化工原理课后题答案部分.docx

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1、化工原理第二版第1章蒸储1 .含苯0.5(摩尔分率)的苯-甲苯混合液，假设外压为99kPa,试求该溶液的饱和温度。苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例IT附表。t()80.1859095100105X0.9620.7480.5520.3860.2360.11解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据查例IT附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压Pb*,P，由于总压P=99kPa,则由X=(PH)(Pa*-Pb*)可得出液相组成,这样就可以得到一组绘平衡t-x图数据。以t=80.1为例X=(99-40)/(101.33-40)=0.962同理得到其他温度下液相组成如下表根据表中数据绘出饱和液体线即泡点

2、线由图可得出当X=0.5时，相应的温度为92.正戊烷(C5H12)和正己烷(C6H11)的饱和蒸汽压数据列于此题附表，试求P二13.3kPa下该溶液的平衡数据。101.3解：根据附表数据得出一样温度下CsH2(A)和CgHm(B)的饱和蒸汽压以t=248.2时为例，当t=248.2时Pb*=1.3kPa查得Pa=6.843kPa得到其他温度下A,B的饱和蒸汽压如下表t()248251259.1260.6275.1276.9279289291.7304.8309.3P.(kPa)6.8438.00012.47213.30026.60029.48433.42548.87353.20089.0001

3、01.300P；(kPa)1.3001.6342.6002.8265.0275.3008.00013.30015.69426.60033.250利用拉乌尔定律计算平衡数据平衡液相组成以260.6时为例当t=260.6。C时X=(P-Pb*)(Pa*-Pb*)=(13.3-2.826)/(13.3-2.826)=1平衡气相组成以260.6为例当t=260.6时y=Pa*xP=13.31/13.3=1同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下t()260.6275.1276.9279289X10.38350.33080.02850y10.7670.7330.5240根据平衡数据绘出t-x-y曲线3

4、.利用习题2的数据，计算：相对挥发度；在平均相对挥发度下的x-y数据,并与习题2的结果相对比。解：计算平均相对挥发度理想溶液相对挥发度=PP:计算出各温度下的相对挥发度：t()248.0251.0259.1260.6275.1276.9279.0289.0291.7304.8309.3-5.2915.5634.178取275.1和279C时的a值做平均a=取291+4.178)/2=4.730按习题2的X数据计算平衡气相组成y的值当X=0.3835时，y=4.73X0.3835/11+(4.73-1)X0.3835=0.746同理得到其他y值列表如下t()260.6275.1276.92792

5、89X10.38350.33080.20850y10.7460.7000.55505.2915.5634.178作出新的t-x-y曲线和原先的t-x-y曲线如图4 .在常压下将某原料液组成为0.61易挥发组分的摩尔)的两组溶液分别进展简单蒸储和平衡蒸储，假设汽化率为1/3,试求两种情况下的斧液和播出液组成。假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y=0.46x+0.549解：简单蒸储由In(W/F)二厂dx(y-)以及气液平衡关系y=0.46x+0.549得1n(WF)=fXXFdX/(0.549-0.54x)二0.541n(0.549-0.54x1,)(0.549-0.54x)Y汽化率1-q=1

6、/3则q=2/3即W/F=2/31n(2/3)=0.541n(0.549-0.540.6)/(0.549-0.54x)解得x=0.498代入平衡关系式y=0.46x+0.549得y=0.804平衡蒸储由物料衡算FXF=Wx+DyD+W=F将W/F=2/3代入得到Xf=2x3+y/3代入平衡关系式得x=0.509再次代入平衡关系式得y=0.7835 .在连续精僧塔中别离由二硫化碳和四硫化碳所组成的混合液。原料液流量F为4000kgh,组成XF为0.3(二硫化碳的质量分率，下同)。假设要求釜液组成XW不大于0.05,播出液回收率为88%。试求储出液的流量和组分，分别以摩尔流量和摩尔分率表示。解：播

7、出回收率二DxFxf=88%得储出液的质量流量Dx,=FXF88%=40000.30.88=1056kgh结合物料衡算FXF=WXV+DxdD+W=F得XD=0.943储出液的摩尔流量1056/(76X0.943)=14.7kmo1h以摩尔分率表示储出液组成XD=(0.943/76)/(0.943/76)(0.057/154)二0.976 .在常压操作的连续精储塔中别离喊甲醇0.4与说.6(均为摩尔分率)的溶液，试求以下各种进料状况下的q值。(1)进料温度40；(2)泡点进料；(3)饱和蒸汽进料。常压下甲醇-水溶液的平衡数据列于此题附表中。温度液相中甲醇白J气相中甲醇的温度t液相中甲醇的气力抻

8、甲醉K率C摩小力率摩小TT率(摩力、Tr率摩小7IOOO.OO.075.30.40./2996.40.020.13473.10.5)0.77993.50.040.23471.20.6)0.82591.20.060.30469.3O.7)0.87089.30.080.36567.60.8()0.91587.70.100.41866,00.9()0.958441SS17ASQ.9798170.200.57964.01.01.078.00.300.665解：(1)进料温度407 5.3时，甲醇的汽化潜热n=825kJkg水蒸汽的汽化潜热r2=2313.6kJkg57.6C时，甲醇的比热Cvi=2.7

9、84kJ(kg)水蒸汽的比热Cv2=4.178kJ(kg)查附表给出数据当Xa=0.4时，平衡温度t=75.340进料为冷液体进料即将Imo1进料变成饱和蒸汽所需热量包括两局部一局部是将40冷液体变成饱和液体的热量Q1,二是将75.3饱和液体变成气体所需要的汽化潜热Q2，即q=(Q,+Q2)/Q2=1+(Q.Q2)Q1=0.4322.784(75.3-40=2850.748kJkgQ2=8250.432+2313.60.618=35546.88kj/kgAq=1+(Q1Q2)=1.08(2)泡点进料泡点进料即为饱和液体进料=1(3)饱和蒸汽进料q=07.对习题6中的溶液，假设原料液流量为IOO

10、kmO1h,储出液组成为0.95,釜液组成为0.04(以上均为易挥发组分的摩尔分率)，回流比为2.5,试求产品的流量，精微段的下降液体流量和提储段的上升蒸汽流量。假设塔内气液相均为恒摩尔流。解：产品的流量由物料衡算FXF=Wx11+Dx11D+W=F代入数据得W=60.44kmo1/h产品流量D=100-60.44=39.56kmo1/h精储段的下降液体流量11=DR=2.5X39.56=98.9kmo1/h提储段的上升蒸汽流量V40进料q=1.08V=V+(1-q)F=D(1+R)=138.46kmo1/hV=146.46kmo1/h8 .某连续精储操作中，精微段y=0.723x+0.263

11、；提储段y=125x-0.0187假设原料液于露点温度下进入精储塔中，试求原料液，馈出液和釜残液的组成及回流比。解：露点进料q=0即精微段y=0.723x+0.263过(xh,xu)Axd=0.949提储段y=1.25x-0.0187过(xw,XW)xw=0.0748精微段与y轴交于0,Xd(R1)即Xd(R+1)=0.263R=2.61连立精僧段与提僧段操作线得到交点坐标为(0.5345,0.6490)Xf=O.6499 .在常压连续精微塔中，别离苯和甲苯的混合溶液。假设原料为饱和液体，其中含苯0.5(摩尔分率，下同)。塔顶播出液组成为0.9,塔底釜残液组成为0.1,回流比为2.0,试求理论

12、板层数和加料板位置。苯-甲苯平衡数据见例解：常压下苯-甲苯相对挥发度二2.46精储段操作线方程y二Rx/(R+1)=2x3+0.9/3=2x3+0.3精储段力二Xd二0.9由平衡关系式y=x/1+(a-1)x得X1=0.7853再由精储段操作线方程y=2x3+0.3得y2=0.8236依次得到X2=0.6549y3=0.7366X3=0.5320y4-0.6547X4=0.4353,/X4Xf=0.5X3精储段需要板层数为3块提储段XI=X4=0.4353提储段操作线方程y=1x/(1-W)-Wxw(1-W)饱和液体进料q=11/(1-W)=(1+F)/V=1+W/(3D)由物料平衡FXF=Wxi+DxdD+W=F代入数据可得D二W1/(1-W)=4/3W/(1-W)=W/(1+D)=W/3D=1/3即提储段操作线方程y=4x73-0.1/3Ay2=0.5471由平衡关系式y-ax1+(a-1)x得X2=0.3293依次可以得到y3=0.4058xs=0.2173y4=0.2564x4-0.1229y5=0.1306X5=0.0576*.X5Xw-0.11/(1+2q)=0.2815提储段操作线方程为y=1.2815x-0.02815X1=X