化工原理刘伟主编第六章蒸馏解答.doc

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 96 101.33 113.59 127.59 143.72 160.52 38.8 44.40 50.60 57.60 65.55 100 104 108 110.6 179.19 199.32 221.19 234.60 74.53 83.33 93.93 101.33 根据上表数据绘制总压为101.33kPa时苯一甲苯溶液的图及图。此溶液服从拉乌尔定律。 解 计算式为 计算结果见下表 苯-甲苯溶液的计算数据 温度 80.1 84 88 92 96 100 104 108 110.6 1.0 0 1.0 0 苯-甲苯溶液的图及图，如习题6-1附图1与习题6-1附图2所示。 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】在总压下，正庚烷-正辛烷的汽液平衡数据如下。 温度 液相中正庚烷的摩尔分数 汽相中正庚烷的摩尔分数 温度 液相中正庚烷的摩尔分数 汽相中正庚烷的摩尔分数 98.4 105 110 1.0 0.656 0.487 1.0 0.81 0.673 115 120 125.6 0.311 0.157 0 0.491 0.280 0 试求：(1)在总压下，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)在总压下，组成的溶液，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图。 (1) 从图上可知，时的泡点为113.8℃，平衡汽相的瞬间组成。 (2) 的溶液，加热到117℃时为气液混合物，液相组成，汽相组成。 的溶液加热到118℃时，全部汽化为饱和蒸气。 习题6-2附图 正庚烷-正辛烷t-y-x图 【6-3】 甲醇(A)-丙醇(B)物系的汽液平衡服从拉乌尔定律。 (1) 试求温度、液相组成（摩尔分数）时的汽相平衡组成与总压。 (2) 试求总压为、液相组成（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、汽相组成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 丙醇 式中t为温度，℃。 解 (1) )时， 总压 汽相组成 (2) 已知 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。 假设 计算 液相组成 计算的值大于已知的值，故所假设的温度偏小，重新假设大一点的进行计算。将3次假设的与计算的值列于下表，并在习题6-3附图1上绘成一条曲线，可知时的平衡温度。 习题6-3附表 计算次数 第一次 第二次 第三次 假设 75 80 85 0.548 0.387 0.252 习题6-3 附图1 时， 汽相组成 (3)已知 计算 待求的温度t，就是时的温度，用试差法计算。 假设 ，大于3.5 温度t越小，则就越大，故所假设的t偏小。 假设 用比例内插法求时的温度t 在此温度下，，则 故为待求的温度 总压 【6-4】 甲醇(A)-乙醇(B)溶液（可视为理想溶液）在温度20℃下达到汽液平衡，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 摩尔分数 甲醇分压 乙醇分压 总压 汽相组成 【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）。此物系为理想物系。55℃下纯组务的饱和蒸气压分别为。 解 液相组成 汽相组成 液相量L与汽相量V之比值 （摩尔比） 【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)计算的系列相平衡数据，并与习题6-1作比较。 解 (1) 80.1℃时 110.6℃时 从计算结果可知，温度高，相对挥发度小。 平均 (2) 汽液相平衡方程 (3)计算平衡数据，与习题6-1的计算结果接近。 80.1 84 88 92 96 100 104 108 110.6 1 0.823 0.659 0.508 0.376 0.256 0.155 0.058 0 1 0.92 0.826 0.718 0.597 0.458 0.311 0.13