化工原理習(xí)題解答

1、第6章蒸儲6-1.苯(A)和甲苯(B)的飽和蒸氣壓數(shù)據(jù)為苯的飽和蒸氣壓pA /kPa甲苯的飽和蒸氣壓pB/kPa80.2101.3339.9984.1113.5944.488.0127.5950.692.0143.7257.696.0160.5265.66100179.1974.53104199.3283.33108221.1993.93110.4233.05101.33根據(jù)上表數(shù)據(jù)作101.33kPa下苯和甲苯溶液的t y x圖及y x圖。此溶液服從拉烏Xa解:爾定律。(1)2.44,(2) y2.44x)1 1.44x解：由80.22.531.0184.12.560.8230.91988.

2、02.520.6590.82592.02.500.5080.71696.02.440.3760.5951002.400.2560.4561042.390.1550.3091082.360.0580.131110.42.3000Pa0Pb0，x 2.44x11 x 1 1.44x計算所得的一系列 y、x值與習(xí)題6-1之值很接近。6-3.將含24% (摩爾分?jǐn)?shù),卜同)易揮發(fā)組分的某液體混合物送入一連續(xù)精儲塔中。80.21.01.084.10.8230.92588.00.6590.8392.00.5080.7296.00.3760.5961000.2560.4531040.1550.3041080.

3、0580.123110.400PPb0Pa00TT；yA -xAPA PBP6-2.利用習(xí)題6-1的數(shù)據(jù)(1)計算相對揮發(fā)度 。(2)寫出平衡方程式。(3)算出y x的一系列平衡數(shù)據(jù)與習(xí)題 1作比較。要求儲出液含95%易揮發(fā)組分，釜液含3%易揮發(fā)組分。送至冷凝器的蒸氣量為 850kmol h 1 ,流入精微塔的回流液量為 670kmol h 1。試求：（1）每小時能獲得多少 kmol的儲出液？多少kmol的釜液？（2）回流比R 為多少？ D3.72 ）（答：D 180kmol h 1 , W 608.6kmol 解：V L D,D V L 850 670 180kmol h 1 ,670180

4、3.72 ,W 180 W,Fxf Dxd Wxw 即 0.24F0.95 180 F 180 0.03,1 解得：F 788.6kmol h ,W F D 788.6 180 608.6kmol h 1。卜同）6-4.有10000kg h 1含物質(zhì)A （摩爾質(zhì)量為78kg kmol 1 ） 0.3 （質(zhì)量分?jǐn)?shù), 和含物質(zhì)B （摩爾質(zhì)量為90kg kmol 1 ） 0.7的混合蒸氣自一連續(xù)精微塔底送入。若要求 塔頂產(chǎn)品中物質(zhì) A的組成為0.95,釜液中物質(zhì)A的組成為0.01。試求：（1）進(jìn)入冷凝器底蒸氣流量為多少？以摩爾流量表示。（2）回流比R為多少？（答：（1） V 116kmol h 1

5、; （2） R 1.96 ）解：F D W,Fxf Dxd Wxw, D 3085.1kg hXd0.95/780.95 0.050.956,7890Xf0.3/780.3 0.70.33,7890Md0.956 78 0.044 90 78.53,Mf0.33 78 0.67 90 86.11,1000086.113085.178.53116kmol h ,39.28kmol hV116V （R 1）D R 1 1 1.96。D39.286-5.某連續(xù)精微塔，泡點加料，已知操作線方程如下:精微段 y 0.8x 0.172提福段 y 1.3x 0.018試求原料液、儲出液、釜液組成及回流比。（

6、答：Xf0.38 ； Xd 0.86; Xw 0.06 ； R 4 ）R解：精微段操作線的斜率為一R 0.8 ,R 4；精福段操作線的截距為Xd0.172。R 1Xd 0.86； 提儲段操作線在對角線的坐標(biāo)為:ywx xw ,Xw1.3xw 0.018,Xw0.06；泡點進(jìn)料，q線為垂直線，兩操作線交點的橫坐標(biāo)為xF ,y 0.8xF 0.172,y 1.3xF 0.018,xF0.38。6-6 .要在常壓操作的連續(xù)精微塔中把含0.4苯及0.6甲苯的溶液加以分離，以便得到含0.95苯的微出液和0.04苯（以上均為摩爾分?jǐn)?shù)）的釜液?；亓鞅葹?,泡點進(jìn)料，進(jìn)料量為100kmol h 1。求從冷凝器

7、回流入塔頂?shù)幕亓饕旱牧髁考白愿胨椎恼魵獾牧髁?。（答：L 118.68kmol h 1； V 158.24kmol h 1 ）解：由 F D W、 FxFDxd Wxw,解得：D FXW 100 0.4 0.0439.56kmol h 1,xD xW0.95 0.04 1L RD 3 39.56 118.68kmol h ,V V （R 1）D4 39.56 158.24kmol h1。6-7.在連續(xù)精微塔中將甲醇 30% （摩爾分?jǐn)?shù)，下同）的水溶液進(jìn)行分離，以便得到含 甲醇95%的儲出液及3%的釜液。操作壓力為常壓，回流比為 1.0,進(jìn)料為泡點液體，試求 理論板數(shù)及加料位置。常壓下甲醇和

8、水的平衡數(shù)據(jù)如下：液相中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù)/%氣相中甲醇的摩爾分?jǐn)?shù)/%1000.00.096.42.013.493.54.023.491.26.030.489.38.036.587.710.041.884.415.051.781.720.057.978.030.066.575.340.072.973.150.077.971.260.082.569.370.087.067.680.091.566.090.095.865.095.097.964.5100.0100.0（答：Nt 8; 6塊板進(jìn)料）解：x xD , y xD在y x圖上得a點,精微段截距-X 095 0.475, R 11 1在y x圖

9、上得c點，連接ac得精微段操作線,過x Xf做垂直線與精微段操作線的交點d ,當(dāng)x Xw時，提儲段操作線 y Xw對角線上b點，在平衡線與操作線間作梯級，塔內(nèi)理論板數(shù)為八塊，加料板為第六塊。（圖略）6-8.用一連續(xù)精儲塔分離苯甲苯混合液，原料中含苯 0.4,要求塔頂儲出液中含苯 0.97,釜液中含苯0.02 （以上均為摩爾分?jǐn)?shù)），若原料液溫度為250C,求進(jìn)料熱狀態(tài)參 數(shù)q為多少？若原料為氣液混合物，氣液比為 3/4, q值為多少？（答：q 1.35 ; q 0.57 ）A / M A a/M Ab/Mb95 C,r苯30724.2kJ kmol1r甲苯32200kJ kmol ,10.4r苯

10、 0.6r甲苯 31609.7kJ kmol ,25 95 一一0.4/78八F泡點為 查得：0.4/78 0.6/920.44,平均溫度：60 C ,211查得60C苯的比熱為cp 143.5kJ kmol K ,11甲苯的比熱為cp 169.3kJ kmol K , 1- Cp 0.4 143.5 0.6 169.5 159.1kJ kmol K31609.7 159.1（95 25） （ “ q 1.35;31609.7氣液混合物：-4q 汽化率 -0.57。6-9.某液體混合物含易揮發(fā)組分0.65 （摩爾分?jǐn)?shù)，下同），以飽和蒸汽加入連續(xù)精儲塔中，加料量為50kmol h 1 ,殘液組成

11、為0.04,塔頂產(chǎn)品的回收率為 99%,回流比為3,試求：（1）塔頂、塔底的產(chǎn)品流量；（2）精儲段和提儲段內(nèi)上升蒸汽及下降液體的流量；（3）寫出精福段和提福段的操作線方程。Dx解：根據(jù)回收率的定義有：DxD ,FXf又 FXfDXd WXw,WXw d1，F(xiàn)Xf皿 FXf(1)WxwD F W 50根據(jù)回流比的定義 R500.65 (1 0.99)18.125kmol h ，0.048.125 41.875kmol hL/D 有:L RD 3 41.875 125.625kmol h_-_1又 V L D (R 1)D(3 1) 41.875 167.5kmol h ,因為進(jìn)料為飽和蒸氣 q

12、0,所以提儲段上升蒸氣和下降的液流量如下:_1V V (1 q)F 167.5 (1 0) 50 117.5kmol h ,_ 1L L qF 125.625 0 50 125.625kmol h ；由回收率定義得:41.875精微段操作線方程為：Rxdy xR 1 R 13即 y 0.75x 0.1925, 提福段操作線方程為：LWxwy xL W L W3x1077 0.75x3 1125.625X125.625 8.1250.1925,8.125 0.04125.625 8.125Fxf50 0.65 0.99 xD 0.77,D0.5 （摩爾分即 y 1.07x 0.03。6-10 .

13、 一常壓操作的精微塔用來分離苯和甲苯的混合物。已知進(jìn)料中含苯數(shù)，下同），且為飽和蒸汽進(jìn)料。塔頂產(chǎn)品組成為0.9,塔底產(chǎn)品組成為 0.03,塔頂為全凝器,泡點回流。原料處理器為 10kmol h 1 ,系統(tǒng)的平均相對揮發(fā)度為 2.5,回流比是最小 回流比的1.166倍。試求：（1）塔頂、塔底產(chǎn)品的流量；（2）塔釜中的上升蒸汽流量；（3） 塔頂?shù)诙K理論板上升蒸汽的組成。解： FD W, FxfF (xD xF )F0,xD xWW 10Dxd Wxw ,10 (0.9 0.5)0.9 0.0314.6kmol h ,RminXDyqxqyqxfyqxq4.6 5.4kmol h 0.5,xqyq

14、r"(1q0.286 ,2.5xq1 (2.5 1)xq則 Rmin0.9 0.5.一1.87 ,0.5 0.286Vmin(RminVminVmin1)D(1.87 1) 5.4 15.5kmol h (1 q)F1VminF 15.5 10 5.5kmol h 塔釜中的上升蒸汽流量：V 1.3Vmin 1.3 5.5塔頂上升蒸汽量V V_ , _.17.15kmol h ；_1F 17.15kmol h ,(RV1)D17.15 15.42.18 ,塔頂?shù)谝粔K板下降液體組成yxd x11 (1)x1（理論板）2.5x1X1為:1 (2.5 1)x1x1 0.783,塔頂?shù)诙K理論

15、板上升的蒸汽組成y2為:xd2.18R 12.18 10.7830.92.18 10.82。6-11 .某二元混合物含易揮發(fā)組分0.4 (摩爾分?jǐn)?shù)，下同)，用精微方法加以分離，所用精儲塔具有7塊理論板(不包括釜)。塔頂裝有全凝器，泡點進(jìn)料與回流。在操作條件下 該物系平均相揮發(fā)度為 2.47,要求塔頂組成為 0.9,輕組分回收率為 90%。試求：(1)為達(dá)到分離要求所需要的回流比為多少？(2)若料液組成因故障降為0.3,儲出率D/F及回流比與(1)相同。塔頂產(chǎn)品組成及回收率有何變化？(3)若料液組成降為 0.3,但要求塔頂產(chǎn)品組成及回收率不變，回流比應(yīng)為多少？(答：R 3.3 , xd 0.72

16、 ,96% , R 6.4)解：本題由于理論板數(shù)已定，要確定各操作參數(shù)屬操作型計算，需采用試差法計算。根據(jù)回收率和物料衡算可計算出：DxF0.9 0.4 八， 0.4,F xD 0.9xwXfDFXd0.4 0.4 0.91D1 0.40.0667,由于XD、Xw、Xf及q均為已知。先設(shè)一 R值，則平衡線與操作線如下:平衡線:2.47x1 1.47x精福線:R XdX R 1 R 10.9R 1加料線：x xF0.4,提儲線：yRD F x RD F WWxwRD F W將平衡線與操作線繪在 x y圖上，在兩線間作梯級得理論板數(shù)N。如果N 7,則應(yīng)增大回流比，否則反之，重復(fù)計算；如果 N 7,

17、但X8 而，此時應(yīng)稍微增大回流比 R值，直到X8稍小于和等于Xw為止。根據(jù)上述過程經(jīng)試差作圖得理論板數(shù)(圖略)。此時R 3.3, N 7,X8 Xw 0.0667。即所求回流比為 3.3 ;由于料液組成的改變，在儲出率及回流比均與相同的情況下， 塔頂、塔底產(chǎn)品 組成均要發(fā)生改變。先設(shè)一塔頂組成Xd ,由物料衡算得Xw ,根據(jù)Xd、Xw、Xf、q、R及D / F作操作線。在操作線與平衡線間作梯級。如果N 7則降低Xd ,否則反之，重復(fù)計算直到N 7, x8 xW時為止。經(jīng)圖解試差得：Xd0.72。（圖略）DxF TXd 0.3 04 0.72則 Xw F 0.02,1 D 1 0.4 F與N 7, X8 0.72一致，即為所求。D