化工原理第二版_(下册)夏清_贾绍义_课后习题解答
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化工原理第二版夏清,贾绍义课后习题解答
(夏清、贾绍义主编.化工原理第二版(下册).天津大学出版)社,2011.8.)
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(C5H12)和正己烷(C6H14)的饱和蒸汽压数据列于本题附表,试求P = 1
3.3kPa下该溶液的平衡数据。
温度 C5H12 223.1
233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3
K C6H14 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C5H12(A)和C6H14(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 - - - -
取275.1℃和279℃时的
α值做平均αm=
(5.291+4.178)/2 =
4.730
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) 由ln(W/F)=∫x
xF
以及气液平衡关系y = 0.46x + 0.549
得ln(W/F)=∫
x
xF dx/(0.549-0.54x) = 0.54ln[(0.549-0.54x F)/ (0.549-0.54x)]
∵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