南工大化工原理第六章习题解答
(完整版)化工原理(第四版)习题解第六章蒸馏
第六章蒸馏相平衡【6-1】苯(A)和甲苯(B)的饱和蒸气压数据如下。
尔定律。
解计算式为0 0p P B P Ax 0 0, y xP A P B p计算结果见下表苯-甲苯溶液的t x y计算数据温度(t)/CxP P By 0P A ——xP 0P A PJB80.11.0 1.0101.33 44.4 113.590.823 0.823 0.92384 113.59 44.4 101.33101.33 50.6 127.59O O0.659 0.659 0.83088127.59 50.6 101.33101.33 57.6 143.7292 0.508 —0.508 0.721143.72 57.6 101.33101.33 65.66 160.5296 0.376 0.376 0.596160.52 65.66 101.33100101.33 74.53 0.256 179.19 0.256 0.453179.19 74.53 101.33101.33 83.33 199.32104 0.155 0.155 0.305199.32 83.33 101.33101.33 93.93 221.19108 0.058 0.058 0.127221.19 93.93 101.33110.6 0 0苯-甲苯溶液的t y x图及y x图，如习题6-1附图1与习题6-1附图2所示。
习题6-1附图1 苯-甲苯t-y-x 图习题6-1附图2 苯-甲苯y-x 图【6-2】在总压101.325kPa 下，正庚烷-正辛烷的汽液平衡数据如下。
试求：（1）在总压101.325kPa 下，溶液中正庚烷为 0.35 （摩尔分数）时的泡点及平衡汽相的瞬 间组成；⑵在总压101.325kPa 下，组成x 0.35的溶液，加热到117C ，处于什么状态？溶液加热 到什么温度，全部汽化为饱和蒸气？解 用汽液相平衡数据绘制t y x 图。
化工原理课后习题答案
第一章流体流动1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。
已知该地区大气压强为 98.7×103 Pa。
解：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到：设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa=8.54×103 Pa设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/㎥的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。
在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。
若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉？分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即P油≤σ螺解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762150.307×103 Nσ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×nP油≤σ螺得 n ≥ 6.23取 n min= 7至少需要7个螺钉4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。
已知两吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820Kg／㎥。
试求当压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气管出口距离ｈ。
分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中1－1´和4－4´为等压面，2－2´和3－3´为等压面，且1－1´和2－2´的压强相等。
根据静力学基本方程列出一个方程组求解解：设插入油层气管的管口距油面高Δh在1－1´与2－2´截面之间P1 = P2 + ρ水银gR∵P1 = P4，P2 = P3且P3 = ρ煤油gΔh ， P4 = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h）联立这几个方程得到ρ水银gR = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h）-ρ煤油gΔh 即ρ水银gR =ρ水gH + ρ煤油gh -ρ水gh 带入数据1.0³×10³×1 - 13.6×10³×0.068 = h(1.0×10³-0.82×10³)ｈ= 0.418ｍ6. 根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强ｐ。
南工大化工原理第六章 习题解答
第六章习题1）苯酚（C6H5OH）（A）和对甲酚（C6H4（CH3）OH）（B）的饱和蒸汽压数据为：温度℃苯酚蒸汽压kPa对甲酚蒸汽压kPa温度℃苯酚蒸汽压kPa对甲酚蒸汽压 kPa113.710.07.70117.811.999.06 114.610.47.94118.612.439.39 115.410.88.2119.412.859.70 116.311.198.5120.013.2610.0 117.011.588.76试按总压P=75mmHg（绝压）计算该物系的“t—x—y”数据。
此物系为理想物系。
t0C pA 0kPa pB0kPa xAxB113.7 10.0 7.70 1.0 1.0 114.6 10.4 7.94 0.837 0.871 115.4 10.8 8.2 0.692 0.748 116.3 11.19 8.5 0.558 0.624 117.0 11.58 8.76 0.440 0.509 117.8 11.99 9.06 0.321 0.385 118.6 12.43 9.39 0.201 0.249 119.4 12.85 9.70 0.0952 0.122 120.0 13.26 10.0 0.000 0.0002）承第1题，利用各组数据，计算①在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度αi ，取各αi的算术平均值α，算出α对αi的最大相对误差。
②以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y—xi”关系，算出由此法得出各组yi值的最大相对误差。
t0C 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.01.299 1.310 1.317 1.316 1.322 1.323 1.324 1.325 1.326t0C 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 x1.0 0.837 0.692 0.558 0.440 0.321 0.201 0.0952 0i1.0 0.871 0.748 0.625 0.509 0.384 0.249 0.122 0yi最大误差=3）已知乙苯（A）与苯乙烯（B）的饱和蒸汽压与温度的关系可按下式算得：式中p0的单位是mmHg，T的单位是K。
化工原理第六章吸收习题答案解析
由于 y*A yA ，所以将发生吸收过程。推动力为
示意图见题 6-3 图。
y 0.03 0.0189 0.0111
题 6-3 图
分析 体会通过改变温度和总压来实现气液之间传质方向的改变 ,即吸收和解 吸。
6-4 氨-空气混合气中含氨(摩尔分数)，在常压和 25℃下用水吸收，过程中不 断移走热量以使吸收在等温下进行。进气量为 1000 m3 ，出口气体中含氨(摩尔 分数)。试求被吸收的氨量(kg)和出口气体的体积(m3) 。
①
p* CO2
cCO2 H CO2
0.01 3.347 104
29.9kPa
推动力
p 20.1kPa（吸收）
②
p* CO2
cCO2 H CO2
0.05 3.347 104
149.4kPa
推动力
p 99.4kPa（解吸）
或者 , 用摩尔分数差表示时
①
由
xCO2
0.01 1000
1.8104
NA
DP RTZ
pA1 pA2 ln pB2 pB1 pB2 pB1
查教材附录水的物理性质得，20℃时水的蒸汽压为。已知条件为：
pA1 101.3kPa, pA2 0kPa, pB2 101.3kPa, pB1 101.3 2.3346 98.97kPa, P pA2 pB2 101.3kPa,
试求这两种情况下 CO2 的传质方向与推动力。 解： 由亨利定律得到
pCO2 50kPa ExC*O2 根据《 化工原理》 教材中表 8-1 查出
ECO2 25℃ 1.66105 kPa
所以可以得到
又因为
x* CO2
3.01104
HCO2 25℃
化工原理习题解答（第六章）
化工原理习题解答（第六章）第6章蒸馏6-1.尔定律。
解：00BA BA P P P P x --=；A A A x PPy 0=x (y )t/0C0.00.20.40.60.81.00.00.20.40.60.81.0yx6-2．利用习题6-1的数据（1）计算相对挥发度α。
（2）写出平衡方程式。
（3）算出x y -的一系列平衡数据与习题1作比较。
（答：（1）44.2=α，（2）xxy 44.1144.2+=）解：⑴0A P P =α，44.22==α⑵()xxx x y 44.1144.211+=-+=αα⑶由α计算所得的一系列y 、x 值与习题6-1之值很接近。
6-3．将含%24（摩尔分数，下同）易挥发组分的某液体混合物送入一连续精馏塔中。
要求馏出液含%95易挥发组分，釜液含%3易挥发组分。
送至冷凝器的蒸气量为1h kmol 850-?，流入精馏塔的回流液量为1h kmol 670-?。
试求：（1）每小时能获得多少kmol 的馏出液？多少kmol 的釜液？（2）回流比DLR = 为多少？(答：1h kmol 180-?=D ， 1h kmol 6.608-?=W ；72.3=R ) 解：D L V +=，1h kmol 180670850-?=-=-=L V D ，72.3180D L R ， W W D F +=+=180，W D F Wx Dx Fx +=即()03.018018095.024.0?-+?=F F ，解得：1h kmol 6.788-?=F ，1h kmol 6.6081806.788-?=-=-=D F W 。
6-4．有1hkg 10000-?含物质A （摩尔质量为1kmol8kg 7-? ）3.0（质量分数，下同）和含物质B （摩尔质量为1kmol 0kg 9-? ）7.0的混合蒸气自一连续精馏塔底送入。
若要求塔顶产品中物质A 的组成为95.0，釜液中物质A 的组成为01.0。
《化工原理》课本习题答案
《化工原理》课本习题答案第一章流体流动1 PA（绝）= 1.28×105 N/m2PA（表）= 2.66×104N/m22 W = 6.15吨3 F = 1.42×104NP = 7.77×104Pa4 H = 0.39m5 △P = 2041×105N/m26 P = 1.028×105Pa△h = 0.157m7 P（绝）= 18kPa H = 8.36m8 H = R PA> PB9 略10 P = Paexp[-Mgh/RT]11 u = 11.0m/s ; G = 266.7kg/m2sqm = 2.28kg/s12 R = 340mm13 qv = 2284m3/h14 τ= 1463s15 Hf = 0.26J/N16 会汽化1718 F = 4.02×103N19 略20 u2 = 3.62m/s ; R = 0.41m21 F = 151N22 v = 5.5×10-6m2/s23 =0.817 a = 1.0624 略25 P（真）= 95kPa ; P（真）变大26 Z = 12.4m27 P（表）= 3.00×105N/m228 qv = 3.39m3/h P1变小 P2变大29 qv = 1.81m3/h30 H = 43.8m31 τ= 2104s32 He = 38.1J/N33 qv =0.052m3/s=186m3/h34 qv1 = 9.7m3/h ; qv2 = 4.31m3/hqv3 = 5.39m3/h ; q,v3 = 5.39m3/h35 qvB/qvC = 1.31 ; qvB/qvC =1.05 ;能量损失36 P1（绝）=5.35×105Pa37 = 13.0m/s38 qv = 7.9m3/h39 qVCO2（上限）=3248l/h40 = 500 l/s ; τ=3×104PaF = 3×102N P = 150w41 he = 60.3J/kg42 τy = 18.84Pa μ∞ = 4.55Pa·s43 τy = 39.7Pa44 略第二章流体输送机械1 He = 15+4.5×105qV2He = 45.6J/N Pe = 4.5KW2 P = ρω2r2/2 ; Φ/ρg = u2/2g = 22.4J/N3 He = 34.6J/N ; η = 64％4 略5 qV = 0.035m3/s ; Pe = 11.5KW6 串联7 qV = 0.178m3/min ; qV, = 0.222m3/min8 会汽蚀9 安装不适宜，泵下移或设备上移10 IS80-65-160 或 IS100-65-31511 ηV = 96.6％12 不适用13 P = 33.6KW ; T2 = 101.0℃14 qV = 87.5m3/h ; 选W2第三章流体的搅拌1 略2 P = 38.7w ; P’ = 36.8w3 d/d1 = 4.64 ; n/n1 = 0.359 ; N/N1 = 100 第四章流体通过颗粒层的流动1 △φ = 222.7N/m22 △φ/L = 1084Pa/m3 V = 2.42m34 K = 5.26×10-4m2/s ; qe = 0.05m3/m25 A = 15.3m2 ; n = 2台6 略7 △V0 = 1.5L8 △V = 13L9 q = 58.4l/m2 ; τw = 6.4min10 τ = 166s ; τw = 124s11 K = 3.05×10-5m2/sVe = 5.06×10-2m3 ; V = 0.25m312 n’ = 4.5rpm ; L’/L = 2/3第五章颗粒的沉降和流态化1 ut = 7.86×10-4m/s ; ut’ = 0.07m/s2 dP = 88.8μm3 τ = 8.43×10-3s ; s = 6.75×10-5m4 dpmax = 3.6μm5 dpmin = 64.7μm ; ηP = 60％6 可完全分开7 ζRe2<488 η0 = 0.925 ; x出1 = 0.53x出2 = 0.27 ; x出3 = 0.20x出4 = 0 ; W出 = 59.9kg/day9 ε固 = 0.42 ; ε流 = 0.71 ; ΔФ = 3.14×104N/m210 略11 D扩 = 2.77m12 略第六章传热1 δ1 = 0.22m ; δ2 = 0.1m2 t1 = 800℃3 t1 = 405℃4 δ = 50mm5 (λ’-λ)/ λ = -19.7％6 略7 Q,/Q = 1.64 λ小的放内层8 a = 330W/m2*℃9 a = 252.5W/ m2*℃10 q = 3.69kw/m211 q1/q2 =112 w = 3.72×10-3kg/s ; w’=7.51×10-3kg/s13 Tg = 312℃14 Tw = 746K15 τ = 3.3hr16 ε A = 0.48 ; ε B = 0.4017 略18 热阻分率0.3％K’=49.0W/m2·℃ ; K,, = 82.1W/m2·℃19 w = 3.47×10-5kg/m·s ; tw = 38.7℃20 δ= 82mm21 a1 =1.29×104W/m2·℃ ; a,2 = 3.05×103W/m2·℃ ; R = 7.58*10-5m2·℃/W22 δ= 10mm ; Qmax = 11.3KW23 R = 6.3×10-3m2·℃/W24 n = 31 ; L = 1.65m25 L = 9.53m26 qm = 4.0kg/s ; A = 7.14m227 qm2 = 10.9kg/s ; n = 36 ; L = 2.06m ; q,m1 = 2.24kg/s28 qm = 0.048kg/s29 t2 = 76.5℃ ; t2 = 17.9℃30 t,2 = 98.2℃ ; 提高水蒸气压强T’=112.1℃31 qm1 = 1.24kg/s32 T,2 = 78.7℃ ; t,2 = 61.3℃33 T = 64.6℃ ; t2a = 123.1℃ ; t2b = 56.9℃34 t2 = 119℃35 τ = 5.58hr36 单壳层Δtm = 40.3℃ ; 双壳层Δtm’=43.9℃37 a = 781W/m2·℃38 L = 1.08m ; t2’=73.2℃39 NP = 2 ; NT = 114 ; L实 = 1.2L计 = 3.0m ; D = 460mm 第七章蒸发1 W = 1500kg/h ; w1 = 12.8％ ; w2 = 18.8％2 Δt = 12.0℃3 A = 64.7m2 ; W/D = 0.8394 W = 0.417kg/s ; K = 1.88×103W/m2·℃ ; w’= 2.4％5 t1 = 108.6℃ ; t2 = 90.9℃ ; t3 = 66℃6 A1 = A2 = 9.55m2第八章吸收1 E=188.1Mpa;偏差0.21%2 G=3.1×10-3kgCO2/kgH2O3 Cmin=44.16mg/m3水；Cmin=17.51mg/m3水4 （xe-x）=1.19×10-5；（y-ye）=5.76×10-3 ;(xe-x)=4.7×10-6 ;(y-ye)=3.68×10-35 (y-ye)2/(y-ye)1=1.33 ; (xe-x)2/(xe-x)1=2.676 τ=0.58hr7 τ=1.44×106s8 Kya=54.9kmol/m3·h ; H OG=0.291m ;液相阻力分率15.1%9 N A=6.66×10-6kmol/s·m2 ; N A’=1.05×10-5kmol/(s·m2)10 略11 略12 NOG=13 略14 略15 x1=0.0113; =2.35×10-3 ;H=62.2m16 (1)H=4.61m;(2)H=11.3m17 Gmin=0.489kmol/m2·h ; x2=5.43×10-618 HA=2.8m ; HB=2.8m19 (1)HOG=0.695m;Kya=168.6kmol/m3·h;(2)w=4.36kmol/h20 y2=0.00221 η’=0.87；x1’=0.0032522 y2’=0.000519第九章精馏1 （1）α1=2.370 ；α2=2.596 ；（2）αm=2.4842 t=65.35℃； xA=0.5123 t=81.36℃ ; yA=0.18724 (1)NT=7; (2)V=20.3kmol/h; (3)D=47.4kmol; W=52.6kmol25 t=60℃; xA=0.188; xB=0.361; xC=0.45126 x(A-D) :0.030;0.153;0.581;0.237 y(A-D) :0.141;0.306;0.465;0.08527 D/F=0.4975;W/F=0.5025; xD(A-D):0.402;0.591;0.007;9.7×10-5 ;xW(A-D):1.4×10-5;0.012;0.690;0.29828 N=14.1 ; N1=7.9第十章气液传质设备1 EmV=0.7582 ET=41%3 N实=104 D=1.2m5 HETP=0.356m6 D=0.6m; △P/H=235.44Pa/m第十一章萃取1 (1)E=64.1kg;R=25.9kg;x=0.06;y=0.046 (2)kA=0.767;β=14.62 (1)E=92.2kg;R=87.8kg;yA=0.13; xA=0.15(2)E°=21.31kg;R°=78.69kg;yA°=0.77;xA°=0.163 (1)R=88.6kg;E=130.5kg;yA=0.0854;yS=0.862;yB=0.0526;xS=0.0746;xB=0.82 5 (2)S=119.1kg4 xA2=0.225 E1=125kg;RN=75kg;yA1=0.148;yS1=0.763;yB1=0.089;xSN=0.0672;xBN=0.9136 (1)S/B=24.9;(2)S/B=5.137 (1)Smin=36.47kg/h (2)N=5.1第十二章其它传质分离方法1 m=47.7kg2 t1=44.9℃3 a=138.3m2/g4 τB=6.83hr5 W3=0.0825;qm2=5920.3kg/h; JV1=0.0406kg/m2·s;JV2=0.0141kg/m2·s 第十三章热质同时传递的过程1 略2 (1)θ1=20℃; (2)t2=40℃;H=0.0489kg水/kg干空气3 H=0.0423kgH2O/kg干H24 (1)W=0.0156kgH2O/kg干空气(2)tw3=18.1℃5 t2=45.2℃;H2=0.026kg水/kg干气6 W=2.25kg水/kg干气7 P2=320.4kN/m28 Z=2.53m第十四章固体干燥1 =74.2%; =5.6%2 W水=0.0174kg水/kg干气; Q=87.6kJ/kg干气3 略4 (1)ΔI=1.25kJ/kg干气;(2)t2=55.9℃;(3)t2=54.7℃5 (1)t2=17.5℃;H2=0.0125kg水/kg干气 (2) =10.0%6 自由含水量=0.243kg水/kg干料结合水量=0.02kg水/kg干料。
管国峰第三版南京工业大学化工原理第六章气体吸收习题解答
第六章 气体吸收习题解答1）总压100，温度25℃的空气与水长时间接触，水中的的浓度为多少？分别用摩尔浓度和摩尔分率表示。
空气中 的体积百分率为0.79。
解：将空气看作理想气体：y=0.79 p*=yp=79kPa查表得 E=8.76×510kPa610/*-==E p xH=)./(10342.6)181076.8/(1000)/(65m kN kmoL EMS -⨯=⨯⨯=ρ C=p*.H=79×6.342×10-5=5.01×10-4kmol/m 32）已知常压、25℃下某体系的平衡关系符合亨利定律，亨利系数E 为大气压，溶质A 的分压为0.54大气压的混合气体分别与三种溶液接触：①溶质A 浓度为 的水溶液；②溶质A 浓度为的水溶液；③溶质A 浓度为 的水溶液。
试求上述三种情况下溶质A 在二相间的转移方向。
解： E=0.15×104atm ，p=0.054atm ，P=1atm ，y=p/P=0.054① m EP==⨯015104. x 135002110183610=⨯=⨯-.. ∴y mx 110054*.== ∴∆y y y =-=10*∴平衡② x 2350001110181810=⨯=⨯-.. ∴y mx 220027*.== ∴∆y y y =-20* ∴气相转移至液相 ③ x 3350003110185410=⨯=⨯-..∴y mx 330081*.== ∴∆y y y =-30*∴液相转移至气相④ P=3atm y=0.054 E=0.15×104atm ∴m=E/P=0.05×104x 4=x 3=5.4×10-5∴y mx 440027*.== ∴∆y y y =-40* ∴气相转移至液相 3）某气、液逆流的吸收塔，以清水吸收空气～硫化氢混合气中的硫化氢。
总压为1大气压。
已知塔底气相中含1.5%（摩尔分率），水中含的浓度为（摩尔分率）。
最新化工原理杨祖荣1-7章习题答案(完美排版)
化工原理杨祖荣1-7章习题答案(完美排版)目录第一章流体流动与输送机械 (2)第二章非均相物系分离 (32)第三章传热 (42)第四章蒸发 (69)第五章气体吸收 (73)第六章蒸馏 (95)第七章固体干燥 (119)第三章 传热1、某加热器外面包了一层厚为300mm 的绝缘材料，该材料的导热系数为0.16W/（m ⋅℃），已测得该绝缘层外缘温度为30℃，距加热器外壁250mm 处为75℃，试求加热器外壁面温度为多少？ 解：22321121λλb t t b t t A Q -=-=C 3007516.025.016.005.03075o 21122321=+⨯-=+λ⨯λ-=∴t b b t tt2、某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次砌成；耐火砖 b 1=230mm ， λ1=1.05 W/(m·℃)绝热砖 b 2=230mm ， λ2=0.151W/(m·℃)建筑砖 b 3=240mm ， λ3=0.93W/(m·℃)已知耐火砖内侧温度为1000℃，耐火砖与绝热砖界面处的温度为940℃，要求绝热砖与建筑砖界面处的温度不得超过138℃，试求：（1） 绝热层需几块绝热砖；（2） 普通砖外侧温度为多少？解：（1）b 2=?m442.09.273151.013894005.123.094010002222321121=∴=-=-λ-=λ-=b b b t t b t t A Q230mm<b 2=442mm<230×2mm则：绝热层需两块绝热砖。
校核t 2=? C C t t o o 1386.1059.273151.046.094022<=∴=- （2）t 4=?C9.3493.024.06.1059.273o 443343=∴-==λ-=t t b t t A Q 3、Φ50×5㎜的不锈钢管，导热系数λ1＝16Ｗ／（ｍ·Ｋ），外面包裹厚度为30mm 导热系数λ２＝0.2W/（ｍ·Ｋ）的石棉保温层。
化工原理习题答案第六章
RT n 8.314 10 3 700 0.45 m 3 0.45 kmol ) kw ( ) 0.0535 0.333( ) p 0 .1 kmol kg h
4. 在等温下进行液相反应 A+B→C+D，在该条件下的反应速率方程为：
0.5 rA 0.8c1.5 A cB mol/(L min )
所以，反应器出口气体组成为： 组分 CH3OH HCHO H2O CO2 O2 N2 摩尔数（mol） 7.672 18.96 38.3 0.7672 0.8788 43.28 摩尔分率% 6.983 17.26 34.87 0.6983 0.7999 39.39
2. 在一体积为 4L 的恒容反应器中进行 A 的水解反应，反应前 A 的含量为 12.23%（重量） ， 混合物的密度为 1g/mL，反应物 A 的分子量为 88。在等温常压下不断取样分析，测的组分 A 的浓度随时间变化的数据如下： 反应时间（h） cA(mol/L) 1.0 0.9 2.0 0.61 3.0 0.42 4.0 0.28 5.0 0.17 6.0 0.12 7.0 0.08 8.0 0.045 9.0 0.03
(4)以摩尔浓度表示反应物系组成时的速率常数 kC。 解： (1) k v b k w 1.13 103 0.0535 60.64kmol/(m 3 h )
b b kw k w 1.78 10 6 kmol/(m 2 h ) av b 3 103 1 1 kmol (3) k p ( ) n k w ( ) 0.45 0.0535 0.1508 p 0.1013 kg h (Mpa ) 0.45
(3)求平衡温度 Te
化工原理第2版第六章蒸发习题答案
1 0.0162 ´´ B 四．计算题1.采用标准蒸发器将10%的NaOH 水溶液浓缩至25%（质量分数）。
蒸发室的操作压力为50 kPa ，试求操作条件下溶液的沸点升高及沸点。
解：溶液的沸点升高及沸点均按完成液来计算。
查得水的有关数据为压力p /kPa 温度t /℃汽化热r /(kJ (kJ ∙kg -1) 101.3 100 50 81.2 2304.5 在101.3 kPa 时，时，25%NaOH 溶液的沸点为113.07 ℃。
常压下溶液的沸点升高为Δ a =（113.07–100）℃=13.07℃50 kPa 时，溶液的沸点升高可用两种方法计算。
时，溶液的沸点升高可用两种方法计算。
（1）用杜林规则在杜林线图的横标81.2 ℃作垂直线交组成为25%的杜林线，再由该点查得纵标的温度为93 ℃，此即50kPa 下溶液的沸点t A 。
D ¢=（93–81.2）℃=11.8 ℃（2）用式6-17 经验公式估算D ¢=f D =é(81.2+273)2ù℃=11.5 ℃a êë2304.513.07úû则溶液的沸点升高为11.8 ℃，50kPa 下的沸点为93 ℃。
两种方法计算结果相差不大。
2.用连续操作的真空蒸发器将固体质量分数为 4.0%的番茄汁浓缩至30%，加热管内液柱的深度为2.0 2.0 m m ，冷凝器的操作压力为8 kPa ，溶液的平均密度为1 1 160 160 160 kg/m kg/m 3，常压下溶质存在引起的沸点升高D ¢a =1℃，试求溶液的沸点t B 。
解：8 kPa 压力下对应二次蒸汽温度为41.3 ℃，水的汽化热为2497 2497 kJ/kgkJ/kg 。
取冷凝器到蒸发室的温差损失D ¢¢=1.5℃。
溶质引起的沸点升高取常压下数据，即D ¢=1℃。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第六章习题1）苯酚（C6H5OH）（A）和对甲酚（C6H4（CH3）OH）（B）的饱和蒸汽压数据为：温度℃苯酚蒸汽压kPa对甲酚蒸汽压kPa温度℃苯酚蒸汽压kPa对甲酚蒸汽压 kPa试按总压P=75mmHg（绝压）计算该物系的“t—x—y”数据。
此物系为理想物系。
t0C p A0kPa p B0kPa x A x B2）承第1题，利用各组数据，计算①在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度αi，取各αi的算术平均值α，算出α对αi的最大相对误差。
②以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y—x i”关系，算出由此法得出各组y i值的最大相对误差。
t0Ct0Cx i0y i0最大误差=3）已知乙苯（A）与苯乙烯（B）的饱和蒸汽压与温度的关系可按下式算得：式中p0的单位是mmHg，T的单位是K。
问：总压为60mmHg（绝压）时，A与B的沸点各为多少℃在上述总压和65℃时，该物系可视为理想物系。
此物系的平衡汽、液相浓度各为多少摩尔分率4）苯（A）和甲苯（B）混合液可作为理想溶液，其各纯组分的蒸汽压计算式为式中p0的单位是mmHg，t的单位是℃。
试计算总压为850mmHg（绝压）下含苯25%（摩尔百分率）的该物系混合液的泡点。
5）试计算总压为760mmHg（绝压）下，含苯、甲苯（摩尔分率）的混合蒸汽的露点。
若令该二元物系降温至露点以下3℃，求平衡的汽、液相摩尔之比。
6）有一苯（A）、甲苯（B）、空气（C）的混合气体，其中空气占2%，苯与甲苯浓度相等（均指摩尔百分数），气体压强为760mmHg（绝压）。
若维持压强不变，令此三元物系降温至95℃，求所得平衡汽相的组成。
A、B组分均服从拉乌尔定律。
已知95℃时，。
设X A算得的X‘A7）常压下将含苯（A）60%，甲苯（B）40%（均指摩尔百分数）的混合液闪蒸（即平衡蒸馏），得平衡汽、液相，汽相摩尔数占总摩尔数的分率——汽化率（1-q）为。
物系相对挥发度α=，试求：闪蒸所得平衡汽、液相的浓度。
若改用简单蒸馏，令残液浓度与闪蒸的液相浓度相同，问：馏出物中苯的平均浓度为多少提示：若原料液、平衡液、汽相中A的摩尔分率分别以x f、x、y表示，则存在如下关系：。
8）某二元物系，原料液浓度x f=，连续精馏分离得塔顶产品浓度x D=。
已知塔顶产品中易挥发组分回收率η=，求塔底产品浓度x w。
以上浓度皆指易挥发组分的摩尔分率。
9）某二元混合液含易挥发组分，泡点进料，经连续精馏塔分离，塔顶产品浓度x D=，塔底产品浓度x w=（均为易挥发组分的摩尔分率），设满足恒摩尔流假设。
试计算塔顶产品的采出率D/F。
若回流比R=，泡点回流，写出精馏段与提馏段操作线方程。
10）某二元混合物含易挥发组分，以热状态参数q=的汽、液混合物状态进入连续精馏塔进行分离。
进料量为h，塔顶产品浓度x D=，塔底产品浓度x w=。
若回流比R=，泡点回流，提馏段L’/V’为多少试计算塔顶全凝器的蒸汽冷凝量及蒸馏釜的蒸发量。
以上浓度皆指易挥发组分的摩尔分率。
11）用常压精馏塔连续分离苯和甲苯混合液。
进料中苯的摩尔分率为。
操作条件下苯的汽化潜热为355kJ/kg。
试求以下各种情况下的q值：①进料温度为25℃；②℃的液体进料；③℃的蒸汽进料。
苯～甲苯体系在常压下的部分汽液平衡数据如下：温度t，℃液相组成，x汽相组成，y解：①原料液的汽化潜热r m= 380kJ/(1kg/78kg/mol)＋= 8892＋22862 = 31754 kJ/mol由附表可知 x f = 时，液体的泡点为℃，则平均温度℃= K查教材附录得℃下苯和甲苯的比热为(kg K)，故原料液的比热为：C p = 78＋92= kJ/(kmol K)∴②属饱和液体进料q2 = 1③属饱和蒸汽进料q3 = 0。
12）已知某精馏塔操作以饱和蒸汽进料，操作线方程分别如下：精馏线提馏线试求该塔操作的回流比、进料组成及塔顶、塔底产品中轻组分的摩尔分率。
解：由精馏线得：，R =由提馏线得：，x D = ≈提馏线斜率，得 F =提馏线截距，，得 x W =由 Fx F = Dx D＋Wx W得：=13）用一连续精馏塔分离甲醇和水的混合物，进料量为100kmol/h，进料中甲醇的摩尔分率为，以饱和蒸汽形式连续进入塔底。
要求塔顶产品中甲醇含量为，塔釜产品中甲醇含量为。
试求：①该精馏塔操作回流比及塔内的液汽比；②塔顶全凝器的蒸汽冷凝量。
解：①Fx f = Dx D＋(F－D)x Wkmol/hV = F = 100 kmol/h由 V = (R+1)D 得②塔顶全凝器蒸汽冷凝量V = 100 kmol/h14）以连续精馏分离正庚烷（A）与正辛烷（B）。
已知相对挥发度α=，原料液浓度Z f=（正庚烷的摩尔分率，下同），塔顶产品浓度x D=，加料热状态q=，馏出产品的采出率D/F=。
在确定回流比时，取。
设泡点回流。
试写出精馏段与提馏段操作线方程。
15）承第14题，按最佳加料板位置加料，试用作图法求总理论板数，并指明加料板的序号。
解：又作图知，总理论板数为块，第7块为加料板。
（图略）16）承第14题，试用逐板计算法计算离开塔顶第2块塔板的液体浓度x2。
解：17）承第14题，试用快速估算法计算总理论板数和确定加料板序号。
解：（1）总理论板数（2）精馏段理论板数18）以常压操作的连续精馏塔分离“乙醇～水”溶液。
原料液含乙醇（摩尔分率，下同），进料热状态q=，塔顶产品浓度，釜液浓度。
塔顶用全凝器，泡点回流，塔底用蒸馏釜，间接加热，操作回流比为最小回流比的倍。
试用作图法求总理论板数和确定加料板序号。
解：根据教材附录数据作“y-x”图19）已知塔顶、塔底产品及进料组成中苯的摩尔分率分别为：x D=，x W=，x F=，泡点进料和回流，取回流比为最小回流比的倍，体系的相对挥发度为。
试用捷算法计算苯和甲苯体系连续精馏理论塔板数。
解：∵ q = 1 ∴ x e = x f =R = = ×=查吉利兰图得：由芬斯克方程得：则 N = ，取 N T = 1520）用一连续精馏塔分离甲醇和水的混合物。
已知原料中甲醇的摩尔分率为，进料量为100kmol/h，泡点进料。
塔顶馏出液中甲醇含量为，塔底产品中甲醇浓度为。
操作回流比为，泡点回流，间接蒸汽加热。
用作图法求完成分离任务所需的理论塔板数，并计算甲醇的回收率和塔釜蒸发量。
解：甲醇回收率由教材附录查得CH3OH～H2O的VLE数据，在x～y图上作出平衡曲线。
精馏线截距为由，和(0，作出精馏线由q = 1和，作出q线连接(x w，x w)和q线与精馏线的交点得提馏线，作图得理论板数N T = 7块，加料位置为第5块理论板。
kmol/h∵q = 1－0 = ,故 kmol/h21）在用作图法求理论板数时，可能遇到局部区域平衡线与操作线均为直线且两直线甚靠近，不易求准梯级数的情况。
设平衡线为，操作线为，（K、C、a、b均为常数），试推导由操作线上x0至x N所需理论板数N的数学解析式。
22）在某二元混合物连续、基本型精馏操作的基础上，若进料组成及流量不变，总理论板数及加料板位置不变，塔顶产品采集比D/F不变。
试考虑在进料热状态参数q增大，回流比R不变的情况下x D、x W和塔釜蒸发量的变化趋势。
只需定性分析。
23）以连续精馏塔分离某二元混合物。
塔顶采用全凝器。
已知：x D=，D=s，回流比R’=，在操作中回流液有一定程度过冷。
已知回流液体泡点为83℃，汽化潜热r=×104kJ/kmol，该液体比热C P=140kJ/(kmol·℃)，但回流液温度为75℃。
试求精馏段操作线方程。
解：24）以连续精馏塔分离某二元混合物。
进料x f=（摩尔分率，下同），q=1，塔顶产品D=50kmol/h，x D=，塔顶馏出液中易挥发组分回收率η=。
塔顶采用一个分凝器及一个全凝器。
分凝器液体泡点回流。
已知回流液浓度x0=，离开第一块塔板的液相浓度x1=。
塔底间接蒸汽加热。
塔板皆为理论板，相对挥发度α为常数。
试求：①加料流量F；②操作回流比是R min的倍数；③精馏段、提馏段气相流量。
25）在常压下用一连续精馏塔分离某两组分混合液，已知进料量为200kmol/h，其中轻组分的含量为（摩尔分率），泡点进料。
塔顶产品流量为100kmol/h。
体系在常压下的相对挥发度为。
若精馏塔的理论塔板数为无限多，试求：①当回流比为时，塔顶、塔底产品中轻组分的含量各为多少②当回流比为时，塔顶、塔底产品中轻组分的含量各为多少③画出两种情况下的精馏段、提馏段操作线和q线示意图。
解：①由于N T = ，设x q、y q达到相平衡，则R = R min=∵q = 1，∴x q = x f =由,由物料衡算得：＞0∴假设正确，计算有效。
②R = ，设此时在x q、y q处达到相平衡＜0假设不成立，显然在x w=0处达到平衡，此时③N T = ∞，R = 时，精馏段截距：N T = ∞，R = 时，精馏段截距：26）某一精馏塔有4块理论板（含塔釜）用来分离苯—甲苯混合物。
进料量为100kmol/h，其中轻组分的含量为（摩尔分率），以泡点状态连续加入到第三块板上（从塔顶数起）。
塔顶产品的流量为20kmol/h，泡点回流操作回流比R=。
已知体系的相对挥发度为。
求塔顶和塔底产品的组成。
（提示：用x W=作为试差初值）解：W = F－D = 80 kmol/h设=，则=精馏线y2 = ＋= ×＋=y3 = ＋=∵x3 = ＜x f = ，改用提馏线与平衡线计算kmol/h∴提馏线= －y4 = y w = －= ×－=x w与假设值= 非常接近，相对误差为%，故假设正确，∴x D =x w =27）在常压连续回收塔中分离甲醇～水混合溶液。
进料组成为（摩尔分率），要求塔顶产品中甲醇的回收率为，塔底直接水蒸汽加热。
试求：①当塔板数为无穷多时，塔顶、塔底产品组成及每摩尔进料消耗的水蒸汽量；②若蒸汽用量为最小用量的两倍时，完成分离任务时所需理论板数及塔顶、塔底产品组成。
液相组成 x汽相组成 ymin，由Fx f = Dx D＋Wx w得Wx w = Fx f－Dx D = Fx f(1－) =∵F = W∴x w = = ×=∵N T = ∞，故在塔顶进料处，x f与x D达相平衡，由VLE数据表得 x D =全塔物料衡算Fx f＋S0 = Dx D＋Wx wFx f = S x D＋S x D = Fx f∴②由上面计算可知x w = (此值由回收率而定)F x f＋S0 = D x D＋W x w∵S = DF x f = S x D’＋W x w∴(注：当S = 2S min时，x f与x D不达相平衡)斜率点(x w，0)和点(x f，x D’)都在提馏线上，故提馏线斜率：截距∴提馏线: y = －要逐板计算，必须要有，而由下列方法获得，由本题附表可知：∴∴y2 = －=y3 = －=x3＜x w =∴(含釜)28）有两股丙酮（A）与水（B）的混合物分别加入塔内进行连续精馏分离。