化工原理第二版夏清贾绍义课后习题解答带图

化工原理第二版夏清，贾绍义

课后习题解答

（夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津大学出版）社,.）

第1章蒸馏

1.已知含苯（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱

和温度。苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。

t（℃） 85 90 95 100 105

x

解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据

**，由于总压，P1-1查例附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽

压P AB***t-x可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡)/(P，则由P = 99kPax

= (P-P-P)BAB．

图数据。

以t = ℃为例 x =（99-40）/（）=

同理得到其他温度下液相组成如下表

根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线

由图可得出当x = 时，相应的温度为92℃

2.正戊烷（CH）和正己烷（CH）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 下

该溶液的145612平衡数据。

温度 CH 125K CH

14 6饱和蒸汽压(kPa)

解：根据附表数据得出相同温度下CH（A）和CH（B）的饱和蒸汽压141256*= ℃时 P 以t = ℃时为例，当t = B*= 查得P A得到其他温度下A?B的饱和蒸汽

压如下表

t(℃) 248 251 279 289

*(kPa) P A利用拉乌尔定律计算平衡数据

平衡液相组成以℃时为例

***)-Pt= ℃时 x = (P-P)/(P 当BAB=（）/（）= 1

平衡气相组成以℃为例

*x/P = ×1/ = 1 ℃时当 t= y = P A同理得出其他温度下平衡气液

相组成列表如下

t(℃) 279 289

x 1 0

y 1 0

根据平衡数据绘出t-x-y曲线

3.利用习题2的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，

并与习题2

的结果相比较。

解：①计算平均相对挥发度

**计算出各温度下的相对挥发度理想溶液相对挥发度α= P：/P BA t(℃) α - - - - - - - -

取℃和279℃时的α值做平均α= （+）/2 = m②按习题2的x数据计算平衡

气相组成y的值

当x = 时，

y = ×[1+×]=

同理得到其他y值列表如下

t(℃) 279 289

α

x 1 0

y 1 0

'曲线和原先的t-x-y曲线如图③作出新的t-x-y

4.在常压下将某原料液组成为（易挥发组分的摩尔）的两组溶液分别进行简单蒸

馏和平衡蒸馏，若汽化率为1/3，试求两种情况下的斧液和馏出液组成。假设在

操作范围内气液平衡关系可表示为y = +

解：①简单蒸馏

x dx/(y-x) 以及气液平衡关系y = + 由ln(W/F)=∫xFx dx/ = [ ∵汽化率1-q

= 1/3则 q = 2/3 即 W/F = 2/3 得ln(W/F)=∫xF∴ln(2/3) = [ 解得

x = 代入平衡关系式y = + 得

y =

②平衡蒸馏

由物料衡算 Fx = Wx + Dy F D + W = F 将W/F = 2/3代入得到

x = 2x/3 + y/3 代入平衡关系式得F x = 再次代入平衡关系式得 y =

5.在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四硫化碳所组成的混合液。已知原料液流量

F为4000kg/h，组成x为（二硫化碳的质量分率，下同）。若要求釜液组成x不

大于，馏出液回WF收率为88％。试求馏出液的流量和组分，分别以摩尔流量和摩

尔分率表示。

解：馏出回收率 = Dx/Fx = 88％得馏出液的质量流量FD Dx = Fx 88％ = 4000

×× = 1056kg/h FD结合物料衡算 Fx = Wx + Dx D FW D + W = F 得x = D馏

出液的摩尔流量 1056/(76× = h

以摩尔分率表示馏出液组成 x = 76)/[76)+154)] D

试求以下各种进料的溶液，在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇与说.6（均为摩尔分率）6. ）饱和蒸汽进料。）泡点进料；（31）进料温度40℃；（2值。（状况下的q 水溶液的平衡数据列于本题附表中。常压下甲醇-温度t 液相中甲醇的气相中甲醇的温度t 液相中甲醇的气相中甲醇的

℃摩尔分率摩尔分率℃摩尔分率摩尔分率

100

解：（1）进料温度40℃

℃时，甲醇的汽化潜热r = 825kJ/kg 1水蒸汽的汽化潜热r = kg 2℃时，甲醇的比热 C = (kg·℃) V1水蒸汽的比热 C = (kg·℃) V2查附表给出数据当x = 时，平衡温度t = ℃A∴40℃进料为冷液体进料即将1mol进料变成饱和蒸汽所需热量包括两部分

一部分是将40℃冷液体变成饱和液体的热量Q，二是将℃饱和液体变成气体所需要的汽1化潜热Q ，即 q = （Q+Q）/ Q = 1 + （Q/Q）221221 Q = ×32××（）= kg 1 Q 18 = kJ/kg××32 + ×× = 8252．

∴q = 1 +（Q/Q）= 21（2）泡点进料

泡点进料即为饱和液体进料∴q = 1

（3）饱和蒸汽进料 q = 0

7.对习题6中的溶液，若原料液流量为100kmol/h，馏出液组成为，釜液组成为（以上均为易挥发组分的摩尔分率），回流比为，试求产品的流量，精馏段的下降液体流量和提馏段的上升蒸汽流量。假设塔内气液相均为恒摩尔流。

解：①产品的流量

由物料衡算 Fx = Wx + Dx DWF

D + W = F 代入数据得

W = kmol/h

∴产品流量 D = 100 – = kmol/h

②精馏段的下降液体流量L

L = DR = × = kmol/h

' V③提馏段的上升蒸汽流量 40℃进料q =

' + （1-q）F = D（1+R）= kmol/h V = V' = kmol/h ∴ V

8.某连续精馏操作中，已知精馏段 y = + ；提馏段y = –