化工原理课后习题答案上下册(钟理版)

下册第一章蒸馏

解：

总压 P=75mmHg=10kp 。 由拉乌尔定律得出 0

A p x A ＋0

B p x B =P 所以 x A =

000B

A B p p p p --；y A =p p A

00B A B p p p p --。 因此所求得的t-x-y 数据如下：

t, ℃ x y 1 1

0 0.

2. 承接第一题，利用各组数据计算

（1）在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度i α,取各i α的算术平均值为α，算出α对i α的最大相对误差。

（2）以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y-x ”关系,算出由此法得出的各组y i 值的最大相对误差。 解：

（1）对理想物系，有 α＝00B

A

p p 。所以可得出

t, ℃

i α

算术平均值α=

9

∑i

α=。α对i α的最大相对误差＝

%6.0%100)(max

=⨯-α

ααi 。

（2）由x

x

x x y 318.01318.1)1(1+=-+=

αα得出如下数据：

t, ℃

x 1 0 y 1 0 各组y i 值的最大相对误差=

=∇i

y y max

)(%。

3.已知乙苯(A )与苯乙烯(B )的饱和蒸气压与温度的关系可按下式计算:

95.5947

.32790195.16ln 0

--

=T p A

72

.6357.33280195.16ln 0

--=T p B

式中 0

p 的单位是mmHg,T 的单位是K 。

问:总压为60mmHg(绝压)时，A 与B 的沸点各为多少在上述总压和65℃时,该物系可视为理想物系。此物系的平衡气、液相浓度各为多少摩尔分率 解：

由题意知

T A ==--

0195.1660ln 47

.327995.59＝℃

T B ==--0195

.1660ln 57

.332872.63=℃

65℃时，算得0

A p ＝；0

B p = mmHg 。由0

A p x A ＋0

B p （1－x A ）=60得 x A ＝， x B =; y A =0A p x A /60=; y B ==。

4 无

5 若苯—甲苯混合液中含苯（摩尔分率），试根据本题中的t —x —y 关系求：

（1） 溶液的泡点温度及其平衡蒸气的瞬间组成；

（2） 溶液加热到100℃，这时溶液处于什么状态各相的量和组成为若干

（3） 该溶液加热到什么温度时才能全部气化为饱和蒸气这时蒸气的瞬间组成如何

t o C 85 90 95 100 105 x 0 y 0 解：

（1）由苯—甲苯的t —x —y 关系得x=时， 泡点温度＝℃ 平衡蒸气的瞬间组成＝

（2）溶液加热到100℃时处于气液混合共存区气液相组成各位 x=；y=。

根据杠杆原理，气液相量之比＝

4

.047.026

.04.0--＝2:1。

（3）由气液平衡关系知溶液加热到102℃时才能全部气化为饱和蒸气，此时y=。

6 常压下将含苯（A ）60%、甲苯（B ）40%（均指摩尔百分数）的混合液闪蒸（即平衡蒸馏），得平衡气、液相，气相摩尔数占总摩尔数的分率—气化率（1-q ）为。物系相对挥发度α=，试求：闪蒸所得气、液相的浓度。

若改用简单蒸馏，令残液浓度与闪蒸的液相浓度相同，问：馏出物中苯的平均浓度为多少 提示：若原料液、平衡液、气相中A 的摩尔分率分别以x F 、x 、y 表示，则存在如下关系：

1

1---=

q x q qx

y F 。 解：

（1）闪蒸

由23711+-=---=

x q x x q q y F 和x

x y )1(1-+=αα，解方程得x ＝。从而y ＝。 （2）简单蒸馏 由方程⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡--+-=F W W F

x x x x W F 11ln ln 11ln

αα和D W F Dx Wx Fx +=得出 D x =，即馏出物中苯的平均浓度为79％。

7． 某二元物系，原料液浓度x F =，连续精馏分离得塔顶产品浓度x D =。已知塔顶产品中易

挥发组分回收率η=，求塔底产品浓度x W 。以上浓度皆指易挥发组分的摩尔分率。 解：

由D W F Dx Wx Fx +=和92.0==

F

D

Fx Dx η得出W x =。 8 有一二元理想溶液，在连续精馏塔中精馏。原料液组成50%(摩尔%)，饱和蒸气进料。原料处理量为每小时l00kmol ，塔顶、塔底产品量各为50kmol/h ，已知精馏段操作线方程为y =+，塔釜用间接蒸气加热，塔顶采用全凝器，泡点回流。试求:

（1） 塔顶、塔底产品组成(用摩尔分率表示)； （2） 全凝器中每小时冷凝蒸气量; （3） 提馏段操作线方程;

（4） 若全塔平均相对挥发度=，塔顶第一块板的液相默弗里板效率EML=, 求离开塔顶第二块板的气相组成。 解：

（1）由精镏段方程D x R x R R y 1

1

1+++=

及已知的精馏段操作线方程为y =+得出

833.01

=+R R

和1+R x D ＝， 解得

R ＝5，x D ＝，x W =

（2）全凝器中每小时冷凝蒸气量V ＝(R +1)D=300（kmol/h ）。 （3）提镏段操作线方程

W x W

qF L W

x W qF L qF L y -+--++=

＝x －。

（4）求离开塔顶第二块板的气相组成2y

EML=

*

--1

1x x x x D D ＝，又*

1x ＝)1(111y y y -+α＝1123y y -＝D D x x 23-= 解得1x ＝ 又由物料平衡得

2y ＝1y －

V L ( x D －1x )＝－1

+R R

（－）＝。

9 有一二元理想溶液 ，在连续精馏塔中精馏。原料液组成50%(摩尔%)，饱和蒸汽进料。原料处理量为每小时l000kmol ，塔顶、塔底产品量各为500kmol/h ，已知精馏段操作线方程为y =+，塔釜用间接蒸气加热，塔顶采用全凝器，泡点回流。试求:

（1） 回流比R 、塔顶、塔底产品组成 (用摩尔分率表示)； （2）.精馏段上升的蒸气量q n (V)及提馏段下降的液体量q n (L ’) （3） 提馏段操作线方程；

（4） 若相对挥发度 = ，求回流比与最小回流比的比值：

m in

R R 。