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化工原理第二版
第1章 蒸馏
1.已知含苯0.5（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（℃） 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据
查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压PB，PA，由于总压
P = 99kPa，则由x = (P-PB*)/(PA*-PB*)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x图数据。
以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 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 = 0.5时，相应的温度为92℃
2.正戊烷（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa下该溶液的平衡数据。
温度 C5H12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3
K C6H14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9
饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3
解： 根据附表数据得出相同温度下C5H12（A）和C6H14（B）的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 PB* = 1.3kPa
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查得PA*= 6.843kPa
得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表
t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3
PA*(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300
PB*(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250
利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成 以260.6℃时为例
当t= 260.6℃时 x = (P-PB*)/(PA*-PB*)
=（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1
平衡气相组成 以260.6℃为例
当t= 260.6℃时 y = PA*x/P = 13.3×1/13.3 = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下
t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289 x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0
y 1 0.767 0.733 0.524 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
理想溶液相对挥发度α= PA*/PB* 计算出各温度下的相对挥发度 ： t(℃) 248.0 251.0 259.1 260.6 275.1 276.9 279.0 289.0 291.7 304.8 309.3
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α - - - - 5.291 5.563 4.178 - - - -
取275.1℃和279℃时的α值做平均 αm= （5.291+4.178）/2 = 4.730
②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值 当x = 0.3835时，
y = 4.73×0.3835/[1+(4.73-1)×0.3835]= 0.746 同理得到其他y值列表如下
t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289 α 5.291 5.563 4.178 x 1 0.3835 0.3308 0.2085 0 y 1 0.746 0.700 0.555 0
③作出新的t-x-y'曲线和原先的t-x-y曲线如图
4.在常压下将某原料液组成为0.6（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 = 0.46x + 0.549 解：①简单蒸馏
由ln(W/F)=∫xxFdx/(y-x) 以及气液平衡关系y = 0.46x + 0.549 得
ln(W/F)=
∫
xxF
dx/(0.549-0.54x) =
0.54ln[(0.549-0.54xF)/(0.549-0.54x)]
∵汽化率1-q = 1/3则 q = 2/3 即 W/F = 2/3
∴ln(2/3) = 0.54ln[(0.549-0.54×0.6)/(0.549-0.54x)] 解得 x = 0.498 代入平衡关系式y = 0.46x + 0.549 得 y = 0.804 ②平衡蒸馏
由物料衡算 FxF = Wx + Dy
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化工原理课后题答案解析[部分]
