化工原理其次版

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化工原理其次版夏清，賈紹義課后習(xí)題解答

（夏清、賈紹義主編.化工原理其次版（下冊(cè)）.天津大學(xué)出版）社,2023.8.）

第1章蒸餾

1.已知含苯0.5（摩爾分

1

率）的苯-甲苯混合液，若外壓為99kPa，試求該溶液的飽和溫度。苯和甲苯的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)見(jiàn)例1-1附表。

t（℃）80.1859095100105

x0.9620.7480.5520.3860.2360.11解：利用拉烏爾定律計(jì)算氣液平衡數(shù)據(jù)

2

查例1-1附表可的得到不同溫度下純組分苯和甲苯

**

的飽和蒸汽壓PB，PA，由于總壓

P=99kPa，則由x=

***

(P-PB)/(PA-PB)可得出液相組成，這樣就可以得到一組繪平衡t-x圖數(shù)據(jù)。

以t=80.1℃為例x=（99-40）/（101.33-40）=0.962

同理得到其他溫度下液相組成如下表

3

根據(jù)表中數(shù)據(jù)繪出飽和液體線(xiàn)即泡點(diǎn)線(xiàn)

由圖可得出當(dāng)x=0.5時(shí)，相應(yīng)的溫度為92℃

2.正戊烷（C5H12）和正己烷（C6H14）的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)列于此題附表，試求P=13.3kPa下該溶液的平衡數(shù)據(jù)。

溫度C5H12223.1

4

233.0244.0251.0260.6275.1291.7309.3

KC6H14248.2259.1276.9279.0289.0304.8322.8341.9

飽和蒸汽壓(kPa)1.32.65.38.013.326.653.2101.3解：根據(jù)附表數(shù)據(jù)得出一致溫度下C5H12（A）和C6H14（B）的飽和蒸汽壓

5

與第n層板液相平衡的氣

*

相組成yn=2.4×0.41/（1+0.41×1.4）=0.625與第n+1層板液相平衡的

*

氣相組成yn+1=2.4×0.57/（1+0.57×1.4）=0.483

由式1-51EMV=（yn-yn+1）

*

/（yn-yn+1）

可得第n層板氣相

單板效率EMVn=（xn-1-xn）

*

/（yn-xn）

=（0.57-0.41）/

46

（0.625-0.41）

=74.4％

第n單板效率EMVn+1=/（y*

n+1-xn+1）

=（0.41-0.28（0.483-0.28）

=64％

層板氣相

（xn-xn+1）

）/47

第2章吸收

1.從手冊(cè)中查得101.33kPa,25℃時(shí),若100g水中含氨1g,則此溶液上方的氨氣平衡分壓為0.987kPa。已知在此濃度范圍內(nèi)溶液聽(tīng)從亨利定律，試求溶解度系數(shù)H

48

kmol/(m·kPa)及相平衡常數(shù)m

解：液相摩爾分?jǐn)?shù)x=（1/17）/[（1/17）+（100/18）=0.0105氣相摩爾分?jǐn)?shù)y=0.987/101.33=0.00974由亨利定律y=mx得m=y/x=0.00974/0.0105=0.928

液相體積摩爾分?jǐn)?shù)C

-33

=（1/17）/（101×10/10）

33

=0.5824×10mol/m由亨利定律P=C/H

49

3

得H=C/P=0.5824/0.987

3

=0.590kmol/(m·kPa)

2.101.33kPa,10℃時(shí)，氧氣在水中的溶解度可用P=

6

3.31×10x表示。式中：P為氧在氣相中的分壓kPa；x為氧在液相中的摩爾分率。試求在此溫度及壓強(qiáng)下與空氣充分接觸的水中每立方米溶有多少克氧。解：氧在氣相中的分壓P=101.33×21％=21.28kPa

50

11.在常壓連續(xù)精餾塔內(nèi)分開(kāi)乙醇-水混合液，原料液為飽和液體，其中含乙醇0.15（摩爾分率，下同），餾出液組成不低于0.8，釜液組成為0.02；操作回流比為2。若于精餾段側(cè)線(xiàn)取料，其摩爾流量為餾出液摩爾流量的1/2，側(cè)線(xiàn)產(chǎn)品為飽和液體，組成為0.6。試求所需的理論板層數(shù)，加料板及側(cè)線(xiàn)取料口的位置。物系平衡數(shù)據(jù)見(jiàn)例1-7。

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解：如下圖，有兩股出料，故全塔可以分為三段，由例1-7附表，在x-y直角坐標(biāo)圖上繪出平衡線(xiàn)，從xD=0.8開(kāi)始，在精餾段操作線(xiàn)與平衡線(xiàn)之間繪出水平線(xiàn)和鉛直線(xiàn)構(gòu)成梯級(jí)，當(dāng)梯級(jí)跨過(guò)兩操作線(xiàn)交點(diǎn)d時(shí)，則改在提餾段與平衡線(xiàn)之間繪梯級(jí)，直至梯級(jí)的鉛直線(xiàn)達(dá)到或越過(guò)點(diǎn)C(xW，xW)。

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如圖，理論板層數(shù)為10塊（不包括再沸器）出料口為第9層；側(cè)線(xiàn)取料為第5層

12.用一連續(xù)精餾塔分開(kāi)由組分A?B組成的理想混合液。原料液中含A0.44，餾出液中含A0.957（以上均為摩爾分率）。已知溶液的平均相對(duì)揮發(fā)度為2.5，

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最回流比為1.63，試說(shuō)明原料液的熱狀況，并求出q值。解：在最回流比下，操作線(xiàn)與q線(xiàn)交點(diǎn)坐標(biāo)（xq，yq）位于平衡線(xiàn)上；且q線(xiàn)過(guò)（xF，xF）可以計(jì)算出q線(xiàn)斜率即q/(1-q)，這樣就可以得到q的值

由式1-47Rmin=[(xD/xq)-α(1-xD)/(1-xq)]/（α-1）代入數(shù)據(jù)得

0.63=[(0.957/xq)-2.5×

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(1-0.957)/(1-xq)]/（2.5-1）

∴xq=0.366或xq=1.07（舍去）

即xq=0.366根據(jù)平衡關(guān)系式y(tǒng)=2.5x/（1+1.5x）