化工原理第五章精馏答案
化工原理第五章习题及答案
第五章蒸馏一、名词解释：1、蒸馏：利用混合物中各组分间挥发性不同的性质，人为的制造气液两相，并使两相接触进行质量传递，实现混合物的分离。
2、拉乌尔定律：当气液平衡时溶液上方组分的蒸汽压与溶液中该组分摩尔分数成正比。
3、挥发度：组分的分压与平衡的液相组成（摩尔分数）之比。
4、相对挥发度：混合液中两组分挥发度之比。
5、精馏：是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。
6、理论板：气液两相在该板上进行接触的结果，将使离开该板的两相温度相等，组成互成平衡。
7、采出率：产品流量与原料液流量之比。
8、操作关系：在一定的操作条件下，第n层板下降液相的组成与相邻的下一层（n+1）板上升蒸汽的组成之间的函数关系。
9、回流比：精流段下降液体摩尔流量与馏出液摩尔流量之比。
10、最小回流比：两条操作线交点落在平衡曲线上，此时需要无限多理论板数的回流比。
11、全塔效率：在一定分离程度下，所需的理论板数和实际板数之比。
12、单板效率：是气相或液相通过一层实际板后组成变化与其通过一层理论板后组成变化之比值。
二、填空题：1、在精馏塔的任意一块理论板上，其离开塔板的液相泡点温度与离开塔板的气相露点温度的大小相比是_________。
相等2、当塔板上____________________________________________________时，称该塔板为理论塔板。
离开的汽相与液相之间达到平衡时3、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于__________________________________________________的场合。
难挥发组分为水，且要求釜液中易挥发组分浓度很低4、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐________，其沸点则逐渐_________。
降低，升高5、间歇精馏操作中，若欲保持馏出液组成不变，必须不断______________，若保持回流比不变，则馏出液组成________________。
化工原理第五章习题及答案
一、名词解释：1、蒸馏：利用混合物中各组分间挥发性不同的性质，人为的制造气液两相，并使两相接触进行质量传递，实现混合物的分离。
2、拉乌尔定律：当气液平衡时溶液上方组分的蒸汽压与溶液中该组分摩尔分数成正比。
3、挥发度：组分的分压与平衡的液相组成（摩尔分数）之比。
4、相对挥发度：混合液中两组分挥发度之比。
5、精馏：是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。
6、理论板：气液两相在该板上进行接触的结果，将使离开该板的两相温度相等，组成互成平衡。
7、采出率：产品流量与原料液流量之比。
8、操作关系：在一定的操作条件下，第n层板下降液相的组成与相邻的下一层（n+1）板上升蒸汽的组成之间的函数关系。
9、回流比：精流段下降液体摩尔流量与馏出液摩尔流量之比。
10、最小回流比：两条操作线交点落在平衡曲线上，此时需要无限多理论板数的回流比。
11、全塔效率：在一定分离程度下，所需的理论板数和实际板数之比。
12、单板效率：是气相或液相通过一层实际板后组成变化与其通过一层理论板后组成变化之比值。
二、填空题：1、在精馏塔的任意一块理论板上，其离开塔板的液相泡点温度与离开塔板的气相露点温度的大小相比是_________。
相等2、当塔板上____________________________________________________时，称该塔板为理论塔板。
离开的汽相与液相之间达到平衡时3、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于__________________________________________________的场合。
难挥发组分为水，且要求釜液中易挥发组分浓度很低4、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐________，其沸点则逐渐_________。
降低，升高5、间歇精馏操作中，若欲保持馏出液组成不变，必须不断______________，若保持回流比不变，则馏出液组成________________。
化工原理实验思考题答案
实验5 精馏塔的操作和塔效率的测定⑴ 在求理论板数时，本实验为何用图解法，而不用逐板计算法 答：相对挥发度未知，而两相的平衡组成已知。
⑵ 求解q 线方程时，C p ，m ，γm 需用何温度 答：需用定性温度求解，即：2)(b F t t t+=⑶ 在实验过程中，发生瀑沸的原因是什么如何防止溶液瀑沸如何处理 答；① 初始加热速度过快，出现过冷液体和过热液体交汇，釜内料液受热不均匀。
② 在开始阶段要缓慢加热,直到料液沸腾，再缓慢加大加热电压。
…③ 出现瀑沸后，先关闭加热电压，让料液回到釜内，续满所需料液，在重新开始加热。
⑷ 取样分析时，应注意什么答：取样时，塔顶、塔底同步进行。
分析时，要先分析塔顶，后分析塔底，避免塔顶乙醇大量挥发，带来偶然误差。
⑸ 写出本实验开始时的操作步骤。
答：①预热开始后，要及时开启塔顶冷凝器的冷却水，冷却水量要足够大。
②记下室温值，接上电源，按下装置上总电压开关，开始加热。
③缓慢加热，开始升温电压约为40～50伏，加热至釜内料液沸腾，此后每隔5～10min 升电压5V 左右，待每块塔板上均建立液层后，转入正常操作。
当塔身出现壁流或塔顶冷凝器出现第一滴液滴时，开启塔身保温电压，开至150 V ，整个实验过程保持保温电压不变。
④等各块塔板上鼓泡均匀，保持加热电压不变，在全回流情况下稳定操作20min 左右，用注射器在塔顶，塔底同时取样，分别取两到三次样，分析结果。
/⑹ 实验过程中，如何判断操作已经稳定，可以取样分析答：判断操作稳定的条件是：塔顶温度恒定。
温度恒定，则塔顶组成恒定。
⑺ 分析样品时，进料、塔顶、塔底的折光率由高到底如何排列 答:折光率由高到底的顺序是：塔底，进料，塔顶。
⑻ 在操作过程中，如果塔釜分析时取不到样品，是何原因 答：可能的原因是：釜内料液高度不够，没有对取样口形成液封。
⑼ 若分析塔顶馏出液时，折光率持续下降，试分析原因 答：可能的原因是：塔顶没有产品馏出，造成全回流操作。
化工原理--精馏习题及答案
一．选择题1． 蒸馏是利用各组分（ ）不同的特性实现分离的目的。
CA 溶解度；B 等规度；C 挥发度；D 调和度。
2．在二元混合液中，沸点低的组分称为（ ）组分。
CA 可挥发；B 不挥发；C 易挥发；D 难挥发。
3．（ ）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。
AA 液相回流；B 进料；C 侧线抽出；D 产品提纯。
4．在（ ）中溶液部分气化而产生上升蒸气，是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。
CA 冷凝器；B 蒸发器；C 再沸器；D 换热器。
5．再沸器的作用是提供一定量的（ ）流。
DA 上升物料；B 上升组分；C 上升产品；D 上升蒸气。
6．冷凝器的作用是提供（ ）产品及保证有适宜的液相回流。
BA 塔顶气相；B 塔顶液相；C 塔底气相；D 塔底液相。
7．冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的（ ）回流。
BA 气相；B 液相；C 固相；D 混合相。
8．在精馏塔中，原料液进入的那层板称为（ ）。
CA 浮阀板；B 喷射板；C 加料板；D 分离板。
9．在精馏塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）称为（ ）。
BA 精馏段；B 提馏段；C 进料段；D 混合段。
10．某二元混合物，进料量为100 kmol/h ，x F = 0.6，要求塔顶x D 不小于0.9，则塔顶最大产量为（ ）。
(则W=0) BA 60 kmol/h ；B 66.7 kmol/h ；C 90 kmol/h ；D 100 kmol/h 。
11．精馏分离某二元混合物，规定分离要求为D x 、w x 。
如进料分别为1F x 、2F x 时，其相应的最小回流比分别为1min R 、2min R 。
当21F F x x >时，则 （ ）。
AA ．2min 1min R R <；B ．2min 1min R R =；C ．2min 1min R R >；D ．min R 的大小无法确定12． 精馏的操作线为直线，主要是因为（ ）。
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一．选择题1．蒸馏是利用各组分（）不同的特性实现分离的目的。
CA溶解度； B 等规度； C 挥发度； D 调和度。
2．在二元混合液中，沸点低的组分称为（）组分。
CA可挥发； B 不挥发； C 易挥发； D 难挥发。
3．（）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。
AA液相回流； B 进料； C 侧线抽出； D 产品提纯。
4．在（）中溶液部分气化而产生上升蒸气，是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。
CA冷凝器； B 蒸发器； C 再沸器； D 换热器。
5．再沸器的作用是提供一定量的（）流。
DA上升物料； B 上升组分； C 上升产品； D 上升蒸气。
6．冷凝器的作用是提供（）产品及保证有适宜的液相回流。
BA塔顶气相； B 塔顶液相； C 塔底气相； D 塔底液相。
7．冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的（）回流。
B A气相； B 液相； C 固相； D 混合相。
8．在精馏塔中，原料液进入的那层板称为（）。
CA浮阀板； B 喷射板； C 加料板； D 分离板。
9．在精馏塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）称为（）。
B A精馏段； B 提馏段； C 进料段； D 混合段。
10．某二元混合物，进料量为100 kmol/h ，x F = 0.6 ，要求塔顶 x D不小于 0.9 ，则塔顶最大产量为（）。
( 则 W=0)BA 60 kmol/h；B 66.7 kmol/h；C 90 kmol/h；D 100 kmol/h。
11．精馏分离某二元混合物，规定分离要求为xD、xw。
如进料分别为xF1、xF 2时，其相应的最小回流比分别为Rmin 1、Rmin 2。
当xF1xF 2时，则（）。
AA．Rmin 1Rmin 2；B．Rmin 1Rmin 2；C．Rmin 1Rmin 2；D．Rmin的大小无法确定12．精馏的操作线为直线，主要是因为（）。
D A．理论板假定； C.理想物系；B．塔顶泡点回流； D.恒摩尔流假定13．某二元混合物，其中 A 为易挥发组分。
化工原理：精馏习题答案
精馏练习题一、填空题【1】精馏操作的依据是（混合液中各组分的挥发度的差异）。
实现精馏操作的必要条件是（塔顶液相回流）和（塔底上升气流）。
【2】气液两相呈平衡状态时，气液两相温度（相同），液相组成（低于）气相组成。
【3】用相对挥发度α表达的气液平衡方程可写为（ ）。
根据α的大小，可用来（判断用蒸馏方法分离的难易程度），若α=1，则表示（不能用普通的蒸馏方法分离该混合液）。
【4】某两组分物系，相对挥发度3=α，在全回流条件下进行精馏操作，对第n 、n+1两层理论踏板（从塔顶往下计），若已知==+1,4.0n n y y 则（）。
全回流适用于（精馏开工阶段）或（实验研究场合）。
【5】某精馏塔的精馏操作线方程为275.072.0+=x y ，则该塔的操作回流比为（），馏出液组成为（）。
【6】在精馏塔设计中，若P Fx f 进料温度保持不变，若增加回流比R ，则p x （增大）w x （减小），V L （增大）。
【7】操作中的精馏塔，若进料温度FV x f 不变，若釜液量W 增加，则p x （增加），w x （增大）VL （增加）。
二、选择题（1）在用相对挥发度判别分离的难易程度时，下列哪种情况不能用普通蒸馏的方法分离（C ）。
A.AB ＞1B. AB ＜1C. AB =1D. AB ＞10（2）在精馏的过程中，当进料为正处于泡点的饱和液体时，则（C ）。
＞1 ＜0 =1 ＜q ＜1（3）精馏塔中由塔顶向下的第n-1、n 、n+1层塔板，其气相组成的关系为（C ）。
+1＞y n ＞y n-1 B. y n+1=y n =-1 C +1＜y n ＜y n-1 D.不确定（4）精馏塔中自上而下（C ）.A.分为精馏段、加料板和提馏段三部分B.温度依次降低C.易挥发组分浓度依次降低D.蒸气量依次减少（5）某精馏塔的馏出液量是50kmo1/h ，回流比是2，则精馏段的回流液量是（A ）。
h h h h（6）连续精馏中，精馏段操作线随（ A ）而变。
化工原理第五章 精馏 答案
五蒸馏习题解答1解:(1)作x-y图及t-x(y)图,作图依据如下:∵x A=(p-p B0)/(p A0-p B0); y A=p A0×x A/p以t=90℃为例,x A=/=y A=1008×760=t℃90100110120130x10y10(1+10(2)用相对挥发度计算x-y值:y=αx/[1+(α-1)x]式中α=αM=1/2(α1+α2)∵α=p A0/p B0α1=760/= ;α2=3020/760=∴αM=1/2(α1+α2)=1/2+=y=(1+由此计算x-y值亦列于计算表中,y-x图,t-x(y) 图如下:1 题附图2解:(1)求泡点:在泡点下两组分的蒸汽分压之和等于总压P,即:p A+p B=p A0x A+x B0x B=p求泡点要用试差法,先设泡点为87℃lgp A0= p A0==[mmHg]lgp B0= p B0==[mmHg]×+×=595≈600mmHg∴泡点为87℃,气相平衡组成为y=p A /p=p A 0x A /P=×600= (2)求露点:露点时,液滴中参与甲苯组成应符合下列关系: x A +x B =1或p A /p A 0+p B /p B 0=1 式中 p A =×760=304[mmHg]; p B =×760=456[mmHg]求露点亦要用试差法,先设露点为103℃,则:lgp A 0= (103+= ∴p A 0=[mmHg]lgp B 0= ∴p B 0=[mmHg] 于是 :304/+456/=<1再设露点为102℃,同时求得p A 0=; p B 0= 304/+456/=≈1 故露点为102℃,平衡液相组成为 x A =p A /p A 0=304/= 3解:(1)x A =(p 总-p B 0)/(p A 0-p B 0) =(p 总-40)/ ∴p 总= y A =x A ·p A 0/p=×= (2)α=p A 0/p B 0=40= 4解: (1) y D =αD =(y/x)A /(y/x)B =(y D⎰-12x x xy dx: F=D+WFx F =Dx D +Wx W 已知x F =,x D =,x W =,解得:D/F=(x F -x W )/(x D -x W )=回收率 Dx D /Fx F =×=% 残液量求取:W/D=F/D-1=1/=∴W==(V-L)=(850-670)=[kmol/h] 8解:(1) 求D 及W,全凝量V F=D+WFx F =Dx D +Wx Wx F =,x D =,x W =(均为质量分率) F=100[Kg/h],代入上两式解得:D=[Kg/h]; W=[Kg/h]由恒摩尔流得知:F78+92)=V78+92)[注意:如用质量百分数表示组成,平均分子量M m=1/(a A/M A+a B/M B)]解得V=87[Kg/h] 由于塔顶为全凝器,故上升蒸汽量V即为冷凝量,(2) 求回流比RV=D+L ∴L=V-D==[Kg/h]R=L/D==(因为L与D的组成相同,故亦即为摩尔比)(3) 操作线方程.因塔只有精馏段,故精馏段操作线方程为y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)式中x D应为摩尔分率x D =( x D /M A)/[x D /M A+(1-x D )/M B]=78)/78+92)=∴y n+1=+= +操作线方程为:y n+1 = +9解:y=[R/(R+1)]x+x D /(R+1)(1) R/(R+1)= R=+ R==3(2) x D /(R+1)= x D /(3+1)= x D =(3) q/(q-1)= q=+ q==(4) +=+ '+= '+×'=× x q '=(5)0<q<1 原料为汽液混合物10解:(1) 求精馏段上升蒸汽量V和下降的液体量L,提馏段上升蒸汽量V'和下降的液体量L'.进料平均分子量: Mm=×78+×92=F=1000/=[Kmol/h]Fx F =Dx D +Wx WF=D+W×=D×+∴D=[Kmol/h]W=[Kmol/h]R=L/D, ∴L=×=[Kmol/h]V=(R+1)D=×=[Kmol/h]平均气化潜热r=30807×+33320×=[KJ/Kmol]从手册中查得x F =时泡点为95℃,则:q=[r+cp(95-20)]/r=+×75)/=∴L'=L+qF=+×=[Kmol/h]V'=V-(1-q)F=+×=[Kmol/h](2) 求塔顶全凝器热负荷及每小时耗水量.Qc=Vr∴r=×30804+33320×=[KJ/Kmol]∴Qc=×=[KJ/h]耗水量Gc=(50-20)=[Kg/h](3) 求再沸器热负荷及蒸汽耗量.塔的热量衡算Q B+Q F +Q R=Q v+Q W +Q LQ B=Q v+Q W +Q L-Q F -Q R该式右边第一项是主要的,其它四项之总和通常只占很小比例,故通常有: Q B≈Q V=V·I vIv=(r+Cpt)=+×=[KJ/Kmol]∴Q B=×=[KJ/h][KgF/cm2]下蒸汽潜热r=522Kcal/Kg=522××18=[KJ/Kmol]∴蒸汽需量为G vG v =Q B/r==h=×18=[Kg/h](4) 提馏段方程y=L'x/(L'-W)-Wx W /(L'-W)=解:提馏段: y m+1’=’(1)=L'x M'/V'-Wx W /V',L'=L+qF=RD+FV'=(R+1)DW=F-D,精馏段: y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)= + --------(2)q线:x F = --------------(3)将(3)代入(1)得出:y m+1=×代入(2)=×+ ,x D =12解:(1) y1=x D =,=+x1=,y W =3×(3+1)+(3+1)=,=×x W +,x W =,(2) D=100 W==(Kmol/h)13解:(1) 求R,x D,x W精馏段操作线斜率为R/(R+1)= ∴R=提馏段方程y=L'x/(L'-W)-Wx W/(L'-W)=精馏段操作线截距为x D/(R+1)= ∴x D =提馏段操作线与对角线交点坐标为y=x=x W x W = x W∴x W =(2)饱和蒸汽进料时,求取进料组成将y=+y= 联立求解,得x=,y=因饱和蒸汽进料,q线为水平线,可得原料组成y=x F=14解:(1) y1=x D =,x1=(4-3×=,(2) y2=1×(1+1)+2=(3) x D =x F =, y D =2+2=15解:(1) Fx F=Vy q+Lx q=(1/3)y q+(2/3)x qy q = /(1+∴x q= y q=(2) Rmin=(x D-y q)/(y q-x q)= R==D=×= W==x W=(Fx F-Dx D)/W= L=RD=×=; V=(R+1)D=L'=L+qF=+(2/3)×1=; V'=V-(1-q)F=3=y'=(L'/V')x'-Wx W/V'='×='16解:精馏段操作线方程y n+1 =3/4x n +平衡线方程y=αx/[1+(α-1)x]=(1+提馏段操作线方程y=其计算结果如下:N0x y12345678910由计算结果得知:理论板为10块(包括釜), 加料板位置在第五块；17解:D/F=(x F -x W )/(x D -x W )= )/ )=解得:x W =精馏段操作线方程:y n+1 =(R/(R+1))x n +x D /(R+1)= + --------(1)平衡线方程:y=αx/(1+(α-1)x)=3x/(1+2x)或:x=y/(α-(α-1)y)=y/(3-2y) --------(2)交替运用式(1),(2)逐板计算:x D =y1= .x1=;y2=,x2=;y3=,x3=<x W =∴共需N T=3块(包括釜).18解:q=0,x D =,x F =,x W =,R=5,精馏段操作线方程:y n+1=Rx n/(R+1)+x D/(R+1)=5x n/(5+1)+(5+1)=+图解:得理论板数为11块(不包括釜),包括釜为12块18题附图19解:(1) F=D+WFx F =Dx D +Wx WD=F(x F -x W )/(x D -x W )=100 = Kmol/h= Kmol/hW=F-D= Kmol/h(2) N T及N F =x D =、x W =、q=1、R=；x D /(R+1)=作图得:N T =9-1=8(不含釜)进料位置: N F =6(3)L’,V’,y W及x W-1 19题附图∵q=1,V'=V=(R+1)DV'=+1)=hL'=L+qF=RD+F=×+100=h由图读得:y W =, x W-1=20解:(1) 原料为汽液混合物,成平衡的汽液相组成为x ,y平衡线方程y=αx/[1+(α-1)x]=(1+ --------- (1)q线方程(q=2/(1+2)=2/3)则y=[q/(q-1)]x-x F /(q-1)=-2x+ ---------- (2)联解(1),(2)两式,经整理得:-2x+=(1++ 解知,x=y=(2) Rmin=(x D -y e)/(y e-x e)=解:因为饱和液体进料,q=1y e=αx e/[1+(α-1)x e]=×(1+×=R min=(x D -y e)/(ye-x e)= R=×R min=N min=lg[(x D /(1-x D ))((1-x W )/x W)]/lgα=lg[(0. 95/0. 05)]/=x=(R-R min)/(R+1)= Y=(N-N min)/(N+1) Y=∴/(N+1)= 解得N= 取15块理论板(包括釜)实际板数: N=(15-1)/+1=21(包括釜)求加料板位置,先求最小精馏板数(N min)精=lg[x D /(1-x D )×(1-x F )/x F]/lgα=lg[·]/=N精/N=(N min)精/N min∴N精=N(N min)精/N min=×=则精馏段实际板数为=取11块故实际加料板位置为第12块板上.22解:(1) 由y=αx/[1+(α-1)x]=(1+ 作y-x图由于精馏段有侧线产品抽出,故精馏段被分为上,下两段, 抽出侧线以上的操作线方程式: y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)=2/3x n + ----------- (1)侧线下操作线方程推导如下:以虚线范围作物料衡算V=L+D1+D2Vy s+1=Lx s+D1x D1+D2x D2 ;y s+1=Lx s/V +(D1x D1+D2x D2)/V=Lxs/(L+D1+D2)+(D1x D1+D2x D2)/(L+D1+D2);L=L0-D2, 则:y s+1=(L0-D2)x s/(L0-D2+D1+D2)+(D1x D1+D2x D2)/(L0-D2+D1+D2)=(R-D2/D1)x s/(R+1)+(x D1+D2x D2/D1)/(R+1)(R=L0/D1)将已知条件代入上式,得到:y S+1=+(2) 用图解法,求得理论塔板数为（5-1）块,见附图.22题附图23解:根据所给平衡数据作x-y图.精馏段操作线y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)= /+1)++1)= +q线方程与q线:料液平均分子量:M m=×+×18=甲醇分子汽化潜热:r=252×32×=[KJ/Kmol]水的分子汽化潜热:r=552×18×=[KL/Kmol] 23题附图料液的平均分子汽化潜热:r=×+×=[KL/Kmol]料液的平均分子比热Cp=××=[KL/Kmol·℃]q=[r+Cp(ts-t F )]/r=[+(78-20)]/=q线斜率q/(q-1)=1/13/0.13=提馏段操作线方程与操作线：由于塔釜用直接蒸汽加热,故提馏段操作线过横轴上(x W ,0)一点,于是在x-y图上,作出三条线,用图解法所得理论板数为块,可取8块(包括釜).24解:对全塔进行物料衡算:F1+F2=D+W ----------(1)F1x F1+F2x F2=Dx D +Wx W100×+200×=D×+W×100=+ -----------(2)由式(1) W=F1+F2-D=100+200-D=300-D代入式(2)得:D=hL=RD=2×=241kmol/hV=L+D=241+=h在两进料间和塔顶进行物料衡算,并设其间液汽流率为L",V",塔板序号为s.V''+F1=D+L''V''y s+1"+F1x F1=L''xs''+Dx Dy s+1=(L''/V'')xs''+(Dx D -F1x F1)/V''L''=L+q1F1=241+1×100=341Kmol/hV''=V=y s+1"=(341/x s''+××/y s+1"=''+25解:对于给定的最大V',V=(R+1)D,回流比R愈小,塔顶产品量D愈大,但R 需满足产品的质量要求x D》, 故此题的关键是求得回流比R.由题已知加料板为第14层,故精馏段实际板数为13层,精馏段板数为:13×=取苯-甲苯溶液相对挥发度为α=用捷算法求精馏段最小理论板数(N min)精=ln[ y=[N精馏段-(N min)精]/(N精馏段+1)= =由y=x=(1-Y/(1/==(R-R min)/(R+1)∴R=+R min)/R min=(x D -y e)/(y e-x e)对泡点进料x e=x F =y e=αx/[1+(α-1)x]=×(1+×==∴R min= ∴R=+/==∴D=V/(R+L)=+1)=[Kmol/h]故最大馏出量为[Kmol/h]26解:求n板效率: Emv =(y n -y n+1 )/(y n*-y n+1 ),因全回流操作,故有y n+1 =x n ,y n =x n-1与x n成平衡的y n*=αx n/[1+(α-1)x n ]=×(1+×=于是: Emv=(x n-1 -x n )/(y n*-x n )=求n+1板板效率:Emv=(y n+1 -y n+2)/(y n+1* -y n+2)=(x n-x n+)/(y n+1*-x n+1 )y’n+1 =×(1+×=∴Emv=解:由图可知:该板的板效率为Emv=(y1-y )/(y1*-y W)从图中看出,y1=x D =,关键要求y1*与y W .由已知条件Dx D /Fx F =∴D/F=×=作系统的物料衡算: Fx F =Dx D +Wx WF=D+W联立求解: x F =Dx D /F+(1-D/F)x W=×+x W解得x W = 习题27附图因塔釜溶液处于平衡状态,故y W=αx W/[1+(α-1)x W ]=×(1+×=y W与x1是操作线关系.y n+1 =L'x n /V'-Wx W /V'=Fx n /D-Wx W/D =Fx n /D-(F-D)x W /D=Fx n /D-(F/D-1)x W∴y n+1 =x n /(1/=当y n+1 =y W时,x n =x1∴x1=(y W +/=+/=与x1成平衡气相组成为y1*y1*=αx1/[1+(α-1)x1]=×(1+×=∴Emv=解:(1)精馏段有两层理论板,x D=,x F=,用试差法得精馏段操作线ac,与x=x F =线交于d.提馏段有两层理论板,从点d开始再用试差法作图,得提馏段操作线bd，得：x W =x D/(R+1)===F=D+W Fx F =Dx D +Wx W100=D+W100×=D×+W×得D=hV'=V=(R+1)D=×=400Kmol/h 28题附图(2)此时加入的料液全被气化而从塔顶排出,其组成与原料组成相同,相当于一个提馏塔. 29解:(1)D=η,Fx F /x D =×100×=h,W=hx W = /W=×100×=∵q=1 ∴x q = 查图得y q =R min=(x D -y q )/(y q -x q )= R=×= x D /(R+1)==在y-x图中绘图得N T =15-1=14块(未包括釜),N加料=第6块理论板N p=14/=20块(不包括釜) N p精=5/=,取8块,∴第九块为实际加料板(2) 可用措施:(1)加大回流比,x D↑,x W↓,η=↑(2)改为冷液进料,N T <N T' q=1, N T =const ∴x D↑q约为const,下移加料点,x D↑.29题附图30解:(1)Dx D /Fx F =; Dx D =×150×=Dx D =Fx F -Wx W =Fx F -(F-D)x W =150×(150-D)×=D=h W=F-D=hx D ==(2) N T及N F (进料位置)x D =,x W =,q=1,x D /(R+1)=+1)=a,, b,q线: x F=、q=1, q线为垂线。
化工原理第五章-精馏-题
五 蒸馏汽液相平衡1.1 苯(A)与氯苯(B)的饱和蒸汽压[mmHg]和温度[℃]的关系如下:t 80.92 90 100 110 120 130 131.8 p 0 A 760 1008 1335 1740 2230 2820 3020 p 0 B 144.8 208.4 292.8 402.6 542.8 719 760假设苯—氯苯溶液遵循Raoult 定律,且在1atm 下操作,试作： (1) 苯—氯苯溶液的t —x(y)图及y —x 图；(2) 用相对挥发度的平均值另行计算苯—氯苯的x —y 值。
1.2 苯—甲苯混合液的组成x=0.4(摩尔分率),求其在总压p=600[mmHg]下的泡点及平衡汽相组成。
又苯和甲苯的混合气含苯40％(体积％)，求常压下的露点。
苯—甲苯混合液服从拉乌尔定律。
苯(A)和甲苯(B)的蒸汽压p 0 A 、p 0B [mmHg],按下述Antoine 方程计算：式中t 为温度[℃]。
lg p 0 A =6.89740-1206.350/(t+220.237)lg p 0 B =6.95334-1343.943/(t+219.237)1.3 某双组分理想物系当温度t=80℃时，p 0 A =106.7kPa ，p 0B =40kPa ，液相摩尔组成为 x A =0.4，试求:(1) 与此液相组成相平衡的汽相组成y A ； (2) 相对挥发度α。
1.4 一双组分精馏塔，塔顶设有分凝器，进入分凝器的汽相组成y 1=0.96(•摩尔分率,下同)，冷凝液组成x D =0.95，两个组分的相对挥发度α=2，求:(1) 出分凝器的汽相组成y D =?(2) 出分凝器之液、汽的摩尔流率之比L/V D =? 习题4附图1.5 在1atm 下对x=0.6(摩尔分率)的甲醇—水溶液进行简单蒸馏，当馏出量为原料的 1/3时，求此时刻的釜液及馏出物的组成。
设x=0.6附近平衡线可近视为直线，其方程为 y=0.46x+0.5491.6 某二元混合物原料中易挥发组分x F =0.4(摩尔组成)，用平衡蒸馏的方式使50%的物料汽化，试求气相中易挥发组分的回收率。
化工原理第五章答案
• 答案
传热的基本方式包括导热、对流和辐射。导热适用于固体 内部传热；对流适用于流体流动时的传热；辐射适用于远 距离传热，无需介质。
• 答案
根据给定的材料属性，利用导热系数计算公式，可以求出 该材料的导热系数。导热系数与材料的种类、温度和物性 有关。
蒸发与结晶习题解析
简述蒸发和结晶的原理及区别。
重要性
化工原理是化学工程学科的核心课程之一，对于培养化工专业人才、推动化工行业的发展具有重要意 义。它为解决化工生产中的实际问题提供了理论依据和工程方法，有助于实现高效、安全、环保的化 工生产。
化工原理的基本概念
单元操作
单元操作是化工生产中基本的、通用的操作过程，如流体输送、蒸馏、吸收、干燥等。掌握单元操作的基本原理和工 程计算方法，对于实现化工过程的优化和控制具有重要意义。
实验步骤
准备实验器材，进行实验操作，记录实验 数据，分析实验结果。
实验内容
观察液体在管道中的流动状态，了解流体 阻力的产生及影响因素；操作泵、阀门等 输送设备，了解其工作原理及性能参数。
实验结果
通过实验数据和现象，理解液体流动与输 送的基本原理，掌握流体流动特性和输送 设备的工作原理。
传热原理与设备实验与实践
实验目的 实验内容 实验步骤 实验结果
通过实验了解传热的基本原理，掌握传热设备的结构和工作原 理。
观察不同传热方式下的热量传递现象，了解传热系数的影响因 素；操作换热器等传热设备，了解其结构和工作原理。
准备实验器材，进行实验操作，记录实验数据，分析实验结果 。
通过实验数据和现象，理解传热的基本原理，掌握传热设备的 结构和工作原理。
蒸发与结晶实验与实践
实验目的
化工原理第五章习题及答案学习资料
化工原理第五章习题及答案第五章蒸馏一、名词解释：1、蒸馏：利用混合物中各组分间挥发性不同的性质，人为的制造气液两相，并使两相接触进行质量传递，实现混合物的分离。
2、拉乌尔定律：当气液平衡时溶液上方组分的蒸汽压与溶液中该组分摩尔分数成正比。
3、挥发度：组分的分压与平衡的液相组成（摩尔分数）之比。
4、相对挥发度：混合液中两组分挥发度之比。
5、精馏：是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。
6、理论板：气液两相在该板上进行接触的结果，将使离开该板的两相温度相等，组成互成平衡。
7、采出率：产品流量与原料液流量之比。
8、操作关系：在一定的操作条件下，第n层板下降液相的组成与相邻的下一层（n+1）板上升蒸汽的组成之间的函数关系。
9、回流比：精流段下降液体摩尔流量与馏出液摩尔流量之比。
10、最小回流比：两条操作线交点落在平衡曲线上，此时需要无限多理论板数的回流比。
11、全塔效率：在一定分离程度下，所需的理论板数和实际板数之比。
12、单板效率：是气相或液相通过一层实际板后组成变化与其通过一层理论板后组成变化之比值。
二、填空题：1、在精馏塔的任意一块理论板上，其离开塔板的液相泡点温度与离开塔板的气相露点温度的大小相比是_________。
相等2、当塔板上____________________________________________________时，称该塔板为理论塔板。
离开的汽相与液相之间达到平衡时3、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于__________________________________________________的场合。
难挥发组分为水，且要求釜液中易挥发组分浓度很低4、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐________，其沸点则逐渐_________。
降低，升高5、间歇精馏操作中，若欲保持馏出液组成不变，必须不断______________，若保持回流比不变，则馏出液组成________________。
第五章 蒸馏课后习题参考答案 (1)
第五章 蒸馏课后习题参考答案4.在连续精馏塔中分离某理想二元混合液。
已知原料液流量为100 kmol/h ,组成为0.5（易挥发组分的摩尔分数，下同），若要求釜液组成不大于0.05，馏出液回收率为95% 。
试求馏出液的流量和组成。
解：由%95%100,,=⨯=FF n DD n D x q x q η 2分得h kmol x q x q F F n D D n /5.475.010095.095.0,,=⨯⨯==1分又5005.05.47,,,,=+=+=W n W W n D D n F F n q x q x q x q 2分得h kmol q W n /50,= 1分因此h kmol q q q W n F n D n /5050100,,,=-=-= 2分得95.0505.47==D x 2分5.在连续蒸馏塔中分离含甲醇0.45 （摩尔分数，下同）的甲醇—水溶液，其流量为100 kmol/h ,要求馏出液中甲醇的含量为0.96 ，釜液中甲醇的含量为0.03 ，回流比为2.6 。
试求：（1）馏出液的流量；（2）饱和液体进料时，精馏段和提馏段的操作线方程。
解：（1）由100,,,=+=W n D n F n q q q 1分4545.010003.096.0,,,,,=⨯=+=+=W n D n W W n D D n F F n q q x q x q x q 1分联立上述两式，解得h kmol q D n /16.45,= h kmol q W n /84.54,= 2分（2）精馏段操作线方程27.072.016.296.016.26.2111+=+++=+++=+n n D n n x x R x x R R y 2分提馏段操作线方程h kmol q Rq qq q q F n D n F n L n L n /42.21710016.456.2,,,,,,=+⨯=+=+= 1分 ()()()h kmol q R q q q q D n F n V n V n /58.16216.4516.211,,,,,=⨯+=+=-+= 1分01.034.158.16203.084.5458.16242.217,,,,,,,,,,,,1-=⨯-=-=+m m V n w W n m V n L n m x x q x q x q q y2分6.在连续精馏操作中，已知加料量为100 kmol/h ,其中气-液各半，精馏段和提馏段的操作线方程分别为 y= 0.75x + 0.24 及 y= 1.25x - 0.0125试求操作回流比、原料液的组成、馏出液的流量及组成。
化工原理第五章 精馏 题
五蒸馏汽液相平衡1.1 苯(A)与氯苯(B)的饱和蒸汽压[mmHg]和温度[℃]的关系如下:t 80.92 90 100 110 120 130 131.8p 760 1008 1335 1740 2230 2820 3020p 144.8 208.4292.8 402.6 542.8 719 760 若苯—氯苯溶液遵循Raoult定律,且在1atm下操作,试作：(1) 苯—氯苯溶液的t—x(y)图及y—x图；(2) 用相对挥发度的平均值另行计算苯—氯苯的x—y值。
1.2 苯—甲苯混合液的组成x=0.4(摩尔分率),求其在总压p=600[mmHg]下的泡点及平衡汽相组成。
又苯和甲苯的混合气含苯40％(体积％)，求常压下的露点。
已知苯—甲苯混合液服从拉乌尔定律。
苯(A)和甲苯(B)的蒸汽压p、p [mmHg],按下述Antoine方程计算：式中t为温度[℃]。
lg p=6.89740-1206.350/(t+220.237)lg p=6.95334-1343.943/(t+219.237)1.3 某双组分理想物系当温度t=80℃时，p=106.7kPa，p=40kPa，液相摩尔组成为x A=0.4，试求:(1) 与此液相组成相平衡的汽相组成y A；(2) 相对挥发度α。
1.4 一双组分精馏塔，塔顶设有分凝器，已知进入分凝器的汽相组成y1=0.96(•摩尔分率,下同)，冷凝液组成x D=0.95，两个组分的相对挥发度α=2，求:(1) 出分凝器的汽相组成y D=?(2) 出分凝器之液、汽的摩尔流率之比L/V D=? 习题4附图1.5 在1atm下对x=0.6(摩尔分率)的甲醇—水溶液进行简单蒸馏，当馏出量为原料的1/3时，求此时刻的釜液及馏出物的组成。
设x=0.6附近平衡线可近视为直线，其方程为y=0.46x+0.5491.6 某二元混合物原料中易挥发组分x F=0.4(摩尔组成)，用平衡蒸馏的方式使50%的物料汽化，试求气相中易挥发组分的回收率。
化工原理第五章习题及答案
。 全回流
37、精馏操作中，回流比的下限称为
。 最小回流比
38、精馏操作中，全回流时塔顶的产品量 。 为零
39、精馏操作中，再沸器相当于一块
板。 理论板
40、用逐板计算法求理论板层数时，用一次
方程就计算出一层
理论板。
相平衡
41、用图解法求理论板层数时，
代表一层理论板。 一个梯级
42、精馏操作中，当q=0.6时，表示进料中的
混合液中两组分挥发度之比。 5、精馏：
是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分汽化和部分冷凝 的过程。 6、理论板：
气液两相在该板上进行接触的结果，将使离开该板的两相温度 相等，组成互成平衡。 7、采出率：
产品流量与原料液流量之比。 8、操作关系：
在一定的操作条件下，第n层板下降液相的组成与相邻的下一层 （n+1）板上升蒸汽的组成之间的函数关系。 9、回流比：
16、某精馏塔的设计任务为：原料为F、，塔顶为，塔底为，若塔釜上
升蒸汽量不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽改为饱和液体，则所需理
论板。A
A、增加 B、减少 C、不变 D、不确定
17、精馏分离的二元理想混合液，已知回流比R=3，塔顶=0.96，测得第
三层塔板（精馏段）的下降液体浓度为0.4，第二层板下降液体浓度为
率为_________，苯与甲苯的相对挥发度=_______。
0.632、
0.411、2.46
8、精馏操作的依据是
__________________________________________________。实现精馏操
作的必要条件包括____________________________________________和
化工原理答案
第五章蒸馏一、名词解释：1、蒸馏：利用混合物中各组分间挥发性不同的性质，人为的制造气液两相，并使两相接触进行质量传递，实现混合物的分离。
2、拉乌尔定律：当气液平衡时溶液上方组分的蒸汽压与溶液中该组分摩尔分数成正比。
3、挥发度：组分的分压与平衡的液相组成（摩尔分数）之比。
4、相对挥发度：混合液中两组分挥发度之比。
5、精馏：是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。
6、理论板：气液两相在该板上进行接触的结果，将使离开该板的两相温度相等，组成互成平衡。
7、采出率：产品流量与原料液流量之比。
8、操作关系：在一定的操作条件下，第n层板下降液相的组成与相邻的下一层（n+1）板上升蒸汽的组成之间的函数关系。
9、回流比：精流段下降液体摩尔流量与馏出液摩尔流量之比。
10、最小回流比：两条操作线交点落在平衡曲线上，此时需要无限多理论板数的回流比。
11、全塔效率：在一定分离程度下，所需的理论板数和实际板数之比。
12、单板效率：是气相或液相通过一层实际板后组成变化与其通过一层理论板后组成变化之比值。
二、填空题：1、在精馏塔的任意一块理论板上，其离开塔板的液相泡点温度与离开塔板的气相露点温度的大小相比是_________。
相等2、当塔板上____________________________________________________时，称该塔板为理论塔板。
离开的汽相与液相之间达到平衡时3、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于__________________________________________________的场合。
难挥发组分为水，且要求釜液中易挥发组分浓度很低4、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐________，其沸点则逐渐_________。
降低，升高5、间歇精馏操作中，若欲保持馏出液组成不变，必须不断______________，若保持回流比不变，则馏出液组成________________。
化工原理下册答案
第五章 蒸馏一、选择与填空1、精馏操作的依据是 混合液中各组分挥发度的差异 。
实现精馏操作的必要条件是 塔顶液相回流 和 塔底上升蒸汽 。
2、汽液两相呈平衡状态时，汽液两相温度_相同_，但液相组成_小于_汽相组成。
3、用相对挥发度α表达的汽液平衡方程可写为1(1)xy xαα=+-。
根据α的大小，可用来 判定用蒸馏方法分离的难易程度 ，若α=1则表示 不能用普通的蒸馏方法分离该混合液 。
4、在精馏操作中，若降低操作压强，则溶液的相对挥发度 增加 ，塔顶温度 降低 ，塔釜温度 降低 ，从平衡角度分析对该分离过程 有利 。
5、某二元物系，相对挥发度α=3，在全回流条件下进行精馏操作，对第n 、n+1两层理论板，已知 y n =0.4，则 y n+1=_0.182_。
全回流通常适用于 开工阶段 或 实验研究 。
6、精馏和蒸馏的区别在于 精馏必须引入回流；平衡蒸馏和简单蒸馏的主要区别在于前者为连续的稳态过程而后者是间歇的非稳态过程 。
7、精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因是 塔底压强高 和 塔底难挥发组分含量高 。
8、在总压为101.33kPa 、温度为85℃下，苯和甲苯的饱和蒸汽压分别为p A 0=116.9kPa,p B 0=46 kPa ，则相对挥发度α= 2.54，平衡时液相组成x A = 0.78 ，气相组成y A = 0.90 。
9、某精馏塔的精馏段操作线方程为y=0.72x+0.275，则该精馏塔的操作回流比为_2.371_，馏出液组成为_0.982_。
10、最小回流比的定义是 在特定分离任务下理论板数为无限多时的回流比 ，适宜回流比通常取 1.1~2.0 R min11、精馏塔进料可能有 5 种不同的热状况，当进料为气液混合物且气液摩尔比为2:3时，则进料热状况q 值为 0.6 。
注：23()550.6V V L VF V L V LI I I I I q I I I I -+-===-- 12、在塔的精馏段测得 x D =0.96、x 2=0.45、x 3=0.40（均为摩尔分率），已知R=3 ，α=2.5，则第三层塔板的气相默弗里效率 E MV _44.1%_。
化工原理第五章 精馏 答案
五蒸馏习题解答1解:(1)作x-y图及t-x(y)图,作图依据如下:∵x A=(p-p B0)/(p A0-p B0); y A=p A0×x A/p以t=90℃为例,x A=/=y A=1008×760=t℃90100110120130x10y10(1+10(2)用相对挥发度计算x-y值:y=αx/[1+(α-1)x]式中α=αM=1/2(α1+α2)∵α=p A0/p B0α1=760/= ;α2=3020/760=∴αM=1/2(α1+α2)=1/2+=y=(1+由此计算x-y值亦列于计算表中,y-x图,t-x(y) 图如下:1 题附图2解:(1)求泡点:在泡点下两组分的蒸汽分压之和等于总压P,即:p A+p B=p A0x A+x B0x B=p求泡点要用试差法,先设泡点为87℃lgp A0= p A0==[mmHg]lgp B0= p B0==[mmHg]×+×=595≈600mmHg ∴泡点为87℃,气相平衡组成为y=p A /p=p A 0x A /P=×600= (2)求露点:露点时,液滴中参与甲苯组成应符合下列关系: x A +x B =1或p A /p A 0+p B /p B 0=1 式中 p A =×760=304[mmHg]; p B =×760=456[mmHg]求露点亦要用试差法,先设露点为103℃,则:lgp A 0= (103+=∴p A 0=[mmHg]lgp B 0= ∴p B 0=[mmHg] 于是 :304/+456/=<1再设露点为102℃,同时求得p A 0=; p B 0= 304/+456/=≈1故露点为102℃,平衡液相组成为x A =p A /p A 0=304/= 3解:(1)x A =(p 总-p B 0)/(p A 0-p B 0) =(p 总-40)/ ∴p 总=y A =x A ·p A 0/p =×=(2)α=p A 0/p B 0=40= 4解:(1) y D =?αD =(y/x)A /(y/x)B =(y D⎰-12x x xy dx: F=D+WFx F =Dx D +Wx W已知x F =,x D =,x W =,解得:D/F=(x F -x W )/(x D -x W )=回收率 Dx D /Fx F =×=% 残液量求取:W/D=F/D-1=1/=∴W==(V -L)=(850-670)=[kmol/h] 8解:(1) 求D 及W,全凝量V F=D+WFx F =Dx D +Wx Wx F =,x D =,x W =(均为质量分率) F=100[Kg/h],代入上两式解得:D=[Kg/h]; W=[Kg/h]由恒摩尔流得知:F78+92)=V78+92)[注意:如用质量百分数表示组成,平均分子量M m=1/(a A/M A+a B/M B)]解得 V=87[Kg/h] 由于塔顶为全凝器,故上升蒸汽量V即为冷凝量,(2) 求回流比RV=D+L ∴L=V-D==[Kg/h]R=L/D==(因为L与D的组成相同,故亦即为摩尔比)(3) 操作线方程.因塔只有精馏段,故精馏段操作线方程为y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)式中x D应为摩尔分率x D =( x D /M A)/[x D /M A+(1-x D )/M B]=78)/78+92)=∴y n+1=+= +操作线方程为:y n+1 = +9解:y=[R/(R+1)]x+x D /(R+1)(1) R/(R+1)= R=+ R==3(2) x D /(R+1)= x D /(3+1)= x D =(3) q/(q-1)= q=+ q==(4) +=+ '+= '+×'=× x q '=(5)0<q<1 原料为汽液混合物10解:(1) 求精馏段上升蒸汽量V和下降的液体量L,提馏段上升蒸汽量V'和下降的液体量L'.进料平均分子量: Mm=×78+×92=F=1000/=[Kmol/h]Fx F =Dx D +Wx WF=D+W×=D×+∴D=[Kmol/h]W=[Kmol/h]R=L/D, ∴L=×=[Kmol/h]V=(R+1)D=×=[Kmol/h]平均气化潜热r=30807×+33320×=[KJ/Kmol]从手册中查得x F =时泡点为95℃,则:q=[r+cp(95-20)]/r=+×75)/=∴L'=L+qF=+×=[Kmol/h]V'=V-(1-q)F=+×=[Kmol/h](2) 求塔顶全凝器热负荷及每小时耗水量.Qc=Vr∴r=×30804+33320×=[KJ/Kmol]∴Qc=×=[KJ/h]耗水量 Gc=(50-20)=[Kg/h](3) 求再沸器热负荷及蒸汽耗量.塔的热量衡算Q B+Q F +Q R=Q v+Q W +Q LQ B=Q v+Q W +Q L-Q F -Q R该式右边第一项是主要的,其它四项之总和通常只占很小比例,故通常有: Q B≈Q V=V·I vIv=(r+Cpt)=+×=[KJ/Kmol]∴Q B=×=[KJ/h][KgF/cm2]下蒸汽潜热r=522Kcal/Kg=522××18=[KJ/Kmol]∴蒸汽需量为G vG v =Q B/r==h=×18=[Kg/h](4) 提馏段方程 y=L'x/(L'-W)-Wx W /(L'-W)=解:提馏段: y m+1’=’(1)=L'x M'/V'-Wx W /V',L'=L+qF=RD+FV'=(R+1)DW=F-D,精馏段: y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)= + --------(2)q线:x F = --------------(3)将(3)代入(1)得出:y m+1=×代入(2)=×+ ,x D =12解:(1) y1=x D =,=+x1=,y W=3×(3+1)+(3+1)=,=×x W +,x W =,(2) D=100 W==(Kmol/h)13解:(1) 求R,x D,x W精馏段操作线斜率为R/(R+1)= ∴R=提馏段方程 y=L'x/(L'-W)-Wx W/(L'-W)=精馏段操作线截距为 x D/(R+1)= ∴x D =提馏段操作线与对角线交点坐标为y=x=x W x W = x W∴x W =(2)饱和蒸汽进料时,求取进料组成将 y=+y= 联立求解,得x=,y=因饱和蒸汽进料,q线为水平线,可得原料组成y=x F=14解:(1) y1=x D =,x1=(4-3×=,(2) y2=1×(1+1)+2=(3) x D =x F =, y D =2+2=15解:(1) Fx F=Vy q+Lx q=(1/3)y q+(2/3)x qy q = /(1+∴x q= y q=(2) Rmin=(x D-y q)/(y q-x q)= R==D=×= W==x W=(Fx F-Dx D)/W= L=RD=×=; V=(R+1)D= L'=L+qF=+(2/3)×1=; V'=V-(1-q)F=3=y'=(L'/V')x'-Wx W/V'='×='16解:精馏段操作线方程y n+1 =3/4x n +平衡线方程y=αx/[1+(α-1)x]=(1+提馏段操作线方程y=其计算结果如下:N0 x y12345678910由计算结果得知:理论板为10块(包括釜), 加料板位置在第五块；17解:D/F=(x F -x W )/(x D -x W )= )/ )=解得:x W =精馏段操作线方程:y n+1 =(R/(R+1))x n +x D /(R+1)= + --------(1)平衡线方程:y=αx/(1+(α-1)x)=3x/(1+2x)或:x=y/(α-(α-1)y)=y/(3-2y) --------(2)交替运用式(1),(2)逐板计算:x D =y1= .x1=;y2=,x2=;y 3=,x3=<x W =∴共需N T=3块(包括釜).18解:q=0,x D =,x F =,x W =,R=5,精馏段操作线方程:y n+1=Rx n/(R+1)+x D/(R+1)=5x n/(5+1)+(5+1)=+图解:得理论板数为11块(不包括釜),包括釜为12块18题附图19解:(1) F=D+WFx F =Dx D +Wx WD=F(x F -x W )/(x D -x W )=100 = Kmol/h= Kmol/hW=F-D= Kmol/h(2) N T及N F =?x D =、x W =、q=1、R=；x D /(R+1)=作图得:N T =9-1=8(不含釜)进料位置: N F =6(3)L’,V’,y W及x W-1 19题附图∵q=1,V'=V=(R+1)DV'=+1)=hL'=L+qF=RD+F=×+100=h由图读得:y W =, x W-1=20解:(1) 原料为汽液混合物,成平衡的汽液相组成为x ,y平衡线方程y=αx/[1+(α-1)x]=(1+ --------- (1)q线方程 (q=2/(1+2)=2/3)则y=[q/(q-1)]x-x F /(q-1)=-2x+ ---------- (2)联解(1),(2)两式,经整理得:-2x+=(1++ 解知,x=y=(2) Rmin=(x D -y e)/(y e-x e)=解:因为饱和液体进料,q=1y e=αx e/[1+(α-1)x e]=×(1+×=R min=(x D -y e)/(ye-x e)= R=×R min=N min=lg[(x D /(1-x D ))((1-x W )/x W)]/lgα=lg[(0. 95/0. 05)]/=x=(R-R min)/(R+1)= Y=(N-N min)/(N+1) Y=∴/(N+1)= 解得N= 取15块理论板(包括釜)实际板数: N=(15-1)/+1=21(包括釜)求加料板位置,先求最小精馏板数(N min)精=lg[x D /(1-x D)×(1-x F )/x F]/lgα=lg[·]/=N精/N=(N min)精/N min∴N精=N(N min)精/N min=×=则精馏段实际板数为 =取11块故实际加料板位置为第12块板上.22解:(1) 由y=αx/[1+(α-1)x]=(1+ 作y-x图由于精馏段有侧线产品抽出,故精馏段被分为上,下两段, 抽出侧线以上的操作线方程式: y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)=2/3x n + ----------- (1)侧线下操作线方程推导如下:以虚线范围作物料衡算 V=L+D1+D2Vy s+1=Lx s+D1x D1+D2x D2 ;y s+1=Lx s/V +(D1x D1+D2x D2)/V=Lxs/(L+D1+D2)+(D1x D1+D2x D2)/(L+D1+D2);L=L0-D2, 则:y s+1=(L0-D2)x s/(L0-D2+D1+D2)+(D1x D1+D2x D2)/(L0-D2+D1+D2)=(R-D2/D1)x s/(R+1)+(x D1+D2x D2/D1)/(R+1)(R=L0/D1)将已知条件代入上式,得到:y S+1=+(2) 用图解法,求得理论塔板数为（5-1）块,见附图.22题附图23解:根据所给平衡数据作x-y图.精馏段操作线y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)= /+1)++1)= +q线方程与q线:料液平均分子量:M m=×+×18=甲醇分子汽化潜热:r=252×32×=[KJ/Kmol]水的分子汽化潜热:r=552×18×=[KL/Kmol] 23题附图料液的平均分子汽化潜热:r=×+×=[KL/Kmol]料液的平均分子比热Cp=××=[KL/Kmol·℃]q=[r+Cp(ts-t F )]/r=[+(78-20)]/=q线斜率 q/(q-1)=1/13/0.13=提馏段操作线方程与操作线：由于塔釜用直接蒸汽加热,故提馏段操作线过横轴上(x W ,0)一点,于是在x-y图上,作出三条线,用图解法所得理论板数为块,可取8块(包括釜).24解:对全塔进行物料衡算:F1+F2=D+W ----------(1)F1x F1+F2x F2=Dx D +Wx W100×+200×=D×+W×100=+ -----------(2)由式(1) W=F1+F2-D=100+200-D=300-D代入式(2)得:D=hL=RD=2×=241kmol/hV=L+D=241+=h在两进料间和塔顶进行物料衡算,并设其间液汽流率为L",V",塔板序号为s.V''+F1=D+L''V''y s+1"+F1x F1=L''xs''+Dx Dy s+1=(L''/V'')xs''+(Dx D -F1x F1)/V''L''=L+q1F1=241+1×100=341Kmol/hV''=V=y s+1"=(341/x s''+××/y s+1"=''+25解:对于给定的最大V',V=(R+1)D,回流比R愈小,塔顶产品量D愈大,但R 需满足产品的质量要求x D》, 故此题的关键是求得回流比R.由题已知加料板为第14层,故精馏段实际板数为13层,精馏段板数为:13×=取苯-甲苯溶液相对挥发度为α=用捷算法求精馏段最小理论板数(N min)精=ln[ y=[N精馏段-(N min)精]/(N精馏段+1)= =由y=x=(1-Y/(1/==(R-R min)/(R+1)∴R=+R min)/R min=(x D -y e)/(y e-x e)对泡点进料x e=x F =y e=αx/[1+(α-1)x]=×(1+×==∴R min= ∴R=+/==∴D=V/(R+L)=+1)=[Kmol/h]故最大馏出量为[Kmol/h]26解:求n板效率: Emv =(y n-y n+1)/(y n*-y n+1),因全回流操作,故有y n+1 =x n ,y n =x n-1与x n成平衡的y n*=αx n/[1+(α-1)x n]=×(1+×=于是: Emv=(x n-1 -x n )/(y n*-x n )=求n+1板板效率:Emv=(y n+1 -y n+2)/(y n+1* -y n+2)=(x n-x n+)/(y n+1*-x n+1 )y’n+1=×(1+×=∴Emv=解:由图可知:该板的板效率为 Emv=(y1-y )/(y1*-y W)从图中看出,y1=x D =,关键要求y1*与y W .由已知条件 Dx D /Fx F =∴D/F=×=作系统的物料衡算: Fx F =Dx D +Wx WF=D+W联立求解: x F =Dx D /F+(1-D/F)x W=×+x W解得x W = 习题27附图因塔釜溶液处于平衡状态,故y W=αx W/[1+(α-1)x W]=×(1+×=y W与x1是操作线关系.y n+1 =L'x n /V'-Wx W /V'=Fx n /D-Wx W/D =Fx n /D-(F-D)x W /D=Fx n /D-(F/D-1)x W∴y n+1 =x n /(1/=当 y n+1 =y W时,x n =x1∴x1=(y W +/=+/=与x1成平衡气相组成为y1*y1*=αx1/[1+(α-1)x1]=×(1+×=∴ Emv=解:(1)精馏段有两层理论板,x D =,x F =,用试差法得精馏段操作线ac,与x=x F =线交于d.提馏段有两层理论板,从点d开始再用试差法作图,得提馏段操作线bd，得：x W =x D/(R+1)===F=D+W Fx F =Dx D +Wx W 100=D+W100×=D×+W×得 D=hV'=V=(R+1)D=×=400Kmol/h 28题附图(2)此时加入的料液全被气化而从塔顶排出,其组成与原料组成相同,相当于一个提馏塔. 29解:(1)D=η,Fx F /x D=×100×=h,W=hx W= /W=×100×=∵q=1 ∴x q = 查图得y q =R min=(x D -y q )/(y q -x q )= R=×= x D /(R+1)==在y-x图中绘图得N T =15-1=14块(未包括釜),N加料=第6块理论板N p=14/=20块(不包括釜) N p精=5/=,取8块,∴第九块为实际加料板(2) 可用措施:(1)加大回流比,x D↑,x W↓,η=↑(2)改为冷液进料,N T <N T' q=1, N T=const ∴x D↑ q约为const,下移加料点,x D↑.29题附图30解:(1)Dx D /Fx F =; Dx D=×150×=Dx D =Fx F -Wx W =Fx F -(F-D)x W =150×(150-D)×=D=h W=F-D=hx D ==(2) N T及N F (进料位置)x D =,x W =,q=1,x D /(R+1)=+1)=a,, b,q线: x F=、q=1, q线为垂线。
化工原理精馏习题
化工与材料工程学院---Department of Chemical and Materials Engineering
2.在连续精馏塔中， 2.在连续精馏塔中，精馏段操作线方程 在连续精馏塔中 y=0.75x+0.2075， 线方程式为y= y=y=0.75x+0.2075，q线方程式为y=-0.5x +1.5xF，xW=0.05，试求： +1.5xF，xW=0.05，试求： (1)回流比 馏出液组成xD 回流比R xD； (1)回流比R、馏出液组成xD； (2)进料液的 进料液的q (2)进料液的q 值； (3)当进料组成xF=0.44、 当进料组成xF=0.44 (3)当进料组成xF=0.44、塔釜间接蒸汽加热 提馏段操作线方程。 时，提馏段操作线方程。
化工与材料工程学院---Department of Chemical and Materials Engineering
化工原理(下)蒸馏章节例题
或
1 1.4 x ym m 0.0093
该操作线的斜率为 1.4，在 y 轴上的截距为－0.0093。由计算结果可看出，本 题提馏段操作线的截距值是很小的，一般情况下也是如此。 【例 5-5】 用一常压操作的连续精馏塔，分离含苯为 0.44（摩尔分率，以下同）
的苯—甲苯混合液，要求塔顶产品中含苯不低于 0.975，塔底产品中含苯不高于 0.0235。操作回流比为 3.5。试用图解法求以下两种进料情况时的理论板层数及 加料板位置。 （1）原料液为 20℃的冷液体。 （2）原料为液化率等于 1/3 的气液混合物。 已知 数据如 下 ：操作条 件下苯的 汽化 热为 389kJ/kg ；甲苯的汽化 热为 360kJ/kg。苯—甲苯混合液的气液平衡数据及 t-x-y 图见例 5-1 和图 5-1。 解： （ 1）温度为 20℃的冷液进料 ①利用平衡数据， 在直角坐标图上绘平衡曲线及对角线， 如本例附图 1 所示 。 在图上定出点 a（xD，xD） 、点 e（xF，xF）和点 c（xW，xW）三点。 ②精馏段操作线截距= x D 0.975 0.217 ，在 y 轴上定出点 b。连 ab，即得到
第五章 蒸馏
【例 5-1】 苯（A）与甲苯（B）的饱和蒸气压和温度的关系数据如本题附表 1 所示。试利用拉乌尔定律和相对挥发度，分别计算苯—甲苯混合液在总压 P 为 101.33kPa 下的气液平衡数据，并作出温度—组成图。该溶液可视为理想溶液。 例 5-1 附表 1 温度，℃ 80．1 85 116．9 46．0 90 135．5 54．0 95 155．7 63．3 100 179．2 74．3 105 204．2 86．0 110．6 240．0 101．33
t，℃ a x y
80．1
化工原理习题答案第五章
待求的温度 t，就是 PAo/ PBo=3.5 时的温度，用试差法计算。 假设 t=80℃，PAo=181.1 kPa，PBo=50.93 kPa PAo/ PBo=181.1/50.93=3.556＞3.5 温度 t 越小，则 PAo/ PBo 就越大，故所假设的 t 偏小。 假设 t=85℃，PAo=215.9 kPa，PBo=62.78 kPa PAo/ PBo=215.9/62.78=3.44 用比例内插法求 PAo/ PBo=3.5 时的温度 t （t80）/（8580）=（3.53.556）/（3.443.556） 求得 t=82.4℃，在此温度下，PAo=197.2 kPa，PBo=56.35 kPa，则 PAo/ PBo=197.2/56.35=3.5 故 t=82.4℃是待求温度 总压 P= PAox/y=197.2×0.6/0.84=140.9 kPa
解： （1）t=80℃时，PAo=181.1 kPa，PBo=50.93 kPa 总压 P=( PA －PBo)x + PBo=(181.150.93) ×0.5+ 50.93=116 kPa 气相组成 y= PAox/P=181.1×0.5/116=0.781 (2) 已知 P=101.33 kPa,x=0.4,求 t, y P=101.33 kPa 时，甲醇的沸点是 64.7℃，丙醇的沸点是 97.2℃，所求气液相平衡温度必 在 64.7℃与 97.2℃之间。 假设 t=75℃,计算 PAo=151.1 kPa，PBo=41 kPa 液相组成 x=(P PBo)/( PAoPBo)= (101.33 41)/( 151.141)=0.548＞0.4 计算 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，将三次 假设的 t 与计算的 x 值列于下表，并在习题 5-1 附图 1 上绘成一条曲线，可知 x=0.4 时的平 均温度 t=79.5C 习题 5-1 附表 计算次数 假设 t/℃ x 第一次 75 0.548 第二次 80 0.387 第三次 85 0.252
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五蒸馏习题解答1解:(1)作x-y图及t-x(y)图,作图依据如下:∵x A=(p-p B0)/(p A0-p B0); y A=p A0×x A/p以t=90℃为例,x A=/=y A=1008×760=计算结果汇总:t℃90100110120130x10 y10 (1+10 (2)用相对挥发度计算x-y值:y=αx/[1+(α-1)x]式中α=αM=1/2(α1+α2)∵α=p A0/p B0α1=760/= ;α2=3020/760=∴αM=1/2(α1+α2)=1/2+=y=(1+由此计算x-y值亦列于计算表中,y-x图,t-x(y) 图如下:1 题附图2解:(1)求泡点:在泡点下两组分的蒸汽分压之和等于总压P,即:p A+p B=p A0x A+x B0x B=p求泡点要用试差法,先设泡点为87℃lgp A0= p A0==[mmHg]lgp B0= p B0==[mmHg]×+×=595≈600mmHg∴泡点为87℃,气相平衡组成为y=p A/p=p A0x A/P=×600=(2)求露点:露点时,液滴中参与甲苯组成应符合下列关系: x A+x B=1或p A/p A0+p B/p B0=1式中 p A=×760=304[mmHg]; p B=×760=456[mmHg]求露点亦要用试差法,先设露点为103℃,则:lgp A0= (103+=∴p A0=[mmHg]lgp B0= ∴p B0=[mmHg]于是 :304/+456/=<1再设露点为102℃,同时求得p A0=; p B0=304/+456/=≈1故露点为102℃,平衡液相组成为x A =p A /p A 0=304/= 3解:(1)x A =(p 总-p B 0)/(p A 0-p B 0) =(p 总-40)/ ∴p 总=y A =x A ·p A 0/p =×= (2)α=p A 0/p B 0=40= 4解: (1) y D =αD =(y/x)A /(y/x)B =(y D⎰-12x x xy dx: F=D+W Fx F =Dx D +Wx W 已知x F =,x D =,x W =,解得:D/F=(x F -x W )/(x D -x W )=回收率 Dx D /Fx F =×=% 残液量求取:W/D=F/D-1=1/=∴W==(V -L)=(850-670)=[kmol/h] 8解:(1) 求D 及W,全凝量V F=D+W Fx F =Dx D +Wx Wx F =,x D =,x W =(均为质量分率)F=100[Kg/h],代入上两式解得:D=[Kg/h]; W=[Kg/h]由恒摩尔流得知:F78+92)=V78+92)[注意:如用质量百分数表示组成,平均分子量M m=1/(a A/M A+a B/M B)]解得 V=87[Kg/h] 由于塔顶为全凝器,故上升蒸汽量V即为冷凝量, (2) 求回流比RV=D+L ∴L=V-D==[Kg/h]R=L/D==(因为L与D的组成相同,故亦即为摩尔比)(3) 操作线方程.因塔只有精馏段,故精馏段操作线方程为y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)式中x D应为摩尔分率x D =( x D /M A)/[x D /M A+(1-x D )/M B]=78)/78+92)=∴y n+1=+= +操作线方程为:y n+1 = +9解:y=[R/(R+1)]x+x D /(R+1)(1) R/(R+1)= R=+ R==3(2) x D /(R+1)= x D /(3+1)= x D =(3) q/(q-1)= q=+ q==(4) +=+ '+= '+×'=× x q '=(5)0<q<1 原料为汽液混合物10解:(1) 求精馏段上升蒸汽量V和下降的液体量L,提馏段上升蒸汽量V'和下降的液体量L'.进料平均分子量: Mm=×78+×92=F=1000/=[Kmol/h]Fx F =Dx D +Wx WF=D+W×=D×+∴D=[Kmol/h]W=[Kmol/h]R=L/D, ∴L=×=[Kmol/h]V=(R+1)D=×=[Kmol/h]平均气化潜热r=30807×+33320×=[KJ/Kmol]从手册中查得x F =时泡点为95℃,则:q=[r+cp(95-20)]/r=+×75)/=∴L'=L+qF=+×=[Kmol/h]V'=V-(1-q)F=+×=[Kmol/h](2) 求塔顶全凝器热负荷及每小时耗水量.Qc=Vr∴r=×30804+33320×=[KJ/Kmol]∴Qc=×=[KJ/h]耗水量 Gc=(50-20)=[Kg/h](3) 求再沸器热负荷及蒸汽耗量.塔的热量衡算Q B+Q F +Q R=Q v+Q W +Q LQ B=Q v+Q W +Q L-Q F -Q R该式右边第一项是主要的,其它四项之总和通常只占很小比例,故通常有: Q B≈Q V=V·I vIv=(r+Cpt)=+×=[KJ/Kmol]∴Q B=×=[KJ/h][KgF/cm2]下蒸汽潜热r=522Kcal/Kg=522××18=[KJ/Kmol]∴蒸汽需量为G vG v =Q B/r==h=×18=[Kg/h](4) 提馏段方程 y=L'x/(L'-W)-Wx W /(L'-W)=解:提馏段: y m+1’=’(1)=L'x M'/V'-Wx W /V',L'=L+qF=RD+FV'=(R+1)DW=F-D,精馏段: y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)= + --------(2)q线:x F = --------------(3)将(3)代入(1)得出:y m+1=×代入(2)=×+ ,x D =12解:(1) y1=x D =,=+x1=,y W=3×(3+1)+(3+1)=,=×x W +,x W =,(2) D=100 W==(Kmol/h)13解:(1) 求R,x D,x W精馏段操作线斜率为R/(R+1)= ∴R=提馏段方程 y=L'x/(L'-W)-Wx W/(L'-W)=精馏段操作线截距为 x D/(R+1)= ∴x D =提馏段操作线与对角线交点坐标为y=x=x W x W = x W∴x W =(2)饱和蒸汽进料时,求取进料组成将 y=+y= 联立求解,得x=,y=因饱和蒸汽进料,q线为水平线,可得原料组成y=x F=14解:(1) y1=x D =,x1=(4-3×=,(2) y2=1×(1+1)+2=(3) x D =x F =, y D =2+2=15解:(1) Fx F=Vy q+Lx q=(1/3)y q+(2/3)x qy q = /(1+∴x q= y q=(2) Rmin=(x D-y q)/(y q-x q)= R==D=×= W==x W=(Fx F-Dx D)/W= L=RD=×=; V=(R+1)D= L'=L+qF=+(2/3)×1=; V'=V-(1-q)F=3=y'=(L'/V')x'-Wx W/V'='×='16解:精馏段操作线方程y n+1 =3/4x n +平衡线方程y=αx/[1+(α-1)x]=(1+提馏段操作线方程y=其计算结果如下:N0 x y12345678910由计算结果得知:理论板为10块(包括釜), 加料板位置在第五块；17解:D/F=(x F -x W )/(x D -x W )= )/ )=解得:x W =精馏段操作线方程:y n+1 =(R/(R+1))x n +x D /(R+1)= + --------(1)平衡线方程:y=αx/(1+(α-1)x)=3x/(1+2x)或:x=y/(α-(α-1)y)=y/(3-2y) --------(2)交替运用式(1),(2)逐板计算:x D =y1= .x1=;y2=,x2=;y3=,x3=<x W =∴共需N T=3块(包括釜).18解:q=0,x D =,x F =,x W =,R=5,精馏段操作线方程:y n+1=Rx n/(R+1)+x D/(R+1)=5x n/(5+1)+(5+1)=+图解:得理论板数为11块(不包括釜),包括釜为12块18题附图19解:(1) F=D+WFx F =Dx D +Wx WD=F(x F -x W )/(x D -x W )=100 = Kmol/h= Kmol/hW=F-D= Kmol/h(2) N T及N F =x D =、x W =、q=1、R=；x D /(R+1)=作图得:N T =9-1=8(不含釜)进料位置: N F =6(3)L’,V’,y W及x W-1 19题附图∵q=1,V'=V=(R+1)DV'=+1)=hL'=L+qF=RD+F=×+100=h由图读得:y W =, x W-1=20解:(1) 原料为汽液混合物,成平衡的汽液相组成为x ,y平衡线方程y=αx/[1+(α-1)x]=(1+ --------- (1)q线方程 (q=2/(1+2)=2/3)则y=[q/(q-1)]x-x F /(q-1)=-2x+ ---------- (2)联解(1),(2)两式,经整理得:-2x+=(1++ 解知,x=y=(2) Rmin=(x D -y e)/(y e-x e)=解:因为饱和液体进料,q=1y e=αx e/[1+(α-1)x e]=×(1+×=R min=(x D -y e)/(ye-x e)= R=×R min=N min=lg[(x D /(1-x D ))((1-x W )/x W)]/lgα=lg[(0. 95/0. 05)]/=x=(R-R min)/(R+1)= Y=(N-N min)/(N+1) Y=∴/(N+1)= 解得N= 取15块理论板(包括釜)实际板数: N=(15-1)/+1=21(包括釜)求加料板位置,先求最小精馏板数(N min)精=lg[x D /(1-x D)×(1-x F )/x F]/lgα=lg[·]/=N精/N=(N min)精/N min∴N精=N(N min)精/N min=×=则精馏段实际板数为 =取11块故实际加料板位置为第12块板上.22解:(1) 由y=αx/[1+(α-1)x]=(1+ 作y-x图由于精馏段有侧线产品抽出,故精馏段被分为上,下两段, 抽出侧线以上的操作线方程式: y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)=2/3x n + ----------- (1)侧线下操作线方程推导如下:以虚线范围作物料衡算 V=L+D1+D2Vy s+1=Lx s+D1x D1+D2x D2 ;y s+1=Lx s/V +(D1x D1+D2x D2)/V=Lxs/(L+D1+D2)+(D1x D1+D2x D2)/(L+D1+D2);L=L0-D2, 则:y s+1=(L0-D2)x s/(L0-D2+D1+D2)+(D1x D1+D2x D2)/(L0-D2+D1+D2)=(R-D2/D1)x s/(R+1)+(x D1+D2x D2/D1)/(R+1)(R=L0/D1)将已知条件代入上式,得到:y S+1=+(2) 用图解法,求得理论塔板数为（5-1）块,见附图.22题附图23解:根据所给平衡数据作x-y图.精馏段操作线y n+1 =Rx n /(R+1)+x D /(R+1)= /+1)++1)= +q线方程与q线:料液平均分子量:M m=×+×18=甲醇分子汽化潜热:r=252×32×=[KJ/Kmol]水的分子汽化潜热:r=552×18×=[KL/Kmol] 23题附图料液的平均分子汽化潜热:r=×+×=[KL/Kmol]料液的平均分子比热Cp=××=[KL/Kmol·℃]q=[r+Cp(ts-t F )]/r=[+(78-20)]/=q线斜率 q/(q-1)=1/13/0.13=提馏段操作线方程与操作线：由于塔釜用直接蒸汽加热,故提馏段操作线过横轴上(x W ,0)一点,于是在x-y图上,作出三条线,用图解法所得理论板数为块,可取8块(包括釜).24解:对全塔进行物料衡算:F1+F2=D+W ----------(1)F1x F1+F2x F2=Dx D +Wx W100×+200×=D×+W×100=+ -----------(2)由式(1) W=F1+F2-D=100+200-D=300-D代入式(2)得:D=hL=RD=2×=241kmol/h在两进料间和塔顶进行物料衡算,并设其间液汽流率为L",V",塔板序号为s.V''+F1=D+L''V''y s+1"+F1x F1=L''xs''+Dx Dy s+1=(L''/V'')xs''+(Dx D -F1x F1)/V''L''=L+q1F1=241+1×100=341Kmol/hV''=V=y s+1"=(341/x s''+××/y s+1"=''+25解:对于给定的最大V',V=(R+1)D,回流比R愈小,塔顶产品量D愈大,但R 需满足产品的质量要求x D》, 故此题的关键是求得回流比R.由题已知加料板为第14层,故精馏段实际板数为13层,精馏段板数为:13×=取苯-甲苯溶液相对挥发度为α=用捷算法求精馏段最小理论板数(N min)精=ln[ y=[N精馏段-(N min)精]/(N精馏段+1)= =由y=x=(1-Y/(1/==(R-R min)/(R+1)∴R=+R min)/R min=(x D -y e)/(y e-x e)对泡点进料x e=x F =y e=αx/[1+(α-1)x]∴R min= ∴R=+/==∴D=V/(R+L)=+1)=[Kmol/h]故最大馏出量为[Kmol/h]26解:求n板效率: Emv =(y n -y n+1 )/(y n*-y n+1 ),因全回流操作,故有y n+1 =x n ,y n =x n-1与x n成平衡的y n*=αx n/[1+(α-1)x n]=×(1+×=于是: Emv=(x n-1 -x n )/(y n*-x n )=求n+1板板效率:Emv=(y n+1 -y n+2)/(y n+1* -y n+2)=(x n-x n+)/(y n+1*-x n+1 )y’n+1=×(1+×=∴Emv=解:由图可知:该板的板效率为 Emv=(y1-y )/(y1*-y W)从图中看出,y1=x D =,关键要求y1*与y W .由已知条件 Dx D /Fx F =∴D/F=×=作系统的物料衡算: Fx F =Dx D +Wx WF=D+W联立求解: x F =Dx D /F+(1-D/F)x W=×+x W解得x W = 习题27附图因塔釜溶液处于平衡状态,故y W=αx W/[1+(α-1)x W]=×(1+×=y W与x1是操作线关系.y n+1 =L'x n /V'-Wx W /V'=Fx n /D-Wx W/D =Fx n /D-(F-D)x W /D=Fx n /D-(F/D-1)x W∴y n+1 =x n /(1/=当 y n+1 =y W时,x n =x1∴x1=(y W +/=+/=与x1成平衡气相组成为y1*y1*=αx1/[1+(α-1)x1]=×(1+×=∴ Emv=解:(1)精馏段有两层理论板,x D =,x F =,用试差法得精馏段操作线ac,与x=x F =线交于d.提馏段有两层理论板,从点d开始再用试差法作图,得提馏段操作线bd，得：x W =x D/(R+1)===F=D+W Fx F =Dx D +Wx W 100=D+W100×=D×+W×得 D=hV'=V=(R+1)D=×=400Kmol/h 28题附图(2)此时加入的料液全被气化而从塔顶排出,其组成与原料组成相同,相当于一个提馏塔. 29解:(1)D=η,Fx F /x D=×100×=h,W=hx W= /W=×100×=∵q=1 ∴x q = 查图得y q =R min=(x D -y q )/(y q -x q )= R=×= x D /(R+1)==在y-x图中绘图得N T =15-1=14块(未包括釜),N加料=第6块理论板N p=14/=20块(不包括釜) N p精=5/=,取8块,∴第九块为实际加料板(2) 可用措施:(1)加大回流比,x D↑,x W↓,η=↑(2)改为冷液进料,N T <N T' q=1, N T=const ∴x D↑q约为const,下移加料点,x D↑.29题附图30解:(1)Dx D /Fx F =; Dx D=×150×=Dx D =Fx F -Wx W =Fx F -(F-D)x W =150×(150-D)×=D=h W=F-D=hx D ==(2) N T及N F (进料位置)x D =,x W =,q=1,x D /(R+1)=+1)=a,, b,q线: x F=、q=1, q线为垂线。