1、如有幫助歡迎下載支持第五章 蒸發(fā)5-1、在單效蒸發(fā)器內(nèi)，將 10%NaOH 水溶液濃縮到 25%，分離室絕對(duì)壓強(qiáng)為 15kPa，求溶液的沸點(diǎn)和溶質(zhì) 引起的沸點(diǎn)升高值。解：查附錄： 15kPa 的飽和蒸氣壓為 53.5，汽化熱為 2370kJ/kg(1) 查附錄 5，常壓下 25%NaOH 溶液的沸點(diǎn)為 113 所以， a= 113-100=1322T 2 53.5 273 2f 0.0162 0.0162 0.729r 2370所以沸點(diǎn)升高值為=f a=0.729×13=9.5 操作條件下的沸點(diǎn)： t=9.5+53.5=63 (2) 用杜林直線求解蒸發(fā)室壓力為 15kPa 時(shí)，純水的

2、飽和溫度為 53.5，由該值和濃度 25% 查圖 5-7，此條件下溶液的沸點(diǎn)為 65因此，用杜林直線計(jì)算溶液沸點(diǎn)升高值為 =63-53.5=9.5 5-2、習(xí)題 1 中，若 NaOH 水溶液的液層高度為 2m，操作條件下溶液的密度為1230kg ?m-3 。計(jì)算因液柱引起的溶液沸點(diǎn)變化。解：液面下的平均壓力h g 3 1.6 1230 9.81pm p 15 10324.65kPa22pm=24.65kPa 時(shí)，查得水的飽和蒸氣溫度為： 63 所以液柱高度是沸點(diǎn)增加值為： =63-53.5=9.5 所以，由于濃度變化和液柱高度變化使得溶液的沸點(diǎn)提高了 =9.5+9.5=19 因此，操作條件下溶

3、液的沸點(diǎn)為：t=53.5+19=72.5 5-3、在單效蒸發(fā)器中用飽和水蒸氣加熱濃縮溶液，加熱蒸氣的用量為2100kg?h-1，加熱水蒸氣的溫度為120oC，其汽化熱為 2205kJ?kg-1。已知蒸發(fā)器內(nèi)二次蒸氣溫度為81oC，由于溶質(zhì)和液柱引起的沸點(diǎn)升高值為 9oC，飽和蒸氣冷凝的傳熱膜系數(shù)為 8000W?m-2k-1，沸騰溶液的傳熱膜系數(shù)為 3500 W?m-2k-1。 求蒸發(fā)器的傳熱面積。忽略換熱器管壁和污垢層熱阻，蒸發(fā)器的熱損失忽略不計(jì)。解：36熱負(fù)荷 Q=2100 ×2205×103/3600=1.286×106W溶液溫度計(jì) t=81+9=90 蒸汽溫

4、度 T=120 1/K=1/h 1+1/h2=1/8000+1/3500 K=2435W/m 2KS=Q/K(T-t)=1.286 ×106/2435 (×120-90)=17.6 m5-4、某效蒸發(fā)器每小時(shí)將 1000kg 的 25%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同） NaOH 水溶液濃縮到 50%。已知：加熱蒸氣 溫度為 120o C，進(jìn)入冷凝器的二次蒸氣溫度為60oC，溶質(zhì)和液柱引起的沸點(diǎn)升高值為45o C，蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)為 1000 W?m-2k-1。溶液被預(yù)熱到沸點(diǎn)后進(jìn)入蒸發(fā)器， 蒸發(fā)器的熱損失和稀釋熱可以忽略， 認(rèn)為加 熱蒸氣與二次蒸氣的汽化潛熱相等，均為2205kJ?k

5、g-1。求：蒸發(fā)器的傳熱面積和加熱蒸氣消耗量。解：蒸發(fā)水份量 :qmW= qmF (1-x 0/x1)=1000 ×(1-25/50)=500Kg/h=0.139Kg/s 加熱蒸汽消耗量 :mDqmFcp0(t1 t0 ) qmWrR1 t 1=t 0 qmD qmwr =0.139kg/s R傳熱面積 :Q=KS（T-t）蒸發(fā)器中溶液的沸點(diǎn)溫度： t=60+45=105 SK T t20.4m0.139 2205 1031000 120 1055-5、將 8%的 NaOH 水溶液濃縮到 18%，進(jìn)料量為 4540 kg 進(jìn)料溫度為 21o C，蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)為 2349W ?m-

6、2k-1，蒸發(fā)器內(nèi)的壓強(qiáng)為 55.6Kpa ，加熱蒸汽溫度為 110oC，求理論上需要加熱蒸氣量和蒸發(fā)器 的傳熱面積。已知： 8%NaOH 的沸點(diǎn)在 55.6Kpa 時(shí)為 88o C，88oC時(shí)水的汽化潛熱為 2298.6 kJ?kg-1。 8%NaOH 的比熱容為 3.85kJ?kg-1oC-1，110oC 水蒸氣的汽化潛熱為 2234.4 kJ?kg-1。解：qmw=4540(1 8/18)=2522kJ/ht=T t=109.2 88=21.2 傳熱速率：Q=qmF Cpo(t 1 t0)+ qmwr=4540/3600×3.85×10 3×(8821)+2

7、522/3600×2298.6×10 3=1936×10 3 WQKt1936 1032349 21.238.9m233qmD =Q/r =1936×10 3/(2234.4 ×10 3)=0.87kg/s=3130kg/h5-6、在一中央循環(huán)管式蒸發(fā)器內(nèi)將濃度為10%（質(zhì)量百分率，下同）的 NaOH 水溶液濃縮到 40%，二次如有幫助歡迎下載支持 蒸氣壓強(qiáng)為 40kPa，二次蒸氣的飽和溫度為 75o C。已知在操作壓強(qiáng)下蒸發(fā)純水時(shí)，其沸點(diǎn)為80oC。求溶液的沸點(diǎn)和由于溶液的靜壓強(qiáng)引起的溫度升高的值。10%及 40%NaOH 水溶液杜林線的斜率

8、及截距如下：濃度（ % ）斜率截距101.024.5401.113.4解：溶液沸點(diǎn)用 40%NaO水H 溶液杜林線的數(shù)據(jù)計(jì)算： t1 +1.11t +1.11 ×80 .由溶液靜壓強(qiáng)引起的溫度差損失：tw T80-7555-7、雙效并流蒸發(fā)系統(tǒng)的進(jìn)料速率為1t?h-1，原液濃度為 10% ，第一效和第二效完成液濃度分別為15%和 30%。兩效溶液的沸點(diǎn)分別為 108oC 和 95o C。當(dāng)溶液從第一效進(jìn)入第二效由于溫度降產(chǎn)生自蒸發(fā)， 求自蒸發(fā)量和自蒸發(fā)量占第二效總蒸發(fā)量的百分?jǐn)?shù)。解：兩效并流蒸發(fā)的流程見(jiàn)圖qw2qmF=1000kg/hx0=0.1108?C95?Cx1=0.15x 2

9、=0.3qmw1qmF1 x0x11000 100.1.15 333.3kg/hqmw2(qmF qmw1) 1(1000 333.3) 1 0.15 333.4kg / h0.3qmFqmw1 cp1(t1t2 )qmwx1x2自蒸發(fā)水分量為其中 t1=108?C， t2=95?C，如有幫助歡迎下載支持 x1<20%，近似地 cp1=cpw(1-x1)=4.187(1-0.15)=3.56kJ/(kg ?C)95?C 時(shí) r?2=2270.9kJ/kg 所以自蒸發(fā)量為qmF qmw1 cp1(t1 t2 ) (1000 333.3) 3.56(108 95)qmw13.59kg / h

10、mwr22270.9自蒸發(fā)量占第二效總蒸發(fā)量的百分?jǐn)?shù)為qmw100%qmw213.59100% 40.8%333.455-8、在三效蒸發(fā)系統(tǒng)中將某水溶液從5%連續(xù)濃縮到 40%。進(jìn)料溫度為 90oC。用 120oC 的飽和水蒸氣加熱。末效二次蒸氣的溫度為40oC。各效的傳熱面積均為140m2。各效的總傳熱系數(shù)分別為：-2 -1 -2 -1 -2 -1K1=2950W?m-2?oC-1, K 2=2670W ?m-2 ?oC-1 , K1=2900W?m-2?oC-1 。若忽略溶液中溶質(zhì)和液柱高度引起 的沸點(diǎn)升高和蒸發(fā)器的熱損失。求：原料液的流量和加熱蒸氣消耗量。解：(1)初步估算各效的溫差設(shè)

11、t1=19?Ct2=21?Ct3=40?Cr1=2205kJ/kgr2=r ?1 =2257kJ/kg r3=r?2 =2307kJ/kgr?3 =2401kJ/kg因?yàn)楹雎愿鞣N溫差損失，故各效的加熱蒸汽溫度及沸點(diǎn)為T1=120?CT2= t1= T1-t1=120-19=101 ?CT3= t2= T2-t2=101-21=80 ?CTK= t3= 40?C(2)總蒸發(fā)量mwqmF1 x0x2qmF1 0.05 0.875qmF0.4 mFa)(3) 估算各效蒸發(fā)量及料液量 因?yàn)楦餍芤旱谋葻崛劬嗤?，故Q1 K1S t1 qmw1r1 qmFcp(t1 t0 )Q2 K 2S t2 qmw

12、2r2 (qmF qmw1)cp(t2 t1)(b)Q3 K 3S t3 qmw3r3 (q mF qmw1 qmw2 )cp (t3 t 2)(c)代入已知值2950 3600140 19 2257qmw1 qwF 4.2(101 90)10002670 3600140 21 2307qmw2 (qwF qmw1) 4.2(80 101) 10001360 3600140 40 2401qmw3 (qwF qmw1 qmw2 ) 4.2(40 80) 1000解得：如有幫助歡迎下載支持qmF 611500 48.85qmw1d)(e)qmw351713.5 3.35qmw1(f)qmw qm

13、w1 qmw2 qmw3 qmw1 (35628 1.906qmw1) (51713.5 3.55qmw1) (g)qmw 0.875qmF 0.875(611500 48.85qmw1 )(h)因此，可解出 qmF = 43180kg/h qmw1 = 11634kg/h qmw2 = 13454kg/h qmw3 = 12740kg/h(4) 驗(yàn)算 tQ1 qmw1r1 qmFcp(t1 t0) 11634 2257 43180 4.2(101 90) 28252850 kJ /hQ2 qmD2r2 qmw1 r2 11634 2257 26257940 kJ /hQ3 qmD3r3 qm

14、w2r3 13454 2307 31038380kJ /hQ128252850K 1 2950 360010002660Q2262579402 2732 K 2 2670 36001000Q3 31038380K 3 1360 360010002660 2732 6340 11732Kt T1 TK 120 40 80?CQ1K 12660t11 t 80 18.1?C1 Q11732Kqmw2 35628 1.906qmw1Q2K 22732t22 t 80 18.63 ?C2 Q11732KQ3K 36340t3t 80 43.3?C3 Q11732K各效溫差與初估溫差相差較大，應(yīng)重新分配

15、（ a）分配 t取 t1=20?Ct2=20?Ct3=40?C（ b）估算各效沸點(diǎn)及相應(yīng)的汽化熱r2=r ?1 =2258kJ/kg r3=r?2 =2307.8kJ/kg r?3 =2401kJ/kgT2= t1= T1-t1=120-20=100 ?CT3= t2= T2-t2=100-20=80 ?CTK= 40?C（c） 計(jì)算總蒸發(fā)量按式（ a）、（ b）及式（ c）計(jì)算各效蒸發(fā)量 代入已知值2950 3600140 20 2258qmw1 qwF 4.2(100 90)10002670 3600 140 20 2307.8qmw2 (qwF qmw1) 4.2(80 100) 100

16、01360 3600140 40 2401qmw3 (qwF qmw1 qmw2 ) 4.2(40 80) 1000解得：qmF 708000 53.7qmw1qmw2 37432 1.994qmw1qmw3 58339.4 3.693qmw1qmw qmw1 qmw2 qmw3 qmw1 (37432 1.9946qmw1 ) (58339.4 3.693qmw1)0.875qmF0.875(708000 53.77qmw1)因此，可解出 qmw1 = 12363kg/h qmw2 = 12780kg/h qmw3 = 12583kg/h qmF = 43240kg/h(d) 驗(yàn)算 t7如有

17、幫助歡迎下載支持Q1 qmw1r1 qmFcp(t1 t0) 12363 2258.4 43240 4.2(100 80) 29736680 kJ /hQ2 qmD2r2 qmw1 r2 12363 2258.4 267920600 kJ /hQ3 qmD3r3 qmw2r3 12780 2307.8 29693680 kJ /hQ1K129736680 28002950 3600#1000Q2K227920600 29052670 36001000Q3K31239640933668000 60241000KQ2800 2905 6024 11729Q1K1QK121870209 80 19.

18、1?CQ2t2K2QK2905 80 19.8?C11729Q3t3K3QK161072249 80 41.1?C與前面所設(shè)的t1=20?Ct2=20?Ct3=40?C很相近，故認(rèn)為該溫差分配合適，所以qmF = 43240kg/hqmDQ129736680 13486kg/ hr122052000 kg?h-1，經(jīng)第5-9、用雙效蒸發(fā)器，濃縮濃度為5%（質(zhì)量分率）的水溶液，沸點(diǎn)進(jìn)料，進(jìn)料量為如有幫助歡迎下載支持 效濃縮到 10%。第一、二效的溶液沸點(diǎn)分別為95oC 和 75oC。蒸發(fā)器消耗生蒸汽量為 800 kg?h-1。各溫度下水蒸氣的汽化潛熱均可取為2280 kJ?kg-1。忽略熱損失，

19、求蒸發(fā)水量。解： 第一效蒸發(fā)水量：已知： qmD1=800kg/h, r1=r1?=2280kJ/kg,qmw1= qmD1=800kg/h 第二效蒸發(fā)水量：qmw2qmD 2qmF2cp0(t2t1 )8001200 3.84(75 95)2280840kg / h已知：qmD2= qmw1=800Kg/h, qmF2= qmF - qmw1=2000-800=1200kg/hX02=X1= qmF X0/( qmF - qmw1)=2000× 0.05/(2000-800)=0.033 t1=95?C t2=70?Cr2=r2' =228k0J/kgCpo=Cpw(1-X

20、 02)=4.187 ×(1-0.0833)=3.84kJ/(k g?C)qmD2r2qmF 2cp0 (t2t1)qmw2r23039蒸發(fā)水量qmw = qmw1+ qmw2=800+840=1640kg/h.5-10、用三效并流加料的蒸發(fā)系統(tǒng)濃縮 NaOH 水溶液，系統(tǒng)對(duì)原液的處理量為 2.4× 104kg?h-1，求生蒸氣 的消耗量和各效蒸發(fā)器的傳熱面積。參數(shù)如下：第一效：生蒸氣壓強(qiáng)：4atm進(jìn)料：濃度10.6% ；溫度， 80oC；傳熱系數(shù)：-2 -1K 1=1500 W?m ?oC第二效：傳熱系數(shù)：-2 -1K 2=1000 W?m ?oC第三效：完成液濃度：30

21、%傳熱系數(shù)：-2 -1K 3=560 W?m ?oC末效冷凝器壓強(qiáng)： 0.2atm料液比熱容為： 3.77kJ?kg-1oC-1，設(shè)各效傳熱面積相等）解：（一） 總蒸發(fā)量qmwqmF1 x0x32.4 104 110.6 1.55 104 kg / h（二）估算各效溶液濃度 設(shè)各效水分蒸發(fā)量相等，故qqqqqmw1 qmw2qmw3mw1.55 10 5.17 103kg /h如有幫助歡迎下載支持所以qmF x0qmFqmw1 qmwi可得0.135 13.5%2.4 104 10.6%42.4 104 5170同理可得x2 = 0.1865=18.65%x3 = 0.3=30%（三）估算各效

22、溶液的沸點(diǎn)和有效溫度差1、蒸汽壓力按等壓分配原則，各效壓降為p (4 1) 0.2 1.6atm因此，計(jì)算得各效蒸汽壓力，并由此查得相應(yīng)二次蒸汽壓力下的參數(shù)，列表于下1二次蒸汽壓力， atm3.4二次蒸汽溫度， ?C137.2二次蒸汽焓， kJ/kg2734二次蒸汽潛熱， kJ/kg2157231.80.2116.359.727032605221623562、計(jì)算各效溫度損失，求有效溫差和各效溶液的沸點(diǎn)由圖 5-7 查得各效溶液的沸點(diǎn) tA 分別為 143?C、127?C、78?C，因此可求取各效由于溶液蒸汽壓降低所引起的溫差1?=143-137.2=5.8 ?C2?=127-116.3=10

23、.7 ?C3?=78-59.7=18.3 ?C=?5.8+10.7+18.3=34.8 ?C取各效由于液柱高度引起的溫差分別為1=1?C2=2?C3=5?C= 8?C管路損失引起的溫度差每一效為 1?C，因此= ?3?C因此三效的總溫差損失為 = +?+=3?4.8+8+3=45.8 ?C4atm 的生蒸汽的飽和溫度為 T 1=151.1 ?C，其潛熱為 r1=2115kJ/kg 。因此，若無(wú)溫差損失，總的傳熱溫差為tT=T 1-T k=151.1-59.7=91.4 ?C除去損失的溫差后，三效蒸發(fā)的有效總溫差為t=tT -=91.4-45.8=45.6 ?C各效的沸點(diǎn)計(jì)算于下t1=143+1

24、=144 ?Ct2=127+2=129 ?Ct3=78+5+1=84 ?C(四) 生蒸汽消耗量和各效水分蒸發(fā)量以所求得各效溶液的沸點(diǎn)作為初值，求各效的自蒸發(fā)系數(shù)t0 t180 1441 0 1 0.0301 分母可以用二次蒸汽汽化潛熱簡(jiǎn)化計(jì)算。 1 H1 cpt1 2734 4.187 144同理可求得 2=0.00695，3=0.02 由于系數(shù) i=0.98-0.07 xi， 所以1=0.98-0.07 (×13.5-10.6)= 0.962 同理可求得2=0.9463=0.896由式( 5-19a)qm,wiq ri(q cq cq cqc ) (titi 1)qm,Di(qm,

25、F cpoqm,w1cpwqm,w2cpwqm,wi1cpw)riri忽略蒸汽汽化潛熱的差別，代入已知量qmw1qmD1t0 t1qmF c p01 qmD1 2.4 104 3.77 ( 0.0301) 0.962 r1所以qmw10.962qmD1 2620a)qmw2qmw1qmF cp0qmw1c pwt1r2t2所以mw1 (2.4 104 3.77 4.187 qmw1)(0.00965) 0.946qmw20.9185qmw1 595b)qmw3q cq cq ct2 t3mw2 qmF cp0qmw1c pwqmw2c pwr3mw2 (2.4 104 3.77 4.187 q

26、mw1 4.187 qmw2 )(0.02) 0.896qmw3 0.821q mw2 1621 0.075q mw1c)由總蒸發(fā)量與各效蒸發(fā)量之間的關(guān)系qmwqmw1 qmw2 qmw3 15500d)聯(lián)合求解式( a)、 (b)、 (c)和 (d)得到 生蒸汽消耗量qmD1=7840kg/h 各效蒸發(fā)量分別為qmw1=4920kg/hqmw2=5125kg/hqmw3=5485kg/h（五）各效傳熱量及溫差計(jì)算不取額外蒸汽qmD2= qmw1=4920kg/h,qmD3= qmw2 =5125kg/h因此各效的傳熱量為Q1= qmD1 r1=7840 ×2115=1.65 1&#

27、215;07W 同理可求得6Q2= 2.94 ×106W6Q3= 3.14 ×106W各效傳熱系數(shù)分別為 1500、1000、560W/m 2?C，因此Q1K1460000015003070Q2K22940Q356203070 2940 5620 11630K已知總的有效溫差 t=45.6?C，當(dāng)各效傳熱面積相同時(shí)，各效分配到的溫差為K1QtK30701163045.6 12 C同理可算得t2=11.5?Ct3=22?C（六）復(fù)核及結(jié)果校正因?yàn)?，以上結(jié)果是建立在兩個(gè)假定基礎(chǔ)上的，因此計(jì)算出的結(jié)果需要校核1、末效沸點(diǎn)為 t3=84?C，現(xiàn)求得 t3=22?C， 因此末效加熱蒸

28、汽溫度為 T3=t3+ t3=84+22=106 ?C 此值也是第二效的二次蒸汽溫度2、有所求得的各效蒸發(fā)水量 可求得各效溶液的濃度13.3%2.4 104 10.6%2.4 104 4920同理可得到x2=18.2%x3=30%3、有第二效的二次蒸汽溫度和溶液的濃度，可以計(jì)算第二效溶液的沸點(diǎn) 查圖 5-7 得tA =116?C, 故t2 =116+2+1=119 ?C13如有幫助歡迎下載支持如有幫助歡迎下載支持4、由所求到的 t2=11.5?C 和計(jì)算得到的第二效溶液的沸點(diǎn)可求到第二效的加熱蒸汽溫度 T2=t2+ t2=11.5+119=130.5 ?C 此值也是第一效的二次蒸汽溫度5、有第

29、一效的二次蒸汽溫度和溶液的濃度，可以計(jì)算第一效溶液的沸點(diǎn)查圖 5-7 得 tA =136.5?C, 故 t1=136.5+1+1=138.5 ?C 可見(jiàn)，復(fù)核得到的各效沸點(diǎn)和沸點(diǎn)初值(后者為t1=144?C， t2=129?C)相差較大，故需要重新計(jì)算。此時(shí)用新結(jié)果作為初值， 重新計(jì)算自蒸發(fā)系數(shù) 計(jì)算 qmD1 各效水分蒸發(fā)量 有效溫差 重新復(fù)核溶 液的沸點(diǎn) 繼續(xù)到滿足精度為止。重新計(jì)算方法相同， 本題的結(jié)果為 生蒸汽消耗量 qmD1=7510kg/h 各效蒸發(fā)量分別為 qmw1=4895kg/h qmw2=5176kg/h qmw3=5430kg/h 因此各效的傳熱量為6Q1= 4.4 &#

30、215;10 W6Q2= 2.95 ×106W6Q3= 3.2 ×106Wt1=11.5?Ct2=11.6?Ct3=22.5?C t1=139 ?C t2=119.5?C t3=84?C(七) 傳熱面積S1Q1K1 t14.4 1061500 11.52254m2同理可計(jì)算其余各效的面積2S2=254m22S3=254m2傳質(zhì)與分離工程第一章 精 餾1. 苯酚(C 6H5OH)( A)和對(duì)甲酚 (C6H4(CH3)OH)(B)的飽和蒸氣壓數(shù)據(jù)為溫度苯酚蒸氣壓對(duì)甲酚蒸氣壓溫度苯酚蒸氣壓 對(duì)甲酚蒸氣壓Tp0A kPa0pB kPat0p A kPa0pB kPa113.710.

31、07.70117.811.999.06114.610.47.94118.612.439.39115.410.88.2119.412.859.70116.311.198.5120.013.2610.0117.011.588.76試按總壓 P=75mmHg（ 絕壓 ）計(jì)算該物系的“ t-x-y”數(shù)據(jù) , 此物系為理想體系。 解：總壓 P=75mmHg=10kp 。 由拉烏爾定律得出pA xA pB xB=P所以0p pB0 ； xA=0 0 ；pA pByA=00p0A p pB00 0 。 pA pB17i算術(shù)平均值 = i =1.318。 對(duì) i 的最大相對(duì)誤差9100% 0.6% 。2）由

32、yx1 ( 1)x得出如下數(shù)據(jù)：1 0.318xt, xy113.711114.60.8370.871115.40.6920.748117.00.4400.509117.80.3210.385118.60.2010.249119.40.0950.122120.000.2. 承接第一題，利用各組數(shù)據(jù)計(jì)算t-x-y 數(shù)據(jù)如下：因此所求得的1）在 x=0 至 x=1 范圍內(nèi)各點(diǎn)的相對(duì)揮發(fā)度i ,取各 i 的算術(shù)平均值為 ，算出 對(duì) i 的最大相對(duì)誤（ 2）以平均 作為常數(shù)代入平衡方程式算出各點(diǎn)的“y-x”關(guān)系 ,算出由此法得出的各組yi 值的最大相對(duì)誤差。解：0（1）對(duì)理想物系，有pA 。0所以可得

33、出pBt, 113.7 114.6115.4116.3117.0 117.8118.6 119.4 120.0i1.299 1.3101.3171.3161.322 1.3231.324 1.325 1.326差。( i )maxt, 113.7114.6115.4116.3117.0117.8118.6119.4120.0x10.8370.6920.5580.4400.3210.2010.0950y10.8710.7480.6250.5090.3840.2490.1220各組 yi 值的最大相對(duì)誤差 = （ y） max 0.3%。 yi3. 已知乙苯 （A） 與苯乙烯 （B） 的飽和蒸氣壓

34、與溫度的關(guān)系可按下式計(jì)算0 ln p A16.01953279 .47T 59.95ln pB016.01953328.57T 63.72式中 p 0的單位是 mmHg, T 的單位是 K。問(wèn):總壓為 60mmHg（絕壓）時(shí)， A 與 B的沸點(diǎn)各為多少 ?在上述總壓和 65時(shí),該物系可視為理想物系。 此物系的平衡氣、液相濃度各為多少摩爾分率？解：由題意知3279.47TA=59.95334.95K 61.8ln 60 16.01953328.57TB= 63.72342.84K=69.69 ln 60 16.019565時(shí)，算得 p0A 68.81mmHg ； p0B =48.93 mmHg

35、。由 p0A xA p0B（1xA）=60 得0x A 0.56， xB=0.44; yA= pA xA/60=0.64; y B=1-0.64=0.36 。4. 苯（ A）和甲苯（ B）混合液可作為理想溶液，其各純組分的蒸氣壓計(jì)算式為log p 0A6.9061211T 220.8log pB06.9551345T 219.5式中 p 0的單位是 mmHg ，t 的單位是 。試計(jì)算總壓為 850mmHg（ 絕壓 ）時(shí)含苯 25%（摩爾分率）的該物系混合液的泡點(diǎn)。 解：由題意知 xA p0A +(1- xA) pB0 850 即 0.25 p 0A 0.75 pB0 850。因此需根據(jù)試差法求

36、出泡點(diǎn)溫度 T 。解得 T 104.2 。5 試計(jì)算總壓為 760mmHg（絕壓 ）時(shí)含苯 0.37、甲苯 0.63（摩爾分率）的混合蒸氣的露點(diǎn)。若令該二元物 系降溫至露點(diǎn)以下 3，求平衡的氣、液相摩爾之比。解：在 760 mmHg（ 絕壓 ） 時(shí)查苯 -甲苯氣液平衡圖得：x （苯） =0.37 時(shí)，露點(diǎn)為： 103。 當(dāng)溫度下降 3時(shí)，處于氣液混合區(qū)，此時(shí)查得液相中x=0.27 ；氣相中 y=0.47。由杠桿原理得平衡的氣、液相摩爾之比 0.37 0.27 1: 1。0.47 0.376. 若苯甲苯混合液中含苯 0.4（摩爾分率） ，試根據(jù)本題中的 t x y 關(guān)系求：（ 1） 溶液的泡點(diǎn)溫

37、度及其平衡蒸氣的瞬間組成；（ 2） 溶液加熱到 100，這時(shí)溶液處于什么狀態(tài)？各相的量和組成為若干？（ 3） 該溶液加熱到什么溫度時(shí)才能全部氣化為飽和蒸氣？這時(shí)蒸氣的瞬間組成如何？toC80.1859095100105110.6x1.0000.7800.5810.4110.2580.1300y1.0000.9000.7770.6320.4560.2620解：1）由苯甲苯的 t xy 關(guān)系得 x=0.4 時(shí)，泡點(diǎn)溫度 95.5平衡蒸氣的瞬間組成 0.6152）溶液加熱到 100時(shí)處于氣液混合共存區(qū)氣液相組成各位x=0.26； y=0.47 。根據(jù)杠桿原理，氣液相量之比0.4 0.26 2:1。0

38、.47 0.43）由氣液平衡關(guān)系知溶液加熱到102時(shí)才能全部氣化為飽和蒸氣，此時(shí)y=0.4 。7常壓下將含苯（ A）60%、甲苯（ B） 40%（均指摩爾百分?jǐn)?shù)）的混合液閃蒸（即平衡蒸餾） ，得平衡氣、 液相，氣相摩爾數(shù)占總摩爾數(shù)的分率氣化率（1-q）為 0.30。物系相對(duì)揮發(fā)度=2.47 ，試求：閃蒸所得氣、液相的濃度。若改用簡(jiǎn)單蒸餾，令殘液濃度與閃蒸的液相濃度相同，問(wèn)：餾出物中苯的平均濃度為多少？ 提示：若原 料液、平衡液、氣相中 A 的摩爾分率分別以 xF、x、y表示，則存在如下關(guān)系：y qxxF 。q 1 q 1解：（1）閃蒸q x 7 x由 y x F x 2 和 y ，解方程得 x

39、 0.54。從而 y 0.74 。q 1 q 1 3 1 （ 1）x（2）簡(jiǎn)單蒸餾F 1 x 1 x由方程 ln ln F ln W 和 Fx F WxW DxD 得出W 1xW1 xFxD =0.79，即餾出物中苯的平均濃度為 79。8 某二元物系，原料液濃度 xF = 0.42，連續(xù)精餾分離得塔頂產(chǎn)品濃度 xD=0.95。已知塔頂產(chǎn)品中易揮發(fā)組如有幫助歡迎下載支持21分回收率 =0.92 ，求塔底產(chǎn)品濃度 xW。以上濃度皆指易揮發(fā)組分的摩爾分率。解：DxD由 Fx F WxW DxD 和D 0.92 得出 xW =0.056 。FxF9. 某二元混合液含易揮發(fā)組分 0.35，泡點(diǎn)進(jìn)料，經(jīng)連

40、續(xù)精餾塔分離，塔頂產(chǎn)品濃度xD=0.96，塔底產(chǎn)品濃度 xW=0.025（均為易揮發(fā)組分的摩爾分率） ，設(shè)滿足恒摩爾流假設(shè)。 試計(jì)算塔頂產(chǎn)品的采出率 qn （D）/ qn （F）。 若回流比 R=3.2 ，泡點(diǎn)回流，寫出精餾段與提餾段操作線方程。解：xF 0.35； xW=0.025； xD =0.96； R=3.2 。xx（1）qn （D）/ qn （F） F W 0.3476 34.76。xD xW（2）精鎦段操作線方程R1y xxD 0.762 x 0.229 。R 1 R 1 D提鎦段操作線方程L F Wy xxW 1.45 x 0.0112。L F W L F W W10. 有一二元

41、理想溶液，在連續(xù)精餾塔中精餾。原料液組成50%（摩爾 %），飽和蒸氣進(jìn)料。 原料處理量為每小時(shí) l00kmol ，塔頂、塔底產(chǎn)品量各為 50kmol/h ，已知精餾段操作線方程為 y=0.833x+0.15，塔釜用間接蒸 氣加熱，塔頂采用全凝器，泡點(diǎn)回流。試求 :（ 1） 塔頂、塔底產(chǎn)品組成 （用摩爾分率表示 ）；（ 2） 全凝器中每小時(shí)冷凝蒸氣量 ;（ 3） 提餾段操作線方程 ;（ 4） 若全塔平均相對(duì)揮發(fā)度 =3.0，塔頂?shù)谝粔K板的液相默弗里板效率EML=O.6, 求離開(kāi)塔頂?shù)诙K板的氣相組成。解：R1（1）由精鎦段方程 y xxD及已知的精餾段操作線方程為 y=0.833x+0.15 得

42、出R 1 R 1 DR 0.833 和 xD 0.15， 解得R 1 R 1R 5， xD0.9， xW=0.1（2）全凝器中每小時(shí)冷凝蒸氣量 V（ R +1）D=300 （ kmol/h ）。（3）提鎦段操作線方程L qF W y xxW 1.25 x 0.025。L qF W L qF W W4）求離開(kāi)塔頂?shù)诙K板的氣相組成y2xD x1xxDD xx11 0.6，又 x1y1y1 (1 y1)y13 2y1xD3 2xD=0.75解得 x1 0.81又由物料平衡得Ly2 y1 V ( xD x1) 0.9RR10.90.81) 0.825。11 有一二元理想溶液 ，在連續(xù)精餾塔中精餾。原

43、料液組成50%（摩爾 %），飽和蒸汽進(jìn)料。原料處理量為每小時(shí) l000kmol ，塔頂、塔底產(chǎn)品量各為 500kmol/h ，已知精餾段操作線方程為 y=0.86x+0.12，塔釜用間 接蒸氣加熱，塔頂采用全凝器，泡點(diǎn)回流。試求 :（ 1） 回流比 R、塔頂、塔底產(chǎn)品組成 （用摩爾分率表示 ）；（ 2）.精餾段上升的蒸氣量 qn（V）及提餾段下降的液體量 qn（L'）（ 3） 提餾段操作線方程；4） 若相對(duì)揮發(fā)度= 2.4，求回流比與最小回流比的比值：Rmin解：（ 1 ）回流比 R、塔頂、塔底產(chǎn)品組成R1y xxD 0.86 x 0.12，解得R 1 R 1R 6.14， xD 0.

44、857 ，xW=0.143 。（ 2）精餾段上升的蒸氣量 qn（V）及提餾段下降的液體量 qn（L'）L'L RD=3070 kmol/h ， V（R1）D3570 kmol/h 。 （3）提餾段操作線方程R1xR 1 R 1xW 1.19 x 0.024) Rmin1xD1 yF1 xD1 1.7341 yFR所以3.54。Rm in12. 連續(xù)蒸餾塔中分離二硫化碳和四氯化碳組成的混合液。已知原料液流量qn （F）為 4000kg/h，組成為 0.3（二硫化碳的質(zhì)量分率，下同） 。若要求釜液組成不大于 0.05，塔頂中二硫化碳回收率為 88%，試求餾出 液的流量和組成，分別以

45、摩爾流量和摩爾分率表示。解：由方程 F=D+W 和 FxF =D xD +W xW 及 D xD 0.88 FxF 解得W=2880 kg/h， D 1120 kg/h， xD 0.943（質(zhì)量百分率） 。 單位換算：xD摩爾分率）0.943 / 760.943 / 76 (1 0.943) / 154平均分子量 0.97× 760.03× 154 78.3kg/kmol ，所以D=1120÷78.314.3kmol/h。xDR10.263，所以xD =0.95 。13. 某連續(xù)精餾操作中，已知操作線方程如下：精餾段：y=0.723x+0.263提餾段：y=1.2

46、5x-0.0187若原料液于露點(diǎn)溫度下進(jìn)入塔中，試求原料液，餾出液和釜?dú)堃旱慕M成及回流比。 解：R由題意知0.723，所以 R =2.61R1由 yxW 1.25 xW -0.0187 得出 xW 0.0748。因?yàn)槁饵c(diǎn)進(jìn)料， q 線方程為： y= xF 。由 q 點(diǎn)坐標(biāo)（解兩段操作線方程） x=0.535, y=0.65 ，得xF 0.6514. 用一連續(xù)精餾塔分離由組分 A，B 所組成的理想混合液，原料液中含A0.44，餾出液中含 A0.957（以上均為摩爾分率） 。已知溶液的平均相對(duì)揮發(fā)度為2.5，最小回流比為 1.63，試說(shuō)明原料液的熱狀況，并求出q 值。解：平衡線方程為：x 2.5x

47、y 。1 ( 1)x 1 1.5xR1精鎦段操作線方程為： y xxD 0.62 x 0.364。所以R 1 R 1 Dq 點(diǎn)坐標(biāo)為：x =0.365 ， y 0.59因?yàn)?x =0.365< xF 0.44, y 0.59> xF ，所以原料為氣液混合物。 由 q 線方程可得xF （ 1 q） y qx ，解得 q 0.667。15. 在常壓連續(xù)精餾塔中，分離苯甲苯混合液，若原料為飽和液體，其中含苯為0.5，塔頂餾出液中含苯0.9，塔底釜?dú)堃褐泻?0.1（以上均為摩爾分率） ,回流比為 4.52，試求理論板層數(shù)和加料板位置。物系平 衡資料見(jiàn)題 7。解： 按 M-T 圖解法求理論

48、板層數(shù)。圖示步驟略。精鎦段操作線截距xD 0.9 0.163。R 1 4.52 1繪得的理論板層數(shù)為：N16。加料板為從塔頂往下的第三層理論板。如有幫助歡迎下載支持16. 在常壓連續(xù)提餾塔中分離含乙醇0.033 的乙醇水混合液。飽和液體進(jìn)料，直接蒸氣加熱。若要求塔頂產(chǎn)品乙醇回收率為 0.99，試求（1）在無(wú)限多層理論板層數(shù)時(shí)，計(jì)算每摩爾進(jìn)料所需蒸氣量； （2）若蒸氣量取為 2 倍最小蒸氣量時(shí)，求所需理論板層數(shù)及兩產(chǎn)品的組成。假設(shè)塔內(nèi)氣液恒摩爾流動(dòng)。常壓下氣液平衡資料列于例 1-5 題附表中。解：由方程 F V 0=D+W 和 FxF=D xD+W xW 及 D xD 0.99 FxF 解得xW

49、 =0.00033 。1） 在無(wú)限多層理論板層數(shù)時(shí)的操作線斜率為：WV0minV0minyFxFxWyF yW ， 直接蒸汽加熱， xF xWyW =0 。25由平衡數(shù)據(jù)查得， xF =0.033， yF 0.270，所以解得 V0min 0.121（mol/mol 進(jìn)料）。2） V0 2V0 min 時(shí)所需理論板層數(shù)及兩產(chǎn)品的組成Dx D 0.242xD顯然 D=V0,D = D =0.99，所以 xD =0.135 。Fx FxF圖解法求得理論板層數(shù)為 5（圖解法略） 。17. 在連續(xù)操作的板式精餾塔中分離苯甲苯混合液。在全回流的條件下測(cè)得相鄰板上的液體組成分別為0.28，0.41 和 0

50、.57，試求三層板中較低的兩層的單板效率。操作條件下苯甲苯混合液的平衡資料如下。 x 0.260.380.51y 0.450.600.72解：在全回流操作時(shí)， yn 1 xn。由板效率定義知yn yn 1 ， m, v=，yn yn 1y3 x2 0.41， y2 x1 0.57。由表查得 y2 0.628。所以y2 y3Em, 2= y2 y3 =0.73=73。同理Em, 3=67。18. 有一精餾塔，已知塔頂餾出液組成xD =0.97（摩爾分?jǐn)?shù)） ，回流比 R=2，塔頂采用全凝器，泡點(diǎn)回流，2.4x其氣液平衡關(guān)系為 y ，求從塔頂數(shù)起離開(kāi)第一塊板下降的液體組成x1 和離開(kāi)第二塊板上升的1

51、 1.14x氣相組成 y2。由 y 2.4x 推出 x y1 1.14x 1 1.14y由于 y1 xD =0.97 ，所以 x1 0.75。故 Ry2 y1（ xD x1 ）=0.82。R1第二章 吸收1,解：（ 1） y 0.00810 1000 0.104717 180.0080.764x 0.0104754mp 0.764 1.013 105 7.74 104 PaE 7.7545.5104 7.17 104kmol m3 Pa2） P 301.9KPa H,E 不變，則 m E 7.74 10 3 0.2563P 301.9 103（3） y5.9 103301.9 103 0.0195x 0.01047m y 0.0195 1.862x 0.0104735E mp 1.862 301.9 103 5.62 105 PaH CE 5.6525.5105 9.875 10 5kmol m3 Pa2，解： y 0.09 x 0.05 y 0.97xy 0.97 0.05 0.0485 y 0.09 吸收同理也可用液相濃度進(jìn)行判斷3，解： HCl 在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)需估算。現(xiàn) P 1atm， T 293k