化工分离 化工原理作业解答

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1、第一章2.假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。求：1)总变更量数Nv;2)有关变更量的独立方程数Nc；3)设计变量数Ni;4)固定和可调设计变量数Nx,Na；5)对典型的绝热闪蒸过程，你将推荐规定哪些变量？思路1：3股物流均视为单相物流，总变量数Nv=3(C+2)=3c+6独立方程数Nc物料衡算式C个热量衡算式1个相平衡组成关系式C个1个平衡温度等式1个平衡压力等式共2C+3个故设计变量Ni=Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3固定设计变量Nx＝C+2,加上节流后的压力，共C+3个

2、可调设计变量Na＝0解：1)Nv=3(c+2)2)Nc物c能1相c内在(P，T)2Nc=2c+33)Ni=Nv–Nc=c+34)Nxu=(c+2)+1=c+35)Nau=c+3–(c+3)=0思路2：输出的两股物流看成是相平衡物流，所以总变量数Nv=2(C+2)独立方程数Nc：物料衡算式C个，热量衡算式1个,共C+1个设计变量数Ni=Nv-Ni=2C+4-(C+1)=C+3固定设计变量Nx:有C+2个加上节流后的压力共C+3个可调设计变量Na：有0第二章1.计算在0.1013MPa和378.47K下苯(

3、1)-甲苯(2)-对二甲苯(3)三元系，当x=0.3125，x=0.2978，x=0.3897时的K值。汽相为理想气体，液相为非理想溶液。并与完全理想系的K值比较。已知三个二元系的Wilson方程参数。;;(单位：J/mol)在T=378.47K时液相摩尔体积为：；；安托尼公式为：苯：；甲苯：；对二甲苯：；()解：由Wilson参数方程=1.619=0.629同理：；；由Wilson方程：；；根据安托尼方程：；；由式(2-38)计算得：；；如视为完全理想系，根据式(2-36)计算得：；；3.一液体混合物

4、的组成为：苯0.50；甲苯0.25；对二甲苯0.25(摩尔分率)。分别用平衡常数法和相对挥发度法计算该物系在100kPa式的平衡温度和汽相组成。假设为完全理想系。解1：(1)平衡常数法：设T=368K用安托尼公式得：；；由式(2-36)得：；；；；；由于>1.001，表明所设温度偏高。由题意知液相中含量最大的是苯，由式(2-62)得：可得重复上述步骤：；；；；；在温度为367.78K时，存在与之平衡的汽相，组成为：苯0.7765、甲苯0.1511、对二甲苯0.066675。(2)用相对挥发度法：设温度为

5、368K，取对二甲苯为相对组分。计算相对挥发度的：；；组分i苯(1)甲苯(2)对二甲苯(3)0.500.250.251.0005.8072.3531.0002.90350.58830.25003.74180.77600.15720.06681.0000解2：(1)平衡常数法。假设为完全理想系。设t=95℃苯：；甲苯：；对二甲苯：；；选苯为参考组分：；解得T2=94.61℃；；=0.6281=0.2665故泡点温度为94.61℃，且；；(2)相对挥发度法设t=95℃，同上求得=1.569，=0.6358，

6、=0.2702，，故泡点温度为95℃，且；；5、一烃类混合物含甲烷5%(mol)，乙烷10%，丙烷30%及异丁烷55%，试求混合物在25℃时的泡点压力和露点压力。解1：因为各组分都是烷烃，所以汽、液相均可以看成理想溶液，值只取决于温度和压力。可使用烃类的P-T-K图。⑴泡点压力的计算：75348假设P=2.0MPa，因T=25℃，查图求组分i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)异丁烷(4)∑0.050.100.300.551.008.51.80.570.260.4250.180.1710.1430.919=0

7、.919＜1，说明所设压力偏高，重设P=1.8MPa组分i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)异丁烷(4)∑0.050.100.300.551.009.41.950.620.280.470.1950.1860.1541.005=1.005≈1，故泡点压力为1.8MPa。⑵露点压力的计算：假设P=0.6MPa，因T=25℃,查图求组分i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)异丁烷(4)∑0.050.100.300.551.0026.05.01.60.640.00190.020.18750.85941.0688=1.06

8、88＞1.00，说明压力偏高，重设P=0.56MPa。组分i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)异丁烷(4)∑0.050.100.300.551.0027.85.381.690.680.00180.01860.17750.80881.006=1.006≈1，故露点压力为0.56MPa。解2：(1)求泡点压力：设P1=1000KPa，由25℃，1000KPa，查P-T-K列线图得=16.5=3.2=1.0=0.43所以选异丁烷为参考组分，查得P=1