化工原理习题解第六章蒸馏.docx
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第六章 蒸
馏
相平衡
【 6-1 】苯 (A) 和甲苯 (B) 的饱和蒸气压数据如下。
温度 苯饱和蒸气压
甲苯饱和蒸气压
温度 苯饱和蒸气压
甲苯饱和蒸气压
/℃
o
o
/℃
o
o
( p B ) / kPa
( p B ) / kPa
( p B ) / kPa
( p B ) / kPa
100 84 104 88
108
92 96
根据上表数据绘制总压为时苯一甲苯溶液的 t - y x 图及 y x 图。此溶液服从拉乌尔定律。
解
计算式为
p p B 0 p A 0
x 0
0 , y
x
p A
p B
p
计算结果见下表
苯- 甲苯溶液的 t
x y 计算数据
温度
(t ) / ℃
p p B 0
p A 0
x
p B 0
yx
p A 0
p
101 33 44 4
0 823
113 59
0 823 0 923
. .
.
84
113 59 44 4
.
101 33
.
.
. .
.
101 33 50 6
0 659 127 59 0 659 0 830 88
.
.
. 127 59 50 6
.
101 33
. .
.
.
.
101 33 57 6
0 508 143 72
0 508 0 721 92
. .
.
143 72 57 6 .
101 33 . .
. . .
101 33 65 66 160 52
96
.
.
0 376
.
0 376
0 596
160 52 65 66 101 33
.
.
.
.
.
.
100
101 33 74 53 0 256 179 19 0 256 0 453 .
.
.
179 19 74 53 .
101 33 . .
.
.
.
104
101 33 83 33 0 155
199 32
0 155 0 305
.
.
.
199 32 83 33 .
101 33
. .
. .
.
108
101 33 93 93
0 058
221 19
0 058 0 127 .
.
.
221 19 93 93
.
101 33
. .
. .
.
苯 - 甲苯溶液的 t y x 图及 y x 图，如习题 6-1 附图 1 与习题 6-1 附图 2 所示。
习题 6-1 附图 1
苯- 甲苯 t-y-x 图
习题 6-1 附图 2
苯 - 甲苯 y-x 图
【 6-2 】在总压 101.325kPa 下，正庚烷 - 正辛烷的汽液平衡数据如下。
液相中正庚烷的
汽相中正庚烷的 液相中正庚烷的摩
汽相中正庚烷的摩
温度 /℃
摩尔分数 (x)
温度 /℃
尔分数 (x)
尔分数 ( y)
摩尔分数 ( y)
115 105 120
110
试求： (1) 在总压 101.325kPa 下，溶液中正庚烷为（摩尔分数）时的泡点及平衡汽相的瞬间组
成； (2) 在总压 101.325kPa 下，组成 x 0.35 的溶液，加热到 117℃，处于什么状态？溶液加热到什
么温度，全部汽化为饱和蒸气？
解 用汽液相平衡数据绘制 t
y x 图。
(1) 从 t
y x 图上可知， x 0.35 时的泡点为 113.8 ℃，平衡汽相的瞬间组成
y 0.53 。
(2)
x 0.35 的溶液，加热到
117℃时为气液混合物，液相组成x 0.24 ，汽相组成
y 0.40 。
x 0.35的溶液加热到 118 ℃时，全部汽化为饱和蒸气。
习题 6-2 附图 正庚烷 - 正辛烷 t-y-x 图
【 6-3 】 甲醇 (A)- 丙醇 (B) 物系的汽液平衡服从拉乌尔定律。
(1) 试求温度 t 80℃ 、液相组成 x 0.5（摩尔分数）时的汽相平衡组成与总压。
(2) 试求总压为 101.33kPa 、液相组成 x 0.4 （摩尔分数）时的汽液相平衡温度与汽相组成。 (3) 试求液相组成 x 0.6 、汽相组成 y 0.84时的平衡温度与总压。组成均为摩尔分数。
用 Antoine 方程计算饱和蒸气压 (kPa)
o
157499
甲醇 lg p A
7 19736
.
238 86
.
t.
o
1375 14
丙醇 6 74414
lg p B
.
t
193
式中 t 为温度，℃。
解 (1)
t 80℃ ) 时，
o
181 .1 ， o 50.93
kPa
p A
kPa p B p p o B
x
o o
p A p B
总压 p
p A o p B o x p B o 181 .1 50.93 0.5 50.93 116 kPa
汽相组成
y
p o A x 181.1 0.5
0 .781
p
116
(2) 已知 p
101.33kPa ， x 0.4，求 x 、 y