化工原理下册答案

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1、第九章蒸馏1.在密闭容器中将A、B两组分的理想溶液升温至82℃,在该温度下,两组分的饱和蒸气压分别为=107.6kPa及=41.85kPa,取样测得液面上方气相中组分A的摩尔分数为0.95。试求平衡的液相组成及容器中液面上方总压。解:本题可用露点及泡点方程求解。解得kPa本题也可通过相对挥发度求解由气液平衡方程得2.试分别计算含苯0.4(摩尔分数)的苯—甲苯混合液在总压100kPa和10kPa的相对挥发度和平衡的气相组成。苯(A)和甲苯(B)的饱和蒸气压和温度的关系为式中p﹡的单位为kPa,t的单位为

2、℃。苯—甲苯混合液可视为理想溶液。(作为试差起点,100kPa和10kPa对应的泡点分别取94.6℃和31.5℃)解:本题需试差计算(1)总压p总=100kPa初设泡点为94.6℃,则得kPa同理kPa或则35(2)总压为p总=10kPa通过试差,泡点为31.5℃,=17.02kPa,=5.313kPa随压力降低,α增大,气相组成提高。3.在100kPa压力下将组成为0.55(易挥发组分的摩尔分数)的两组分理想溶液进行平衡蒸馏和简单蒸馏。原料液处理量为100kmol,汽化率为0.44。操作范围内的平衡

3、关系可表示为。试求两种情况下易挥发组分的回收率和残液的组成。解:(1)平衡蒸馏(闪蒸)依题给条件则由平衡方程联立两方程,得y=0.735,x=0.4045kmol=44kmol(2)简单蒸馏kmolkmol即解得xW=0.3785简单蒸馏收率高(61.46%),釜残液组成低(0.3785)4.在一连续精馏塔中分离苯含量为0.5(苯的摩尔分数,下同)苯—甲苯混合液,其流量为100kmol/h。已知馏出液组成为0.95,釜液组成为0.05,试求(1)馏出液的流量和苯的收率;(2)保持馏出液组成0.95不变

4、,馏出液最大可能的流量。解:(1)馏出液的流量和苯的收率35(2)馏出液的最大可能流量当ηA=100%时,获得最大可能流量,即5.在连续精馏塔中分离A、B两组分溶液。原料液的处理量为100kmol/h,其组成为0.45(易挥发组分A的摩尔分数,下同),饱和液体进料,要求馏出液中易挥发组分的回收率为96%,釜液的组成为0.033。试求(1)馏出液的流量和组成;(2)若操作回流比为2.65,写出精馏段的操作线方程;(3)提馏段的液相负荷。解:(1)馏出液的流量和组成由全塔物料衡算,可得kmol/h=54.

5、55kmol/hkmol/h=45.45kmol/h(2)精馏段操作线方程(3)提馏段的液相负荷6.在常压连续精馏塔中分离A、B两组分理想溶液。进料量为60kmol/h,其组成为0.46(易挥发组分的摩尔分数,下同),原料液的泡点为92℃。要求馏出液的组成为0.96,釜液组成为0.04,操作回流比为2.8。试求如下三种进料热状态的q值和提馏段的气相负荷。(1)40℃冷液进料;(2)饱和液体进料;(3)饱和蒸气进料。已知:原料液的汽化热为371kJ/kg,比热容为1.82kJ/(kg·℃)。解:由题给数

6、据,可得(1)40℃冷液进料q值可由定义式计算,即35(2)饱和液体进料此时q=1(3)饱和蒸气进料q=0三种进料热状态下,由于q的不同,提馏段的气相负荷(即再沸器的热负荷)有明显差异。饱和蒸气进料V′最小。7.在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液。原料液流量为50kmol/h,要求馏出液中易挥发组分的收率为94%。已知精馏段操作线方程为y=0.75x+0.238;q线方程为y=2-3x。试求(1)操作回流比及馏出液组成;(2)进料热状况参数及原料的总组成;(3)两操作线交点的坐标值xq及yq;(4

7、)提馏段操作线方程。解:(1)操作回流比及馏出液组成由题给条件,得及解得R=3,xD=0.9522)进料热状况参数及原料液组成由于及解得q=0.75(气液混合进料),xF=0.5(3)两操作线交点的坐标值xq及yq联立操作线及q线两方程,即解得xq=0.4699及yq=0.5903(4)提馏段操作线方程其一般表达式为式中有关参数计算如下:kmol/h=25.32kmol/hkmol/h=111.54kmol/hkmol/h=86.22kmol/h则8.在连续精馏塔中分离苯—甲苯混合液,其组成为0.48

8、(苯的摩尔分数,下同),泡点进料。要求馏出液组成为0.95,釜残液组成为0.05。操作回流比为2.5,平均相对挥发度为2.46,试用图解法确定所需理论板层数及适宜加料板位置。解:由气液平衡方程计算气液相平衡组成如本题附表所示。35习题8附表x00.050.10.20.30.40.50.60.70.80.91.000.1150.2140.3810.5130.6210.7110.7870.8520.9080.9571.0习题8附图在x–y图上作出平衡线,如本

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