本文格式为Word版，下载可任意编辑化工原理（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 温度 苯饱和蒸气压甲苯饱和蒸气压温度 苯饱和蒸气压甲苯饱和蒸气压/℃ 80.1 84 88 92 96 (pB)/kPa 101.33 113.59 127.59 143.72 160.52 (pB)/kPa 38.8 44.40 50.60 57.60 65.55 /℃ 100 104 108 110.6 (pB)/kPa 179.19 199.32 221.19 234.60 (pB)/kPa 74.53 83.33 93.93 101.33 根据上表数据绘制总压为101.33kPa时苯一甲苯溶液的t-y?x图及y?x图此溶液按照拉乌尔定律 解 计算式为 0p?pBp0x?0,y?Ax 0ppA?pB计算结果见下表 苯-甲苯溶液的t?x?y计算数据 温度(t)/℃ 0p?pBx?0 0pA?pBp0y?Ax p1.0 80.1 84 88 92 96 100 104 108 110.6 1.0 101.33?44.4?0.823 113.59?44.4101.33?50.6?0.659 127.59?50.6101.33?57.6?0.508 143.72?57.6101.33?65.66?0.376 160.52?65.66101.33?74.53?0.256 179.19?74.53101.33?83.33?0.155 199.32?83.33101.33?93.93?0.058 221.19?93.930 113.59?0.823?0.923 101.33127.59?0.659?0.830 101.33143.72?0.508?0.721 101.33160.52?0.376?0.596 101.33179.19?0.256?0.453 101.33199.32?0.155?0.305 101.33221.19?0.058?0.127 101.330 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。
86 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 液相中正庚烷的温度/℃ 98.4 105 110 摩尔分数(x) 1.0 0.656 0.487 汽相中正庚烷的摩尔分数(y) 1.0 0.81 0.673 温度/℃ 115 120 125.6 液相中正庚烷的摩尔分数(x) 0.311 0.157 0 汽相中正庚烷的摩尔分数(y) 0.491 0.280 0 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；(2)在总压101.325kPa下，组成x?0.35的溶液，加热到117℃，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 (1) 从t?y?x图上可知，x?0.35时的泡点为113.8℃，平衡汽相的瞬间组成y?0.53 (2) x?0.35的溶液，加热到117℃时为气液混合物，液相组成x?0.24，汽相组成y?0.40。
x?0.35的溶液加热到118℃时，全部汽化为饱和蒸气 87 习题6-2附图 正庚烷-正辛烷t-y-x图 【6-3】 甲醇(A)-丙醇(B)物系的汽液平衡按照拉乌尔定律 (1) 试求温度t?80℃、液相组成x?0.5（摩尔分数）时的汽相平衡组成与总压 (2) 试求总压为101.33kPa、液相组成x?0.4（摩尔分数）时的汽液相平衡温度与汽相组成 (3) 试求液相组成x?0.6、汽相组成y?0.84时的平衡温度与总压组成均为摩尔分数 用Antoine方程计算饱和蒸气压(kPa) 甲醇 lgpA?7.19736?丙醇 lgpB?6.74414?式中t为温度，℃ 解 (1) t?80℃)时，pA?181.1kPa，pB?50.93kPa x?p?pB pA?pB1574.99 t?238.861375.14 t?193p??pA?pB?x?pB??181.1?50.93??0.5?50.93?116kPa 总压 汽相组成 y?pAx181.1?0.5??0.781 p116(2) 已知p?101.33kPa，x?0.4，求x、y p?101.33kPa时，甲醇沸点为64.7℃，丙醇沸点为97.2℃，所求汽液相平衡温度必在64.7℃ 与97.2℃之间。
1kPa1，pB?41kPa 假设t?75℃ 计算pA?15.液相组成 x?p?pB101.33?41??0.548?0.4 151.1?41pA?pB计算的x值大于已知的x值，故所假设的温度t偏小，重新假设大一点的t举行计算将3次假设的t与计算的x值列于下表，并在习题6-3附图1上绘成一条曲线，可知x?0.4时的平衡温度 88 t?79.5℃ 习题6-3附表 计算次数 第一次 其次次 第三次 假设t/℃ 75 80 85 x 0.548 0.387 0.252 习题6-3 附图1 t?79.5℃时，pA?177.9kPa 汽相组成 y?pAx177.9?p=0.4101.33?0.702 (3)已知x?0.6，y?0.84，求t，p 计算 pAp?y(1?x)?y)?0.84(1?0.6)0.6(1?0.84) ?3.5 Bx(1待求的温度t，就是pA/pB?3.5时的温度，用试差法计算 假设t?80℃，pA?181.1kPa，pB?50.93kPa pAp?181.1?3.556，大于3.5 B50.93温度t越小，那么PA/pB就越大，故所假设的t偏小。
假设t?85℃，pA?215.9kPa，pB?62.75kPa pAp?215.975?3.44 B62.用比例内插法求pA/pB=3.5时的温度t t?803.5?3.556?0.05685?80=3.44?3.556??0.116 t?80??85?80??0.0560.116?82.4℃ 89 在此温度下，pA?197.2kPa，pB?56.35kPa，那么 pA/pB?197.2?3.5 56.35pAx197.2?0.6??140.9kPa y0.84故t?82.4℃为待求的温度 总压 p?【6-4】 甲醇(A)-乙醇(B)溶液（可视为梦想溶液）在温度20℃下达成汽液平衡，若液相中甲醇和乙醇各为l00g，试计算汽相中甲醇与乙醇的分压以及总压，并计算汽相组成已知20℃时甲醇的饱和蒸气压为11.83kPa，乙醇为5.93kPa 解 甲醇和乙醇的摩尔质量分别为32和46甲醇为易挥发组成，液相组成为 x?100/32?0．59 摩尔分数 100/32?100/46甲醇分压 pA?pAx?11.83?0．59?6.98kPa 59?=2.43kPa 乙醇分压 pB?pB?1?x?=5.93??1?0．总压 p?pA?pB?6.98?2.43?9.41kPa 汽相组成 y?6.98?0.74 29.41【6-5】总压为120kPa，正戊烷(A)与正己烷(B)汽相混合物的组成为0.6（摩尔分数），冷却冷凝到55℃，汽液相呈平衡状态。
试求液相量与汽相量之比值（摩尔比）此物系为梦想物系55℃下纯组务的饱和蒸气压分别为pA?185.18kPa，pB?64.44kPa 解 液相组成 x?汽相组成 y?p?pB120?64.44??0．46 pA?pB185.18?64.44pAx185.18?0.46=?0.71 p120液相量L与汽相量V之比值 Ly?xs0.71?0.6???0.786（摩尔比） Vxs?x0.6?0.46【6-6】利用习题6-1的苯一甲苯饱和蒸气压数据，(1)计算平均相对挥发度?；(2)写出汽液相平衡方程；(3)计算y?x的系列相平衡数据，并与习题6-1作对比 解 (1) 80.1℃时 ?1?110.6℃时 ?2?pA10.133??2.61 38.8pB234.6?2.32 101.33从计算结果可知，温度高，相对挥发度小 平均???1?2?2.61?2.32?2.46 (2) 汽液相平衡方程 90 — 6 —。