化工原理课后习题答案上下册钟理.docx

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
kPa113.7
114.6
115.4
116.3
117.010.0
10.4
10.8
11.19
11.587.70
7.94
8.2
8.5
8.76117.8
118.6
119.4
120.0
11.99
12.43
12.85
13.26
9.06
9.39
9.70
10.0
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
114.60.8370.871
115.40.6920.748
117.00.4400.509
117.80.3210.385
118.60.2010.249
119.40.0950.122
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：
（1）对理想物系，有＝。所以可得出
t,℃113.7114.6115.4116.3117.0117.8118.6119.4120.0
1.2991.3101.3171.3161.3221.3231.3241.3251.326
算术平均值==1.318。对的最大相对误差＝。
（2）由得出如下数据：
t,℃113.7114.6115.4116.3117.0117.8118.6119.4120.0
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.已知乙苯(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=334.95K＝61.8℃
TB=342.84K=69.69℃
65℃时，算得＝68.81mmHg；=48.93mmHg。由xA＋（1－xA）=60得
xA＝0.56，xB=0.44;yA=xA/60=0.64;yB=1-0.64=0.36。

无

5若苯—甲苯混合液中含苯0.4（摩尔分率），试根据本题中的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？各相的量和组成为若干？
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？
toC80.1859095100105110.6
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x=0.4时，
泡点温度＝95.5℃
平衡蒸气的瞬间组成＝0.615
（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；y=0.47。
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y=0.4。

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。
若改用简单蒸馏，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：若原料液、平衡液、气相中A的摩尔分率分别以xF、x、y表示，则存在如下关系：。
解：
（1）闪蒸
由和，解方程得＝0.54。从而＝0.74。
（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，连续精馏分离得塔顶产品浓度xD=0.95。已知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，已知精馏段操作线方程为y