
57.表面吸附、膜的选择渗透作用 58.膜分离、吸附分离
59.硅胶、活性氧化铝、活性炭 60.5埃、小于5埃
61、机械分离、传质分离 62、平衡分离过程、速率控制过程 63、能量、物质
64、过滤、离心分离 65、膜分离、渗透 66、吸收、萃取
67、气相组成和液相组成的比值 68、组成 69、修正的
70、γ1P10/γ2P20 71、化学位 72、逸度 73、修正的 74、露点议程
75、16、17、小
78、大 79、泡点 80、降低落 81、气液两相
82、过冷液相 83、过热气相 84、气相 85、Ni=Nv-Nc
86、固定设计变量、可调设计变量 87、可调 28、越少
89、越多 90、不变 91、正 92、大33、负 94、增大
95、底 96、顶 97、P20、P10 98、底
99、顶 100、难 101、易
102、有利 103、不利 104、有利
105、反比 106、正比 107、正比
108、可逆 109、最后 110、最后
111、先分离 112、多层 113、单层
114、强 115、不强 116、距床层入口的距离
117、吸附剂中吸附质的浓度 118、吸附剂 119、时间
120、流出物中吸附剂的浓度 121、流出物 122、镜面对称相似关系
第二部分
1、 2、 3、 4、 5、
6、 7、 8、 9、 10、
11、 12、 13、 14、 15、.
16、 17、 18、 19、 20、d.
21、c 22、a 23、a 24、b 25、d.
26、b 27、a 28、a 29、c 30、a.
31、a 32、c. 33、d. 34、c. 35、a.
36、d 37、b. 38、b. 39、b. 40、d.
41、d. 42、d. 43、d. 44、b. 45、c.
46、d. 47、d. 48、d. 49、d. 50、a.
51、c. 52、b. 53、a. 54、c. 55、b.
56、b. 57、c. 58、a. 59、a. 60、c.
61、d. 62、d. 63、b. 64、b. 65、a.
66、c. 67、a. 68、d. 69、d. 70、c.
71、c. 72、d. 73、d. 74、b. 75、d.
76、c. 77、c.
本文标题：工程制图习题集答案-工程制图习题集答案61阅读| 精彩专题| 最新文章| 热门文章| 苏ICP备13036349号-1