题目
常规精馏过程,可调设计变量数为( )A. 1个B. 2个C. 4个D. 5个
常规精馏过程,可调设计变量数为( )
A. 1个
B. 2个
C. 4个
D. 5个
题目解答
答案
D. 5个
解析
本题考查常规精馏过程可调设计变量数的计算,解题思路是根据精馏塔设计变量数的计算方法,结合常规精馏过程的特点来确定可调设计变量数。
对于精馏塔设计变量数的计算,可使用如下公式:
$N_V = N_F + N_C - N_E$
其中,$N_V$ 为设计变量数,$N_F$ 为自由变量数,$N_C$ 为约束方程数,$N_E$ 为设备数。
在常规精馏过程中:
- 确定自由变量数 $N_F$:
- 进料的组成有 $C - 1$ 个变量($C$ 为组分数),进料热状态 $q$ 有 1 个变量,塔顶和塔底的采出率各有 1 个变量,再沸器和冷凝器的热负荷各有 1 个变量。
- 对于二元精馏($C = 2$),自由变量数 $N_F=(C - 1)+1 + 1+1+1=5$。
- 确定约束方程数 $N_C$:
- 物料衡算方程有 $C$ 个,相平衡方程有 $C$ 个,全塔热量衡算方程有 1 个。
- 对于二元精馏($C = 2$),约束方程数 $N_C=C + C+1=2 + 2 + 1=5$。
- 确定设备数 $N_E$:
- 常规精馏塔有再沸器和冷凝器 2 个设备,即 $N_E = 2$。
- 计算设计变量数 $N_V$:
- 将 $N_F = 5$,$N_C = 5$,$N_E = 2$ 代入公式 $N_V = N_F + N_C - N_E$,可得 $N_V=5 + 5-2 = 5$。