化工原理答案下册docxWord文档格式.docx
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-PB）
组绘平衡t-x图数据。
以t=℃为例
x=（99-40）/（）=
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=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=
下该溶液的平衡数据。
温度C5H12
KC6H14
饱和蒸汽压（kPa）
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=℃时为例，当t=℃时PB=
查得PA=
得到其他温度下A?
B的饱和蒸汽压如下表
t（℃）248251279289
PA*（kPa）
利用拉乌尔定律计算平衡数据
平衡液相组成以℃时为例
当t=℃时x=（P-P
**
B）/（PA
=（）/（）=1
平衡气相组成以℃为例
当t=℃时y=PAx/P=×
1/=1
同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下
t（℃）
279
289
1
y
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。
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（
℃）
α
-
取℃和
279℃时的α值做平均
αm=
（+）/2=
②按习题
2的
x数据计算平衡气相组成
y的值
当
x=
时，
y=×
[1+×
]=
同理得到其他y值列表如下
279289
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（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=+
①简单蒸馏
由
ln（W/F）=
∫x
xFdx/（y-x）
以及气液平衡关系y=+
得ln（W/F）=∫xxFdx/=[∵汽化率1-q=1/3则q=2/3即W/F=2/3
∴ln（2/3）=[
解得
代入平衡关系式
y=+
得
y=
②平衡蒸馏
由物料衡算
FxF=Wx+Dy
D+W=F
xF=2x/3+y/3
将W/F=2/3代入得到
代入平衡关系式得
x=再次代入平衡关系式得y=
5.在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四硫化碳所组成的混合液。
已知原料液流量
F为4000kg/h，组成xF为（二硫化碳的质量分率，下同）。
若要求釜液组成xW不
大于，馏出液回收率为88％。
试求馏出液的流量和组分，分别以摩尔流量和摩
尔分率表示。
馏出回收率=DxD/FxF=88％得馏出液的质量流量
DxD=FxF88％=4000×
×
=1056kg/h
结合物料衡算FxF=WxW+DxD
D+W=F得xD=
馏出液的摩尔流量1056/（76×
=h
以摩尔分率表示馏出液组成xD=76）/[76）+154）]
=
6.在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇与说.6（均为摩尔分率）的溶液，试求以下各种进料状况下的q值。
（1）进料温度40℃；
（2）泡点进料；
（3）饱和蒸汽进料。
常压下甲醇-水溶液的平衡数据列于本题附表中。
温度t液相中甲醇的气相中甲醇的温度t液相中甲醇的气相中
甲醇的
℃摩尔分率摩尔分率℃摩尔分率摩尔分
率
（1）进料温度40℃
℃时，甲醇的汽化潜热r1=825kJ/kg
水蒸汽的汽化潜热r2=kg
℃时，甲醇的比热CV1=（kg·
℃）
水蒸汽的比热CV2=（kg·
查附表给出数据当xA=时，平衡温度t=℃
∴40℃进料为冷液体进料
即将1mol进料变成饱和蒸汽所需热量包括两部分
一部分是将40℃冷液体变成饱和液体的热量Q1，二是将℃饱和液体变成气体所需要的汽化潜热Q2，即q=（Q1+Q2）/Q2=1+（Q1/Q2）
Q1=×
32×
（）=kg
Q2=825×
32+×
18=kJ/kg
∴q=1+（Q1/Q2）=
（2）泡点进料
泡点进料即为饱和液体进料∴q=1
（3）饱和蒸汽进料q=0
7.对习题6中的溶液，若原料液流量为100kmol/h，馏出液组成为，釜液组成为（以上均为易挥发组分的摩尔分率），回流比为，试求产品的流量，精馏段的下降液体流量和提馏段的上升蒸汽流量。
假设塔内气液相均为恒摩尔流。
①产品的流量
由物料衡算FxF=WxW+DxD
D+W=F代入数据得
W=kmol/h
∴产品流量D=100–=kmol/h
②精馏段的下降液体流量L
L=DR=×
=kmol/h
③提馏段的上升蒸汽流量V'
40℃进料q=
V=V'
+（1-q）F=D（1+R）=kmol/h
∴V'
8.某连续精馏操作中，已知精馏段y=+；
提馏段y=–
若原料液于露点温度下进入精馏塔中，试求原料液，馏出液和釜残液的组成
及回流比。
露点进料q=0
即
精馏段y=+
过（x
D
，x）∴x
过（xW，xW）∴xW=
精馏段与y轴交于[0
，xD/（R+1）]
即xD/（R+1）=
∴R=
连立精馏段与提馏段操作线得到交点坐标为（，）
∴xF=
8.在常压连续精馏塔中，分离苯和甲苯的混合溶液。
若原料为饱和液体，其中含苯（摩尔分率，下同）。
塔顶馏出液组成为，塔底釜残液组成为，回流比为，试求理论板层数和加料板位置。
苯-甲苯平衡数据见例1-1。
常压下苯-甲苯相对挥发度α=
精馏段操作线方程y=Rx/（R+1）=2x/3+3
=2x/3+
精馏段
x1=
y1=xD=由平衡关系式y=
再由精馏段操作线方程y=2x/3+
αx/[1+（
α-1）x]
y2
依次得到
x2
3=
x3=
x4=
4=∵x4
﹤xF=<
x
3
精馏段需要板层数为
3块
'
提馏段x1=x4=
'
提馏段操作线方程y=Lx/（L-W）-WxW/（L-W）
L/（L-W）=（L+F）/V=1+W/（3D）
L'
/（L'
-W）=4/3
W/
代入数据可得D=W
（L'
-W）=W/（L+D）=W/3D=1/3
即提馏段操作线方程y'
=4x'
/3–3
∴y'
2=
由平衡关系式y=
αx/[1+（α-1）x]
得x'
2=
依次可以得到y
y'
4=
4
5=
5
∵x'
5<
xW=<
x4'
∴提馏段段需要板层数为4块
∴理论板层数为n=3+4+1=8
块（包括再沸器）
加料板应位于第三层板和第四层板之间
10.若原料液组成和热状况，分离要求，回流比及气液平衡关系都与习题9相同，但回流温度为20℃，试求所需理论板层数。
已知回流液的泡殿温度为83℃，平均汽化热为×
104kJ/kmol，平均比热为140kJ/（kmol·
回流温度改为20℃，低于泡点温度，为冷液体进料。
即改变了
q的值
不受q影响，板层数依然是3块
提馏段
由于q的影响，使得L'
/（L'
-W）和W/（L'
-W）发生了变化
q=
（Q+Q）/Q
2
=1+
（Q/Q）
Q1=Cp
T=140×
（83-20）=8820kJ/kmol
Q2=×
104kJ/kmol
∴q=1+8820/
104）=
L'
-W）=[V+W-F（1-q）]/[V-F（1-q）]
=[3D+W-F（1-q）]/[3D-F（1-q）]
∵D=W，F=
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