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化工原理第二版 夏清,贾绍义 课后习题解答
(夏清、贾绍义主编.化工原理第二版(下册).天津大学出版)社,2011.8.)
第1章 蒸馏
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1-1附表。
t(℃) 80.1 85 90 95 100 105
x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11
解:利用拉乌尔定律计算气液平衡数据
查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压PB*,PA*,由于总压
P = 99kPa,则由x = (P-PB*)/(PA*-PB*)可得出液相组成,这样就可以得到一组绘平衡t-x图数据。
以t = 80.1℃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
根据表中数据绘出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℃
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 = 13.3kPa下该溶液的平衡数据。
温度 C5H12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3
K C6H14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9
饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3
解: 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 = 248.2℃时为例,当t = 248.2℃时 PB* = 1.3kPa
查得PA*= 6.843kPa
得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表
t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3
PA*(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300
PB*(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250
利用拉乌尔定律计算平衡数据
平衡液相组成 以260.6℃时为例
当t= 260.6℃时 x = (P-PB*)/(PA*-PB*)
=(13.3-2.826)/(13.3-2.826)= 1
平衡气相组成 以260.6℃为例
当t= 260.6℃时 y = PA*x/P = 13.3×1/13.3 = 1
同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下
t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289
x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0
y 1 0.767 0.733 0.524 0
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。
解: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(℃) 248.0 251.0 259.1 260.6 275.1 276.9 279.0 289.0 291.7 304.8 309.3
α - - - - 5.291 5.563 4.178 - - - -
取275.1℃和279℃时的α值做平均 αm= (5.291+4.178)/2 = 4.730
②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 = 4.73×0.3835/[1+(4.73-1)×0.3835]= 0.746
同理得到其他y值列表如下
t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289
α
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