化工分离化工原理作业解答.docVIP

第一章 2.假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。求： 总变更量数Nv; 有关变更量的独立方程数Nc； 设计变量数Ni; 固定和可调设计变量数Nx , Na； 对典型的绝热闪蒸过程，你将推荐规定哪些变量？ 思路1： 3股物流均视为单相物流， 总变量数Nv=3(C+2)=3c+6 独立方程数Nc 物料衡算式 C个 热量衡算式1个 相平衡组成关系式C个 1个平衡温度等式 1个平衡压力等式 共2C+3个 故设计变量Ni =Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3 固定设计变量Nx＝C+2,加上节流后的压力，共C+3个 可调设计变量Na＝0 解： Nv = 3 ( c+2 ) Nc 物 c 能 1 相 c 内在(P，T) 2 Nc = 2c+3 Ni = Nv – Nc = c+3 Nxu = ( c+2 )+1 = c+3 Nau = c+3 – ( c+3 ) = 0 思路2： 输出的两股物流看成是相平衡物流，所以总变量数Nv=2(C+2) 独立方程数Nc：物料衡算式 C个 ，热量衡算式1个 ,共 C+1个 设计变量数 Ni=Nv-Ni=2C+4-(C+1)=C+3 固定设计变量Nx:有 C+2个加上节流后的压力共C+3个 可调设计变量Na：有0 第二章 1.计算在0.1013MPa和378.47K下苯(1)-甲苯(2)-对二甲苯(3)三元系，当x=0.3125，x=0.2978，x=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) 在T=378.47K时液相摩尔体积为： ； ； 安托尼公式为： 苯：； 甲苯：； 对二甲苯：；() 解：由Wilson参数方程 =1.619 =0.629 同理： ； ； 由Wilson方程： ； ； 根据安托尼方程： ； ； 由式(2-38)计算得： ； ； 如视为完全理想系，根据式(2-36)计算得： ； ； 3.一液体混合物的组成为：苯0.50；甲苯0.25；对二甲苯0.25(摩尔分率)。分别用平衡常数法和相对挥发度法计算该物系在100kPa式的平衡温度和汽相组成。假设为完全理想系。 解1： (1)平衡常数法： 设T=368K 用安托尼公式得： ； ； 由式(2-36)得： ； ； ； ； ； 由于1.001，表明所设温度偏高。 由题意知液相中含量最大的是苯，由式(2-62)得： 可得 重复上述步骤： ； ； ； ； ； 在温度为367.78K时，存在与之平衡的汽相，组成为：苯0.7765、甲苯0.1511、对二甲苯0.066675。 (2)用相对挥发度法： 设温度为368K，取对二甲苯为相对组分。计算相对挥发度的： ； ； 组分i 苯(1) 甲苯(2) 对二甲苯(3) 0.50 0.25 0.25 1.000 5.807 2.353 1.000 2.9035 0.5883 0.2500 3.7418 0.7760 0.1572 0.0668 1.0000 解2： (1)平衡常数法。假设为完全理想系。设t=95℃ 苯： ； 甲苯： ； 对二甲苯：； ； 选苯为参考组分：；解得T2=94.61℃ ； ； =0.6281 =0.2665 故泡点温度为94.61℃，且； ； (2)相对挥发度法 设t=95℃，同上求得=1.569，=0.6358，=0.2702 ，， 故泡点温度为95℃，且； ； 5、一烃类混合物含甲烷5%(mol)，乙烷10%，丙烷30%及异丁烷55%，试求混合物在25℃时的泡点压力和露点压力。 解1：因为各组分都是烷烃，所以汽、液相均可以看成理想溶液，值只取决于温度和压力。可使用烃类的P-T-K图。 ⑴泡点压力的计算：75348