化工原理王曉紅版習(xí)題答案第三章

1、第3章1計(jì)算甲醇在30的水中的擴(kuò)散系數(shù)。解：擴(kuò)散系數(shù)其中水的締合參數(shù)為a=1.9，水的分子量Ms=18g/mol，T=303K，甲醇在正常沸點(diǎn)下的摩爾體積VA=25.8cm3/mol。所以甲醇在30的水中的擴(kuò)散系數(shù)為2.3710-5m2/s。2正庚烷（A）和正辛烷（B）所組成的混合液，在388K時(shí)沸騰，外界壓力為101.3kPa，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測定，在該溫度條件下的，試求相平衡時(shí)氣、液相中正庚烷的組成。（原題 8）解：3苯酚（A）和對甲苯酚（B）的飽和蒸氣壓數(shù)據(jù)如下：溫度t/苯酚蒸氣壓/ kPa對甲苯酚蒸氣壓/ kPa溫度t/苯酚蒸氣壓/ kPa對甲苯酚蒸氣壓/ 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試按總壓P=75mmHg（絕壓）計(jì)算該物系的t-x-y相平衡數(shù)據(jù)并畫出相圖，該物系為理想物系。解：計(jì)算結(jié)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繪圖4將含苯摩爾分?jǐn)?shù)為0.5，甲苯摩爾分?jǐn)?shù)為0.5的溶液加以汽化，汽化率為1/3，已知物系的相對揮發(fā)度為2.47，試計(jì)算：（1）作簡單蒸餾時(shí)，氣相與液相產(chǎn)物的組成；（2）作平衡蒸餾時(shí)，氣相與液相產(chǎn)物的組成；解：（1）作簡單蒸餾時(shí)，設(shè)液相產(chǎn)物的組成為x2。通過試差法，可以求得x2=0.4117。再通過物料衡算，可以得到（2）作平衡蒸餾時(shí)，殘液率物料橫算式為相平衡方程為：聯(lián)立上述兩個(gè)方程，可以得到x=0.426

4、，y=0.648。5每小時(shí)將15000kg含苯40%和甲苯60%的溶液，在連續(xù)精餾塔中進(jìn)行分離。操作壓力為101.3kPa，要求餾出液能回收原料中的97.1%的苯，釜液中含苯不高于2%（以上均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）。求餾出液和釜液的摩爾流率及摩爾組成。（原題 10）解：根據(jù)質(zhì)量衡算與回收率的定義：所以所以所以所以摩爾流率為6在一連續(xù)精餾塔中分離某二元理想混合液。原料液流量為100kmol/h,濃度為0.4(摩爾分率，下同)。要求塔頂產(chǎn)品濃度為0.9，塔釜濃度為0.1。試求：（1）餾出液與釜?dú)堃旱牧髁?；?）若每小時(shí)從塔頂采出50kmol餾出液，工藝要求應(yīng)作何改變？（原題 11）解：根據(jù)如果每小時(shí)從塔頂

5、采出50kmol餾出液，則由得即由于，所以7某液體混合物易揮發(fā)性組分含量為0.6，在泡點(diǎn)狀態(tài)下連續(xù)送入精餾塔，加料量為100，易揮發(fā)性組分的回收率為99%，釜液易揮發(fā)性組分含量為0.05，回流比為3，以上均為摩爾分?jǐn)?shù)。試求：（1）塔頂產(chǎn)品與塔底產(chǎn)品的摩爾流率；（2）精餾段和提餾段內(nèi)上升蒸汽及下降液體的摩爾流率；（3）精餾段和提餾段的操作線方程。解：（1）根據(jù)題意，所以所以（2） (3)精餾段操作線方程：提餾段操作線方程：8采用常壓連續(xù)精餾塔分離苯-甲苯混合物。原料中含苯0.44（摩爾分?jǐn)?shù)，下同），進(jìn)料為氣液混合物，其中蒸汽與液體量的摩爾比為1:2。已知操作條件下物系的平均相對揮發(fā)度為2.5，操

6、作回流比為最小回流比的1.5倍。塔頂采用全凝器冷凝，泡點(diǎn)回流，塔頂產(chǎn)品液中含苯0.96。試求：（1）操作回流比；（2）精餾段操作線方程；（3）塔頂?shù)诙永碚摪宓钠合嘟M成。解：根據(jù)題意=2/3，故進(jìn)料線方程：相平衡線方程：聯(lián)立上述兩式，可以求得xq=0.365，yq=0.59則最小回流比：操作回流比：R=1.5Rmin=1.51.644=2.466精餾段操作線方程：塔頂?shù)诙永碚摪宓臍庖合嘟M成由得到x1=0.9057由，得到x2=0.82429用一精餾塔分離苯-甲苯溶液，進(jìn)料為氣液混合物，氣相占50%（摩爾分?jǐn)?shù)），進(jìn)料混合物中苯的摩爾分率為0.60，苯與甲苯的相對揮發(fā)度為2.5，現(xiàn)要求塔頂、塔

7、底產(chǎn)品組成分別為0.95和0.05（摩爾分率），回流比取最小回流比的1.5倍。塔頂分凝器所得的冷凝液全部回流，未冷凝的蒸氣經(jīng)過冷凝冷卻后作為產(chǎn)品。試求：（1）塔頂塔底產(chǎn)品分別為進(jìn)料量的多少倍？（2）塔頂?shù)谝焕碚摪迳仙恼魵饨M成為多少？解：（1）對全塔做總物料衡算以及對全塔做組分A的物料衡算，可以得到：其中，所以（2）氣液平衡方程為：進(jìn)料線方程為：聯(lián)立上述方程，得，故進(jìn)料線與相平衡線的交點(diǎn)為（0.492, 0.708）。最小回流比：所以回流比為：分凝器相當(dāng)于一塊理論板，設(shè)離開分凝器的液相組成為x0：則可以得到精餾段的操作線方程為：所以，塔頂?shù)谝粔K理論板上的蒸汽組成為：10如圖所示，常壓連續(xù)精餾塔具有一層實(shí)際塔板及一臺蒸餾釜，原料預(yù)熱到泡點(diǎn)由塔頂加入，進(jìn)料組成（易揮發(fā)性組分的摩爾分率，下同）。塔頂上升蒸汽經(jīng)全凝器全部冷凝后作為產(chǎn)品，已知塔頂餾出液的組成為0.28，塔頂易揮發(fā)性組分的回收率為80%。系統(tǒng)的相對揮發(fā)度為2.5。試求釜液組成及塔板的默弗里板效率。xWxDxF解：（1）對全塔做總物料衡算以及對全塔做組分A的物料衡算，可以得到：其中，由于塔頂易揮發(fā)組分的回收率為80%，所以，可定義得到所以，由于，所以所以（2）