化工热力学习题及答案_第七章_习题相平衡.doc

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PAGE PAGE 4 第七章 相平衡 7-5 苯和甲苯组成的溶液近似于理想溶液。试计算: 总压力为101.3kPa温度为92℃时,该体系互成平衡的汽液组成。并计算其相对挥发度。 该体系达到汽液平衡时,液相组成x1=0.55,汽相组成y1=0.75。确定此时的温度和压力。 组分的Antoine方程如下: 解: (7-8) 气相为理想气体,也想为理想溶液: 将温度代入Antoine方程得到: 对于二元体系:, , 相对挥发度: 方法一: 设T=370K,由Antoine方程得:, 所以假设成立,T=370K,P=121.1kPa 方法二: 联立求解上两式: 7-6 正戊烷(1)-正庚烷(2)组成的溶液可近似于理想溶液,查得组分的Antoine方程如下: 单位kPa,T单位K 试求(1)65℃与95kPa下该体系互呈平衡的汽液相组成;(2)55℃,液相组成x1为0.48时的平衡压力与汽相组成;(3)95Kpa,液相组成x1为0.35时的平衡温度与汽相组成;(4) 85kPa,汽相组成y1为0.86时的平衡温度与液相组成;(5)70℃,汽相组成y1为0.15时的平衡压力和液相组成。 解:(1)T=65+273.15=338.15℃, p=95Kpa 由Antoine方程: 二元体系(见上题): (2)T=55+273.15=328.15℃, 由Antoine方程: 已知,, 设 , 所以:, 已知, 设 , 满足条件 所以假设成立,, (5)同(4), 7-7对完全互溶的二元体系苯(1)-三氯甲烷(2),在70℃与101.3kPa下,其组分的汽液平衡比K1=0.719,K2=1.31。 试计算对汽液相总组成苯含量(摩尔分率)分别为(1)0.4 和(2)0.5时汽液相平衡组成与液化率。 解:, 联立求解: 由物料衡算:L+V=F (1)当时: 由上两式得: 同理, 7-9 丙酮(1)-甲醇(2)二元溶液超额自由焓的表达式为,纯物质的Antoine方程表示如下:单位kPa,T单位℃ 试求(1)假设气相可看着理想气体,B=0.75,温度为60℃下的p-x-y数据; (2)气相为理想气体,B=0.64,压力为75KPa下的t-x-y数据。 解:当温度为60℃,由Antoine方程知:, 同理可得: 当时,, 同理: P/KPa 97.85 113.386 120.706 123.233 120.41 x1 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 y1 0.217 0.422 0.578 0.703 0.871 (2)已知p=75KPa, 当时,, 同理: 设温度为53.81℃,由Antoine方程知:, 假设成立 同理可得下表: t℃ 53.81 50.05 48.12 47.15 46.98 47.06 x1 0.1 0.3 0.5 0.7 0.8 0.9 y1 0.2099 0.4494 0.5974 0.7316 0.8047 0.8906 7-17 由组分A和B组成的溶液,液相活度系数与组成的关联式如下: 已知90℃时纯物质A、B的饱和蒸汽压分别为。假设该体系符合低压汽液平衡关系式。试求: 判断该体系90℃时的汽液平衡是否形成恒沸物?如能形成,判断恒沸物种类: 温度为90℃,液相组成x1为0.5时的平衡压力。 解:低压汽相为理想气体, 当 当 由于α12是x1的连续函数,当x1由3.88 变化到0.526,中间必经过α12=1的点,所以有恒沸物形成。 因为,故为正偏差,形成最大压力恒沸物(最低温度恒沸物) (2), 7-19 某二元溶液,组分活度系数与组成的关系为: 其中B仅是温度的函数。假设在相当的温度范围内,两组份之饱和蒸汽压的比值为一定值。(1)试确定此二元溶液不产生恒沸点的B值的范围;(2)如产生恒沸点,证明恒沸组成为: 解:假设汽相为理想气体, 设 当 当 当体系为正偏差体系时:分两种情况讨论: (1) 即: 该式成立条件为: 所以: (2) 即: 该式成立条件为: 所以: 2)当体系为负偏差体系时: 也分两种情况讨论: (1) 即: 该式成立条件为:,同时考虑 所以: (2) 即: 该式成立条件为:时该式成立,同时因为是负偏差体系 所以: 所以不产生恒沸点B的取值范围情况如下: 当体系为正偏差时:当时(1) 当时(2) 当体系为负偏差时:当时(

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