化工原理王晓红版习题答案第三章_第1页
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文档简介

1、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。所以甲醇在30的水中的扩散系数为2.3710-5m2/s。2正庚烷(A)和正辛烷(B)所组成的混合液,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、液相中正庚烷的组成。(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/ kPa113.7114.6115.4

2、116.3117.010.010.410.811.1911.587.707.948.208.508.76117.8118.6119.4120.011.9912.4312.8513.269.069.399.7010.0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,该物系为理想物系。解:计算结果tPaPbxy113.7107.711114.610.47.940.8373980.870894115.410.88.20.6923080.747692116.311.198.50.5576210.62397811711.588.760.4397160.509191117.81

3、1.999.060.3208190.384662118.612.439.390.2006580.249418119.412.859.70.0952380.12238112013.261000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)作简单蒸馏时,气相与液相产物的组成;(2)作平衡蒸馏时,气相与液相产物的组成;解:(1)作简单蒸馏时,设液相产物的组成为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

4、,y=0.648。5每小时将15000kg含苯40%和甲苯60%的溶液,在连续精馏塔中进行分离。操作压力为101.3kPa,要求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组成。(原题 10)解:根据质量衡算与回收率的定义:所以所以所以所以摩尔流率为6在一连续精馏塔中分离某二元理想混合液。原料液流量为100kmol/h,浓度为0.4(摩尔分率,下同)。要求塔顶产品浓度为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,工艺要求应作何改变?(原题 11)解:根据如果每小时从塔顶

5、采出50kmol馏出液,则由得即由于,所以7某液体混合物易挥发性组分含量为0.6,在泡点状态下连续送入精馏塔,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,所以所以(2) (3)精馏段操作线方程:提馏段操作线方程:8采用常压连续精馏塔分离苯-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

6、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组成。解: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=1.51.644=2.466精馏段操作线方程:塔顶第二层理论板的气液相组成由得到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,现要求塔顶、塔

7、底产品组成分别为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全部回流,未冷凝的蒸气经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组成为多少?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,所以(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:所以回流比为:分凝器相当于一块理论板,设离开分凝器的液相组成为x0:则可以得到精馏段的操作线方程为:所以,塔顶第一块理论板上的蒸汽组成为:10如图所示,常压连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,进料组成(易挥发性组分的摩尔分率,下同)。塔顶上升蒸汽经全凝器全部冷凝后作为产品,已知塔顶馏出液的组成为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。试求釜液组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%,所以,可定义得到所以,由于,所以所以(2)

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