化工原理下册课后习题答案天津大学出版社主编夏清

化工原理课后习题解答

（夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大学出版社,2005.）

田志高

第五章蒸馏

1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。

t（℃）80.1859095100105

x0.9620.7480.5520.3860.2360.11

解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据

查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压PB*，PA*，由于总压

P=99kPa，则由x=(P-PB*)/(PA*-PB*)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x图数据。

以t=80.1℃为例x=（99-40）/（101.33-40）=0.962

同理得到其他温度下液相组成如下表

根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线

由图可得出当x=0.5时，相应的温度为92℃

2.正戊烷（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P=13.3kPa下该溶液的平衡数据。

温度C5H12223.1233.0244.0251.0260.6275.1291.7309.3

KC6H14248.2259.1276.9279.0289.0304.8322.8341.9

饱和蒸汽压(kPa)1.32.65.38.013.326.653.2101.3

解：根据附表数据得出相同温度下C5H12（A）和C6H14（B）的饱和蒸汽压

以t=248.2℃时为例，当t=248.2℃时PB*=1.3kPa

查得PA*=6.843kPa

得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表

t(℃)248251259.1260.6275.1276.9279289291.7304.8309.3

PA*

PB*(kPa)1.3001.6342.6002.8265.0275.3008.00013.30015.69426.60033.250

利用拉乌尔定律计算平衡数据

平衡液相组成以260.6℃时为例

当t=260.6℃时x=(P-PB*)/(PA*-PB*)

=（13.3-2.826）/（13.3-2.826）=1

平衡气相组成以260.6℃为例

当t=260.6℃时y=PA*x/P=13.3×1/13.3=1

同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下

t(℃)260.6275.1276.9279289

x10.38350.33080.02850

y10.7670.7330.5240

根据平衡数据绘出t-x-y曲线

3.利用习题2的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，并与习题2的结果相比较。

解：①计算平均相对挥发度

理想溶液相对挥发度α=PA*/PB*计算出各温度下的相对挥发度：

t(℃)248.0251.0259.1260.6275.1276.9279.0289.0291.7304.8309.3

α----5.2915.5634.178----

取275.1℃和279℃时的α值做平均αm=（5.291+4.178）/2=4.730

②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值

当x=0.3835时，

y=4.73×0.3835/[1+(4.73-1)×0.3835]=0.746

同理得到其他y值列表如下

t(℃)260.6275.1276.9279289

α5.2915.5634.178

x10.38350.33080.20850

y10.7460.7000.5550

③作出新的t-x-y'曲线和原先的t-x-y曲线如图

4.在常压下将某原料液组成为0.6（易挥发组分的摩尔）的两组溶液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏，若汽化率为1/3，试求两种情况下的斧液和馏出液组成。假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y=0.46x+0.549

解：①简单蒸馏

由ln(W/F)=∫xxFdx/(y-x)以及气液平衡关系y=0.46x+0.549

得ln(W/F)=∫xxFdx/(0.549-0.54x)=0.54ln[(0.549-0.54xF)/(0.549-0.54x)]

∵汽化率1-q=1/3则q=2/3即W/F=2/3

∴ln(2/3)=0.54ln[(0.549-0.54×0.6)/(0.549-0.54x)]解得

x=0.498代入平衡关系式y=0.46x+0.549得