天津大的学化工分离过程习题.doc

第2章 习 题 2.1 1. 计算在0.1013MPa和378.47K下苯（1）-甲苯（2）-对二甲苯（3）三元系，当x1 = 0.3125、x2 =0.2978、x3 =0.3897时的K值。汽相为理想气体，液相为非理想溶液。并与完全理想系的 K值比较。已知三个二元系的wilson方程参数（单位： J/mol ）： λ12－λ11=－1035.33； λ12－λ22=977.83 λ23－λ22=442.15； λ23－λ33=－460.05 λ13－λ11=1510.14； λ13－λ33=－1642.81 在T =378.4 K时液相摩尔体积（m3/kmol）为： =100.91×10 -3 ； =177.55×10 -3 ； =136.69×10 -3 安托尼公式为（ps：Pa ； T：K ）： 苯：1n =20.7936-2788.51/（T-52.36）； 甲苯：1n =20.9065-3096.52/（T-53.67）； 对 -二甲苯：1n =20.989 1-3346.65/（T-57.84）； 答案解： 由Wilson方程得： Λ12=exp[-(λ12-λ11)/RT] ???=×exp[-(1035.33)/(8.314×378.47)]=2.4450 Λ21=0.4165???????????????? Λ13=0.8382 Λ31=1.2443 Λ23=0.6689 Λ32=1.5034 lnγ1=1-ln(Λ12X2+Λ13X3)-[+? ]=0.0497 γ1=1.0509 同理,lnγ2=0.05148,?γ2=1.6732 lnγ3=0.4190,?γ3=1.5203 lnP1S=20.7936-2788.51/(378.47-52.36)=12.2428,?P1S=0.2075Mpa lnP2S=20.9062-3096.52/(378.47-53.67)=11.3729,?P2S=0.0869Mpa lnP3S=20.9891-3346.65/(378.47-57.84)=10.5514,?P3S=0.0382Mpa 作为理想气体实际溶液, K1==2.134,? K2=1.4354,?? K3=0.2733 若完全为理想系, K1==2.0484 K2=0.8578 K3=0.3771 2. 在361K和4136.8kPa下，甲烷和正丁烷二元系呈汽液平衡，汽相含甲烷0.60387%（ mol ）,与其平衡的液相含甲烷0.1304%。用R-K 方程计算 和Ki值。 答案解： a11==3.222MPa ? dm6 ? k0.5 ? mol-2 a22==28.9926?MPa?dm6?k0.5?mol-2 b1==0.0298?dm3mol-1 b2==0.0806?dm3mol-1 其中Tc1=190.6K,??Pc1=4.60Mpa Tc2=425.5K,??Pc2=3.80Mpa 均为查表所得。 a12=√a11?a22=9.6651MPa?dm6?k0.5?mol-2 液相： a＝a11x12+2a12x1x2+a22x22 ?=3.22×0.13042+2×9.6651×0.1304×0.8696+28.9926×0.86962 ?=24.1711 b=b1x1+b2x2=0.0298×0.1304+0.0806×0.8696=0.0740 由R－K方程： 4.1368＝－ 解得?Vml=0.1349 ln=ln+－ ×ln()+ ×[ln() －]-ln =1.3297 =3.7780 同理ln＝-1.16696，??=0.3113 汽相：a ＝ 3.222×0.603872+2×9.6651×0.60387×0.39613+28.9926×0.396132 = 10.3484 b=0.0298×0.60387+0.0806×0.39613=0.0499 由4.1368=－ 得=0.5861 ln=ln()+－ ×[ln]－ln() =0.0334942 故＝1.0341 同理，ln＝-0.522819，??=0.5928 故K1＝＝＝0.4555 2.2 3. 乙酸甲酯（1）-丙酮（2）-甲醇（3）三组分蒸汽混合物的组成为y1＝0.33，y2＝0.34，y3=0.33(摩尔分率)。汽相假定为理想气体，液相活度系数用Wilson方程表示，试求50时该蒸汽混合物之露点压力。 答案解： 由有关文献查得和回归的所需数据为： 50时各纯组分的饱和蒸气压，kPa P1S=78.049?????????????P2S=81.848????????????P3S=55.5