化工原理习题解第六章蒸馏
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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。
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
,00
00
B A
A B
p p p x y x p p p -==- 计算结果见下表
苯-甲苯溶液的t x y --计算数据
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.
101325kPa下，正庚烷-正辛烷的汽液平衡数据如下。
温度/℃液相中正庚烷的
摩尔分数()x
汽相中正庚烷的
摩尔分数()y
温度/℃
液相中正庚烷的摩
尔分数()x
汽相中正庚烷的摩
尔分数()y
105 110115
120
00
试求：(1)在总压.
101325kPa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.
101325kPa下，组成.035
x=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，.035
x=时的泡点为113.8℃，平衡汽相的瞬间组成.053
y=。
(2) .035
x=的溶液，加热到117℃时为气液混合物，液相组成.024
x=，汽相组成.040
y=。
.035
x=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80℃t =、液相组成.05x =（摩尔分数）时的汽相平衡组成与总压。
(2) 试求总压为.10133kPa 、液相组成.04x =（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.06x =、汽相组成.084y =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) 甲醇 .lg ..157499
71973623886A p t =-
+o
丙醇 .lg .137514
674414193
B p t =-
+o
式中t 为温度，℃。
解 (1) 80℃t =)时，..1811，5093A B p kPa p kPa ==o o
B
A B
p p x p p -=-o
o o
总压 ()() ....18115093055093116A B B p p p x p kPa =-+=-⨯+=o o o
汽相组成 (181105)
0781116
A p x y p ⨯==
=o (2) 已知..10133，04，求、p kPa x x y ==
.10133p kPa =时，甲醇沸点为64.7℃，丙醇沸点为97.2℃，所求汽液相平衡温度必在64.7℃
与97.2℃之间。
假设75℃t = 计算.1511，41A B p kPa p kPa ==o o
液相组成 (1013341)
054804151141B A B
p p x p p --===>--o
o
o
计算的x 值大于已知的x 值，故所假设的温度t 偏小，重新假设大一点的t 进行计算。将3次假设的t 与计算的x 值列于下表，并在习题6-3附图1上绘成一条曲线，可知.04x =时的平衡温度
.795℃t =。
习题6-3附表
计算次数 第一次 第二次 第三次 假设/t ℃
75 80 85 x
习题6-3 附图1
.795℃t =时，.1779A p kPa =o
汽相组成 .. ..177904
=070210133
A p x y p ⨯=
= (3)已知..06，084，求，x y t p ==
计算().(.) .().(.)
1084106351061084A
B p y x x y p --===--o o
待求的温度t ，就是/.35A B p p =o o
时的温度，用试差法计算。
假设..80℃，1811，5093A B t p kPa p kPa ===o o
(181135565093)
A
B p p ==o o
，大于 温度t 越小，则/A B P p o o
就越大，故所假设的t 偏小。
假设..85℃，2159，6275A B t p kPa p kPa ===o o
(21593446275)
A
B p p ==o o
用比例内插法求/.=35A B p p o o
时的温度t
... (803535560056)
=858034435560116t ---=
--- () (0056)
808580824℃0116
t =+-⨯
=