化工原理課后題答案(部分)(已修改)
2025-07-06 16:30 本頁面
【正文】 .. .. .. ..化工原理第二版 第1章 蒸餾（摩爾分率）的苯甲苯混合液，若外壓為99kPa，試求該溶液的飽和溫度。苯和甲苯的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)見例11附表。 t（℃） 85 90 95 100 105 x 解：利用拉烏爾定律計(jì)算氣液平衡數(shù)據(jù)查例11附表可的得到不同溫度下純組分苯和甲苯的飽和蒸汽壓PB*，PA*，由于總壓P = 99kPa，則由x = (PPB*)/(PA*PB*)可得出液相組成，這樣就可以得到一組繪平衡tx圖數(shù)據(jù)。以t = ℃為例 x =（9940）/（）= 同理得到其他溫度下液相組成如下表根據(jù)表中數(shù)據(jù)繪出飽和液體線即泡點(diǎn)線由圖可得出當(dāng)x = ，相應(yīng)的溫度為92℃（C5H12）和正己烷（C6H14）的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)列于本題附表，試求P = 。 溫度 C5H12 K C6H14 飽和蒸汽壓(kPa) 解： 根據(jù)附表數(shù)據(jù)得出相同溫度下C5H12（A）和C6H14（B）的飽和蒸汽壓 以t = ℃時(shí)為例，當(dāng)t = ℃時(shí) PB* = 查得PA*= 得到其他溫度下A184。B的飽和蒸汽壓如下表t(℃) 248 251 279 289 PA*(kPa) PB*(kPa) 利用拉烏爾定律計(jì)算平衡數(shù)據(jù)平衡液相組成 ℃時(shí)為例 當(dāng)t= ℃時(shí) x = (PPB*)/(PA*PB*)=（）/（）= 1 平衡氣相組成 ℃為例 當(dāng)t= ℃時(shí) y = PA*x/P = 1/ = 1 同理得出其他溫度下平衡氣液相組成列表如下t(℃) 279 289x 1 0y 1 0 根據(jù)平衡數(shù)據(jù)繪出txy曲線，計(jì)算：⑴相對(duì)揮發(fā)度；⑵在平均相對(duì)揮發(fā)度下的xy數(shù)據(jù)，并與習(xí)題2 的結(jié)果相比較。解：①計(jì)算平均相對(duì)揮發(fā)度 理想溶液相對(duì)揮發(fā)度α= PA*/PB* 計(jì)算出各溫度下的相對(duì)揮發(fā)度 ： t(℃) α ℃和279℃時(shí)的α值做平均 αm= （+）/2 = ②按習(xí)題2的x數(shù)據(jù)計(jì)算平衡氣相組成y的值當(dāng)x = ，y = [1+()]= 同理得到其他y值列表如下t(℃) 279 289α x 1 0y 1 0 ③作出新的txy39。曲線和原先的txy曲線如圖（易揮發(fā)組分的摩爾）的兩組溶液分別進(jìn)行簡(jiǎn)單蒸餾和平衡蒸餾，若汽化率為1/3，試求兩種情況下的斧液和餾出液組成。假設(shè)在操作范圍內(nèi)氣液平衡關(guān)系可表示為y = + 解：①簡(jiǎn)單蒸餾由ln(W/F)=∫xxFdx/(yx) 以及氣液平衡關(guān)系y = + 得ln(W/F)=∫xxFdx/() = [()/()] ∵汽化率1q = 1/3則 q = 2/3 即 W/F = 2/3 ∴l(xiāng)n(2/3) = [()/()] 解得 x = 代入平衡關(guān)系式y(tǒng) = + 得 y = ②平衡蒸餾 由物料衡算 FxF = Wx + Dy D + W = F 將W/F = 2/3代入得到 xF = 2x/3 + y/3 代入平衡關(guān)系式得 x = 再次代入平衡關(guān)系式得 y = 。已知原料液流量F為4000kg/h，（二硫化碳的質(zhì)量分率，下同）。，餾出液回收率為88％。試求餾出液的流量和組分，分別以摩爾流量和摩爾分率表示。解：餾出回收率 = DxD/FxF = 88％ 得 餾出液的質(zhì)量流量 DxD = FxF 88％ = 4000 = 1056kg/h 結(jié)合物料衡算 FxF = WxW + DxDD + W = F 得xD = 餾出液的摩爾流量 1056/(76) = 以摩爾分率表示餾出液組成 xD = ()/[()+()] = （均為摩爾分率）的溶液，試求以下各種進(jìn)料狀況下的q值。（1）進(jìn)料溫度40℃；（2）泡點(diǎn)進(jìn)料；（3）飽和蒸汽進(jìn)料。常壓下甲醇水溶液的平衡數(shù)據(jù)列于本題附表中。溫度t 液相中甲醇的 氣相中甲醇的 溫度t 液相中甲醇的 氣相中甲醇的 ℃ 摩爾分率 摩爾分率 ℃ 摩爾分率 摩爾分率 100 解：（1）進(jìn)料溫度40℃ ℃時(shí)，甲醇的汽化潛熱r1 = 825kJ/kg 水蒸汽的汽化潛熱r2 = ℃時(shí) ，甲醇的比熱 CV1 = (kg℃)水蒸汽的比熱 CV2 = (kg℃) 查附表給出數(shù)據(jù) 當(dāng)xA = ，平衡溫度t = ℃ ∴40℃進(jìn)料為冷液體進(jìn)料 即 將1mol進(jìn)料變
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