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化工原理答案下册

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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.

甲苯混合液,若外压为

和温度。苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例 1-1 附表。

t「C) x

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 于总压

P = 99kPa,则由x = (P-P B*)/(P A*-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 = C为例 x =

(99-40) / ()=

* * PB , PA,由

85

90

95

100

105

已知含苯(摩尔分率)的苯-99kPa,试求该溶液的饱

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 92C

2.

烷(GHk)和正己烷(C6H4)的饱和蒸汽压数据列于本题附表,试求 下该溶液的平衡数据。 温度 C 5H12 K C 6H14

饱和蒸汽压 (kPa)

解:根据附表数据得出相同温度下 GHi2 (A)和GHi4 (B)的饱和蒸汽压

正戊P =

以t = °C时为例,当t = °C时PB =

查得 PA*= 得到其他温度下 A?B 的饱和蒸汽压如下表 t( C ) 248 251 279 289 PA*(kPa) 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成 以C时为例

当 t= C时 x = (P-P B*)/(P ;-PB)

=()/()= 1

平衡气相组成以C为例

当 t= C 时 y = P Ax/P = X 1/ = 1

同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t( C ) 279 289 x 1 y 1

0 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a = PA*/PB*计算出各温度下的相对挥发度 : t( C )

a ------------------------------------------------

取C和279C时的a值做平均 a汗(+) /2 = ②按习题 2 的 x 数据计算平衡气相组成 y 的值 当 x = 时, y = X [1+ X ]=

同理得到其他 y 值列表如下 t( C)

279

289

a

x 1 0

y 1 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(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

由ln(W/F)= /XxFdx/(y-x) 得 ln(W/F)= / XxFdx/ = [ ??? 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 F = Wx + Dy

D + W = F 将 W/F = 2/3 代入得到 xF = 2x/3 + y/3 代入平衡关系式得 x = 再次代入平衡关系式得 y =

以及气液平衡关系y = +

???汽化率 1-q = 1/3 则 q = 2/3 即 W/F = 2/3

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XF为(二硫化碳的质量分率,下同)。若要求釜液组成xw不 大于,馏出液回收率为 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=DXD/FXF = 88 %得 馏出液的质量流量

DX D = FX F 88 % = 4000 xx = 1056kg/h

结合物料衡算FXF = WXW+ DX D

D + W = F 得 XD =

馏出液的摩尔流量 1056/(76 x = h

以摩尔分率表示馏出液组成 X D = 76)/[76)+154)]

6. 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)的溶液,试求 以下各种进料状况下的q值。(1)进料温度40C; (2)泡点进料;(3)饱和蒸 汽进料。

常压下甲醇-水溶液的平衡数据列于本题附表中。 温度 t. 温度 t 甲醇的 液相中甲醇的 气相中甲醇的 1 温度t液相 中甲醇的 相 气摩尔分率 摩尔分率 摩尔 分率 摩尔 率 100

1 解:(1)进料温度40C

C时,甲醇的汽化潜热 n = 825kJ/kg

水蒸汽的汽化潜热 r2 = kg

C时,甲醇的比热Cvi = (kg 「C )

水蒸汽的比热CV2 = (kg ?C )

查附表给出数据 当 xA = 时,平衡温度 t = C

??? 40 C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40C冷液体变成饱和液体的热量 Q,二是将C饱和液体变成气 体所需要的汽化潜热 Q2 ,即 q = (Q1+Q2)/ Q2 = 1 + (Q1/Q2) Q i = x32xx() = kg

Q 2 = 825 xx 32 + xx 18 = kJ/kg ??? q = 1 + (Q/Q2)= ( 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 F = WxW+ Dx D

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 = x = kmol/h

③ 提馏段的上升蒸汽流量 V' 40 C进料q = V = V ' +

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

? V = kmol/h

8.

某连续精馏操作中,已知精馏段 y = +;提馏段y =-

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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.甲苯混合液,若外压为和温度。苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。t「C)x解:利用拉乌尔定律计算气液平衡数据查例1-1附表可的
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