化工原理课后题答案(部分)
化工原理课后习题答案
第一章流体流动
1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为 98.7×103 Pa。
解:由绝对压强 = 大气压强–真空度得到:
设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa
=8.54×103 Pa
设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa
2.在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/㎥的油品,油面高于罐底 6.9 m,油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔,其中心距罐底 800 mm,孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ,
问至少需要几个螺钉?
分析:罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即
P油≤σ螺
解:P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762
150.307×103 N
σ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n
P油≤σ螺得 n ≥ 6.23
取 n min= 7
至少需要7个螺钉
4. 本题附图为远距离测量控制装置,用以测
定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两
吹气管出口的距离H = 1m,U管压差计的指示
液为水银,煤油的密度为820Kg/㎥。试求当
压差计读数R=68mm时,相界面与油层的吹气
管出口距离h。
分析:解此题应选取的合适的截面如图所示:忽略空气产生的压强,本题中1-1´和4-4´为等压面,2-2´和3-3´为等压面,且1-1´和2-2´的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解
《化工原理》课后习题答案
第一章绪论习题
1.热空气与冷水间的总传热系数K值约为4
2.99k c a l/(m2・h・℃),试从基本单位换算开始,将K值的单位改为W/(m2・℃)。
[答案:K=50M(m2・C)]。
解:从附录查出:1k c a l=1.1622×10-3K W·h=1.1622W·h
所以:K=42.99K c a l/(m2·h·℃)=42.99K c a l/(m2·h·℃)×(1.1622W·h/1k c a l)=50w/(m2·℃)。
2.密度ρ是单位体积物质具有的质量。在以下两种单位制中,物质密度的单位分别为:S I k g/m2;米制重力单位为:k g f.s2/m4;常温下水的密度为1000k g/m3,试从基本单位换算开始,将该值换算为米制重力单位的数值。〔答案:p=101.9k g f/s2/m4〕
解:从附录查出:1k g f=9.80665k g·m/s2,所以1000k g/m3=1000k g/m3×[1k g f/(9.80665k g·m/s2)]=101.9k g f·s2/m4.
3.甲烷的饱和蒸气压与温度的关系符合下列经验公式:
今需将式中p的单位改为P a,温度单位改为K,试对该式加以变换。〔答案:〕
从附录查出:1m m H g=133.32P a,1℃=K-273.3。则新旧单位的关系为:P=P’/133.32;t=T-273.3。代入原式得:l g(P’/133.32)=6.421-352/(T-273.3+261);化简得l g P=8.546-3.52/(T-12.3).
化工原理课后习题(参考答案)
选择 108 mm 4mm 无缝钢管,内径
d 100 mm
qv 30.05 / 3600 1.06 m / s 此时,主管内流速为 v A 0.12 4
1-15. 常温的水在管路中流动。在截面1处的流速为0.5m/s,管内径为 200mm,截面2处的管内径为100mm。由于水的压力,截面1处产生1m高 的水柱。试计算在截面1与截面2之间所产生的水柱高度差h为多少?(忽 略从1到2处的压头损失)
0.01 1.8 10 4 解 x1 0.01 1 997 / 18
p1 1.662 10 5 1.8 10 4 29.92 kPa
气相分压力表示的推动力为: p p1 50 29.92 20.08kPa 吸收
5-12 用清水在吸收塔中吸收混合气体中的溶质A,吸收塔某截面上,气相 主体中溶质A的分压为5kPa,液相中溶质的摩尔分数为0.015。气膜传质 5 2 3 2 系数 kY 1.5 10 kmol /(m s) 液膜传质系数 kX 3.5 10 kmol /(m s) 气液平 衡关系可用亨利定律表示,相平衡常数m=0.7。总压为101.325kPa。试求: (1)气相总传质系数KY,并分析吸收过程是气膜控制还是液膜控制;(2) 试求吸收塔该截面上溶质A的传质速率NA。 解:(1)
tm,逆流
t1 t2 70 40 53.6o C 70 ln tt1 2 ln 40 t1 t2 100 10 39.1o C 100 ln tt1 2 ln 10
化工原理课后题答案部分
化工原理第二版
第1章蒸馏
1.已知含苯0.5(摩尔分率)的苯-甲苯混合液,若外压为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1-1附表。
t(℃) 80.1 85 90 95 100 105
x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11
解:利用拉乌尔定律计算气液平衡数据
查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P
B *,P
A
*,由于总压
P = 99kPa,则由x = (P-P
B *)/(P
A
*-P
B
*)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线
由图可得出当x = 0.5时,相应的温度为92℃
2.正戊烷(C
5H
12
)和正己烷(C
6
H
14
)的饱和蒸汽压数据列于本题附表,试求P = 13.3kPa
下该溶液的平衡数据。
温度C
5H
12
223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7
309.3
K C
6H
14
248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8
341.9
饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3
解:根据附表数据得出相同温度下C
5H
12
(A)和C
6
H
14
(B)的饱和蒸汽压
以t = 248.2℃时为例,当t = 248.2℃时 P
B
* = 1.3kPa
化工原理课后习题答案
化工原理课后习题答案
(夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大
学出版社,2005.)
第一章流体流动
2.在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/㎥的油品,油面高于罐底 6.9 m,油面
上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔,其中心距罐底 800 mm,孔盖用
14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ,
问至少需要几个螺钉?
分析:罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即
P油≤ζ螺
解:P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762
150.307×103 N
ζ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n
P油≤ζ螺得 n ≥ 6.23
取 n min= 7
至少需要7个螺钉
3.某流化床反应器上装有两个U 型管压差计,如本题附
4. 本题附图
为远距离测量
控制装置,用
以测定分相槽
内煤油和水的
两相界面位
置。已知两吹气管出口的距离H = 1m,U管压差计的指示液
为水银,煤油的密度为820Kg/㎥。试求当压差计读数R=68mm时,相界面与油层的吹气管出
口距离h。
分析:解此题应选取的合适的截面如图所示:忽略空气产生的压强,本题中1-1´和4-4´为等压面,2-2´和3-3´为等压面,且1-1´和2-2´的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解解:设插入油层气管的管口距油面高Γh
在1-1´与2-2´截面之间
P1 = P2 + ρ水银gR
∵P1 = P4,P2 = P3
且P3 = ρ煤油gΓh , P4 = ρ水g(H-h)+ ρ煤油g(Γh + h)
化工原理 课后习题答案
化工原理课后习题答案
化工原理课后习题答案
化工原理是化学工程专业的一门基础课程,它主要涉及化学工程中的基本原理
和基本计算方法。通过学习这门课程,我们可以了解到化工过程中的物质转化、能量转化和动力学等基本概念和原理。为了帮助同学们更好地掌握化工原理这
门课程,下面我将为大家提供一些常见的课后习题答案。
1. 请解释化学反应速率的定义和单位。
答:化学反应速率是指单位时间内反应物的浓度变化量。它可以用以下公式表示:
速率= ΔC / Δt
其中,ΔC表示反应物浓度的变化量,Δt表示时间的变化量。化学反应速率的
单位一般为摩尔/升·秒。
2. 请计算以下反应的速率:2A + B → C,当[A]从0.1mol/L降低到0.05mol/L时,时间为10秒。
答:根据速率的定义,我们可以计算速率为:
速率 = (0.1mol/L - 0.05mol/L) / 10秒= 0.005mol/(L·s)
所以该反应的速率为0.005mol/(L·s)。
3. 请解释活化能的概念和意义。
答:活化能是指化学反应发生所需要的最小能量。在化学反应中,反应物需要
克服一定的能垒才能转化为产物。活化能可以用来描述反应物转化为产物的难
易程度。活化能越高,反应越难发生;活化能越低,反应越容易发生。
4. 请计算以下反应的活化能:A → B,当反应速率为0.01mol/(L·s)时,温度为
300K,气体常数R为8.314J/(mol·K)。
答:根据阿伦尼乌斯方程,我们可以计算活化能为:
速率= A·exp(-Ea/RT)
其中,A为指前因子,Ea为活化能,R为气体常数,T为温度。将已知条件代
化工原理(第二版)国防工业出版社课后习题及答案【完整版】
在贮槽液面(1-1 截面)及排出管与喷头相连接处(3-3 截面)列柏努利方程,贮槽液面为基
Байду номын сангаас
准面
gZ1
p1
u12 2
We
gZ3
p3
u32 2
hf1
hf2
式中 Z1=0m, p1=0(表压),u1≈0 ,Z3=14m , p3=98.07103pa(表压),
u3= u2=2m/s, hf1 hf2 12u32
解 塔内绝对压强维持相同,则可列如下等式
Pa19.84×104= Pa2P P = Pa2Pa1+9.84×104 =8.437×104Pa
1-3 敞口容器底部有一层深 0.52m 的水,其上部为深 3.46m 的油。求器底的压强,以 Pa 表示。 此压强是绝对压强还是表压强?水的密度为 1000kg/m3,油的密度为 916 kg/m3。
多少?冷凝液密度为 810 kg/m3。
解 若使冷凝器中液体能顺利地流回塔内,则
p1+gh = p2 h=(p2-p1)/ g
=(1.08105-1.04105)/9.81810=0.503m
习题 1-9 附图 1―精馏塔;2―冷凝器
1-10 为测量气罐中的压强 pB,采用如本题附图所示的双液杯
式微差压计。两杯中放有密度为ρ 1 的液体,U 形管下部指示液密度
化工原理课后习题答案上下册(钟理版)
第一章 流体流动习题解答
1-1 已知甲城市的大气压为760mmHg ,乙城市的大气压为750mmHg 。某反应器在甲地操作时要求其真空表读数为600mmHg ,若把该反应器放在乙地操作时,要维持与甲地操作相同的绝对压,真空表的读数应为多少,分别用mmHg 和Pa 表示。 [590mmHg, 7.86×104Pa]
解:P (甲绝对)=760-600=160mmHg 750-160=590mmHg=7.86×104Pa
1-2用水银压强计如图测量容器内水面上方压力P 0,测压点位于水面以下0.2m 处,测压点与U 形管内水银界面的垂直距离为0.3m ,水银压强计的读数R =300mm ,试求 (1)容器内压强P 0为多少?
(2)若容器内表压增加一倍,压差计的读数R 为多少?
习题1-2 附图
[(1) 3.51×104N ⋅m -
2 (表压); (2)0.554m] 解:
1. 根据静压强分布规律 P A =P 0+g ρH
P B =ρ,
gR
因等高面就是等压面,故P A = P B
P 0=ρ,
gR -ρgH =13600×9.81×0.3-1000×9.81(0.2+0.3)=3.51×104N/㎡ (表压) 2. 设P 0加倍后,压差计的读数增为R ,
=R +△R ,容器内水面与水银分界面的垂直距离
相应增为H ,
=H +
2
R
∆。同理, ''''''02
R p gR gH gR g R gH g
ρρρρρρ∆=-=+∆--
000p g g p p 0.254m g g 10009.81g g 136009.812R H R ρρρρρρ⨯∆⨯⨯,,,4
化工原理课后习题答案
1-1.容器A 中的气体表压为60kPa ,容器B中的气体真空度为1.2×I04 Pa ,试分别求出A 、B二容器中气体的绝对压力为若干帕,该处环境的大气压力等于标准大气压力
解:标准大气压力为101.325kPa
容器A 的绝对压力P A= 101.325 +60=161.325 kPa
容器B 的绝对压力P B=101.325-12=89.325 kPa
[1-2] 某设备进、出口的表压分别为-12kPa 和157kPa,当地大气压力为101.3kPa。试求此设备的进、出口的绝对压力及进、出的压力差各为多少帕。
解:进口绝对压力
出口绝对压力P出=101.3+157 = 258.3 kPa
进、出口的压力差△P=157-(-12) =157+12=169kPa或△P=258.3-89.3=169 kPa
[1-8] 如图所示,容器内贮有密度为1250kg/m的液体,液面高度为3.2m。容器侧壁上有两根测压管线,距容器底的高度分别为2m及1m ,容器上部空间的压力(表压)为29.4kPa。试求: (1)压差计读数(指示
液密度为1400kg/m); (2) A 、B 两个弹簧压力表的读数。
解:容器上部空间的压力P=29.4kPa (表压)
液体密度,指示液密度
(1)压差计读数R=?
在等压面上
(2)
[1-16]在图所示的水平管路中,水的流量为2.5L/s。已知管内径d1=5cm ,d2 =2.5cm ,液柱高度h=lm 。
若忽略压头损失,试计算收缩截面2处的静压头。
解:水的体积流量
截面1处的流速
截面2 处的流速
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第一章 流体流动习题解答
1-1 已知甲城市的大气压为760mmHg ,乙城市的大气压为750mmHg 。某反应器在甲地操作时要求其真空表读数为600mmHg ,若把该反应器放在乙地操作时,要维持与甲地操作相同的绝对压,真空表的读数应为多少,分别用mmHg 和Pa 表示。 [590mmHg, 7.86×104Pa]
解:P (甲绝对)=760-600=160mmHg 750-160=590mmHg=7.86×104Pa
1-2用水银压强计如图测量容器内水面上方压力P 0,测压点位于水面以下0.2m 处,测压点与U 形管内水银界面的垂直距离为0.3m ,水银压强计的读数R =300mm ,试求 (1)容器内压强P 0为多少?
(2)若容器内表压增加一倍,压差计的读数R 为多少?
习题1-2 附图
[(1) 3.51×104N ⋅m -
2 (表压); (2)0.554m] 解:
1. 根据静压强分布规律 P A =P 0+g ρH
P B =ρ,
gR
因等高面就是等压面,故P A = P B
P 0=ρ,
gR -ρgH =13600×9.81×0.3-1000×9.81(0.2+0.3)=3.51×104N/㎡ (表压) 2. 设P 0加倍后,压差计的读数增为R ,
=R +△R ,容器内水面与水银分界面的垂直距离
相应增为H ,
=H +
2
R
∆。同理, ''''''02
R p gR gH gR g R gH g
ρρρρρρ∆=-=+∆--
000p g g p p 0.254m g g 10009.81g g 136009.812R H R ρρρρρρ⨯∆⨯⨯,,,4
化工原理课后习题答案
第七章 吸收
1,解:(1)008.0=*
y 1047.018
100017101710=+=x (2)KPa P 9.301= H,E 不变,则2563.010
9.3011074.73
4
⨯⨯==P E m (3)0195.010
9.301109.53
3=⨯⨯=*
y 01047.0=x 2,解:09.0=y 05.0=x x y 97.0=* 同理也可用液相浓度进行判断
3,解:HCl 在空气中的扩散系数需估算。现atm P 1=,,293k T =
故()(
)
s
m
D G 2
52
17571071.11
.205.2112915.361293102
1212
1
--⨯=+⨯+⨯=
HCl 在水中的扩散系数L D .水的缔和参数,6.2=α分子量,18=s M
粘度(),005.1293CP K =μ 分子体积cm V A 33.286.247.3=+= 4,解:吸收速率方程()()()12A A BM A P P P P RTx D N --= 1和2表示气膜的水侧和气侧,A 和B 表示氨和空气
()24.986.1002.962
1
m kN P BM =+=代入式
x=0.000044m 得气膜厚度为0.44mm.
5,解:查s cm D C 2256.025=为水汽在空气中扩散系数
下C 80,s cm s cm T T D D 2
5275
.175
.112121044.3344.029*******.0-⨯==⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛= C 80水的蒸汽压为kPa P 38.471=,02=P
时间s NA M t 21693
化工原理课后答案(中国石化出版社) 第1章 流体流动
第一章 流体流动
1.若将90kg 相对密度为0.83的油品与60kg 相对密度为0.71的油品混合,试求混合油的密度。 解:)/(777710
608309060903m kg m =++=ρ 2.试计算空气在-40℃和41kPa(真空度)下的密度和重度,大气压力为1.013×105Pa 。 解:335/902.0)
4015.273(831429)104110013.1(m kg RT pM =-⨯⨯⨯-⨯==ρ 33/902.0/85.881.9902.0m kgf m N ==⨯=γ
3.燃烧重油所得的燃料气,经分析测知其中含生8.5%CO 2,7.5%02,76%N 2,8%H 20(均系体积百分率)。试求温度为500℃,压力为1.013×105Pa 时,该混合气体的密度。 解:3/693.0)
50015.273(8314441013002m kg RT pM CO =+⨯⨯==ρ 3/504.0)
50015.273(8314321013002m kg RT pM O =+⨯⨯==ρ 3/441.0)
50015.273(8314281013002m kg RT pM N =+⨯⨯==ρ 3/284.0)
50015.273(8314181013002
m kg RT pM O H =+⨯⨯==ρ
3/455.0m kg x i
V i m =∑=ρρ
4.烟道气的组成约为含13%CO 2,11%H 20,76%N 2(均系体积%),计算400℃时常压烟道气的粘度。
解:
cp
M y M y i i i i i m 62
化工原理书课后习题答案
绪论习题
1)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。
120(1-0.52)=(120-w)(1-0.25)
∴w=43.2kg
2)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,,,,问:W1、W2、E、x1各为多少?
W1kg/s W2kg/s
F=6.2Kg/s 2 =0.30
X0=0.105
W1:W2=1:1.15 , X---(Wt),x1,w1,w2,D,E=?
对控制体I,NaOH物料衡算:Fx0=Ex2
即 6.2×0.105=E×0.30 ∴E=2.17 kg/s
W1+W2=F-E=6.2-2.17=4.03 kg
W1=4.03/2.15=1.87 kg/s ,W2=4.03-1.87=2.16 kg/s
对控制体II,总的物料衡算:G=F-W1=6.2-1.87=4.33 kg/s
Fx 0=Gx 2 即6.2×0.105=4.33x 1,∴x 1=0.15
3)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]:
0.95=F
D FX
DX
=45
.094.0⨯
F
D
0413
.0545.094.045.045.094.045.0545
.0,
445.0=∴⨯+⨯=+⨯=⨯==∴
化工原理课后答案(中国石化出版社)-第5章----传热
第五章 传热
1.一立式加热炉炉墙由厚150mm 的耐火材料构成,其导热系数为λ1=1.3W/(m ·K),其内外表面温度为ll00℃及240℃,试求通过炉墙损失的热量(W/m 2);若外加一层25mm ,λ2=0.3W/(m·K)的绝热材料,并假定炉内壁温度仍为1100℃,而热损失降至原来的57%,求绝热层外壁温度及两层交界面处的温度。 解:21
1213.74533.115.02401100m W b t t A
Q q =-=-==
λ
24.424857.0'm W q q ==
4.42483.002
5.03.115.01100'32
2
1131=+-=+
-==
t b b t t A Q
q λλ
解得:3t =255.8℃
4.42483.11
5.01100''2
1
1
21=-=-==
t b t t A Q q λ
解得:'2t =609.8℃
2某加热炉炉墙由耐火砖、绝热层与普通砖组成,耐火砖里侧温度为900℃,普通砖外侧温度为50℃,各层厚度分别为:耐火砖140mm ,绝热层(石棉灰)20mm ,普通砖280mm ;各层导热系数:λ1=0.93W /(m·K),λ2=0.064W /(m·K),λ3=0.7W/(m·K)。(1)试求每m 2炉墙的热损失;(2)若普通砖
的最高耐热温度为600℃,本题条件下,是否适宜? 解: (1)233
2211419.9847.028.0064.002.093.014.050
900m W b b b t t q =++-=+
+-=
λλλ (2)233
3439.9847.028
化工原理课后习题答案
绪论
补充题1:一罐内盛有20t 重油,温度为293.15K 。用外循环进行加热,如图,重油循环量W 为8t/h 。循环的重油在换热器中用水蒸汽加热,其在换热器出口温度T3恒为373.15K ,罐内的油均匀混合,问罐内的油从T1=293.15K 加热到T2=353.15K 需要多少时间。假设罐与外界绝热。 解:
罐内油的温度随时间变化,所以是一非稳态的加热过程,由于罐内油均匀混合,从罐内排出的油温与罐内油的温度相同,其在某一时间为T 。
以罐为系统(虚线框)进行热量衡算,以dt 为时间内进行系统及系统内积累的热量分别为: t 时刻,温度为T ;(t+dt )时刻,温度升高为(T+dT ) 输入系统的重油的焓为'P WC T dt ('373.15T K =) 输出系统的重油的焓为:P WC Tdt 系统内积累的焓为:P GC dT 其中,P C 为重油的平均等压比热容
列热量衡算式:'P P P WC T dt WC Tdt GC dT =+。即'G dT
dt W T T
=
⋅- 积分条件,120,293.15;(),353.15t T T K t T T K θ======待求
353.150
293.15208373.15dT dt T θ
=-⎰⎰ 20373.15293.15ln 3.478373.15353.15
h θ-=⋅=-
第一章,流体力学基础
1、如图所示,用一U 形压力计测量某密闭气罐中压力,指示液为水,密度3
0/1000m kg =ρ。因气体易溶于水,故在水与气体之间用惰性溶剂(密度3
化工原理课后题答案(部分)
化工原理第二版
第1章蒸馏
1.已知含苯0.5(摩尔分率)的苯-甲苯混合液,若外压为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1-1附表。
t(℃) 80.1 85 90 95 100 105
x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11
解:利用拉乌尔定律计算气液平衡数据
查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P
B *,P
A
*,由
于总压
P = 99kPa,则由x = (P-P
B *)/(P
A
*-P
B
*)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线
由图可得出当x = 0.5时,相应的温度为92℃
2.正戊烷(C
5H
12
)和正己烷(C
6
H
14
)的饱和蒸汽压数据列于本题附表,试求P =
13.3kPa下该溶液的平衡数据。
温度C
5H
12
223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1
291.7 309.3
K C
6H
14
248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8
322.8 341.9
饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3
解:根据附表数据得出相同温度下C
5H
12
(A)和C
6
H
14
(B)的饱和蒸汽压
以t = 248.2℃时为例,当t = 248.2℃时 P
B
* = 1.3kPa
查得P
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化工原理第二版
第1章蒸馏
1.已知含苯0.5(摩尔分率)的苯-甲苯混合液,若外压为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1-1附表。
t(℃) 80.1 85 90 95 100 105
x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11
解:利用拉乌尔定律计算气液平衡数据
查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P
B *,P
A
*,由
于总压
P = 99kPa,则由x = (P-P
B *)/(P
A
*-P
B
*)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线
由图可得出当x = 0.5时,相应的温度为92℃
2.正戊烷(C
5H
12
)和正己烷(C
6
H
14
)的饱和蒸汽压数据列于本题附表,试求P =
13.3kPa下该溶液的平衡数据。
温度C
5H
12
223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1
291.7 309.3
K C
6H
14
248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8
322.8 341.9
饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3
解:根据附表数据得出相同温度下C
5H
12
(A)和C
6
H
14
(B)的饱和蒸汽压
以t = 248.2℃时为例,当t = 248.2℃时 P
B
* = 1.3kPa
查得P
A
*= 6.843kPa
得到其他温度下A¸B的饱和蒸汽压如下表
t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3
P
A
*(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300
P
B
*(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250
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℃时 x = (P-P
B *)/(P
A
*-P
B
*)
=(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 = P
A
*x/P = 13.3×1/13.3 = 1
同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下
t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289
x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0
y 1 0.767 0.733 0.524 0
根据平衡数据绘出t-x-y曲线
3.利用习题2的数据,计算:⑴相对挥发度;⑵在平均相对挥发度下的x-y数据,并与习题2 的结果相比较。
解:①计算平均相对挥发度
理想溶液相对挥发度α= P
A */P
B
*计算出各温度下的相对挥发度:
t(℃) 248.0 251.0 259.1 260.6 275.1 276.9 279.0 289.0 291.7
304.8 309.3
α - - - - 5.291 5.563 4.178 - - - -
= (5.291+4.178)/2 = 4.730
取275.1℃和279℃时的α值做平均α
m
②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 = 4.73×0.3835/[1+(4.73-1)×0.3835]= 0.746
同理得到其他y值列表如下
t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289
α 5.291 5.563 4.178
x 1 0.3835 0.3308 0.2085 0
y 1 0.746 0.700 0.555 0
③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0.6(易挥发组分的摩尔)的两组溶液分别进行
简单蒸馏和平衡蒸馏,若汽化率为1/3,试求两种情况下的斧液和馏出液组成。
假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y = 0.46x + 0.549
解:①简单蒸馏
dx/(y-x) 以及气液平衡关系y = 0.46x + 0.549 由ln(W/F)=∫x
xF
dx/(0.549-0.54x) = 得ln(W/F)=∫x
xF
)/(0.549-0.54x)]
0.54ln[(0.549-0.54x
F
∵汽化率1-q = 1/3则 q = 2/3 即 W/F = 2/3
∴ln(2/3) = 0.54ln[(0.549-0.54×0.6)/(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
②平衡蒸馏