化工原理王晓红版习题答案.doc

第３章１．计算甲醇在３0℃的水中的扩散系数解：扩散系数其中水的缔合参数为a=1.9，水的分子量Mｓ＝１8g／moｌ,Ｔ＝303K，,甲醇在正常沸点下的摩尔体积VA=25.8cm3/mol因此甲醇在30℃的水中的扩散系数为2.３7×１0-5ｍ２/s2．正庚烷(A）和正辛烷(B）所构成的混合液,在388Ｋ时沸腾，外界压力为1０1.３kPa,根据实验测定,在该温度条件下的，,试求相平衡时气、液相中正庚烷的构成原题 8)解:3.苯酚（Ａ)和对甲苯酚（B）的饱和蒸气压数据如下：温度ｔ／℃苯酚蒸气压／ kPａ对甲苯酚蒸气压／ kＰa温度t／℃苯酚蒸气压/　kPａ对甲苯酚蒸气压／ kPa１13.7114．６115.4116．３117.010．010.410.811.１911.5８7.707.９４8.2０8．508.７6117．8118.6１19．41２０.0１１.99１２．4312.8513．２69.069.３９９．701０.0试按总压P＝７5ｍｍHｇ(绝压)计算该物系的ｔ-x-y相平衡数据并画出相图,该物系为抱负物系解：计算成果tＰaPbｘy113.7107.71111４.610．47.9４0．8３73980.870894115.４１0.8８．20.６9230８0．7４7６９2116.31１.198.50.5576210．623978１1711.588.760.4３971６0.５０9191１１7.81１．９9９.0６０.３２08190.3８４６6２118．６1２．439.３90.5８0.249418１１9.412．8５9．７０．0９52３８0.122381１20１3.２６1０0０绘图４.将含苯摩尔分数为0.5，甲苯摩尔分数为0.5的溶液加以汽化，汽化率为1／3，已知物系的相对挥发度为2.47,试计算:(1)作简朴蒸馏时,气相与液相产物的构成；（2）作平衡蒸馏时，气相与液相产物的构成;解：(1）作简朴蒸馏时,设液相产物的构成为x2。

通过试差法,可以求得x2＝0.4１17再通过物料衡算，可以得到(２）作平衡蒸馏时,残液率物料横算式为相平衡方程为:联立上述两个方程，可以得到x=0．426，y=0.６485.每小时将１50０0kg含苯40%和甲苯60％的溶液，在持续精馏塔中进行分离操作压力为１01．3kPa,规定馏出液能回收原料中的9７.1%的苯,釜液中含苯不高于2%（以上均为质量百分数）求馏出液和釜液的摩尔流率及摩尔构成原题 １０）解:根据质量衡算与回收率的定义:因此因此因此因此摩尔流率为6．在一持续精馏塔中分离某二元抱负混合液原料液流量为1０0kmol/h,浓度为０.4（摩尔分率，下同)规定塔顶产品浓度为0.9,塔釜浓度为0.1试求:(１)馏出液与釜残液的流量；(2)若每小时从塔顶采出５０kmoｌ馏出液,工艺规定应作何变化?(原题　1１)解：根据如果每小时从塔顶采出50kｍoｌ馏出液,则由得即由于,因此7．某液体混合物易挥发性组分含量为0.6,在泡点状态下持续送入精馏塔,加料量为100，易挥发性组分的回收率为99％,釜液易挥发性组分含量为0.05，回流比为３，以上均为摩尔分数试求：（1）塔顶产品与塔底产品的摩尔流率；(2)精馏段和提馏段内上升蒸汽及下降液体的摩尔流率；（3)精馏段和提馏段的操作线方程。

解:（1)根据题意，因此因此（2）　(３)精馏段操作线方程：提馏段操作线方程:8．采用常压持续精馏塔分离苯－甲苯混合物原料中含苯0.4４(摩尔分数,下同),进料为气液混合物，其中蒸汽与液体量的摩尔比为1:2已知操作条件下物系的平均相对挥发度为２.5，操作回流比为最小回流比的1.5倍塔顶采用全凝器冷凝，泡点回流,塔顶产品液中含苯0．9６试求：（1）操作回流比；（2）精馏段操作线方程；(3）塔顶第二层理论板的汽液相构成解:⑴根据题意=2/3，故进料线方程：相平衡线方程:联立上述两式,可以求得ｘq＝0.365,yｑ=0.５9则最小回流比：操作回流比:R=１．5Rmiｎ＝1．5×１.6４4=2.466⑵精馏段操作线方程:⑶塔顶第二层理论板的气液相构成由得到ｘ1=０．9０57由,得到ｘ2=０．82429．用一精馏塔分离苯-甲苯溶液，进料为气液混合物,气相占50％（摩尔分数），进料混合物中苯的摩尔分率为0.60，苯与甲苯的相对挥发度为2.5,现规定塔顶、塔底产品构成分别为0.95和0.0５(摩尔分率）,回流比取最小回流比的1.5倍塔顶分凝器所得的冷凝液所有回流,未冷凝的蒸气通过冷凝冷却后作为产品试求：（１）塔顶塔底产品分别为进料量的多少倍？（2）塔顶第一理论板上升的蒸气构成为多少？解:(１）对全塔做总物料衡算以及对全塔做组分A的物料衡算,可以得到:其中,,,因此(2）气液平衡方程为:进料线方程为:联立上述方程，得，故进料线与相平衡线的交点为(0.４92, 0.708）。

最小回流比:因此回流比为：分凝器相称于一块理论板,设离开分凝器的液相构成为ｘ0：则可以得到精馏段的操作线方程为：因此,塔顶第一块理论板上的蒸汽构成为:１０．如图所示,常压持续精馏塔具有一层实际塔板及一台蒸馏釜，原料预热到泡点由塔顶加入，进料构成(易挥发性组分的摩尔分率,下同)塔顶上升蒸汽经全凝器所有冷凝后作为产品，已知塔顶馏出液的构成为０.28，塔顶易挥发性组分的回收率为80%系统的相对挥发度为2.５试求釜液构成及塔板的默弗里板效率xWxDxF解：（1)对全塔做总物料衡算以及对全塔做组分A的物料衡算,可以得到：其中，，,由于塔顶易挥发组分的回收率为8０%,因此,可定义得到因此，由于,因此因此（２)由于蒸馏釜可以视为一层理论板，因此离开该釜的气液两相呈平衡状态,即:对塔板做易挥发组分的物料衡算，塔板上下可以视为恒摩尔流，可得或因此对于气相莫弗里板效率，与x1呈平衡的气相构成为：因此，对于液相莫弗里板效率,与y１呈平衡的液相构成为：因此,。