化工原理下册课后习题答案.pdf

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化工原理课后习题解答

夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大学出版
社,2005.)

田志高

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第五章蒸馏

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(℃)80.1859095100105

x0.9620.7480.5520.3860.2360.11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P*，P*，由于总压
BA

P=99kPa，则由x=(P-P*)/(P*-P*)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x
BAB
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（）和正己烷（）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求
C5H12C6H14P=13.3kPa

下该溶液的平衡数据。

温度223.1233.0244.0251.0260.6275.1291.7309.3
C5H12

248.2259.1276.9279.0289.0304.8322.8341.9
KC6H14

饱和蒸汽压（kPa）1.32.65.38.013.326.653.2101.3

解：根据附表数据得出相同温度下（）和（）的饱和蒸汽压
C5H12AC6H14B

以t=248.2℃时为例，当t=248.2℃时P*=1.3kPa
B

查得P*=6.843kPa
A

得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表

t（℃）248251259.1260.6275.1276.9279289291.7304.8

309.3

P*（kPa）6.8438.00012.47213.30026.60029.48433.42548.87353.20089.000101.300
A
P*(kPa)1.3001.6342.6002.8265.0275.3008.00013.30015.69426.60033.250利用拉乌尔定
B
律计算平衡数据

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平衡液相组成以260.6℃时为例

当t=260.6℃时x=(P-P*)/(P*-P*)
BAB

=(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=P*x/P=13.3×1/13.3=1同理得出其他温度下平衡气液
A
相组成列表如下

t(℃)260.6275.1276.9279289

x10.38350.33080.02850

y10.7670.7330.5240

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=P*/P*计算出各温度下的相对挥发度
AB
：

t(℃)248.0251.0259.1260.6275.1276.9279.0289.0291.7304.8

309.3

α----5.2915.5634.178----

取275.1℃和279℃时的α值做平均α=(5.291+4.178)/2=4.730
m

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(℃)260.6275.1276.9279289

α5.2915.5634.178

x10.38350.33080.20850

y10.7460.7000.5550

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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)=∫xdx/(y-x)以及气液平衡关系y=0.46x+0.549
xF

得ln(W/F)=∫xdx/(0.549-0.54x)=0.54ln[(0.549-0.54x)/(0.549-0.54x)]
xFF

∵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+0.5