化工原理課后題答案(部分)-展示頁
2025-07-03 16:30本頁面
【正文】 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)。.. .. .. ..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。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 = 。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相對揮發(fā)度；⑵在平均相對揮發(fā)度下的xy數(shù)據(jù)，并與習(xí)題2 的結(jié)果相比較。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。已知原料液流量F為4000kg/h，（二硫化碳的質(zhì)量分率，下同）。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。（1）進(jìn)料溫度40℃；（2）泡點(diǎn)進(jìn)料；（3）飽和蒸汽進(jìn)料。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℃) 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)料變成飽和蒸汽所需熱量包括兩部分 一部分是將40℃冷液體變成飽和液體的熱量Q1，℃飽和液體變成氣體所需要的汽化潛熱Q2 ，即 q = （Q1+Q2）/ Q2 = 1 + （Q1/Q2） Q1 = 32（）= Q2 = 82532 + 18 = kJ/kg ∴q = 1 +（Q1/Q2）= （2）泡點(diǎn)進(jìn)料 泡點(diǎn)進(jìn)料即為飽和液體進(jìn)料 ∴q = 1 （3）飽和蒸汽進(jìn)料 q = 0，若原料液流量為100kmol/h，（以上均為易揮發(fā)組分的摩爾分率），試求產(chǎn)品的流量，精餾段的下降液體流量和提餾段的上升蒸汽流量。解： ①產(chǎn)品的流量 由物料衡算 FxF = WxW + DxDD + W = F 代入數(shù)據(jù)得W = kmol/h∴ 產(chǎn)品流量 D = 100 – = kmol/h②精餾段的下降液體流量L L = DR = = kmol/h③提餾段的上升蒸汽流量V39。 + （1q）F = D（1+R）= kmol/h ∴ V39。 解：露點(diǎn)進(jìn)料 q = 0 即 精餾段 y = + 過（xD ，xD）∴xD = 提餾段 y = – 過（xW ，xW）∴xW = 精餾段與y軸交于[0 ，xD/（R+1）] 即 xD/（R+1）= ∴R = 連立精餾段與提餾段操作線得到交點(diǎn)坐標(biāo)為（ ，） ∴ xF = ，分離苯和甲苯的混合溶液。試求理論板層數(shù)和加料板位置。解： 常壓下苯甲苯相對揮發(fā)度α= 精餾段操作線方程 y = Rx/（R+1）= 2x/3 + = 2x/3 + 精餾段 y1 = xD = 由平衡關(guān)系式 y = αx/[1 +(α1)x] 得x1 = 再由精餾段操作線方程 y = 2x/3 + 得y2 = 依次得到x2 = y3 = x3 = y4 = x4 = ∵x4 ﹤ xF = x3精餾段需要板層數(shù)為3塊 提
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