传质分离过程课后习题答案

传质分离过程课后习题答

案

Modified by JEEP on December 26th, 2020.

第一章 绪论

略

第二章习题

1. 计算在和下苯（1）-甲苯（2）-对二甲苯（3）三元系，当x 1 = 、x 2 =、x 3 =时的K 值。汽相为理想气体，液相为非理想溶液。并与完全理想系的 K 值比较。已知三个二元系的wilson 方程参数（单位： J/mol ）：

λ12－λ11=－； λ12－λ22= λ23－λ22=； λ23－λ33=－ λ13－λ11=； λ13－λ33=－

在T = K 时液相摩尔体积（m 3/kmol ）为： =×10 -3 ；

=×10 -3 ；

=×10 -3

安托尼公式为（p s ：Pa ； T ：K ）： 苯：1n =（）； 甲苯：1n

=（）；

对 -二甲苯：1n = （）；

解：

由Wilson 方程得：

Λ12=l l V V 12exp[-(λ12-λ11)/RT]

=3

3

1091.1001055.177⨯⨯×exp[-/×]=

Λ21= Λ13= Λ31= Λ23= Λ32=

ln γ1=1-ln(Λ12X 2+Λ13X 3)-[

3

32231131323322112

2131321211X X X X X X X X X X X X +Λ+ΛΛ+Λ++ΛA +Λ+Λ+]

= γ1=

同理,γ2=; γ3= lnP 1S = lnP 2S = lnP 3S =

作为理想气体实际溶液,

K 1=P P S

11γ=, K 2=, K 3= 若完全为理想系,

K 1=P P S

1= K 2= K 3=

2. 在361K 和下，甲烷和正丁烷二元系呈汽液平衡，汽相含甲烷%（ mol ）,与其平衡的液相含甲烷%。用R -K 方程计算

和Ki 值。

解：a 11=1

1

5

.2

242748.0c c p T R ⨯= dm 6 mol -2 a 22=2

2

5

.2

242748.0c c p T R ⨯=MPadm 6mol -2 b 1=1

1

208664.0c c p T R ⨯=dm 3mol -1 b 2=

2

2

5

.2

242748.0c c p T R ⨯=dm 3mol -1

其中T c1=, P c1=

T c2=, P c2= 均为查表所得。 a 12=√a 11a 22=dm 6mol -2 液相：

a ＝a 11x 12+2a 12x 1x 2+a 22x 22 =×+2×××+× = b=

b 1x 1+b 2x 2=×+×=

由R －K 方程： P=RT/(V-b)-a/[(V+b)]

＝0740.03610083145.0-⨯l m V －

)0740.0(3611711

.245.0+l m l m V V 解得V m l =

ln l 1ˆφ=ln[V/(V-b)]+[b i

/(V-b)]-2Σ

y i a ij /*ln[(V+b)/V]+ab i /{ [ln[(V+b)/V]-[b/(V+b)] }-ln(PV/RT)

ln l 1

ˆ

φ=ln )0740.01349.01349.0(

-+0740.01349.00298

.0-－

5.136********.00740.0)

6651.98696.0222.31304.0(2⨯⨯⨯+⨯⨯×ln(1340.00740.01349.0+)+ 5.123610083145.00740.00298.01711.24⨯⨯⨯×[ln(1349.00740

.01347.0+) －0740.01347.00740.0+]-ln 3610083145.01349

.01368.4⨯⨯

=

l 1ˆφ=

同理ln l 2ˆφ＝，l 2ˆφ=

汽相：a ＝ ×+2×××+× =

b=×+×=

由=0499.03610083145.0-⨯v m V －

)0499.0(3613484

.105.0+v m v m V V 得

v m

V =

ln Φv 1

=ln(0499.05861.05861.0-)+0499.05861.00298

.0-－

×[ln

0499.05861.00499.0)5861.00499.05861.0(

+-

+]－ln(3610083145.05861

.01368.4⨯⨯) = 故Φv 1

＝

同理，ln l 2ˆφ＝，l 2ˆφ=

故K 1=y 1/x 1== ( K 1

=l 1ˆφ/Φv

1

)

K 2＝y 2/x 2＝1304.0160387

.01--＝

3. 乙酸甲酯（1）-丙酮（2）-甲醇（3）三组分蒸汽混合物的组成为y 1＝，y 2＝，y 3=(摩尔分率)。汽相假定为理想气体，液相活度系数用Wilson 方程表示，试求50℃时该蒸汽混合物之露点压力。

解：由有关文献查得和回归的所需数据为： 【P24例2-5，2-6】 50℃时各纯组分的饱和蒸气压，kPa P 1S =P 2S =P 3S =

50℃时各组分的气体摩尔体积，cm3/mol V 1l =V 2l =V 3l =

由50℃时各组分溶液的无限稀释活度系数回归得到的Wilson 常数： Λ11＝Λ21＝Λ31＝