傳質(zhì)分離過程課后習(xí)題復(fù)習(xí)資料

第頁緒論略 第二章習(xí)題 1.計(jì)算在0.1013MPa和378.47K下苯（1）-甲苯（2）-對(duì)二甲苯（3）三元系，當(dāng)x1=0.3125,x2=0.2978,x3=0.3897時(shí)的K值。汽相為志向氣體，液相為非志向溶液。并及完全志向系的K值比較。已知三個(gè)二元系的wilson方程參數(shù)（單位：J/mol）：λ12－λ11=－1035.33；λ12－λ22=977.83λ23－λ22=442.15；λ23－λ33=－460.05λ13－λ11=1510.14；λ13－λ33=－1642.81在T=378.4K時(shí)液相摩爾體積（m3/kmol）為：=100.91×10-3；=177.55×10-3；=136.69×10-3安托尼公式為（ps：Pa；T：K）：苯：1n=20.7936-2788.51/（T-52.36）；甲苯：1n=20.9065-3096.52/（T-53.67）；對(duì)-二甲苯：1n=20.9891-3346.65/（T-57.84）；解：由Wilson方程得：Λ12=exp[-(λ12-λ11)/RT]

=×exp[-(1035.33)/(8.314×378.47)]=2.4450Λ21=0.4165

Λ13=0.8382Λ31=1.2443Λ23=0.6689Λ32=1.5034lnγ1=1-ln(Λ12X2+Λ13X3)-[]=0.054488γ1=1.056同理,γ2=1.029;γ3=1.007lnP1S=20.7936-2788.51/(378.47-52.36)=12.2428,

P1S=0.2075MpalnP2S=20.9062-3096.52/(378.47-53.67)=11.3729,

P2S=0.0869MpalnP3S=20.9891-3346.65/(378.47-57.84)=10.5514,

P3S=0.0382Mpa作為志向氣體實(shí)際溶液,K1==2.16,

K2=0.88,

K3=0.38003若完全為志向系,K1==2.0484K2=0.8578K3=0.37712.在361K和4136.8kPa下，甲烷和正丁烷二元系呈汽液平衡，汽相含甲烷0.60387%（mol）,及其平衡的液相含甲烷0.1304%。用R-K方程計(jì)算和Ki值。解：a11==3.222MPa?dm6?k0.5?mol-2a22==28.9926

MPa?dm6?k0.5?mol-2b1==0.0298

dm3mol-1b2==0.0806

dm3mol-1其中Tc1=190.6K,

Pc1=4.60MpaTc2=425.5K,

Pc2=3.80Mpa均為查表所得。a12=√a11?a22=9.6651MPa?dm6?k0.5?mol-2液相：a＝a11x12+2a12x1x2+a22x22

=3.22×0.13042+2×9.6651×0.1304×0.8696+28.9926×0.86962

=24.1711b=b1x1+b2x2=0.0298×0.1304+0.0806×0.8696=0.0740由R－K方程：P=RT/(V-b)-a/[T0.5V(V+b)]4.1368＝－解得

Vml=0.1349ln=ln[V/(V-b)]+[bi/(V-b)]-2Σyiaij/bmRT1.5*ln[(V+b)/V]+abi/b2RT1.5{[ln[(V+b)/V]-[b/(V+b)]}-ln(PV/RT)ln=ln+－×ln()+×[ln()－]-ln=1.3297=3.7780同理ln＝-1.16696，

=0.3113汽相：a＝3.222×0.603872+2×9.6651×0.60387×0.39613+28.9926×0.396132=10.3484b=0.0298×0.60387+0.0806×0.39613=0.0499由4.1368=－得=0.5861lnΦ=ln()+－×[ln]－ln()=0.0334942故Φ＝1.0341同理，ln＝-0.522819，

=0.5928故K1=y1/x1=0.60387/0.1304=4.631(K1=/Φ)K2＝y(tǒng)2/x2＝＝0.45553.乙酸甲酯（1）-丙酮（2）-甲醇（3）三組分蒸汽混合物的組成為y1＝0.33，y2＝0.34，y3=0.33(摩爾分率)。汽相假定為志向氣體，液相活度系數(shù)用Wilson方程表示，試求50℃時(shí)該蒸汽混合物之露點(diǎn)壓力。解：由有關(guān)文獻(xiàn)查得和回來的所需數(shù)據(jù)為：【P24例2-5，2-6】50℃時(shí)各純組分的飽和蒸氣壓，kPaP1S=78.049

P2S=81.848

P3S=55.58150℃時(shí)各組分的氣體摩爾體積，cm3/molV1l=83.77

V2l=76.81

V3l=42.05由50℃時(shí)各組分溶液的無限稀釋活度系數(shù)回來得到的Wilson常數(shù)：Λ11＝1.0

Λ21＝0.71891

Λ31＝0.57939Λ12＝1.18160

Λ22＝1.0

Λ32＝0.97513Λ13＝0.52297

Λ23＝0.50878

Λ33＝1.0（1）

假定x值，

取x1＝0.33，x2＝0.34，x3＝0.33。按志向溶液確定初值p＝78.049×0.33+81.8418×0.34+55.581×0.33=71.916kPa（2）

由x和Λij求γi從多組分Wilson方程lnγi=1-ln∑-得lnγ1=1-ln(x1+Λ12x2+Λ13x3)-[+

+=0.1834故γ1=1.2013同理，γ2=1.0298

γ3=1.4181(3)

求KiKi=K1=exp=1.3035同理K2＝1.1913K3=1.0963(4)

求∑xi∑xi=++=0.8445

整理得

x1＝0.2998

x2=0.3437

x3=0.3565

在p＝71.916kPa內(nèi)層經(jīng)7次迭代得到：x1＝0.28964,

x2=0.33891,

x3=0.37145(5)

調(diào)整pp＝

=p

=71.916(1.3479×0.28964+1.18675×0.33891+1.05085×0.37145)=85.072kPa

在新的p下重復(fù)上述計(jì)算，迭代至p達(dá)到所需精度。最終結(jié)果：露點(diǎn)壓力85.101kPa平衡液相組成：

x1＝0.28958

x2＝0.33889

x3＝0.371534.一液體混合物的組分為：苯0.50；甲苯0.25；對(duì)-二甲苯0.25（摩爾分?jǐn)?shù)）。分別用平衡常數(shù)法和相對(duì)揮發(fā)度法計(jì)算該物系在100kPa時(shí)的平衡溫度和汽相組成。假設(shè)為完全志向物系。解：(1)

平衡常數(shù)法因?yàn)槠?液相均為完全志向物系，故符合烏拉爾定律pyi=pisxi而Ki==設(shè)T為80℃時(shí),由安托尼公式（見習(xí)題1）求出格組分的飽和蒸汽壓。＝101.29kPa，

=38.82kPa,

=15.63kPa故=K1x1+K2x2+K3x3

=0.64<1故所設(shè)溫度偏低，重設(shè)T為95℃時(shí)＝176.00kPa,

=63.47kPa,

=27.01kPa=1.11>1故所設(shè)溫度偏高，重設(shè)T為91.19℃，＝160.02kPa,

=56.34kPa,

=23.625kPa＝1.0000125≈1故用平衡常數(shù)法計(jì)算該物系在100kPa時(shí)的平衡溫度為91.19℃汽相組成：＝＝＝＝0.8001

＝＝＝＝0.1409＝＝＝＝0.059(2)相對(duì)揮發(fā)度法由于是志向混合物，所以，

得對(duì)于志向混合物，得＝設(shè)T為80℃時(shí)，＝101.29kPa,

=38.82kPa,

=15.63kPa故＝2.61,

＝6.48,

＝/5.22,

=/12.96因?yàn)椋?，故＝0.788又因?yàn)椋?00×0.788＝78.8kPa，而＝101.29×0.5＝50.645kPa<故所設(shè)溫度偏低；重設(shè)T＝92℃時(shí)＝163.31kPa,

=57.82kPa,

=24.31kPa得故＝2.824,

＝6.718,

＝/5.648,

=/13.436因?yàn)椋?，故＝0.799，＝0.141,

=0.0595且＝100×0.799＝79.9kPa，而＝163.31×0.5＝81.655kPa，基本相等因此，由相對(duì)揮發(fā)度計(jì)算該物系平衡溫度為92℃，此時(shí)＝0.799，＝0.141,

=0.05955.一烴類混合物含有甲烷5%,乙烷10%,丙烷30%及異丁烷55%（mol），試求混合物在25℃時(shí)的泡點(diǎn)壓力和露點(diǎn)壓力。解：設(shè)甲烷為1組分，乙烷為2組分，丙烷為3組分因?yàn)楦鹘M分都是烷烴，汽液相均可視為志向溶液，故符合烏拉爾定律。25℃時(shí)，=30768.14kPa,

=4118.81kPa,

=347.59kPa(1)泡點(diǎn)壓力＝30768.14×5％＋4118.81×10％＋950.31×30％＋347.59×55％＝2426.56kPa(2)

露點(diǎn)壓力時(shí)由烏拉爾定律得，代入＝1，并化簡(jiǎn)得＝519.77kPa故露點(diǎn)壓力為519.77kPa。6.含有80%（mol）醋酸乙酯（A）和20%(mol)乙醇（E）的二元物系。液相活度系數(shù)用VanLaar方程計(jì)算，AAE=0.144，AEA=0.170。試計(jì)算在101.3kPa壓力下的泡點(diǎn)溫度和露點(diǎn)溫度。解：由Vanlaar方程得：，得＝1.0075,

得=1.1067因?yàn)榈蛪簹怏w可視為志向氣體，故，得

（1）

泡點(diǎn)溫度時(shí)，設(shè)T＝348.15K，由安托尼方程得＝94.377kPa,

＝88.651kPa故+==0.945<1,

可知所設(shè)溫度偏低，重設(shè)T＝349.82K：此時(shí)＝99.685kPa,

＝94.819kPa+=＝1.00033≈1故泡點(diǎn)溫度為349.82K（2）

求露點(diǎn)溫度，此體系可視為志向氣體，由，得設(shè)T＝349.8K由安托尼方程得＝99.620kPa,

＝94.743kPa，故＝＝1.4>1，故所設(shè)溫度偏低重設(shè)T＝350.1K時(shí)＝0.992≈1故露點(diǎn)溫度為350.1K8.組成為60%苯，25%甲苯和15%對(duì)-二甲苯(均為mol百分?jǐn)?shù))的液體混合物100kmol，在101.3kPa和100℃下閃蒸。試計(jì)算液體和氣體產(chǎn)物的數(shù)量和組成。假設(shè)該物系為志向溶液。用安托尼方程計(jì)算蒸汽壓。解：設(shè)苯為組分1，甲苯為組分2，

對(duì)二甲苯為組分3。100℃時(shí)，【P33例2-7】＝198.929kPa，

=74.165kPa,

=32.039kPa對(duì)于低壓氣體，氣相可視為志向氣體，液相可視為志向溶液，故＝，得＝＝1.964，

＝＝0.732，＝＝0.316（1）

核實(shí)閃蒸溫度假設(shè)100℃為進(jìn)料的泡點(diǎn)溫度，則＝1.964×0.6+0.732×0.25+0.316×0.15＝1.41>1假設(shè)100℃為進(jìn)料的露點(diǎn)溫度，則=1.21>1說明實(shí)際的進(jìn)料泡點(diǎn)溫度和露點(diǎn)溫度分別低于和高于規(guī)定的閃蒸溫度，閃蒸問題成立。（2）

求ψ，令ψ＝0.1＝0.366>0，應(yīng)增大ψ值。計(jì)算R-K方程導(dǎo)數(shù)公式為：而＝以＝0.1為初值進(jìn)行迭代，得下表迭代次數(shù)/10.10.3660.56420.750.04360.51130.840.0092—可知數(shù)值已達(dá)到P－T－K圖的精確度(3)計(jì)算，==0.332==0.651同理，＝0.323，＝0.236＝0.353，＝0.112（4）計(jì)算，＝＝0.84×100＝84kmol＝＝100-84＝16kmol（5）核實(shí)，＝0.999，

＝1.008，結(jié)果以滿足9.在101.3kPa下，對(duì)組成為45%（摩爾百分?jǐn)?shù)，下同）正已烷，25%正庚烷及30%正辛烷的混合物計(jì)算。

（1）泡點(diǎn)和露點(diǎn)溫度

（2）將此混合物在101.3kPa下進(jìn)行閃蒸，使進(jìn)料的50%汽化。求閃蒸溫度，兩相的組成。解：因?yàn)楦鹘M分都是烷烴，所得的汽,液相均可看成志向溶液，只取決于溫度和壓力，若計(jì)算精度不要求特別高可運(yùn)用烴類的P－T－K圖，見圖2-1假設(shè)T＝82℃，由P＝101.3kPa得下表：組分正己烷45％1.50.675正庚烷25％0.630.158正辛烷30％0.280.084＝0.917<1，說明所設(shè)溫度偏低，重設(shè)T＝85.8℃，得組分正己烷45％1.60.72正庚烷25％0.70.175正辛烷30％0.310.093＝1.008≈1，故泡點(diǎn)溫度為85.8℃。同理，可迭代求出露點(diǎn)溫度設(shè)T＝95℃，此時(shí)組分＝/正己烷45％2.00.225正庚烷25％0.90.278正辛烷30％0.4250.705/=1.2068>1，所設(shè)溫度偏低，重設(shè)T＝102.4℃，得組分＝/正己烷45％2.350.1915正庚烷25％1.080.2315正辛烷30％0.5200.5769/=0.9999≈1，滿足精度要求，故露點(diǎn)溫度為102.4℃。（1）

進(jìn)料50％氣化，則由公式得T＝94.1℃為閃蒸溫度，查表2-1得：組分正己烷31.0％58.90％正庚烷27.0％22.45％正辛烷42.85％17.14％結(jié)果（1）泡點(diǎn)：85.8oC，露點(diǎn)：102.4oC；

（2）閃蒸溫度94.1oC；氣相組成：正已烷—0.31，正庚烷—0.27，正辛烷—0.43；液相組成：正已烷—0.59，正庚烷—0.23，正辛烷—0.17。（均為摩爾分?jǐn)?shù)）10.以甲基異丁基酮為溶劑（C），從含醋酸（B）8%（質(zhì)量）的水（A）溶液中萃取醋酸。萃取溫度25℃，進(jìn)料量13500kg/h。若萃余液僅含1%（質(zhì)量）的醋酸，假設(shè)水和溶劑是不互溶的，KD=0.657（質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比）。計(jì)算單級(jí)操作時(shí)溶劑的須要量？解：假設(shè)水和溶劑是互不相容得，從Perry手冊(cè)中查得＝0.657（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。由于此體系中醋酸得含量相當(dāng)?shù)停烧J(rèn)為＝

＝0.92×13500＝12420kg/h＝（13500-12420）/12420＝0.087因萃余液含1％的B，故＝0.01/(1-0.01)=0.0101從式（2－106）解＝－1＝（0.087/0.0101）－1=8.61從式（2－105）S＝＝8.61×（12420/0.657）＝163000kg

/h11.萃取原料為乙二醇水溶液，其中乙二醇質(zhì)量含量為45%。用相同質(zhì)量的糠醛作為溶劑。操作條件：25℃,101kPa。在該條件下乙二醇（B）-糠醛（C）-水（A）的三元相圖如附圖所示，圖中組成為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。計(jì)算萃取相和萃余相的平衡組成。解：計(jì)算基準(zhǔn)：進(jìn)料100g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45％的乙二醇水溶液，從圖2-13可知，進(jìn)料（F）含A55g,B45g。溶劑（S）是純C100g。令＝E（萃取液），＝R（萃余液）。計(jì)算步驟如下：（1）

在相圖上標(biāo)注進(jìn)料組成點(diǎn)F和溶劑點(diǎn)S。（2）

確定混合點(diǎn)M，使M＝F＋S＝E＋R。（3）

在相圖上應(yīng)用杠桿規(guī)則。設(shè)為組分在萃余液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，為組分在進(jìn)料和溶劑混合相中總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

對(duì)溶劑C作物料衡算：

，得S,M和F三點(diǎn)應(yīng)在一條直線上，由杠桿規(guī)則1確定了M點(diǎn)的位置，相應(yīng)組成A：27.5％,B：22.5％,C：50％。（4）

由于M點(diǎn)處于兩相區(qū)，該混合物必定沿結(jié)線分為互成平衡的兩液相。E點(diǎn)為萃取相，其組成為B：27.9％,A：6.5％,C：65.6％；R為萃余相，其組成為B：8％,A：84％,C：8％。（5）

對(duì)E,M和R三點(diǎn)應(yīng)用杠桿規(guī)則，。因M＝100+100＝200g，通過測(cè)量線段長(zhǎng)度得到E＝200×（49/67）＝146g，于是R＝M－E＝54g。（6）

脫溶劑萃取相組成由延長(zhǎng)過S點(diǎn)和E點(diǎn)的直線交AB邊及H點(diǎn)，其組成為B：83％,A：17％。12.計(jì)算正庚烷（1）-苯（2）-二甲基亞砜（3）的液液平衡組成。已知總組成（摩爾分?jǐn)?shù)）z1=0.364，z2=0.223，z3=0.413；系統(tǒng)溫度0℃，活度系數(shù)方程可選擇NRTL模型。a12=0.2，a13=0.3，a23=0.2NRTL參數(shù)，J/molIJAIJAJI121323-1453.311690.04062.13238.08727.0解：運(yùn)用附錄中LLEC程序計(jì)算N個(gè)組分（N≤10）的部分互溶物系的液液平衡組成。計(jì)算方法為New-Raphson法。調(diào)用LILIK子程序計(jì)算安排系數(shù)，活度系數(shù)方程可選擇NRTL或UNIQUAC模型。計(jì)算結(jié)果：平衡溫度

0℃，E/R=0.49組分進(jìn)料摩爾分?jǐn)?shù)R相摩爾分?jǐn)?shù)E相摩爾分?jǐn)?shù)KD10.36400.69330.01960.028320.22300.28800.15500.538330.4130.01870.825344.080913.含甲苯30%,乙苯40%,水30%（均為摩爾%）的液體在總壓為50.6kPa下進(jìn)行連續(xù)閃蒸。假設(shè)甲苯和乙苯的混合物聽從拉烏爾定律，烴及水完全不互溶。計(jì)算泡點(diǎn)溫度和相應(yīng)的汽相組成。解：設(shè)甲苯為1組分，乙苯為2組分。因?yàn)闊N相符合烏拉爾定律，故有：設(shè)泡點(diǎn)溫度為70℃，由安托尼方程得＝27.1644，＝11.3006查表得＝31.176此時(shí)p＝31.176+27.1644×(3/7)+11.3006×(4/7)=49.275kPa<50.6kPa,故所設(shè)溫度略低，重設(shè)泡點(diǎn)溫度為70.5℃依上方法求得p＝50.9≈50.6kPa，故泡點(diǎn)溫度為70.5℃，此時(shí)＝23.31％，＝13.01％，＝63.68％計(jì)算結(jié)果：

泡點(diǎn)70.73oC；汽相組成：甲苯23.31%,乙苯13.01%,水63.68%（均為摩爾百分?jǐn)?shù)）

14.水（W）和正丁醇（B）在101kPa下形成汽-液-液三相系統(tǒng)。若混合物總組成為含W70%（摩爾），估計(jì)：

（1）混合物的露點(diǎn)溫度和相應(yīng)的液相組成。

（2）混合物的泡點(diǎn)溫度和相應(yīng)的汽相組成。

（3）汽化50%時(shí)三相的相對(duì)量及組成解：（1）

設(shè)水為組分1，正丁醇為組分2，由題意得：p1＝101×0.7＝70.7，p2＝101×0.3＝30.3，此體系的露點(diǎn)溫度應(yīng)為此兩組分發(fā)生第一次相變時(shí)的溫度，分別為90.25℃和87.09℃，因此體系的露點(diǎn)溫度為90.25℃。此時(shí)只有一液相為水。（2）

用試差法求泡點(diǎn)溫度：由式（2－109）得：p＝p1＋p2＝101kPaT/℃P1,

kPaP2,

kPaP,

kPa8557.81527.61685.4318864.95831.53596.49388.566.22732.23298.4588967.49632.941100.43689.1567.88933.156101.04589.268.02033.228101.248故泡點(diǎn)溫度為89.15℃，此時(shí)：p1＝67.889kPa，p2＝33.156kPa，故y1＝67.19％，y2＝32.81％（3）

進(jìn)料50％氣化，則由公式得T＝89.7℃為閃蒸溫度，運(yùn)用三相等溫閃蒸程序進(jìn)行進(jìn)算，其組分的液相活度系數(shù)用UNIQUAU方法計(jì)算，其中A12＝727.3861，A21＝-36.2651，計(jì)算結(jié)果約為：原料汽相液相1液相2總量，mol1005042.167.84水，mol％7076.5657.0098.08正丁醇，mol％3023.4443.001.92采納NRTL模型方程，計(jì)算結(jié)果如下：（1）露點(diǎn)溫度：95.25℃；液相組成：只有一液相，摩爾組成為：W:0.3754；B：0.6246（2）泡點(diǎn)溫度：92.56℃；汽相摩爾組成：W:0.7654；B：0.2346（3）汽化50

%

時(shí)三相的相對(duì)量及組成15.某1,2兩組分構(gòu)成二元系，活度系數(shù)方程為L(zhǎng)nγ1=A;Lnγ2=A端值常數(shù)及溫度的關(guān)系A(chǔ)=1.7884–4.25×T(T的單位為K)蒸汽壓方程Ln=16.0826–4050/TLn=16.3526–4050/T（蒸汽壓方程中符號(hào)單位pS:kPa;T:K）假設(shè)氣相是志向氣體，系統(tǒng)壓力為99.75kPa,已知該系統(tǒng)形成共沸物，問共沸溫度是多少度？解：設(shè)T＝344.3K

(即71℃)

A＝0.325

=75.16kPa;

=98.45kPa

得到：x1=0.0846;

x2=0.9154

p=1.313′0.0846′75.16+1.002′0.9154′98.45

=98.65kPa

<

p規(guī)定

設(shè)T=344.7K

(即71.7℃)

及給定總壓基本相等，故共沸溫度是71.7℃，共沸組成x1=0.083

摩爾分?jǐn)?shù)第三章習(xí)題1.題解：無解；②有唯一解；③多解。2.設(shè)計(jì)滿足下列要求的再沸氣提塔（見附圖），求：①設(shè)計(jì)變量數(shù)是多少？②假如有，請(qǐng)指出哪些附加變量須要規(guī)定？習(xí)題2附圖解：c=6Nx進(jìn)料變量數(shù)8

壓力等級(jí)數(shù)

9

合計(jì)17

Na串級(jí)單元數(shù)1

傳熱單元數(shù)1

合計(jì)2

規(guī)定：

①

再沸器及各級(jí)的操作壓力②

級(jí)數(shù)③

塔釡液流率3.利用如附圖所示的系統(tǒng)將某混合物分別成三個(gè)產(chǎn)品。試確定：①固定設(shè)計(jì)變量數(shù)和可調(diào)設(shè)計(jì)變量數(shù)；②指定一組合理的設(shè)計(jì)變量。習(xí)題3附圖

習(xí)題4附圖解：Nx進(jìn)料變量數(shù)C+2

壓力等級(jí)數(shù)

N+M+4

合計(jì)N+M+C+6

Na串級(jí)單元數(shù)4

側(cè)線采出數(shù)1

安排器數(shù)1

傳熱單元數(shù)4

合計(jì)10對(duì)設(shè)計(jì)變量的規(guī)定Nx進(jìn)料變量數(shù)C+2Na回流為泡點(diǎn)溫度1

每級(jí)壓力（含再沸器）

N+M總理論級(jí)數(shù)2

全凝器壓力1進(jìn)料位置1

冷卻器壓力1側(cè)線采出口位置1

回流安排器1側(cè)線采出率1

側(cè)線壓力1回流比1

餾出液流率1

精餾塔釜液流率1再沸提餾塔釜液流率1

合計(jì)N+M+C+6合計(jì)105.苯(B)-甲苯(T)-二甲苯(X)-異丙苯（C）混合物送入精餾塔分別，進(jìn)料組成為：zB=0.2，zT=0.3，zx=0.1，zC=0.4（摩爾分?jǐn)?shù)）。相對(duì)揮發(fā)度數(shù)據(jù)：αB=2.25，αT=1.00，αx=0.33，αC=0.21。分別要求：餾出液中異丙苯不大于0.15%；釜液中甲苯不大于0.3%（摩爾）。計(jì)算最少理論板數(shù)和全回流下的物料安排?！綪73例3-3】解：以100摩爾進(jìn)料為計(jì)算基準(zhǔn)。依據(jù)題意定甲苯為輕關(guān)鍵組分，異丙苯為重關(guān)鍵組分。從相對(duì)揮發(fā)度的大小可以看出，二甲苯為中間組分。在作物料衡算時(shí)，要依據(jù)它的相對(duì)揮發(fā)度及輕,重關(guān)鍵組分相對(duì)揮發(fā)度的比例，初定在餾出液和釜液中的安排比，并通過計(jì)算再行修正。物料衡算表如下：組分進(jìn)料，f1餾出液，di釜液，wiB2020—T3030—0.03W0.003WX101*9*CΣ*為二甲苯的初定值。解得

D=50.929，W=49.071則

dT=29.853，wT=0.147

dC=0.0764，wC=39.924代入芬斯克方程由Nm值求出中間組分的餾出量和釜液量：wx=10-0.519=9.481由于及初定值偏差較大，故直接迭代重做物料衡算：組分進(jìn)料，f1餾出液，di釜液，wiB2020—T3030—0.03W0.003WX100.5199.481C二次解得

D=50.446，W=49.554則

dT=29.852，wT=0.148

dC=0.0757，wC=39.924再求Nm：校核dx：再迭代一次，得最終物料衡算表：組分進(jìn)料，f1餾出液，di釜液，wi苯2020—甲苯3029.85130.1487二甲苯100.51509.4850異丙苯400.075739.92436.附圖為脫丁烷塔的物料平衡圖。全塔平均操作壓力為522kPa。求①最小理論塔板數(shù)；②估計(jì)非安排組分的安排?！綪75例3-4】習(xí)題6附圖解：（1）依據(jù)題意可列表如下：編號(hào)組分Xi,FXi,FFXi,DXi,DDXi,BXi,BB1C30.0139120.025612002iC40.5114480.9444420.014763nC40.0411360.0278130.0563234iC50.0171152.137*10-310.0343145C60.026223000.0563236C70.044639.1000.095839.17C80.311272.1000.667272.28C90.035431.0000.075931Σ1.000F=876.21.0004681.000408.3（2）塔頂溫度和塔釜溫度的計(jì)算：塔頂溫度的計(jì)算：第一次試差：假設(shè)TD=37.5℃,查Ki(37.5℃,522kPa)K1=2.91,K2=0.93,K3=0.68,K4=0.30,A1=3.22,a2=1.368,a3=1.0a4=0.441,再由yi,D=xi,Dac=1aiyi/aiΣyi/aiKc=Σyi/ai=0.727查得Kc值相應(yīng)于37.5℃。故假設(shè)正確，露點(diǎn)溫度TD=37.5℃塔釜溫度的計(jì)算：第一次試差溫度：假設(shè)TB=155℃編號(hào)組分Xi,DDXi,BKiaiaixi1C31209.801.84202iC44420.01476.141.1540.01693nC4130.05635.321.00.05634iC510.03433.00.5640.01935C600.05631.420.2670.01506C700.09580.790.1480.014187C800.6670.470.08830.05898C900.07590.280.05263.99*10-3所以：Kc=5.414；再有P-T-K圖查塔釜溫度為TB=155℃,因及假設(shè)值符合，結(jié)束試差。（3）最小理論塔板數(shù)和組分安排：首先計(jì)算a值，aLH,D=1.368,aLH,B=1.154aLH,w=(aLH,DaLH,B)0.5=1.265;代入芬斯克方程有Nm=lg[(0.944/0.0147)*(0.0563/0.0278)]/lg1.256=21.37其他組分的安排：a13,w=(3.22*1.842)0.5=2.435X1,DD/X1,BB=(a13,w)Nm*X3,DD/X3,BB=(2.435)Nm*(13/23)=1.0273*108又X1,FF=12=X1,DD/+X1,BB由以上兩式得：d1=12同理可得：d2=447,d3=13,d4=2.138*10-7d5=d6=d7=d8≈07.估計(jì)習(xí)題6脫丁烷塔的最小回流比。已知進(jìn)料的液相分率q=0.8666?！綪77例3-5】解：由恩特伍德公式計(jì)算最小回流比從解得將θ代入式

，其中,8.已知習(xí)題5,6的脫丁烷塔操作回流比R=1.25Rm。求①理論板數(shù)；②進(jìn)料位置。解：

①

R=1.25×2.0854=2.6067

查吉利蘭圖，得

N=44.54②

芬斯克公式求出精餾段的最少理論板數(shù)9.題解：查苯,甲苯,聯(lián)苯的Antone方程參數(shù)得

ABC苯6.0603951225.188222.155甲苯6.0865761349.15219.9785聯(lián)苯6.36881997.558202.608估算塔頂溫度88.5℃，則苯,甲苯的飽和蒸汽壓分別為130.7702,51.6425KPa，依據(jù)求得兩者的安排系數(shù)分別為1.0059,0.3972。估算側(cè)線采出的溫度為137℃，則苯,甲苯,聯(lián)苯的飽和蒸汽壓分別為445.7465,202.8667,3.0679KPa，依據(jù)求得三者的安排系數(shù)分別為2.4764,1.127,0.017估算塔釡溫度240℃，則甲苯,聯(lián)苯的飽和蒸汽壓分別為1424,71.721KPa，依據(jù)求得三者的安排系數(shù)分別為7.12,0.3586。苯對(duì)甲苯的相對(duì)揮發(fā)度甲苯對(duì)聯(lián)苯的相對(duì)揮發(fā)度36.28由芬斯克公式可得（1）

餾出液至進(jìn)料的級(jí)數(shù)7.7（2）

進(jìn)料至側(cè)線采出的級(jí)數(shù)5.3（3）

側(cè)線采出至塔釡級(jí)數(shù)2.310.題解：設(shè)萃取精餾塔有足夠的溶劑回收段，餾出液中苯酚含量，①脫溶劑的物料衡算：代入已知條件

；解得

②計(jì)算平均相對(duì)揮發(fā)度(α12)S：由文獻(xiàn)中查得本物系有關(guān)二元Wilson方程參數(shù)（J/mol）各組分的安托尼方程常數(shù)：組分ABC正庚烷6.018761264.37216.640甲苯6.075771342.31219.187苯酚6.055411382.65

159.493

,

t

:℃

;

ps

:

kPa各組分的摩爾體積（cm3

/

mol）:用簡(jiǎn)化法計(jì)算萃取精餾是假定各塔板溶劑的濃度不變。先假設(shè)塔板上溶劑濃度0.61（摩爾分?jǐn)?shù)），然后用用溶劑量驗(yàn)證假設(shè)是否正確。假設(shè)在溶劑進(jìn)料板上正庚烷和甲苯的液相相對(duì)含量等于餾出液含量，則x1=0.3861，x2=0.0039，xS=0.61。經(jīng)泡點(diǎn)溫度的試差得：

(12)S

＝

＝=

2.27泡點(diǎn)溫度為116.51

℃同理，假設(shè)塔釡上一板液相中正庚烷和甲苯的液相相對(duì)含量為釡液脫溶劑含量，且溶劑含量不變，則x1=0.0045，x2=0.4455，xS=0.55。經(jīng)泡點(diǎn)溫度的試差得：

(12)S

＝=

3.04泡點(diǎn)溫度為138.33

℃。粗略按溶劑進(jìn)料板估計(jì)溶劑對(duì)非溶劑的相對(duì)揮發(fā)度：

1S＝

＝=

24.5

＝

＝10.76

β＝

＝

0.041若按塔釡上一板估計(jì)β，則由α1S＝28.32和α2S＝9.76得β＝0.

1。從式（3-27）可以看出，用較小的β值計(jì)算溶劑進(jìn)料量較為穩(wěn)妥。

L

=

S

+

RD’

=

S

+

997.9636由式（3-27）經(jīng)試差可以解得S：

S

=

1470

kmol/h>1200kmol/h故假設(shè)的濃度偏高，重新給定塔板溶劑濃度，反復(fù)計(jì)算。最終得各塔板溶劑濃度0.58.進(jìn)料板處：(12)S

＝

＝=

2.19塔釡：

(12)S

＝=

2.98依據(jù)該數(shù)據(jù)，按公式作圖最終得出需塔板數(shù)13塊11.題：設(shè)萃取精餾塔有足夠的溶劑回收段，餾出液中溶劑含量，①脫溶劑的物料衡算：

把數(shù)值代入求得；

②計(jì)算平均相對(duì)揮發(fā)度(α12)S：由文獻(xiàn)中查得本物系有關(guān)二元Wilson方程參數(shù)（J/mol）各組分的安托尼方程常數(shù)：組分ABC丙酮6.3948581292.166238.2409甲醇7.205871582.271239.726水17.42853816.44

227.02

,

t

:℃

;

ps

:

kPa各組分的摩爾體積（cm3

/

mol）:先假設(shè)塔板上溶劑濃度0.41（摩爾分?jǐn)?shù)），然后用用溶劑量驗(yàn)證假設(shè)是否正確。假設(shè)在溶劑進(jìn)料板上正庚烷和甲苯的液相相對(duì)含量等于餾出液含量，則x1=0.5605，x2=0.0295，xS=0.41。經(jīng)泡點(diǎn)溫度的試差得：泡點(diǎn)溫度為57.37

℃。粗略按溶劑進(jìn)料板估計(jì)溶劑對(duì)非溶劑的相對(duì)揮發(fā)度：

1S＝

＝=

5.883塔釡估算的值確定大于進(jìn)料板處的估算值，因而計(jì)算時(shí)取較為穩(wěn)妥。L

=

S

+

RD’

=

S

+

125.052由式（3-27）經(jīng)試差可以解得S：解得mol/s,故假設(shè)得溶劑濃度合理。分別計(jì)算在溶劑存在下丙酮對(duì)甲醇的相對(duì)揮發(fā)度進(jìn)料板處：(12)S

＝

＝=

1.343同理，假設(shè)塔釡上一板液相中正庚烷和甲苯的液相相對(duì)含量為釡液脫溶劑含量，且溶劑含量不變，則x1=0203，x2=0.5697，xS=0.41。經(jīng)泡點(diǎn)溫度的試差得：

(12)S

＝=

1.373泡點(diǎn)溫度為69.887℃。

計(jì)算平均揮發(fā)度

：依據(jù)該數(shù)據(jù)，按公式作圖最終得出需塔板數(shù)32塊。13題解：（1）以100公斤分子進(jìn)料為基準(zhǔn)。做全塔物料衡算.50＝0.0168D+0.98WF=100=D+W解得，D=49.834

W=50.166（2）求最小回流比i

若恒濃區(qū)在進(jìn)料將x=0.5，y=0.065代入操作線方程，V最少＝55.36ii

若恒濃區(qū)在塔頂將x=0.331，y=0.0403代入操作線方程，V最少＝53.86故在塔進(jìn)料處Rmin=0.1109R=1.5

Rmin=0.1663故板數(shù)為6塊（包括塔釜）14.題解：首先對(duì)雙塔進(jìn)行物料衡算塔1：

塔2：整個(gè)系統(tǒng)：

其中mol/h；

；；;；

解得D1=134.0mol/h；B1=940.0mol/h；D2=

74.0mol/h；B2=60.0mol/h用圖解法確定理論板數(shù)及進(jìn)料位置：塔1：

精餾段操作線：

提餾段操作線：塔2：

精餾段操作線：

提餾段操作線：塔1

塔2

在平衡相圖上做階梯圖，得到塔1的理論板數(shù)為11，進(jìn)料位置在第3塊板（由下往上數(shù)），塔2的理論板數(shù)為15，進(jìn)料位置在第8塊板。15題解：（1）由汽液平衡曲線，得到，假設(shè)最初餾出液濃度此時(shí)，操作線方程,圖解法求出

在釡液組成從到的范圍內(nèi)取若干個(gè)，依據(jù)已經(jīng)確定的理論板數(shù)，求出對(duì)應(yīng)的。

依據(jù)所得的,對(duì)式進(jìn)行數(shù)值積分，求出，因此需重新假設(shè)初值，反復(fù)計(jì)算得（2）R及的關(guān)系可用以下方法求得：從到取若干個(gè)值，對(duì)于每一個(gè)值，過（作一假設(shè)的操作線，從（點(diǎn)開始在操作線及平衡級(jí)間作階梯，到（點(diǎn)為止。若求理論板數(shù)及給定值相等，則操作線為所求操作線，依據(jù)操作線斜率求出R。釜液量由物料衡算關(guān)系求得。，所選回流比應(yīng)大于。R及,B關(guān)系見下圖。16.題解：己烷(A)對(duì)庚烷（B）的平均相對(duì)揮發(fā)度起始階段：設(shè)B為參考組分，由式(3-61)得：由式(3-59)得

設(shè)時(shí)間增量，時(shí)外循環(huán)計(jì)算得：由（3-56）和（3-57）式得時(shí)內(nèi)循環(huán)計(jì)算由式（3-62）得解得對(duì)方程（3-64）可得：采納圖解法或牛頓迭代法聯(lián)立求解以上兩式即得：Rmin=0.1293；Nmin=1.1537設(shè)N=

Nmin=1.1537，代入式（3-61）中得到0.2615，再由（3-59）式得出：18.

在24塊板的塔中用油汲取煉廠氣()組成見表,采納的油氣比為1,操作壓力為2.6(絕壓),若全塔效率以25%計(jì),問平均操作溫度為多少才能回收96%的丁烷并計(jì)算出塔尾氣的組成.組分CH4C2H6C3H8n-C4H10n-C5H12n-C6H14摩爾百分率8085421解：

(1)依據(jù)已知條件按正丁烷的回收要求確定它的平均操作溫度.【P133例3-16，3-17】由

；

。按平均汲取因子法：

算出A＝1.42（也可由汲取因子圖查得）故查烴類P－T－K列線圖P＝2.6絕壓，m=0.704時(shí)，t=15℃，即塔的平均溫度應(yīng)在15℃。（2）計(jì)算離塔氣的組成，假定則，列表計(jì)算如下：組分CH4C2H6C3H8n-C4H10n-C5H12n-C6H14∑8085421100mP=2.6（絕壓）t=15518.82.70.7040.20.064

0.01960.11360.37041.4205515.6250

0.01960.11360.36980.960611

78.43207.09123.15100.15760088.8318y1（摩爾分率）0.88290.07980.03550.0018001.000019．具有三塊理論板的汲取塔,用來處理下列組成的氣體(VN+1)，貧油和氣體入口溫度按塔的平均溫度定為32℃，塔在2.1MPa下操作，富氣流率為100

kmol/hr，貧氣流率為100

kmol/hr，試分別用簡(jiǎn)捷法確定凈化后氣體V1中各組分的流率。組分vN+1,il0imi(32℃2.1MPa)CH470012.99100C2H61502.18080C3H81000.63598n-C4H10400.18562n-C5H12100.05369n-C6H140200.00136∑10020

解：（1）用簡(jiǎn)捷法計(jì)算Vav=(V1+VN+1)/2;平均液體流率：Lav=L0+(VN+1-V1)/2設(shè)

則

列表計(jì)算如下：組分第一次試算結(jié)果CH40.020261.68484×10-70.0202668.582C2H60.120672.12030×10-40.1204813.193C3H80.413780.029310.396086.039n-C4H101.417724.039820.862580.55n-C5H124.90142577.148640.993230.007n-C6H14193.497791.401861091.00000.103＝

由第一次試算結(jié)果得：另設(shè)，作第二次試算組分第二次試算結(jié)果CH40.021041.95967×10-70.0210368.528C2H60.125362.46965×10-40.1251413.123C3H80.429860.034140.409715.903n-C4H101.472824.705420.872400.510n-C5H125.09192672.2420.993900.006n-C6H14201.018381.6328310910.099＝由第二次試算結(jié)果得：及所設(shè)值94.237基本符合（2）用有效因子法計(jì)算依據(jù)本體給定條件，不考慮塔頂,塔底溫度的差別，只考慮液氣比的變化以確定有效因子Ae第一次試算，取按列表計(jì)算如下：組分CH40.017460.024500.024343.50980×10-70.0243468.296C2H60.104020.145900.141203.97502×10-40.1408612.887C3H80.356670.500500.463850.0462920.437795.662n-C4H101.222051.714851.451854.443100.868770.525n-C5H124.224945.928664.77941528.236440.992830.007n-C6H14166.73191234.05147197.636221.52569×10910.101

組分CH40.017720.025060.024883.8317910-70.0248868.2584C2H60.104880.149310.144184.32135610-40.14038112.8429C3H80.359650.511200.472150.0495960.442915.5709n-C4H101.232181.754231.541025.639400.883390.

4664n-C5H124.260206.064825.17029714.594400.994160.0058n-C6H14168.18382239.4264720.764341.56246010910.0992

第二次試算結(jié)果取，及所設(shè)值87.438基本符合20.題依據(jù)已知條件確定C2H2蒸出度，設(shè)x為蒸出量。（111.5－x）0.0013＋x＝7.0174x=6.884

Kmol/hrS=mN=若增加吹出氣量，將使解吸因子S加大，所需理論板數(shù)減少。但在本題條件下所需的理論板數(shù)原來就很少，從這一點(diǎn)講是沒有必要增加吹出氣量的。還應(yīng)考慮到，吹出氣量增加，將影響塔的熱量平衡，從而改變塔的操作溫度，改變蒸出度。第四章習(xí)題1.題解：假設(shè)萃取液流率V1=113.1

kmol/h

由式，

可計(jì)算得到：

kmol/h

kmol/h

kmol/h由ui

=

R

/

E

mi

εi

=

E

mi

/

R

計(jì)算出所需數(shù)據(jù)組分H0.0780.09412.810.50.07911.6B1.521.830.6580.5461.630.575DMF35.542.70.02820.023438.90.0235W1.3271.5997.5×10-40.25×10-414566.2×10-4由

得到以下數(shù)據(jù)。計(jì)算值和假設(shè)值較接近，不需再迭代。組分ΦEΦU萃余液,

l10萃取液,

v1H0.0791276.323.7B0.9650.563.596.5DMF10.023517.63732.37W16×10-40.15249.85

297.61102.42.題解：E=0.0014×0.0462=2.9624×10-6

kmol/s設(shè)萃取塔中傳質(zhì)速率為N。

則

N

=

E

(y0-y1)

=

2.9624×10-6

(0.38-0)=1.1257×10-6

kmol/s塔頂和塔底的萃取相平衡濃度為：y0*=0.548×1.19=0.6426kmol/m3y1*=0.548×0.82=0.4428

kmol/m3塔頂,塔底的傳質(zhì)推動(dòng)力為：y0*-y0

=

0.6426

–

0.38=

0.2624

kmol/m3y1*-y1

=

0.4428-

0=

0.4428

kmol/m3對(duì)數(shù)平均濃度差為：因此得：

則

3.題解：對(duì)于活塞流,塔高H活塞流=（HTU）ox（NTU）ox

，將已知數(shù)據(jù)代入式

=

1－該方程為非線形方程，用迭代方法求解H

=8.35

m4.題解：先假定ε=1，則：

作為H的初值，接著計(jì)算。為了計(jì)算(NTU)ox,tru，先計(jì)算有關(guān)的中間變量：則

該值為塔高的第一次試算值，其及H0=14.95相差較大，需將H0進(jìn)行修改后重復(fù)迭代計(jì)算。如采納簡(jiǎn)單的迭代方法，將計(jì)算出的H作為下一次試算的初值，在經(jīng)三次迭代后得到H=13.31m，此即為萃取塔的塔高13.31m。5題。解：超臨界流體（SCF）是狀態(tài)處在高于臨界點(diǎn)溫度,壓力條件下的流體，它具有低粘度,高密度,擴(kuò)散系數(shù)大,超強(qiáng)的溶解實(shí)力等特性。超臨界流體萃?。╯upercritical

fluid

extraction,SFE）是一種以超臨界流體作為萃取劑，從固體或液體中提取出待分別的高沸點(diǎn)或熱敏性物質(zhì)的新型萃取技術(shù)。6題解：反膠團(tuán)萃取蛋白質(zhì)的主要影響因素

膠團(tuán),蛋白質(zhì)間相互作用及反膠團(tuán)相關(guān)因素及水相相關(guān)因素及目標(biāo)蛋白質(zhì)相關(guān)因素靜電性作用膠團(tuán)內(nèi)雙重電荷層pH,離子強(qiáng)度等電點(diǎn)pI,表面點(diǎn)荷分布立體性相互作用膠團(tuán)尺度,含水率,表面活性劑濃度

分子大小疏水性相互作用溶劑,膠團(tuán)疏水基

親水疏水性殘基特異性相互作用親和配體

構(gòu)象7題解：當(dāng)兩種聚合物或聚合物及無機(jī)鹽混合時(shí)，會(huì)形成兩個(gè)不相混溶的水相，而且兩相中水的含量都在85%~95%之間。這種聚合物的“不相溶性”（incompatibility）現(xiàn)象被Beijerinck于1896年首次發(fā)覺。當(dāng)兩種聚合物相互混合時(shí)，是分層還是混合成一相，確定于混合時(shí)熵的增加和分子間作用力兩個(gè)因素。兩種物質(zhì)混合時(shí)熵的增加及分子數(shù)量有關(guān)，而及分子的大小無關(guān)。分子間的作用力可看作是分子中各基團(tuán)間相互作用力之和。分子量越大，分子間的作用力也越大。溶質(zhì)在雙水相中的安排受表面自由能,表面電荷,疏水作用及生物親和作用等因素的影響，其中表面自由能,表面電荷對(duì)安排行為的影響最為重要。第五章習(xí)題1題解：設(shè)組分乙烷,丙烷,正丁烷,正戊烷,正己烷分別為1,2,3,4,5由題設(shè)得＝3.0+20.0+37.0+35.0+5.0＝100kmol/l＝3％，＝20％，＝37%，＝35％，＝5％＝1724kPa，＝23.0kmol/h，＝0（i＝2-15），＝0（i＝1-15），＝0（i＝2-14），＝150kmol/l，＝0計(jì)算的詳細(xì)步驟為：（1）

對(duì)Tj和Vj賦值，用SRK法求解Kj，Hj和hj，其中偏心因子取0.7，ac＝0.4274802，bc＝0.0866403。（2）

列出相平衡方程和物料衡算方程，求出。依據(jù)題設(shè)列出詳細(xì)的方程組為(j=3-14)其中，＝－＝－23，

＝-23（j＝3-8）＝-23，＝＋100－23（j＝10-15）＝-，=-[－+]=

-[－23+](j=2-7)=

-[+－+]=

-[+77+](j=8-15)；=(j=1-14)；=0(j=1-7,j=9-15)，＝

-100（3）

對(duì)每級(jí)用式＝/（）進(jìn)行歸一化（4）

用泡點(diǎn)方程式（6-3）計(jì)算新的Tj，用式（6－2）計(jì)算（5）計(jì)算Q1和Q15Q1＝－（）h1QN＝－23h1－－，（N＝2-7）QN＝100－23h1－－，（N＝8-15）（6）

算新的Vj和由式（6-29）計(jì)算新的Vj，其中＝-23（），（i＝1-7）而＝（100-23）（）＋100（）＋Q8；＝（100-23），（i＝9-15）＝－23，（i＝2-7）＝＋100-23＝+77，（i＝8-15）（7）

用式（6-38）計(jì)算τ重復(fù)迭代，直到τ<0.01N此體系計(jì)算結(jié)果約為組成塔頂產(chǎn)品塔底產(chǎn)品乙烷0.1300丙烷0.8670.000863正丁烷0.002890.480正戊烷00.455正己烷00.0649流率，kmol/h23.077.0溫度，K308.1400.6

冷凝器熱負(fù)荷：609.5kW，再沸器熱負(fù)荷：773.7kW2題解：設(shè)組分C4,C5,C6,C8分別為1,2,3,4由題設(shè)得＝14.08+19.53+24.78+39.94＝100kmol/l，＝65℃＝14.08％，＝19.53％，＝24.78%，＝39.94％，＝172kPa，D＝＝14.08kmol/h，＝0（j＝2-9，11-28），＝19.53

kmol/h

，＝0（j＝1-23，25-58），＝24.78＝0（i＝2-24），＝20×＝281.6

kmol/h，＝0計(jì)算的詳細(xì)步驟為：（1）對(duì)Tj和Vj賦值，用PR法求解Kj，Hj和hj，其中偏心因子取0.7。（2）列出相平衡方程和物料衡算方程，求出。依據(jù)題設(shè)列出詳細(xì)的方程組為(j=3-27)其中，＝－＝－14.08，

＝－14.08，（j＝3-10），＝－－＝－14.08－19.53＝－33.61，（j＝11-14）＝＋－33.61＝+66.39，（j＝15-24）＝+66.39－＝+41.61，（j＝25-28）＝-，=-[－+]=

-[－14.08+](j=2-10)=-[－－+]=

-[－33.61+](j=11-13)=

-[+－－+]=

-[+66.39+](j=14-24)；=

-[+－－－+]=

-[+41.61+](j=25-28)；=(j=1-27)；=0(j=1-13,j=15-28)，＝

-100（3）

每級(jí)用式＝/（）進(jìn)行歸一化（4）

用泡點(diǎn)方程式（6-3）計(jì)算新的Tj，用式（6－2）計(jì)算（5）計(jì)算Q1和Q15Q1＝－（）h1＝－（295.68）h1QN＝－－，（N＝2-9）QN＝（－）－－，（N＝10-13）QN＝（100－）－－，（N＝14-23）QN＝（100）－－，（N＝24-28）（6）算新的Vj和由式（6-29）計(jì)算新的Vj，其中＝（－14.08）（）＋Qj，（i＝1-10）＝（－33.61）（）＋Qj，（i＝11-13）＝（－33.61）（）＋＋Qj，（i＝14）＝（66.39）（）＋Qj，（i＝15-23）＝（66.39）（）＋24.78（）＋Qj，（i＝24）＝（41.61）（）＋Qj，（i＝25-28）＝－14.08，（i＝2-9）＝－33.61，（i＝10-14）＝＋66.39，（i＝15-23）＝－41.61，（i＝24-28）（7）用式（6-38）計(jì)算τ重復(fù)迭代，直到τ<0.01N最終迭代得此體系為：組成塔頂產(chǎn)品第10塊板側(cè)線采出第24塊板側(cè)線采出塔頂產(chǎn)品n-C40.9660.024800n-C50.03440.9710.04330.00122n-C600.004030.7960.382n-C8000.1610.617溫度，K288.3324.1362.9387.1流率，kmol/h14.119.524.864.8冷凝器熱負(fù)荷：1803.9kw，再沸器熱負(fù)荷：1987.0kw3題解：設(shè)C1,C2,C3,C4,C5,C12分別為組分1,2,3,4,5,6由已知得：F1＝1000mol/h，=0%，＝0％，＝0％，＝0％，＝0％，＝100％F4＝286+157+240+169+148＝1000mol/h，=28.6%，＝15.7％，＝24.0％，＝16.9％，＝14.8％，＝0％＝350.4K，＝503.4K，P＝517.1kPa在塔的操作條件下各組分得相平衡常數(shù)Ki，j，氣相和液相純組分的摩爾焓Hi，j和hi，j可分別由下列多項(xiàng)式計(jì)算：系數(shù)可由例6-3中附表查得。計(jì)算的詳細(xì)步驟為：（1）

Tj和Vj賦值，求解Kj，Hj和hj。（2）

出相平衡方程和物料衡算方程，求出。依據(jù)題設(shè)列出詳細(xì)的方程組為(j=3-14)其中，

＝+1000－，（j＝2，3）；＝+2000－，（j＝4）＝－[+1000－＋]，

(j=1-3)＝－[+2000－＋]，

(j=4)=(j=1-4)；(3)用速率加和關(guān)系式（6-39）計(jì)算新的，用式（6-40）計(jì)算新的（4）一級(jí)用式（6-23）使歸一化，用式（6-2）使歸一化。（3）

用式（6-47）算新的Tj其中，,,,分別由式（6-48）－（6-51）求得，系數(shù)可由例6-3中附表查得。（6）用式（6-53）計(jì)算τ重復(fù)迭代，直到τ<0.01N最終迭代得此體系為：組成塔頂塔底C120.9610.000442C10.01110.286C20.0060710.157C30.0092810.240n-C40.006540.169n-C50.005730.148流率，kmol/h1.040.9604題設(shè)N2,C1,C2,C3,C4,C5,C6分別為組分1,2,3,4,5,6,7由已知得：F1＝0.22+59.51+73.57+153.22+173.22+58.22+33.63＝551.59mol/h，

=0.0399%，＝10.79％，＝13.34％，＝27.78％，＝31.40％，＝10.55％，＝6.10％，＝99.33kmol/h＝277.15K，

P＝1034kPa在塔的操作條件下各組分得相平衡常數(shù)Ki，j，氣相和液相純組分的摩爾焓Hi，j和hi，j可分別由下列多項(xiàng)式計(jì)算：系數(shù)可由例6-3中附表查得對(duì)于C6，有K及T的關(guān)系：-5.74300.31130×10-3-0.65543×10-40.60689×10-7H及T的關(guān)系A(chǔ)BC0.22×1050.37×1020h及T的關(guān)系abc0.7820×1040.44133×1020.29333×10-1計(jì)算的詳細(xì)步驟如下：1對(duì)迭代變量Tj和Vj賦值，求解Kj，Hj和hj2

用托馬斯法由式（6-16）計(jì)算3

用速率加和關(guān)系式（6-39）計(jì)算新的，用式（6-40）計(jì)算新的4

一級(jí)用式（6-23）使歸一化，用式（6-2）使歸一化。5

用式（6-47）算新的Tj6

用式（6-53）計(jì)算τ重復(fù)迭代，直到τ<0.01N最終迭代得此體系為：組成塔頂塔底N20.001070C10.2900C20.3580.000253C30.2780.278n-C40.06600.461n-C50.005900.165n-C60.0009630.0965溫度，K291.4338.1流率，kmol/h205.1346.45題地址：我的圖片顯示不出來大家自己去那里看第六章習(xí)題1.活性炭對(duì)CO的吸附平衡可用Langmuir方程式表示。在37.7℃條件下，，。欲用此活性炭在37.7℃和101.3kPa下吸附回收空氣中的CO。且CO在空氣中的含量是0.5％（體積分?jǐn)?shù)）。試求運(yùn)用10kg活性炭最大可得到多少m3清潔空氣。對(duì)空氣的吸附可忽視不計(jì)。解：

kPa代入Langmuir方程＝5.18×10-5

m3(STP)/Kg

活性炭

最大處理空氣量＝

m32.苯酚在廢水中的吸附等溫線。進(jìn)行了苯酚水溶液在粒狀活性炭上的間歇吸附試驗(yàn)。室溫下的平衡數(shù)據(jù)如表所示：C(Kg酚/m3溶液)q(Kg酚/Kg活性炭)0.3220.1500.1170.1220.390.0940.0060.0590.00110.045確定擬合該試驗(yàn)數(shù)據(jù)的吸附等溫關(guān)系。解：畫1/q～1/c

曲線，其結(jié)果不是直線，說明不符合Langmuir

方程。以lng

q對(duì)lng

c作圖得到直線，如圖12﹒1－2所示，因此符合Freundlich方程，其斜率n=0.229,常數(shù)K=0.199，故

q＝0.199c0.2293.攪拌槽中放入含0.21Kg酚/m3的廢水1m3,再加入1.40Kg的簇新粒狀活性炭，充分混合達(dá)到平衡。吸附平衡關(guān)系見習(xí)題2，求酚的脫除率。解：CF=0.21

Kg酚/m3

,

S=1.0

m3

,

M=1.40

Kg炭假設(shè)gF=0

,作酚的物料衡算：0（1.40）+0.21（1.0）＝q

(1.40)

+

c

(1.0)平衡關(guān)系

q

=

0.199

c0.229聯(lián)立求解得：

q

=

0.106

Kg酚

/Kg

炭

,

c=

0.062

Kg

酚/

m3

酚的脫除率＝4.碳?xì)浠镌旱纳葹?0色度單位/kg溶液，在80℃用活性炭接觸過濾釜脫色精制至0.5色度單位/kg溶液，吸附平衡關(guān)系用Freundlish方程表示：X=

630Y1/2.27式中Y為色度單位/kg溶液；X為吸附平衡濃度，色度單位/kg活性炭。試求：①單釜吸附，處理1000kg原液所須要活性炭量；②二級(jí)錯(cuò)流，處理1000kg原液所須要活性炭最小用量。解：由平衡關(guān)系得：X=630*(Y)1/2.27X0=0Y0=20X1=630*(0.5)1/2.27=464.2Y1=0.5①

單釜吸附

L

(Y0-Y1)=S(X1-X0)，L=1000kg∴S=1000*(20-0.5)/464.2=42kg

②

X0=0Y0=20Y2=0.5若使總吸附劑用量最小，則：(Y1/Y2)1/n-1/n(Y0/Y1)=1-1/n其中n=2.27代入數(shù)值求得：Y1=5.597∴S1=L[(Y0-Y1)/(Y1/K)1/n]=10.706kgS2=L[(Y1-Y2)/(Y1/K)1/n]=10.980kg∴S=S1+S2=21.69kg即二級(jí)錯(cuò)流時(shí)處理1000kg原料需21.69kg活性炭?！綪230例6-4】5.含乙醇蒸氣的空氣排放氣用粒狀活性炭填充床吸附。填充床直徑4cm,床高14cm，內(nèi)裝吸附劑79.2g。原來氣流率754cm3/s，乙醇濃度0.06％，密度0.00115g/cm3。實(shí)測(cè)透過曲線數(shù)據(jù)如下表所示時(shí)間，hc/c0時(shí)間，hc/c0005.50.658306.00.9033.50.0026.20.93340.0306.50.9754.50.1556.80.99350.396

穿透點(diǎn)濃度設(shè)為c/c0=0.01，求：①確定穿透時(shí)間；達(dá)到穿透點(diǎn)時(shí)吸附實(shí)力的利用率；未用床層的長(zhǎng)度。②設(shè)計(jì)一臺(tái)新的吸附器，若規(guī)定穿透時(shí)間為6.0小時(shí)，那么床層長(zhǎng)度應(yīng)為多少？解：(a)

由附表數(shù)據(jù)畫出下圖，由曲線確定當(dāng)

c/c0

=

0.01

時(shí)穿透時(shí)間

tb

=3.65

h

；由透過曲線及

c/c0=1.0

直線的交點(diǎn)cd

確定td

=6.95

h

。對(duì)圖中斷面線部分進(jìn)行圖解或數(shù)值積分得出A1

=3.65

h和A2=1.51

h

。由式（12.3－1）

h該時(shí)間等價(jià)于床層的總吸附實(shí)力。

由式（12.3－2），

h該時(shí)間等價(jià)于床層可用的吸附實(shí)力。因此達(dá)到穿透點(diǎn)時(shí)床層吸附實(shí)力的利用率為

tu

/tt=3.65

/5.16

=0.707。從式（12.3－3），被運(yùn)用床層長(zhǎng)度HB

=0.707(14)=9.9

cm由式（12.3－4）計(jì)算未用床層長(zhǎng)度，

cm

(b)

規(guī)定新的穿透時(shí)間tb=

6.0

h

，則按tb增加的比例計(jì)算新床的HB

cm

cm活性炭飽和吸附實(shí)力的確定：空氣速率

G=

(754

cm3

/s

)（3600

s）(0.00115

g

/

cm3

)=3122

g

(空氣)

/h乙醇的總吸附量

g

(乙醇)飽和吸附實(shí)力

＝

9.67

g

(乙醇)

/

79.2

g

(炭)

＝

0.122

g

(乙醇)

/g

(活性炭)新床吸附劑的利用率為

16.3

/20.4

=0.7996題解：①

飽和溶液15％（wt）加水：x=380.33

kg②

設(shè)析出NaSo4﹒10H2o

yKg（10℃飽和溶液濃度8％）y

=

93.1

上升溫度大于33℃，從系統(tǒng)中蒸發(fā)水使之進(jìn)入（固體Na2So4+溶液）區(qū)，即可得到NaSo4結(jié)晶。7題解：設(shè)結(jié)晶過程中有部分溶劑蒸發(fā)，且晶體中含有結(jié)晶水。作溶質(zhì)的物料平衡，即進(jìn)料溶液中溶質(zhì)量等于析出的溶質(zhì)量及殘存在母液中的溶質(zhì)量之和：解得：8題解：R

=322/142

=2.27C1=1000/5000=0.2

kg

Na2so4/

kg

H2oC2=0.09

kg

Na2so4

/

kg

H2oW=5000

kg

H2oV=2

/100=0.02

kg

H2o/

kg

原始水

=

1432

kgNa2so4?10H2o9題解：

28目=0.589

mm

,

35目=0.417mm

平均孔徑

（粒度）0.503

mm

粒度間距

mm

#/L

#/(mm?L)

ln

n35=15.131

同理計(jì)算得

48~65目

平均粒度

0.251

mm

n65=37985347

#/(mm?L)

ln

n65=17.452

列出計(jì)算結(jié)果篩子目數(shù)

質(zhì)量

%

ln

n

L

，mm

65

15.5

17.452

0.251

35

24.2

15.131

0.503

列出

解得

G=0.0321

mm/h

ln

n0=19.767

成核速率

=

#/L?h

=

426

接近

g/L10題解：

而

＝

37600

cm3/s

＝0.0376

m3/h

s

＝0.554

h①

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理為L(zhǎng)—ln曲線，以2＃篩數(shù)據(jù)處理為例：平均開孔

mm粒度間距

ΔL2=0.701-0.589=0.112

mm

＝

33161.04

晶粒數(shù)目/L∴

晶粒數(shù)目/（mm﹒L）∴

ln

n2＝12.59839由圖得：斜率是-11.09，

截距為19.143②

生產(chǎn)效率及成核速率，晶核密度

mm/h

B0=Gn0=0.1628

e19.143

=

33.52×106

晶粒數(shù)目/（h﹒L）

n0=e19.143=2.06×108③

核算數(shù)據(jù)正確性

Mt=6ki,cn0（GT）4

=

6×1.0×（1.77/1000）×2.06×108×（0.1628×0.554）4

=

144.7

g/L④

計(jì)算分布數(shù)據(jù)

得：

計(jì)算結(jié)果匯總表附圖篩號(hào)

篩分粒度

保留質(zhì)量分?jǐn)?shù)

kV

ln

n

X

W

1

701

0.081

1

12.6753

0.645

7.4394

0.9385

2

589

0.075

1

13.2955

0.542

6.2514

0.8699

3

495

0.12

1

14.4704

0.456

5.2595

0.7695

4

417

0.1

1

14.9707

0.384

4.4291

0.6456

5

351

0.16

1

16.1240

0.323

3.7255

0.5112

6

295

0.11

1

16.4455

0.2715

3.1315

0.3822

7

248

0.102

1

17.0552

0.228

2.6298

0.2705

8

208

0.09