1、第二章習(xí)題1.計(jì)算在和下苯（1）-甲苯（2）-對(duì)二甲苯（3）三元系，當(dāng)xi =、X2 =、X3 =時(shí)的K值。汽相為理想氣 體，液相為非理想溶液。并與完全理想系的 K值比較。已知三個(gè)二元系的 wilson方程參數(shù)（單位：J/mol ）：入 12入 11 = ； 入 12入 22=入 23 入 22=； 入 23一 入 33=一入 13 一 入 11= * 入 13一 入 33=一在T = K時(shí)液相摩爾體積(m/kmol )為：v1m=x 10 -3 ；叱膽=x10 -3 ;=x 10 -3安托尼公式為(pS lnP2 = B =： Pa ; T： K )：苯：1n 訴=();甲苯：1n 的 =(

2、);對(duì)-二甲苯：1n用=();解：由Wilson方程得：A12=V1 exp-(入 12-入 11)/RT3177.55 103=100.91 10 xexp-/x=A 21=A 13=A 31 =A 23=A 32=ln y 1=1-ln ( A 12X2+A 13X3)-X1X112 X 213X321 X 2X121 X2 X323X 331X131 X 232一X3丫 1 =同理，丫 2=；丫 3=SSlnP 1 = P1 = TOC o 1-5 h z SSlnP3 = P3 =作為理想氣體實(shí)際溶液，1PlsKi = P =, K2=,K3=若完全為理想系，K = P = K2=K3

3、=,與其平衡的液相含甲烷 %用2.在361K和下，甲烷和正丁烷二元系呈汽液平衡，汽相含甲烷( mol )R K方程計(jì)算機(jī)可，和Ki值。_2_ 250.42748R2 Tc25解：aii=pc1= ? dm6 ? ? mol_2_ 25 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 0.42748RT&c2a22=pc2= MP? dm6? ? moi-2_2-0.08664 R2 Tcbi=pc1= dnimol_10.42748R2 Tc2.5 c2b2=pc2= dnimol其中 Tc1 = ,Pc1 =Tc2 = ,Pc2=均為查表所得。ai2=v4i

4、i? a22=? dn6? ? mol-2液相:a= aiixi2+2ai2XiX2+a22X22=X+2X X X +xb=bixi+b2X2=x + x =由 R K 方程：P=RT/(V-b)-a/(V+b)0.0083145 36124.1711=Vm 0.0740_ 3610.5Vm(Vm 0.0740)解得Vn! =7ln 1 =lnV/(V-b)+b i/(V-b)-22 y a/*ln(V+b)/V+ab i/ ln(V+b)/V-b/(V+b) -ln(PV/RT),0.1349、0.0298?()ln ?=ln 0.1349 0.0740 +0.1349 0.0740 2

5、(0.1304 3.222 0.8696 9.6651)0.1349 0.074015一 一一0.0740 0.0083145 361 . x ln( 0.1340)+24.1711 0.029820.07400.00831450.07400.1347 0.0740 -ln0.1347 0.0740-15 361 . xln(0.1349)4.1368 0.13490.0083145 361?1 =?同理 ln ，2 = ,2 =汽相：a = x+2x x x +x =b=x +x =0.0083145 36110.3484由二V； 0.0499 36105Vr；(VnV 0.0499) v得

6、Vm =0.58610.0298vln 1 =ln( 0.5861 0.0499 )+ 0.5861 0.0499 一2 (0.60387 3.222 0.39613 9.6651 , 0.5861 0.0499、 ln()0.04990.0083145 361 .0.586110.3484 0.0298_2 _150.04990.0083145 361 .(0.5861 0.0499) xln (0.58610.04994.1368 0.58610.5861 0.0499ln(0.0083145 361)v故1 =?同理，ln 2=,2 =一？ v故 K1=y1/x 1=( K1= 1 /

7、1 )1 0.60387K2 = y2/x 2= 1 0.1304 =3.乙酸甲酯（1）-丙酮（2）-甲醇（3）三組分蒸汽混合物的組成為yi=, V2=, y3=（摩爾分率）。汽相假解：由有關(guān)文獻(xiàn)查得和回歸的所需數(shù)據(jù)為:【P24 例 2-5 , 2-6 P3S=V：=Wilson 常數(shù)：A 31 =定為理想氣體，液相活度系數(shù)用Wilson方程表示，試求50c時(shí)該蒸汽混合物之露點(diǎn)壓力。50 C時(shí)各純組分的飽和蒸氣壓，kPa TOC o 1-5 h z RS=P2S=50 c時(shí)各組分的氣體摩爾體積，cm3/molV =V2 =由50c時(shí)各組分溶液的無限稀釋活度系數(shù)回歸得到的A 11 =A 21 =

8、A12=A 22=A32 =A 13=A 23=A 33 =假定x值， 取X1=, X2=, X3=。按理想溶液確定初值p= X +x +x =由x和A ij求丫 ixk kj從多組分Wilson方程ij)Xj kjc(xjln y i=1- ln E j 1Xi 21 x2得 ln 丫 1=1-ln(x i+Ai2X2+Ai3X3)-x112x213x3 +21x2 x223x3 +31X3 X132X2 X3=故丫 1 =同理，丫 2=丫 3=sLs i PiVi (P Pi )exp K= PRT一_一 一_一 一一一 一_一 一 31.2013 78.04983.77(71.96 78

9、.049) 10 371.916 eXp8.314 323.16同理K2=K3=(4)0.330.340.33二 xi = 1.3035 + 1.1713 + 1.0963 =整理得 X1 =X2=X3=在P=內(nèi)層經(jīng)7次迭代彳#到：X1 =,X2=,X3=調(diào)整PLssVi (P Pi )i Pi Xi exp RT=PXi=x+x+x在新的p下重復(fù)上述計(jì)算，迭代至P達(dá)到所需精度。最終結(jié)果：露點(diǎn)壓力 平衡液相組成:X1=X2=X3 =一液體混合物的組分為：苯；甲苯；對(duì)-二甲苯（摩爾分?jǐn)?shù)）。分別用平衡常數(shù)法和相對(duì)揮發(fā)度法計(jì)算該物系在100kPa時(shí)的平衡溫度和汽相組成。假設(shè)為完全理想物系。解：（1）

10、 平衡常數(shù)法因?yàn)槠?、液相均為完全理想物系，故符合烏拉爾定律pyi=pisxis yi Pi而 K = Xi = p設(shè)T為80c時(shí)，由安托尼公式（見習(xí)題 1）求出格組分的飽和蒸汽壓。 sssP1 = ,P2 =,p3 =故 y1 y2 y3=K1X1+Kx2+Kx3故所設(shè)溫度偏低，重設(shè)sPisP2 =y1 y2y3=1故所設(shè)溫度偏高，重設(shè)sPisP2 =y1 y2sxx1p101.29100=1s三Xx2P0.5T為95c時(shí)sP3T 為 91.19 C,sP3 =s巴Xx3P38.820.2510015.630.25100故用平衡常數(shù)法計(jì)算該物系在100kPa時(shí)的平衡溫度為91.19 C汽相組

11、成：y1= K1x1sPi一X1160.02八0.5100y2 =K 2X2s三XX2P56.341000.25sP3y3= K3X3= PX323.6251000.25(2)相對(duì)揮發(fā)度法1i由于是理想混合物，所以yiyi得y11i (X1 / Xi )對(duì)于理想混合物,PiS=P2s設(shè)T為80c時(shí),sPiSP2 =sP3,故12 =13 =, y2 = y1/,y3=y1/因?yàn)閥1y2丫3=1,故 ys又因?yàn)?py1=100 x=,而 pixi=x= py1故所設(shè)溫度偏低； TOC o 1-5 h z sSS重設(shè) T=92C時(shí) Pi = ,p2 =,p3 =得故 12 = ,13 = ,y2=

12、 y1/,y3 = yi/因?yàn)?y1 y2 y3=1,故 y1=, y2=,y3 =s且pyi = 1QQX =,而p1 x1 = X =,基本相等因此，由相對(duì)揮發(fā)度計(jì)算該物系平衡溫度為92 C,此時(shí) y = , y2 = ,y3 =一煌類混合物含有甲烷 5%乙烷1Q %、丙烷3Q %及異丁烷55 % (mol)，試求混合物在 25c時(shí)的泡 點(diǎn)壓力和露點(diǎn)壓力。解：設(shè)甲烷為1組分，乙烷為2組分，丙烷為3組分 TOC o 1-5 h z 因?yàn)楦鹘M分都是烷燒，汽液相均可視為理想溶液，故符合烏拉爾定律。 SS_s25 c 時(shí)，p1 =,p2=,p3 =sPpyiPi xi(1)泡點(diǎn)壓力i= X5%+X

13、 1Q% + X 3Q%+X 55%=x上Vsxis y i(2)露點(diǎn)壓力時(shí)由烏拉爾定律得pyiPixi,Pi1p X 0 叢至s s ss代入 x1x2x3x4= 1,并化簡得 p1p2p3p4=故露點(diǎn)壓力為。6.含有8Q% (mol)醋酸乙酯(A和2Q%(mol)乙醇(E)的二元物系。液相活度系數(shù)用Van Laar方程計(jì)算，Ae=, Aea=o試計(jì)算在壓力下的泡點(diǎn)溫度和露點(diǎn)溫度。解：由Vanlaar方程得:Ina(1AaexAE AAE)2 xEA AEA(10.1440.144 0.80.17 0.2)2,得A =ln rE(1AEAxEA AEA)2 xAE AAE(10.1700.1

14、70 0.20.144 0.8)2因?yàn)榈蛪簹怏w可視為理想氣體，故syipyiri Pi xi 得sri Pi xiP(1)泡點(diǎn)溫度時(shí)，設(shè)T=,由安托尼方程得SPa =sPe = TOC o 1-5 h z ssaPaXa ePeXe 1.0075 94.377 0.8 1.1067 88.651 0.2yiyA yE HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 故P + P =101.3101.3=1,故所設(shè)溫度偏低重設(shè) 丁=時(shí) xixAXb=1故露點(diǎn)溫度為8.組成為60 %苯,25 %甲苯和15 %又-二甲苯(均為mol百分?jǐn)?shù))的液體混合物100kmo

15、l ,在和100c下閃蒸。試計(jì)算液體和氣體產(chǎn)物的數(shù)量和組成。假設(shè)該物系為理想溶液。用安托尼方程計(jì)算蒸汽壓。解：設(shè)苯為組分1,甲苯為組分2,對(duì)二甲苯為組分 3。 100c時(shí)， 【P33例2-71ssP1 =,P2 =sP3_對(duì)于低壓氣體，氣相可視為理想氣體，液相可視為理想溶液,sPisP1sP2故 Ki= P ,得 Ki= PK2= PpsK3= P =核實(shí)閃蒸溫度假設(shè)100c為進(jìn)料的泡點(diǎn)溫度，則(KiZi) =X+X+X= 1假設(shè)100c為進(jìn)料的露點(diǎn)溫度，則(4/Ki)=1說明實(shí)際的進(jìn)料泡點(diǎn)溫度和露點(diǎn)溫度分別低于和高于規(guī)定的閃蒸溫度，閃蒸問題成立。求小，令少=(0.964 1) 0.6(0.7

16、32 1) 0.25(0.316 1) 0.15f( ) = 1(1.964 1) + 1(0.732 1) 1(0.316 1)(0.964 1) 0.6 f (0.1) = 1 0.1 (1.964 1)(0.732 1) 0.251 0.1 (0.7321)(0.316 1) 0.151 0.1 (0.316 1)f (0.1) 0,應(yīng)增大0值。計(jì)算R-K方程導(dǎo)數(shù)公式為:2(K1 1) Z1f( ) =-1 (Ki 1)22(K2 1) Z2+ 1 (K2 1)22(K3 1) Z3+ 1 (K3 1)20.5580.0180.072_22=_(1 0.964 ) +(1 0.2684

17、) + (1 0.6844 ) i f( i) 而 i 1= df( i)d以 =為初值進(jìn)行迭代，得下表迭代次數(shù)f( )df( )/d13可知f ( 3)數(shù)值已達(dá)到P TK圖的精確度計(jì)算Xi, yiZi0.6xi：二1 (Ki 1) = 1 0.84 (0.964 1)=K1Z11.964 0.6y1：7731 (K1 1) = 1 0.84 (0.964 1)=同理，X2 = , y2 = TOC o 1-5 h z X3 =y3 =(4)計(jì)算V , LV = F=x 100= 84kmolL = F V = 100-84 =16kmol(5)核實(shí) yi ,Xi33Xiyii1=, i1=,

18、結(jié)果以滿意9.在kPa下，對(duì)組成為45 % (摩爾百分?jǐn)?shù)，下同)正已烷，25 %正庚烷及30 %正辛烷的混合物計(jì)算。(1)泡點(diǎn)和露點(diǎn)溫度(2)將此混合物在下進(jìn)行閃蒸，使進(jìn)料的50 %汽化。求閃蒸溫度，兩相的組成。解：因?yàn)楦鹘M分都是烷燒，所得的汽、液相均可看成理想溶液，Ki只取決于溫度和壓力，若計(jì)算精度不要求非常高可使用煌類的P T- K圖，見圖2-1假設(shè)T=82C,由之得下表：組分XiKiyiKiXi25%正己烷45%正庚烷正辛烷30%Ki Xi=1,所設(shè)溫度偏低，重設(shè)T= 102.4 C,得組分ViKix = yi/ k正己烷45 %正庚烷25 %正辛烷30 %Vl Ki=i,滿足精度要求，

19、故露點(diǎn)溫度為102.4 CoT Tb(1)進(jìn)料50%氣化，則由公式TD Tb得T=94.1 C為閃蒸溫度，查表 2-1得:組分XiYi正己烷%正庚烷%正辛烷% 結(jié)果（1）泡點(diǎn)：，露點(diǎn)：；（2）閃蒸溫度；氣相組成：正已烷一，正庚烷一，正辛烷一；液相組成：正已烷一，正庚烷一，正辛烷一。（均為摩爾分?jǐn)?shù)）10.以甲基異丁基酮為溶劑（C）,從含醋酸（B） 8% （質(zhì)量）的水（A）溶液中萃取醋酸。 萃取溫度25C,進(jìn)料量13500kg/h。若萃余液僅含1% （質(zhì)量）的醋酸，假設(shè)水和溶劑是不 互溶的，KD =（質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比）。計(jì)算單級(jí)操作時(shí)溶劑的需要量解：假設(shè)水和溶劑是互不相容得，從 Perry手冊(cè)中查得K

20、d =（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。由于此體系中醋酸得含量相當(dāng)?shù)?，可認(rèn)為 kd = kdFA =x 13500= 12420kg/h（f）-XB = （） /12420 =因萃余液含1%的B,故（R）XB =從式（2106）解EBXBF）二 （R）EB = XB 1=（） 1 =EbFa 從式（2105） S= Kd =x （ 12420/） =163000kg /h11.萃取原料為乙二醇水溶液，其中乙二醇質(zhì)量含量為 45%用相同質(zhì)量的糠醛作為溶劑。操 作條件：25C、101kPa。在該條件下乙二醇（B）-糠醛（C）-水（A）的三元相圖如附圖所 示，圖中組成為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。計(jì)算萃取相和萃余相的平衡組成。解：計(jì)算

21、基準(zhǔn)：進(jìn)料100g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%的乙二醇水溶液，從圖 2-13可知，進(jìn)料（F）含A55g、B45s溶劑（S） 是純C100g。令LI =E （萃取?） , L =R （萃余液）。計(jì)算步驟如下：在相圖上標(biāo)注進(jìn)料組成點(diǎn)F和溶劑點(diǎn)S。確定混合點(diǎn) M 使 M= F+S= E+R。(M )在相圖上應(yīng)用杠桿規(guī)則。設(shè) wi為組分i在萃余液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，wi 為組分i在進(jìn)料和溶劑混合相中總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。對(duì)溶劑C作物料衡算：(F S)wCM) FwCF) SwCS)彳曰FwCS) wCM)SwCM) wCF)S、M和F三點(diǎn)應(yīng)在一條直線上， 由杠桿規(guī)則F / S SM / MF 1確定了 M點(diǎn)的位置，相應(yīng)組成A:

22、 %、B: %、C: 50%。由于M點(diǎn)處于兩相區(qū)，該混合物必然沿結(jié)線分為互成平衡的兩液相。E點(diǎn)為萃取相，其組成為 B: %、A: %、C: %; R為萃余相，其組成為 B: 8%、A: 84%、C: 8%。(5)對(duì)E、M和R三點(diǎn)應(yīng)用杠桿規(guī)則，E M (RM / ER) o因 M= 100+100= 200g,通過測量線段長度得到 E= 200X ( 49/67 ) = 146g,于是 R= M E= 54g。(6) 脫溶劑萃取相組成由延長過 S點(diǎn)和E點(diǎn)的直線交AB邊與H點(diǎn)，其組成為B: 83%、A: 17%。12.計(jì)算正庚烷(1)-苯(2)-二甲基亞碉(3)的液液平衡組成。已知總組成(摩爾分?jǐn)?shù)

23、)z1 = , z2= z3 =;系統(tǒng)溫度0C,活度系數(shù)方程可選擇 NRTL真型。a12= a13= , a23=NRTL#數(shù)，J/molIJAIJAJI1231323解:使用附錄中LLEC程序計(jì)算N個(gè)組分(NK10)的部分互溶物系的液液平衡組成。 計(jì)算方法為New-Raphson法。調(diào)用LILIK 子程序計(jì)算分配系數(shù)，活度系數(shù)方程可選擇NRTLe UNIQUAC1型。計(jì)算結(jié)果：平衡溫度 0 , E/R=組分進(jìn)料摩爾分?jǐn)?shù)R相摩爾分?jǐn)?shù)E相摩爾分?jǐn)?shù)KD.含甲苯30%乙苯40%水30% (均為摩爾%的液體在總壓為下進(jìn)行連續(xù)閃蒸。假設(shè)甲 苯和乙苯的混合物服從拉烏爾定律，爛與水完全不互溶。計(jì)算泡點(diǎn)溫度和

24、相應(yīng)的汽相組成。解：設(shè)甲苯為1組分，乙苯為2組分。因?yàn)闊喾蠟趵瓲柖?，故有?ssp PH2OPi XiC H設(shè)泡點(diǎn)溫度為70 C,由安托尼方程得 ssP1 =, P2 = s 查表得PH2O =止匕時(shí) p = +x (3/7)+ x(4/7)= P2= 故 丫1 = % 丫2= %T Tb進(jìn)料50%氣化，則由公式TD 78得丁=為閃蒸溫度,使用三相等溫閃蒸程序進(jìn)行進(jìn)算，其組分的液相活度系數(shù)用UNIQUA昉法計(jì)算，其中A2 = , Ai = ,計(jì)算結(jié)果約為:原料汽相液相1液相2總量，mol10050水，mol%70正丁醇，mol%30采用NRTL模型方程，計(jì)算結(jié)果如下：(1)露點(diǎn)溫度：C;

25、液相組成：只有一液相，摩爾組成為：W:; B:(2)泡點(diǎn)溫度：C;汽相摩爾組成：W:; B:(3)汽化50 %時(shí)三相的相對(duì)量及組成.某1、2兩組分構(gòu)成二元系，活度系數(shù)方程為Ln 丫1 = A XL ； Ln 丫 2 = A婷端值常數(shù)與溫度的關(guān)系 A =-iw XT ( T的單位為K)蒸汽壓方程Ln狀=-4050/T Ln 定=-4050/T(蒸汽壓方程中符號(hào)單位pS:kPa;T:K )A=sp1 =;(12Xi)得至|J：ln r1ln r2假設(shè)氣相是理想氣體，系統(tǒng)壓力為，已知該系統(tǒng)形成共沸物，問共沸溫度是多少度解：設(shè) T=(即 71 )sP2 =ln(p； pS) ln(98.45 75.1

26、6)A0.325x1=;x2=0.325(0.9145)2r1 1.313,0.325(0.0846)2r2 1.002,+ = p規(guī)定設(shè)T= (即C )p 99.75kPa與給定總壓基本相等，故共沸溫度是C,共沸組成xi=摩爾分?jǐn)?shù)第三章習(xí)題.題解: 無解；有唯一解；多解如果有,.設(shè)計(jì)滿足下列要求的再沸氣提塔（見附圖），求：設(shè)計(jì)變量數(shù)是多少請(qǐng)指出哪些附加變量需要規(guī)定進(jìn)料，277K,2(K8k?a塔比產(chǎn)料習(xí)題2附圖L 時(shí)缸41.H56L33.審NJclcyG acfiq解： c=6進(jìn)料變量數(shù)17壓力等級(jí)數(shù)合計(jì)審級(jí)單元數(shù) 傳熱單元數(shù)合計(jì)規(guī)定:再沸器及各級(jí)的操作壓力3）塔金液流率3.利用如附圖所示的

27、系統(tǒng)將某混合物分離成三個(gè)產(chǎn)品。試確定： 固定設(shè)計(jì)變量數(shù)和可調(diào)設(shè)計(jì)變量數(shù)；指定一組合理的設(shè)計(jì)變量習(xí)題3附圖習(xí)題4附圖進(jìn)料變量數(shù)壓力等級(jí)數(shù)C+2N+M+4N+M+C+6審級(jí)單元數(shù)側(cè)線采出數(shù)分配器數(shù)傳熱單元數(shù)411410每級(jí)壓力（含再沸器）全凝器壓力冷卻器壓力對(duì)設(shè)計(jì)變量的規(guī)定1211進(jìn)料變量數(shù)C+2N+M總理論級(jí)數(shù)1進(jìn)料位置1側(cè)線采出口位置kmol/h ：2SL 5軻，62Wt g 瓶kPa巴99,騰*阿的孽可滯圈桂卻阻 嚴(yán)思3回流為泡點(diǎn)溫度產(chǎn)品1B7. akinol/h1氮 G 含逮料中攀的1%2陋 kPa回流分配器側(cè)線采出率側(cè)線壓力1回流比儲(chǔ)出液流率精帽塔釜液流率再沸提儲(chǔ)塔釜液流率合計(jì)N+M+C

28、+6合計(jì)1111105.苯(B)- 甲苯(T)-二甲苯（X）-異丙苯（C ）混合物送入精儲(chǔ)塔分離，進(jìn)料組成為：Zb= , Zt = , Zx = , Zc =（摩爾分?jǐn)?shù)）。相對(duì)揮發(fā)度數(shù)據(jù):ac =。分離要求：儲(chǔ)出液中異丙苯不大于 % ；釜液中甲苯不大于 % （摩爾）。計(jì)算最少理論板數(shù)和全回流下的物料分配。【P73例3-31解：以100摩爾進(jìn)料為計(jì)算基準(zhǔn)。根據(jù)題意定甲苯為輕關(guān)鍵組分，異丙苯為重關(guān)鍵組分。從 相對(duì)揮發(fā)度的大小可以看出，二甲苯為中間組分。在作物料衡算時(shí)，要根據(jù)它的相對(duì)揮發(fā)度 與輕、重關(guān)鍵組分相對(duì)揮發(fā)度的比例，初定在儲(chǔ)出液和釜液中的分配比，并通過計(jì)算再行修 正。物料衡算表如下：組分進(jìn)料

29、，3儲(chǔ)出液，di釜液，wB2020一T3030X101*9*C400.001540 0.0015100DW*為二甲苯的初定值。解得D=, W=dT=, WT=dc=, wc=代入芬斯克方程N(yùn)mig29.8530.147ig1.00.210.076439.9247.42由沖值求出中間組分的儲(chǔ)出量和釜液量:7.420.33dx0.0764J 0.519 0.33 .39.9240.21w=由于與初定值偏差較大，故直接迭代重做物料衡算:組分進(jìn)料，f1儲(chǔ)出液，di釜液，wB2020一T3030X10C401000.0015D D40 0.0015D W二次解得D= W=再求Nn：ig29.8520.0

30、7570.14839.924Nmig1.07.42校核dx：100.0757dx39.9240.217.420.33,0.0757 0.33139.924 0.21絲-0.515再迭代一次，得最終物料衡算表:組分進(jìn)料，f1儲(chǔ)出液，d釜液，w苯2020一甲苯30二甲苯10異丙苯406.附圖為脫丁烷塔的物料平衡圖。全塔平均操作壓力為522kPa。求最小理論塔板數(shù);估計(jì)非分配組分的分配?！綪75例3-41kini* 你去i3 6UDfl-jj習(xí)題6附圖解：（1）根據(jù)題意可列表如下：編號(hào)組分X,FX,fFXi,DX,d DXbX,bB1Q1212002iC444844263nG3613234iC515

31、*10-31145G2300236G007Q008 G00312F=468(2)塔頂溫度和塔釜溫度的計(jì)算：塔頂溫度的計(jì)算：第一次試差：假設(shè) TD=37.5C，查 Ki(37.5 C ,522kPa)K1=, K2=, K3=, K4=,A1=, a2=, a3=1.0 a4=,再由 yi,D =Xi,D a c=1 a i y + i/a i k 2 y i /a i * Kc=2 y i /a i = A查得Kc值相應(yīng)于37.5 C。故假設(shè)正確，露點(diǎn)溫度 Td=37.5 C塔釜溫度的計(jì)算：第一次試差溫度：假設(shè)TB=155C編號(hào)組分X,dDX,BKiaiaixi1C312002iC44423n

32、G134iC515C606C707C808C0*10-3所以：Kc=;再有P-T-K圖查塔釜溫度為TB=155C，因與假設(shè)值符合，結(jié)束試差(3)最小理論塔板數(shù)和組分分配：首先計(jì)算a值，a lh,d=, alh,b=a LH,w=( a LH,D a LH,B) = ;lg代入芬斯克方程N(yùn)mXiD ,L / XiB,L一XiD ,H / xiB,H1g LH ,avNm=lg*/其他組分的分配：ai3,w =*=Xi,dD/ Xi,bB=( a i3,w)叫 X 3,dD/ X3,bB= Nm*(13/23)=*10又 X i,fF=12=Xi,dD/+Xi,bB由以上兩式得： d i=12同理

33、可得：d 2=447, d 3=13, d 4=*10-7d5=d6=d7=d8= 07.估計(jì)習(xí)題6脫丁烷塔的最小回流比。已知進(jìn)料的液相分率q =。P77例3-51解：由恩特伍德公式計(jì)算最小回流比ixi,F1 q從 i2.4216 12876.2 (2.4216)1.2395 448876.2 (1.2395)1 360.6965 15876.2 (1) 876.2 (1)0.1779 23876.2 (0.1779)39.1 0.0804876.2 (0.0804)272.1 0.0418876.2 (0.0418)31 0.0226876.2 (0.0226)0.8666解得 1.013將

34、9代入式i (xi,D )m12Rm 1X1 0.0257i,其中 12 442 13 0.0023X244212 442 13 0.00230.9465 x31312 442 13 0.00230.02782.4216 0.02572.4216 1.0131.2395 0.94651.2395 1.0131 0.02781 1.013Rm1Rm 2.08548.已知習(xí)題5的脫丁烷塔操作回流比 R = R m 。求理論板數(shù)；進(jìn)料位置。R=x =R RmR 12.6067 2.0854 八 廣0.14452.6067 1N Nmm 0.48查吉利蘭圖，得 N 1N= 芬斯克公式求出精儲(chǔ)段的最少理

35、論板數(shù)(NR)m442 361g448 13lg1.23954.68129.題解:*查苯、甲苯、log( P / KPa) A聯(lián)苯的 Antone方程參數(shù)得ABC苯甲苯聯(lián)苯*估算塔頂溫度c,則苯、甲苯的飽和蒸汽壓分別為、，根據(jù)求得兩者的分配系數(shù)分別為、。為、YiKi2570.11.0059 (257 0.1)0.3972 (257 0.1)0.9947估算側(cè)線采出的溫度為 137C,則苯、甲苯、聯(lián)苯的飽和蒸汽壓分別為、，根據(jù)*Pp求得三者的分配系數(shù)分別79.40.2Ki 2.4764 (3 79.4 0.2)1.127 (3 79.4 0.2)0.017 (3 79.4 0.2)1.01*PP

36、求得三者的分配系數(shù)分別為、。K估算塔金溫度240C,則甲苯、聯(lián)苯的飽和蒸汽壓分別為1424、，根據(jù)KiXi7.12 0.5 0,3586 4.80.99650.5 4.80.5 4.82.359苯對(duì)甲苯的相對(duì)揮發(fā)度1.0059 2.4764,0.39721.127甲苯對(duì)聯(lián)苯的相對(duì)揮發(fā)度1.1277.122 0,017 0.3586由芬斯克公式logNmd d/ w A WblOg AB可得log257 80(NR)m(D 儲(chǔ)出液至進(jìn)料的級(jí)數(shù)260 0.1log 2.359N(2) 進(jìn)料至側(cè)線采出的級(jí)數(shù),257 79.4log 30.1log 2.3597.779.4 4.8log 一N 0.5

37、 0.2(3)側(cè)線采出至塔金級(jí)數(shù)log36.2810.題解:設(shè)萃取精儲(chǔ)塔有足夠的溶劑回收段，儲(chǔ)出液中苯酚含量0,脫溶劑的物料衡算：D x1,dW x1,wFz1d W F代人已知條件0.992 D 0.01W200. D W 400解彳t D199.5927 W 200.4073計(jì)算平均相對(duì)揮發(fā)度（a i2）S：由文獻(xiàn)中查得本物系有關(guān)二元Wilson方程參數(shù)（J/mol ）1211 269.87361222 784.29441s 11 1528.81341s ss 8783.88342s 22137.80682s ss 3285.6918各組分的安托尼方程常數(shù):, slog pACkPa組分A

38、BC正庚烷甲苯苯酚各組分的摩爾體積（cm3 / mol）:Vi 147.47V2106.85Vs83.14用簡化法計(jì)算萃取精儲(chǔ)是假定各塔板溶劑的濃度不變。Xi=, X2=, Xs=o經(jīng)泡點(diǎn)溫度的試差得:先假設(shè)塔板上溶劑濃度（摩爾分?jǐn)?shù)），然后用用溶劑量驗(yàn)證假設(shè)是否正確。假設(shè)在溶劑進(jìn)料板上正庚烷和甲苯的液相相對(duì)含量等于儲(chǔ)出液含量，則(12) S =sri Pi2.1183 167.325s= 1.3067 119.452 =泡點(diǎn)溫度為 c同理，假設(shè)塔金上一板液相中正庚烷和甲苯的液相相對(duì)含量為金液脫溶劑含量，且溶劑含量不變，則X1=, X2=, xs=經(jīng)泡點(diǎn)溫度的試差得：3.1538 286.32（

39、12）s = 1.4137 209.52 =泡點(diǎn)溫度為 c。粗略按溶劑進(jìn)料板估計(jì)溶劑對(duì)非溶劑的相對(duì)揮發(fā)度：sr1p12.1183 137.325s1S= rsPs= 1.3015 11.114 =s2 P2s2S= rsPs =0.3869 0.0031B= 0.3869 24.5 0.0031 10.76 =若按塔金上一板估計(jì) 0,則由a佑=和”25=得0 = 0. 1。從式（3-27）可以看出，用較小的 0值計(jì)算溶劑進(jìn)料量較為穩(wěn)妥。L = S+RD = S +由式（3-27）經(jīng)試差可以解得 S:0.61(1 0.041)(S 997.9636) (0.041 199.5927)1 0.61

40、1470 kmol/h1200kmol/h故假設(shè)的濃度偏高，重新給定塔板溶劑濃度，反復(fù)計(jì)算。最后得各塔板溶劑濃度進(jìn)料板處：(12)S =s1P1sr2 P21.998 167.325s= 1.273 119.452 =2.997 286.32塔金：(12)s = 1.3726 209.52 =(12 )平均=2.19 2.98 =2.58512X1y1根據(jù)該數(shù)據(jù)，按 1(112 )x 1公式作y x圖X最后得出需塔板數(shù)13塊11.題:設(shè)萃取精儲(chǔ)塔有足夠的溶劑回收段，儲(chǔ)出液中溶劑含量0,脫溶劑的物料衡算:D XdD W F Fx把數(shù)值代入求得 D 31.263mol/s； W 8.737mol/

41、s計(jì)算平均相對(duì)揮發(fā)度（a i2）s：1211 188.3383is11462.41532s 22243.9483121s2s22ssss386.68201464.1566435.1416由文獻(xiàn)中查得本物系有關(guān)二元Wilson方程參數(shù)（J/mol ）各組分的安托尼方程常數(shù):組分ABC丙酮甲醇水, sps : kPalog p各組分的摩爾體積（cm3 / mol）v1216v2 118Vs56.8先假設(shè)塔板上溶劑濃度（摩爾分?jǐn)?shù)），然后用用溶劑量驗(yàn)證假設(shè)是否正確。X1 = , X2=, Xs=o經(jīng)泡點(diǎn)溫度的試差得：泡點(diǎn)溫假設(shè)在溶劑進(jìn)料板上正庚烷和甲苯的液相相對(duì)含量等于儲(chǔ)出液含量，則 度為 c粗略按溶

42、劑進(jìn)料板估計(jì)溶劑對(duì)非溶劑的相對(duì)揮發(fā)度:sr1P10.9879 105.6rspS = 1.023 17.324 =sr2 P21.0236 75.875s 4.38232S=rsps = 1.023 17.3240.5605 0.0295 0.172 0.5605 5.883 0.0295 4.3823塔金估算的值肯定大于進(jìn)料板處的估算值，因而計(jì)算時(shí)取0.172較為穩(wěn)妥L=S + RD = S +由式（3-27）經(jīng)試差可以解得 S:0.41S(1 0.172)(S 125.052) (0.172 31.236)1 0.41Xs=解彳導(dǎo)S 60 mol/s,故假設(shè)得溶劑濃度合理。分別計(jì)算在溶劑存

43、在下丙酮對(duì)甲醇的相對(duì)揮發(fā)度 s口10.9879 105.6s 進(jìn)料板處：（12）S =r2p2 s= 1.0236 75.875 =同理，假設(shè)塔金上一板液相中正庚烷和甲苯的液相相對(duì)含量為金液脫溶劑含量，且溶劑含量不變，則 經(jīng)泡點(diǎn)溫度的試差得：X1=0203, X2 =泡點(diǎn)溫度為C1.059 158.964(12)S = 0.984 124.564 =計(jì)算平均揮發(fā)度Y1根據(jù)該數(shù)據(jù)，按1.343 1.373(12)平均=1.358212X11(112 )x 1公式作y x圖最后得出需塔板數(shù)32塊。13題解:（1）以100公斤分子進(jìn)料為基準(zhǔn)。做全塔物料衡算50= +F=100=D+W解得，D=W=(

44、2)求最小回流比i若恒濃區(qū)在進(jìn)料將x=, y=代入操作線方程，V最少=ii若恒濃區(qū)在塔頂將x=, y=代入操作線方程，V最少=故在塔進(jìn)料處Rmin =R= Rin =故板數(shù)為6塊(包括塔釜)14.題解：首先對(duì)雙塔進(jìn)行物料衡算F D2DiBiD1D2B2塔 1： FZFD2XD2D1XD1B1XB1塔 2： DiXdiD2XD2B2XB2FB1 B2整個(gè)系統(tǒng)：FxFB1XB1 B2XB24其中 F 1000mol/h ; xF 0.06 ； Xbi10 . Xdi 0.819. Xd2 0.674. Xb20.999解彳D D=h; Bi=h; D= h; B2=h用圖解法確定理論板數(shù)及進(jìn)料位置

45、：y塔i： 精微段操作線：82.5 x82.5 13413482.5 1340.8190.3811x 0.507提微段操作線:y 82.582.5 1074x1074 94094082.5 1074 940一 4_ _105.3418x4.341810 4y提儲(chǔ)段操作線：33.6 134 x33.6 134 60 x33.674y x 0.674 0.3123X 0.4635塔2：精微段操作線：33.6 7474 33.660 0.999 1.5576x 0.5571 33.6 134 601.000.950.900.850.800.75 -0.70 一0.65 -0.60 .0.600.65

46、0.700.750.800.850.900.951.002的理論板在平衡相圖上做階梯圖，得到塔 1的理論板數(shù)為11,進(jìn)料位置在第3塊板（由下往上數(shù)），數(shù)為15,進(jìn)料位置在第8塊板。15題解:(1)由汽液平衡曲線,得到y(tǒng)F 0.669 ,假設(shè)最初儲(chǔ)出液濃度XD1 0.93此時(shí),XD yFyF XFy操作線方程0.93 0.6690.6690.5Xd1.5444 .R0.6985X1.5Rmin2.31660.2804,圖解法求出N 11在金液組成Xw從XF到Xw,e的范圍內(nèi)取若干個(gè)Xw,i ,根據(jù)已經(jīng)確定的理論板數(shù)，求出對(duì)應(yīng)的xD,iln根據(jù)所得的Xw,i、XD,i對(duì)式 BXFdXwB%-0.4

47、87，e Xd Xw進(jìn)行數(shù)值積分，求出 FXdB0 XFBxW,e0.5BO 0.1 0.487 B0B0BB0 0.487B00.8797 0.9,因此需重新假設(shè)初值，反復(fù)計(jì)算得N 12（2） R與Xw的關(guān)系可用以下方法求得：從Xf到XW,e取若干個(gè)Xw值，對(duì)于每一個(gè)Xw值，過（XD，Xd）作一假設(shè) 的操作線，從（XD , XD ）點(diǎn)開始在操作線與平衡級(jí)間作階梯，到（Xw ,而）點(diǎn)為止。若求理論板數(shù)與給定值相等，則操作線為所求操作線，根據(jù)操作線斜率求出R。釜液量由物料衡算關(guān)系求得。0.9 0.669Rminc ccc1.37 -, 一0.669 0.5,所選回流比應(yīng)大于Rmin o R與Xw

48、、B關(guān)系見下圖。0.15 _16.題解:己烷（A）對(duì)庚烷（B）的平均相對(duì)揮發(fā)度1.2121.420.4838 0.5812.4745起始階段：設(shè)B為參考組分，由式（3-61）得:0XDB0 5 22 0.14040.5 2.47450.5 100.14042xDa0.5 （一 ） 2.474520.8596由式（3-59）得0.5設(shè)時(shí)間增量 t 0.05h , t 0.05h時(shí)外循環(huán)計(jì)算得:由（3-56）和(3-57 )式得B(1)10010 0.05 99.5kmol(1)Xba0.5(0.85960.5)99.5 1001000.4982(1)Xbb0.5(0.14040.5)99.5 1

49、001000.5018t 0.05h時(shí)內(nèi)循環(huán)計(jì)算由式（3-62 ）得解得1 Rmin20.5668Rmin24二 N min90.5668對(duì)方程（3-64）可得:一 一 一N 一 一 一2.4745 min2.4745(2.4745 1) 0.4982 2.4745Nmin 0.5018 1Nmin采用圖解法或牛頓迭代法聯(lián)立求解以上兩式即得:Rin= ；N =1設(shè)N= N = ,代入式（3-61）中得到Xdb ，再由（3-59）式得出:10.261511537xDa0.4982 ( -) 2.47450.73840.5018Xda100 0.5 99.5 0.49820.50.8582Xdb1

50、 0.8582 0.141818.在24塊板的塔中用油吸收煉廠氣（）組成見表，采用的油氣比為1,操作壓力為（絕壓），若全塔效率以25%+，問平均操作溫度為多少才能回收 96%勺丁烷并計(jì)算出塔尾氣的組成.組分CH4C2H6C3H8n-C4H10n-C5H12! n-C6H14摩爾百分率8085421解：（1）根據(jù)已知條件按正丁烷的回收要求確定它的平均操作溫度.【P133例3-16,3-17】 TOC o 1-5 h z 由 N 24 0.25 6 ；0.96。An 1 A N 1.按平均吸收因子法：A 1算出a=（也可由吸收因子圖查得）m L-0.704故 AV 1.42查姓類P- T K列線圖

51、P3fi壓，mW, t=15 C,即塔的平均溫度應(yīng)在15C0（2）計(jì)算離塔氣的組成Q-N-1N 10 ,假定0 01y11（1） N 1i列表計(jì)算如下:組分CH4C2H6C3H8n-C4H10n-C5H12n-C6H14EN P=（絕壓）t=1551a mV5a7 a a7 1111(1) N 100y1 （摩爾分率）0019.具有三塊理論板的吸收塔，用來處理下列組成的氣體（VN+1）,貧油和氣體入口溫度按塔的平均溫度定為32C,塔在下操作，富氣流率為100 kmol/hr ,貧氣流率為100 kmol/hr ,試分別用簡捷法確定凈化后氣體 V1中各組分的流率Va95

52、kmol / hr(一)a-0 0.263157V 95組分VN+1,il 0im(32 CCH4700C2H6150C3H8100n-C4H1040n-C5H1210n-C6H14020E10020解： （1）用簡捷法計(jì)算V av=（V1+VN+1）/2；平均液體流率：Lav=L+（VN+1-V1）/2列表計(jì)算如下:組分A mVAN1An 1 Ai A 1第一次試算結(jié)果，CHX10-7GHX10-4(l i) N 1,inCH。組分A mVAN1An 1 A1 A 1第二次試算結(jié)果，CHX10-7GHX10-4CH(1 i) N 1,in-C4H0n-C5H2n-C6H41.1I0 =Ai

53、88.169由第二次試算結(jié)果得:Va100 88.474 94.237 95另設(shè)Va94.237 ,作第二次試算25.763 a 0.27338594.237100 88.169 94.085與所設(shè)值基本符合(2)用有效因子法計(jì)算根據(jù)本體給定條件，不考慮塔頂、塔底溫度的差別，只考慮液氣比的變化以確定有效因子Ae第一次試算，取i 88.1682088.169= 0.22683720+11.8310.318310100組分A頂A底AeATAN1AeAN1 1iCH4X10-7C2H6X10-4C3H8n-C4H10n-C5H12n-C6H14X1091i 87.438組分A頂A底AeaT-1 aA

54、N1 1iCH4C2H6C3H8n-C4H100. 4664n-C5H12n-C6H141i 87.2436按Ae= . A底（A頂+1） +0.25 -0.5列表計(jì)算如下:L20+12.562(V)底=0.32562第二次試算結(jié)果取i 87.2436與所設(shè)值基本符合20.題根據(jù)已知條件確定02H2蒸出度，設(shè)x為蒸出量(x) + x =x= Kmol/hrlN 1l10In 1I07.0174 (111.5 6.884) 0.00137.01740.000418.37111.50.9810La111.5 (111.5 6.884)2108Va40 884 40) 43.52：)a43.5108

55、0.4028(V)S=m L18.37 0.40287.40,S CologK1 C0in= log slog7.40 0.98101 0.98101log 7.401.91若增加吹出氣量，將使解吸因子S加大，所需理論板數(shù)減少。但在本題條件下所需的理論板數(shù)本來就很少，從這一點(diǎn)講是沒有必要增加吹出氣量的。還應(yīng)考慮到，吹出氣量增加，將影響塔的熱量平衡，從而改變塔的操作溫度，改變蒸出度。第四章習(xí)題1.題解:假設(shè)萃取液流率V1= kmol/hV2Vi由式1/NVn iV1LiLoV2V1VnVn可計(jì)算得到:1/NViiV N 1V21113.110001/51113.11089.5kmol/hLi40

56、01089.51113.1 376.4kmol/h1/5see 1113.1100010001021.6kmol/h由UiUeUn(Ui1)_ _1/ 2 一0.250.5e 1( N 1)0.251/20.5計(jì)算出所需數(shù)據(jù)組分15UiU5eUeHBDMFWX10-4X10-41456X10-4El0l NN 1 eeVn 1ViN 1UeUe由l 0N 1 e1UVn1N 1,Ue1ViVni(1U )l 0 El Nl 0 Vn 1Vi得到以下數(shù)據(jù)。計(jì)算值 V1和假設(shè)值較接近，不需再迭組分EU萃余液，l10萃取液，v1H1BDMF1W16X 10-42.題解：E=x =x 10 -6 km

57、ol/s設(shè)萃取塔中傳質(zhì)速率為No則 N = E (y 0-yi)= X10-6=x 10-6 kmol/s塔頂和塔底的萃取相平衡濃度為:y0*=x=m3yi*=x= kmol/m3塔頂、塔底的傳質(zhì)推動(dòng)力為:yo*-y 0 =-= kmol/m3yi*-y i =0= kmol/m3對(duì)數(shù)平均濃度差為:*(y y)in*(y。y。)(vyi)*in到ViVi0.2624 0.4428, 0.2624in0.44280.3448kmol/m因此得:(NTU)0v。 yi*、(y y) m0.38 00.3448i.i02(HTU )0H(NTU )0i.09i.i020.989i(m)KaE(HTU

58、 )0A0.00i40.989i0.00i4i/s3.題解：對(duì)于活塞流,塔高H活塞流=(HTU ox (NTUox,將已知數(shù)據(jù)代入式H活塞流H(HTU )ox(NTU )ox/i Pex(HTU L/H E i/( NTU )oxPey( HTU )oX /H 1 E 1/(NTU)”0.51 19(0.9/ H )0.5 (1/5) 50(0.9/H) 1 0.5 (1/5)該方程為非線形方程，用迭代方法求解4.題解:先假定=1,則:(HTU)ox,app (HTU)ox,truVxEy2.198mHo (HTU)ox,app(NTU)ox,app2.198 6.80 14.95m作為H的初值，繼續(xù)計(jì)算。(NTU)ox ,truHo(HTU)ox ,tru14.951.113.59為了計(jì)算（NTU）ox,tru ,先計(jì)算有關(guān)的中間變量:mVyVx0.158 6.2 1.4382.5PexVx