化工原理课后题答案解析(部分)

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1、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（℃）80.1859095100105x0.9620.7480.5520.3860.2360.11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）

2、/（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C5H12223.1233.0244.0251.0260.6275.1291.7309.3KC6H14248.2259.1276.9279.0289.0304.8322.8341.9饱和蒸汽压(kPa)1.32.65.38.013.326.653.21

3、01.3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查得PA*=6.843kPa得到其他温度下A¸B的饱和蒸汽压如下表t(℃)248251259.1260.6275.1276.9279289291.7304.8309.3PA*(kPa)6.8438.00012.47213.30026.60029.48433.42548.87353.20089.000101.300PB*(kPa)1.3001.6342.6002.826

4、5.0275.3008.00013.30015.69426.60033.250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(℃)260.6275.1276.9279289x10.38350.33080.02850y10.7670.7330.5240根据平衡

5、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(℃)248.0251.0259.1260.6275.1276.9279.0289.0291.7304.8309.3α----5.2915.5634.178----取275.1℃和279℃时的α值做平均αm=（5.291+4.178）/2=4.730②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值当x=0.3835

6、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(℃)260.6275.1276.9279289α5.2915.5634.178x10.38350.33080.20850y10.7460.7000.5550③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+0.5

7、49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)=∫xxFdx/(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=0.804②平衡蒸馏由物料衡算FxF=Wx+DyD+W=F将W/F=2/3代入

8、得到xF=2x/3+y/3代入平衡关系式得x=0.509再次代入平衡关系式得y=0.7835.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0.3（二硫化碳的质量分率，下同）。若要求釜液组成xW不大于0.05，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=Dx