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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,.）

第1章 蒸馏

1.已知含苯（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（℃） 85 90 95 100 105 x 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

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v1.0 可编辑可修改 图数据。

以t = ℃为例 x =（99-40）/（）= 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 = 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 = 下该溶液的平衡数据。

温度 C5H12 K C6H14

饱和蒸汽压(kPa)

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 = ℃时为例，当t = ℃时 PB* = 查得PA*=

得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 279 289 PA*(kPa) 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成 以℃时为例

当t= ℃时 x = (P-PB*)/(PA*-PB*)

=（）/（）= 1

平衡气相组成 以℃为例

当t= ℃时 y = PA*x/P = ×1/ = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下

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v1.0 可编辑可修改 t(℃) 279 289 x 1 0

y 1 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(℃)

α - - - - - - - - 取℃和279℃时的α值做平均 αm= （+）/2 =

②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值 当x = 时， y = ×[1+×]=

同理得到其他y值列表如下

t(℃) 279 289 α x 1 0

y 1 0

③作出新的t-x-y'曲线和原先的t-x-y曲线如图

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4.在常压下将某原料液组成为（易挥发组分的摩尔）的两组溶液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏，若汽化率为1/3，试求两种情况下的斧液和馏出液组成。假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y = + 解：①简单蒸馏

由ln(W/F)=∫xxFdx/(y-x) 以及气液平衡关系y = +

得ln(W/F)=∫xxFdx/ = [ ∵汽化率1-q = 1/3则 q = 2/3 即 W/F = 2/3 ∴ln(2/3) = [ 解得

x = 代入平衡关系式y = + 得 y = ②平衡蒸馏

由物料衡算 FxF = Wx + Dy

D + 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 = 再次代入平衡关系式得 y =

5.在连续精馏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（二硫化碳的质量分率，下同）。若要求釜液组成xW不大于，馏出液回收率为88％。试求馏出液的流量和组分，分别以摩尔流量和摩尔分率表示。 解：馏出回收率 = DxD/FxF = 88％ 得 馏出液的质量流量

DxD = FxF 88％ = 4000×× = 1056kg/h 结合物料衡算 FxF = WxW + DxD

D + W = F 得xD =

馏出液的摩尔流量 1056/(76× = h

以摩尔分率表示馏出液组成 xD = 76)/[76)+154)] =

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v1.0 可编辑可修改 6.在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇与说.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℃；（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。

温度t 液相中甲醇的 气相中甲醇的 温度t 液相中甲醇的 气相中甲醇的 ℃ 摩尔分率 摩尔分率 ℃ 摩尔分率 摩尔分率 100

解：（1）进料温度40℃

℃时，甲醇的汽化潜热r1 = 825kJ/kg 水蒸汽的汽化潜热r2 = kg

℃时 ，甲醇的比热 CV1 = (kg·℃)

水蒸汽的比热 CV2 = (kg·℃)

查附表给出数据 当xA = 时，平衡温度t = ℃ ∴40℃进料为冷液体进料

即 将1mol进料变成饱和蒸汽所需热量包括两部分

一部分是将40℃冷液体变成饱和液体的热量Q1，二是将℃饱和液体变成气体所需要的汽

化潜热Q2 ，即 q = （Q1+Q2）/ Q2 = 1 + （Q1/Q2） Q1 = ×32××（）= kg

Q2 = 825××32 + ××18 = kJ/kg

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