第1章蒸馋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仃附表tCC)80.1859095100105x0.9620.7480.5520.3860.2360.11解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据查例仃附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压R*,P:,由于总压P=99kPa,则由x=(P-Pb*)/(PaPb*)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘图数据以t=80.1°C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岀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笆2.正戊烷（C5H2）和正己烷（GHQ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C5H12223.233.244.0251.0260.6275.1291.7309.310KC6HI4248.259.276.9279.0289.0304.8322.8341.921饱和蒸汽压1.(kPa)32.65.38.013.326.653.2101.3解：根据附表数据得出相同温度FCM,（A）和CJL,（B）的饱和蒸汽压以t=248.2°Cnf为例，当t=248.2莒时FB*=1.3kPa查得P**=6.843kPa得到其他温度下A,B的饱和蒸汽压如下表289291.7304.8309.3t(°C)248251259.1260.6275.1276.9279PA*(kPa)6.8438.00012.47213.30026.60029.48433.42548.87353.20089.000101.300利用拉乌尔定律计P;(kPa)1.3001.6342.6002.8265.0275.3008.00013.30015.69426.60033.250算平衡数据平衡液相组成以260.6-C时为例3t=260.6°CDtx=(P-Pb，)/(P.，-Pb，)(13.3-2.826)/(13.3-2.826)=1平衡气相组成以260.6°C为例当七=260.6'C日寸y=Pa*X/P=13.3X1/13.3=1同理得岀其他温度卜平衡气液相组成列表如下t(°C260.6275.276.9279289)1X10.38350.33080.028500.y17670.7330.5240根据平衡数据绘岀t-x-y曲线利用习题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a=PAVP*计算出各温度下的相对挥发度：t(°C)248.0251.0259.1260.6275.1276.9279.0289.0291.7304.8309.3a--5.2915.5634.178-取275.TC和279'C时的a值做平均a.=(5.291+4.178)/2=4.730②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=4.73X0.3835/[1+(4.73-1)X0.3835]=0.746同理得到其他y值列表如下t(°260.6275.1276.9279289C)a5.2915.5634.178X10.38350.33080.20850y10.7460.7000.5550③作出新的t-x-y曲线和原先的t-x-y曲线如图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馆和平衡蒸馆，若汽化率为1/3,试求两种情况下的斧液和僧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简单蒸馄由ln(W/F)=J；Hdx/(y-x)以及气液平衡关系y=0.46x+0.549得1n(W/F)=广Mx/(0.549-0.54x)=0.541n[(0.549-0.54XF)/(0.549-0.54x)]?..汽化率1-q=1/3_则q=2/3即W/F=2/3.-.In(2/3)=0.541n[(0.549-0.54X0.6)/(0.549-0.54x)]解得x=0.498代入平衡关系式y=0.46x+0.549得y=0.804②平衡蒸馅由物料衡算F*=Wx+DyD+W=F将W/F=2/3代入得到xf=2x/3+y/3代入平衡关系式得x=0.509再次代入平衡关系式得y=0.7833. 在连续精儒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0.3（二硫化碳的质量分率，下同）若要求釜液组成xn不大于0.05,偏出液回收率为88%试求馅出液的流量和组分，分别以摩尔流量和摩尔分率表示解：馅出回收率=DxA/Fxr=88%得僧出液的质量流量DXB=Fx88%=4000X0.3X0.88=1056kg/h结合物料衡算Fxf=Wx?+DxdD+W=F得X"=0.943储出液的摩尔流量1056/（76X0.943）=14.7kmol/h以摩尔分率表示馆出液组成Xd=（0.943/76）/[（0.943/76）+（0.057/154）:=0.97在常压操作的连续精馅塔中分离喊甲醇0.4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莒（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鼎度t液相中甲醇气的C相中甲醇的温兄液相q1甲醇的气相中年醇的〜r摩尔分率尔分率U摩T分率摩尔分；U.U(.U化.U.4U.7Z9yo.4〜U.UZ(.134(6.U.b)u.7/y93.50.04(.23471.>,0)1-0.8291.20.06(.304:69..60.8789.30.08C.36567.0.710.800.9187.70.10C.41866.0.9~T~09584.40.15C.51765.0.950.9781.70.200.57964.01.01.078.00.300.665解⑴进料温度40°C75.3°C时，甲醇的汽化潜热ri=825kJ/kg水蒸汽的汽化潜热r,=2313.6kJ/kg水蒸汽的比热&=4.178kJ/(kg?°C)查附表给出数据当X.=0.4时，平衡温度t=75.3°C?,?40°C进料为冷液体进料即将Imol进料变成饱和蒸汽所需热量包括两部分…部分是将4CTC冷液体变成饱和液体的热量Q二是将75.3°。
饱和液体变成气体所需要的汽化潜热Q,,即q=(Q1+Q2)/Q2=1+(QI/Q2)QI=0.4X32X2.784X(75.3-40)=2850.748kJ/kgQ：=825X0.4X32+2313.6X0.6X18=35546.88kJ/kg.?.q=1+(Q,/Q)=1.08(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对习题6中的溶液，若原料液流量为100kmol/h,偕出液组成为0.95,釜液组成为0.04(以上均为易挥发组分的摩尔分率)，回流比为2.5,试求产品的流量，精馋段的下降液体流量和提馅段的上升蒸汽流量假设塔内气液相均为恒摩尔流解：①产品的流量由物料衡算FXE=Wx?+DXDD+W=F代入数据得W=60.44kmol/h产品流量D=100-60.44=39.56kinol/h② 精僧段的下降液体流量LL=DR=2.5X39.56=98.9kmol/h③ 提馅段的上升蒸汽流量v'40°C进料q=1.08V=V+(1-q)F=D(1+R)二138.46kmol/hV=146.46kmol/h某连续精馅操作中，已知精馅段y二0.723x+0.263;提馅段y=1.25x-0.0187若原料液于露点温度下进入精馅塔中，试求原料液，馅出液和釜残液的组成及回流比。
解：露点进料q=0提儒段y=1.25x-0.0187过(xw,xw)Axw=0.0748精馅段与y轴交于[O,x"(R+l)]即x"(R+l)=0.263?.?R二2.61连立精馅段与提馅段操作线得到交点坐标为(0.5345,0.6490):.XF=0.6494. 在常压连续精馅塔中，分离苯和甲苯的混合溶液若原料为饱和液体，其中含苯0.5(摩尔分率，下同)塔顶馅出液组成为0.9,塔底釜残液组成为0.1,回流比为2.0，试求理论板层数和加料板位置苯-甲苯平衡数据见例1-1解：常压下苯-甲苯相对挥发度a二2.46精馅段操作线方程y=Rx/(R+l)=2x/3+0.9/3=2x/3+0.3精馅段yi二XD二0.9由平衡关系式y二ax/[l+(a-l)x]得xi=0.7853再由精馅段操作线方程y=2x/3+0.3得Y=0.8236依次得到=0.y3二0.73662ZX2:6549Xj=:0.5320y=0.6547X4二:0.4353VX4D+W二F代入数据可得D=WL7(L-W)=4/3W/(L-W)=W/(L+D)=W/3D=1/3即提馅段操作线方程y=4x/3-0.1/3Ay2=0.5471由平衡关系式y=ax/[l+(a-l)x]得x*2二0.3293依次可以得到y3=0.4058x3=0.2173y4=0.2564x4=0.1229y5=0.1306x5=0.0576X5
已知回流液的泡殿温度为83°C,平均汽化热为3.2X10'kJ/kmol,平均比热为kj/(kmol?°C)解：回流温度改为20?,低于泡点温度，为冷液体进料即改变了q的值精馅段不受q影响，板层数依然是3块提馅段由于q的影响，使得L'/(L-W)和W/(L-W)发生了变化q=(Q+/Q*=1+(Q1/Q2)Qi=CpAT=140X(83-20)=8820kj/kinolQ2=3.2X104kJ/kmolq=1+88。