传质分离过程课后习题答案

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传质分离过程课后习题

答案

Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】

第一章 绪论

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=

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