化工原理课后习题解答(杨祖荣主编) 精品 下载本文

(2)若维持原吸收率,应采取什么措施(定量计算其中的2个措施)。 解:

(1)原工况:S? NOG?mV0.5??0.292 L1.71??Y?mX2??111ln?(1?S)1?S??ln?(1?S)?S? 1?S?Y2?mX21????1?S?11??ln?(1?0.292)?0.292??6.34

1?0.292?1?0.992?NOG?Z?NOG?HOG?6.34?0.8?5.072m

新工况: H'OG?HOG Z'?Z

m'1.2S??0.292?0.7008 S?m0.5' NOG?N'OG? 解得??0.95

'??11ln?(1?0.7008)?0.7008?6.34 ?'1?0.7008?1???(2)温度升高,平衡线上移,推动力减小,保持吸收率不变,可采取措施:

1)L/V增加,即增加溶剂量;

S?S'mVm'V ?'LLm'1.2L?L?L?2.4L

m0.5'2)增加填料层高度

m'1.2S??0.292?0.7008,推动力减小靠增加塔高弥补。 L/V不变,温度升高,S?m0.5' N'OG?11??ln?(1?0.7008)?0.7008??12.17

1?0.7008?1?0.992?温度改变,对气膜控制吸收过程,传质单元高度不变,H'OG?HOG?0.8

Z'?N'OG?HOG?12.17?0.8?9.736m

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?Z?9.736?5.072?4.664m

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第六章 蒸 馏

1、质量分数与摩尔分数的相互换算:

(1) 甲醇-水溶液中,甲醇(CH3OH)的摩尔分数为0.45,试求其质量分数。 (2) 苯-甲苯混合液中,苯的质量分数为0.21,试求其摩尔分数。

解:

(1)因为 xA=0.45 所以 wA?xAMA0.45?32??0.593

xAMA?xBMB0.45?32?(1?0.45)?18(2)因为 wA=0.21 所以 xA?

2、在压强为101.3kPa下,正己烷-正庚烷物系的平衡数据如下:

t,℃ x y

30 1.0 1.0

36 0.715 0.856

40 0.524 0.770

46 0.374 0.625

50 0.214 0.449

56 0.091 0.228

58 0 0

wA/MA0.21/78??0.239

wA/MA?wB/MB0.21/78?(1?0.21)/92试求:(1)正己烷组成为0.5(摩尔分数)的溶液的泡点温度及其平衡蒸汽的组成;(2)将该溶液加热到45℃时,溶液处于什么状态?各相的组成是多少?(3)将溶液加热到什么温度才能全部气化为饱和蒸汽?这时蒸汽的组成是多少?

解:由所给平衡数据做t-x-y图(见本题附图)。 (1)当xA=0.5时,由图中读得泡点温度ts=41℃,其平衡瞬间蒸汽组成yA=0.75;

(2)当t=45℃时,溶液处于气液共存状态,此时 xA=0.38 ,yA=0.64 ;

(3)由图知,将溶液加热到49℃时,才能全部汽化为饱和蒸汽,蒸汽组成为0.5 。

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3、在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四氯化碳所组成的混合液。已知原料液流量为14000kg/h,组成wF为0.3(二硫化碳的质量分数,下同)。若要求釜液组成wW不大于0.05,馏出液回收率为90%。试求馏出液的流量和组成,分别以摩尔流量和摩尔分数表示。

解: 因为 xF?wF/MA0.3/76??0.465

wF/MA?(1?wF)/MB0.3/76?0.7/154wW/MA0.05/76??0.096

wW/MA?(1?wW)/MB0.05/76?0.95/154 xW?原料液平均摩尔质量

MF=0.465×76+(1-0.465)×154=117.7kg/kmol 所以 F=14000 / 117.7=118.95 kmol/h 馏出液回收率 DxD / FxF =90% DxD=0.9×118.95×0.465=49.78 由全塔物料衡算

F=D+W 118.95=D+W

FxF=DxD+WxW 118.95×0.465=0.9×118.95×0.465+0.096W 解之 D=61.33kmol/h 故 xD=49.78 / 61.33=0.81

4、在连续精馏塔中分离苯-苯乙烯混合液。原料液量为5000kg/h,组成为0.45,要求馏出液中含苯0.95,釜液中含苯不超过0.06(均为质量分数)。试求馏出液量和釜液产品量各为多少?

解: 统一用摩尔流量及摩尔分数

0.45/78?0.5220.45/78?0.55/1040.95/78xD??0.962

0.95/78?0.05/1040.06/78xW??0.07840.06/78?0.94/104xF?所以 F?5000?55.29kmol/h

0.522?78?(1?0.522)?10444