化工原理课后习题答案上下册(钟理版).doc

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下册第一章蒸馏

1.苯酚(C6H5OH)(A)和对甲酚(C6H4(CH3)OH)(B)的饱和蒸气压数据为
温度
T℃苯酚蒸气压
kPa对甲酚蒸气压
kPa温度
t℃苯酚蒸气压
kPa对甲酚蒸气压
kPa

试按总压P=75mmHg(绝压)计算该物系的“t-x-y〞数据,此物系为理想体系。
解：
总压P=75mmHg=10kp。
由拉乌尔定律得出xA＋xB=P
所以
xA=；yA=。
因此所求得的t-x-y数据如下：
t,℃xy
113.711

120.000.

2.承接第一题，利用各组数据计算
〔1〕在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度,取各的算术平均值为，算出对的最大相对误差。
〔2〕以平均作为常数代入平衡方程式算出各点的“y-x〞关系,算出由此法得出的各组yi值的最大相对误差。
解：.
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〔1〕对理想物系，有＝。所以可得出
t,℃

算术平均值=。对的最大相对误差＝。
〔2〕由得出如下数据：
t,℃
10.8370.6920.5580.4400.3210.2010.0950
10.8710.7480.6250.5090.3840.2490.1220
各组yi值的最大相对误差=0.3%。

3.乙苯(A)与苯乙烯(B)的饱和蒸气压与温度的关系可按下式计算:

式中的单位是mmHg,T的单位是K。
问:总压为60mmHg(绝压)时，A与B的沸点各为多少?在上述总压和65℃时,该物系可视为理想物系。此物系的平衡气、液相浓度各为多少摩尔分率？
解：
由题意知
TA=℃
TB=℃
65℃时，算得＝68.81mmHg；mmHg。由xA＋〔1－xA〕=60得
xA＝0.56，xB=0.44;yA=xA/60=0.64;yB。

无

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5假设苯—甲苯混合液中含苯〔摩尔分率〕，试根据此题中的t—x—y关系求：
溶液的泡点温度及其平衡蒸气的瞬间组成；
溶液加热到100℃，这时溶液处于什么状态？各相的量和组成为假设干？
该溶液加热到什么温度时才能全部气化为饱和蒸气？这时蒸气的瞬间组成如何？
to
x1.0000.7800.5810.4110.2580.1300
y1.0000.9000.7770.6320.4560.2620
解：
〔1〕由苯—甲苯的t—x—y关系得时，
℃

〔2〕溶液加热到100℃时处于气液混合共存区气液相组成各位
x=0.26；。
根据杠杆原理，气液相量之比＝＝2:1。
〔3〕由气液平衡关系知溶液加热到102℃时才能全部气化为饱和蒸气，此时。

6常压下将含苯〔A〕60%、甲苯〔B〕40%〔均指摩尔百分数〕的混合液闪蒸〔即平衡蒸馏〕，得平衡气、液相，气相摩尔数占总摩尔数的分率—气化率〔1-q〕为0.30。物系相对挥发度=2.47，试求：闪蒸所得气、液相的浓度。
假设改用简单蒸馏，令残液浓度与闪蒸的液相浓度相同，问：馏出物中苯的平均浓度为多少？提示：假设原料液、平衡液、气相中A的摩尔分率分别以xF、x、y表示，那么存在如下关系：。
解：
〔1〕闪蒸
由和，解方程得＝0.54。从而＝0.74。.
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〔2〕简单蒸馏
由方程和得出
=0.79，即馏出物中苯的平均浓度为79％。

7．某二元物系，原料液浓度xF=0.42，连续精馏别离得塔顶产品浓度xD=0.95。塔顶产品中易挥发组分回收率=0.92，求塔底产品浓度xW。以上浓度皆指易挥发组分的摩尔分率。
解：
由和得出=0.056。
8有一二元理想溶液，在连续精馏塔中精馏。原料液组成50%(摩尔%)，饱和蒸气进料。原料处理量为每小时l00kmol，塔顶、塔底产品量各为50kmol/h，精馏段操作线方程为yx+0.15，塔釜用间接蒸气加热，塔顶采用全凝器，泡点回流。试求:
〔1〕塔顶、塔底产品组成(用摩尔分率表示)；
〔2〕全凝器中每小时冷凝蒸气量;
〔3〕提馏段操作线方程;
〔4〕假设全塔平均相对挥发度=3.0，塔顶第一块板的液相默弗里板效率EML=O.6,求离开塔顶第二块板的气相组成。
解：
〔1〕由精镏段方程及的精馏段操作线方程为yx
和＝0.15，解得
＝5，xD＝0.9，xW
〔2〕全凝器中每小时冷凝蒸气量V＝(+1)D=300〔kmol/h〕。
〔3〕提镏段操作线方程
－0.025。
〔4〕求离开塔顶第二块板的气相组成
EML=＝0.6，又＝＝＝
解得
又由物料平衡得.
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＝－(xD－)＝0.9－〔0.9－0.81〕＝0.825。

9有一二元理想溶液，在连续精馏塔中精馏。原料液组成50%(摩尔%)，饱和蒸汽进料。原料处理量为每小时l