传质分离过程 (刘家祺 著) 高等教育出版社 课后答案 98页

'课后答案网您最真诚的朋友www.hackshp.cn网团队竭诚为学生服务，免费提供各门课后答案，不用积分，甚至不用注册，旨在为广大学生提供自主学习的平台！课后答案网：www.hackshp.cn视频教程网：www.efanjy.comPPT课件网：www.ppthouse.com课后答案网www.hackshp.cn 课后习题第2章习题2.11.计算在0.1013MPa和378.47K下苯（1）-甲苯（2）-对二甲苯（3）三元系，当x1=0.3125、x2=0.2978、x3=0.3897时的K值。汽相为理想气体，液相为非理想溶液。并与完全理想系的K值比较。已知三个二元系的wilson方程参数（单位：J/mol）：λ12－λ11=－1035.33；λ12－λ22=977.83khdaw.comλ23－λ22=442.15；λ23－λ33=－460.05λ13－λ11=1510.14；λ13－λ33=－1642.813在T=378.4K时液相摩尔体积（课后答案网m/kmol）为：=100.91×10-3；=177.55×10-3；=136.69×10-3s安托尼公式为（www.hackshp.cnp：Pa；T：K）：苯：1n=20.7936-2788.51/（T-52.36）；甲苯：1n=20.9065-3096.52/（T-53.67）；对-二甲苯：1n=20.9891-3346.65/（T-57.84）；答案解：由Wilson方程得：lV2lVΛ12=1exp[-(λ12-λ11)/RT]khdaw.com1若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 3177.55×103=100.91×10×exp[-(1035.33)/(8.314×378.47)]=2.4450Λ21=0.4165Λ13=0.8382Λ31=1.2443Λ23=0.6689Λ32=1.5034khdaw.comΛXΛX212313ΛX+ΛXΛX+ΛXlnγ1=1-ln(Λ12X2+Λ13X3)-[211233+311322]=0.0497γ1=1.0509课后答案网同理,lnγ2=0.05148,γ2=1.6732lnγ3=0.4190,γ3=1.5203lnPwww.hackshp.cnS=20.7936-2788.51/(378.47-52.36)=12.2428,PS=0.2075Mpa11SSlnP2=20.9062-3096.52/(378.47-53.67)=11.3729,P2=0.0869MpaSSlnP3=20.9891-3346.65/(378.47-57.84)=10.5514,P3=0.0382Mpa作为理想气体实际溶液,SγP11K1=P=2.134,K2=1.4354,K3=0.2733若完全为理想系,SP1K1=P=2.0484khdaw.com2若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com K2=0.8578K3=0.37712.在361K和4136.8kPa下，甲烷和正丁烷二元系呈汽液平衡，汽相含甲烷0.60387%（mol）,与其平衡的液相含甲烷0.1304%。用R-K方程计算和Ki值。答案解：khdaw.com25.2.042748R×Tc1pc60.5-2a=1=3.222MPa•dmkmol1125.2.042748R×Tc2a=pc课后答案网2=28.9926MPa•dm6•k0.5•mol-2222.008664R×Tc1www.hackshp.cnpc3-1b=1=0.0298dmmol125.2.042748R×Tc2pc3-1b=2=0.0806dmmol2其中Tc1=190.6K,Pc1=4.60MpaTc2=425.5K,Pc2=3.80Mpa均为查表所得。60.5-2a12=√a11•a22=9.6651MPa•dm•k•mol液相：a＝a11x12+2a12x1x2+a22x22=3.22×0.13042+2×9.6651×0.1304×0.8696+28.9926×0.86962=24.1711khdaw.com3若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com b=b1x1+b2x2=0.0298×0.1304+0.0806×0.8696=0.0740由R－K方程：.00083145×36124.1711l5.0llV−.00740361V(V+.00740)4.1368＝m－mml解得Vm=0.1349.01349.00298φˆl()ln1=ln.01349−.00740+.01349−.00740－khdaw.com2×.0(1304×.3222+.08696×.96651).01349+.007405.1.00740×.00083145×361×ln(.01340)+24.1711×.00298.01347+.0074025.1.00740×.00083145课后答案网×361×[ln(.01349).00740.41368×.01349－www.hackshp.cn.01347+.00740]-ln.00083145×361=1.3297φˆl1=3.7780φˆlφˆl同理ln2＝-1.16696，2=0.3113汽相：a＝3.222×0.603872+2×9.6651×0.60387×0.39613+28.9926×0.396132=10.3484b=0.0298×0.60387+0.0806×0.39613=0.0499.00083145×36110.3484v5.0vvV−.00499361V(V+.00499)由4.1368=m－mmvV得m=0.5861khdaw.com4若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com .05861.00298φˆlln1=ln(.05861−.00499)+.05861−.00499－2×.0(60387×.3222+.039613×.96651.05861−.0049910.3484×.00298×ln()+5.125.1.00499×.00083145×361.05861.00499×.00083145×361.05861+.00499.00499.41368×.05861()−×[ln.05861.05861+.00499]－ln(.00083145×361)=0.0334942φˆlkhdaw.com故1＝1.0341φˆlφˆl同理，ln2＝-0.522819，2=0.5928y11课后答案网−.060387x故K1＝1＝1−.01304＝0.45552.2www.hackshp.cn3.乙酸甲酯（1）-丙酮（2）-甲醇（3）三组分蒸汽混合物的组成为y1＝0.33，y2＝0.34，y3=0.33(摩尔分率)。汽相假定为理想气体，液相活度系数用Wilson方程表示，试求50℃时该蒸汽混合物之露点压力。答案解：由有关文献查得和回归的所需数据为：50℃时各纯组分的饱和蒸气压，kPaSSSP1=78.049P2=81.848P3=55.58150℃时各组分的气体摩尔体积，cm3/mollllV1=83.77V2=76.81V3=42.05由50℃时各组分溶液的无限稀释活度系数回归得到的Wilsokhdaw.comn常数：5若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com Λ11＝1.0Λ21＝0.71891Λ31＝0.57939Λ12＝1.18160Λ22＝1.0Λ32＝0.97513Λ13＝0.52297Λ23＝0.50878Λ33＝1.0（1）假定x值，取x1＝0.33，x2＝0.34，x3＝0.33。按理想溶液确定初值p＝78.049×0.33+81.8418×0.34+55.581×0.33=71.916kPa（2）由x和Λij求γi从多组分Wilson方程khdaw.comcxΛ∑kkjcck=1∑(xjΛij)∑xjΛkjlnγ=1-ln∑j=1-j=1ixΛx课后答案网1212x+Λx+ΛxΛx+x+Λx得lnγ1=1-ln(x1+Λ12x2+Λ13x3)-[1122133+2122233+Λxwww.hackshp.cn313Λx+Λx+x3113223=0.1834故γ1=1.2013同理，γ2=1.0298γ3=1.4181(3)求KisLsγp⎡V(p−p)⎤iiiiexp⎢⎥p⎣RT⎦Ki=−3.12013×78.04983.77(71.96−78.049)×10K1=71.916exp.8314×323.16=1.3035同理K2＝1.1913khdaw.com6若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com K3=1.0963(4)求∑xi.033.034.033∑xi=.13035+.11713+.10963=0.8445整理得x1＝0.2998x2=0.3437x3=0.3565在p＝71.916kPa内层经7次迭代得到：x1＝0.28964,x2=0.33891x3=0.37145(5)调整pkhdaw.comLss⎡Vi(p−pi)⎤∑γipixiexp⎢⎥⎣RT⎦p＝∑Kixi=p课后答案网=71.916(1.3479×0.28964+1.18675×0.33891+1.05085×0.37145)=85.072kPawww.hackshp.cn在新的p下重复上述计算，迭代至p达到所需精度。最终结果：露点压力85.101kPa平衡液相组成：x1＝0.28958x2＝0.33889x3＝0.371534.一液体混合物的组分为：苯0.50；甲苯0.25；对-二甲苯0.25（摩尔分数）。分别用平衡常数法和相对挥发度法计算该物系在100kPa时的平衡温度和汽相组成。假设为完全理想物系。答案解：(1)平衡常数法因为汽相、液相均为完全理想物系，故符合乌拉尔定律pykhdaw.comi=pisxi7若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com syipi而K=xi=pi设T为80℃时sssp1＝101.29kPa，p2=38.82kPa,p3=15.63kPay+y+y故123=K1x1+K2x2+K3x3sssppp123x+x+x123pppkhdaw.com=101.2938.8215.63×5.0+×.025+×.025=100课后答案网100100=0.64<1故所设温度偏低，重设www.hackshp.cnT为95℃时sssp1＝176.00kPa,p2=63.47kPa,p3=27.01kPay+y+y123=1.11>1故所设温度偏高，重设T为91.19℃，sssp1＝160.02kPa,p2=56.34kPa,p3=23.625kPay+y+y123＝1.0000125≈1故用平衡常数法计算该物系在100kPa时的平衡温度为91.19℃sp1160.02x1×5.0汽相组成：y1＝K1x1＝p＝100＝0.8001khdaw.com8若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com sp256.34x2×.025y2＝K2x2＝p＝100＝0.1409sp323.625x3×.025y3＝K3x3＝p＝100＝0.059(2)相对挥发度法yxy111α=()/()y=1iiyxα(x/x)由于是理想混合物，所以ii，得1i1ikhdaw.compS1S对于理想混合物，得α1i＝P2设T为80℃时，课后答案网sSsp1＝101.29kPa,p2=38.82kPa,p3=15.63kPa故αwww.hackshp.cn12＝2.61,α13＝6.48,y2＝y1/5.22,y3=y1/12.96因为y1+y2+y3＝1，故y1＝0.788spypxpy又因为1＝100×0.788＝78.8kPa，而11＝101.29×0.5＝50.645kPa<1故所设温度偏低；sSs重设T＝92℃时p1＝163.31kPa,p2=57.82kPa,p3=24.31kPa得故α12＝2.824,α13＝6.718,y2＝y1/5.648,y3=y1/13.436因为y1+y2+y3＝1，故y1＝0.799，y2＝0.141,y3=0.0595spypx且1＝100×0.799＝79.9kPa，而11＝163.31×0.5＝81.655kPa，基本相等khdaw.com9若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 因此，由相对挥发度计算该物系平衡温度为92℃，此时y1＝0.799，y2＝0.141,y3=0.05955.一烃类混合物含有甲烷5%、乙烷10%、丙烷30%及异丁烷55%（mol），试求混合物在25℃时的泡点压力和露点压力。答案解：khdaw.com设甲烷为1组分，乙烷为2组分，丙烷为3组分因为各组分都是烷烃，汽液相均可视为理想溶液，故符合乌拉尔定律。sss25℃时，p1=307课后答案网68.14kPa,p2=4118.81kPa,p3=347.59kPasp=∑∑pyi=pixi(1)www.hackshp.cn泡点压力i＝30768.14×5％＋4118.81×10％＋950.31×30％＋347.59×55％＝2426.56kPapx=ysisi(2)露点压力时由乌拉尔定律得pyi=pixi，pi1p=yyyy1233+++ssss代入x1+x2+x3+x4＝1，并化简得p1p2p3p4＝519.77kPa故露点压力为519.77kPa6.含有80%（mol）醋酸乙酯（A）和20%(mol)乙醇（E）的二元物系。液相活度系数用VanLaar方程计算，AAE=0.144，AEA=0.170。试计算在101.3kPa压力下的泡点温度和露点温度。答案khdaw.com10若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 解：由Vanlaar方程得：AAE.0144lnr==AxAEAAE2.0144×8.021(+)1(+)xEAAEA.017×2.0，得rA＝1.0075AEA.0170lnr==ExEAAEA2.0170×2.021(+)1(+)khdaw.comxAEAAE.0144×8.0,得rB=1.1067因为低压气体可视为理想气体，故srpxiiisyi=pyi=ripixi，得课后答案网p（1www.hackshp.cn）泡点温度时，设T＝348.15K，由安托尼方程得SsppA＝94.377kPa,E＝88.651kPassrpxrpxAAAEEE∑yi=yA+yE=pp故+.10075×94.377×8.0.11067×88.651×2.0+=1013.1013.=0.945<1,可知所设温度偏低，重设T＝349.82K：Sspp此时A＝99.685kPa,E＝94.819kPassrpxrpxAAAEEE∑yi=yA+yE=pp+.10075×99.685×8.0.11067×94.819×2.0+=1013.1013.＝1.00033≈1khdaw.com11若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 故泡点温度为349.82Kpyix=sis（2）求露点温度，此体系可视为理想气体，由pyi=ripixi，得piri设T＝349.8KSspp由安托尼方程得A＝99.620kPa,E＝94.743kPa，1013.×8.01013.×2.0+故∑xi=xA+xB＝99.620×.1007594.743×.11067＝1.4>1，故所设温度偏低khdaw.com∑xi=xA+xB重设T＝350.1K时＝0.992≈1故露点温度为课后答案网350.1K2.37.设有7个组分的混合物在规定温度和压力下进行闪蒸。用下面给定的K值和进料组成画出Rachford-Ricewww.hackshp.cn闪蒸函数曲线图。Ψ的间隔取0.1，并由图中估计出Ψ的正确根值。组分1234567zi0.00790.13210.08490.26900.05890.13210.3151Ki16.25.22.01.980.910.720.28答案8.组成为60%苯，25%甲苯和15%对-二甲苯(均为mol百分数)的液体混合物100kmol，在101.3kPa和100℃下闪蒸。试计算液体和气体产物的数量和组成。假设该物系为理想溶液。用安托尼方程计算蒸汽压。答案解：khdaw.com12若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 设苯为组分1，甲苯为组分2，对二甲苯为组分3。100℃时，sssp1＝198.929kPa，p2=74.165kPa,p3=32.039kPa对于低压气体，气相可视为理想气体，液相可视为理想溶液，ssppi1故Ki＝p，得K1＝p＝1.964，spkhdaw.com2Kp2＝＝0.732，sp3K3p＝＝0.316课后答案网（1www.hackshp.cn）核实闪蒸温度假设100℃为进料的泡点温度，则∑(Kizi)＝1.964×0.6+0.732×0.25+0.316×0.15＝1.41>1假设100℃为进料的露点温度，则∑(zi/Ki)=1.21>1说明实际的进料泡点温度和露点温度分别低于和高于规定的闪蒸温度，闪蒸问题成立。（2）求ψ，令ψ＝0.1.0(964−)1×6.0.0(732−)1×.025.0(316−)1×.015+f(ψ)1+ψ×.1(964−)11+ψ×.0(732−)11+ψ×.0(316−)1＝＋.0(964−)1×6.0.0(732−)1×.025.0(316−)1×.015+f)1.0(1+1.0×.1(964−)11+1.0×.0(732−)11+1.0×.0(316−)1＝＋khdaw.com13若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com ＝0.366f)1.0(>0，应增大ψ值。计算R＝K方程导数公式为：222(K−)1z(K−)1z(K−)1z112233222f(ψ)＝－{1[+ψ(K1−1)]＋1[+ψ(K2−1)]＋1[+ψ(K3−1)]}.0558.0018.0072221(+.0964ψ)1(−.02684ψ)1(−.06844ψ)khdaw.com＝－{++}f(ψ)iψ−i而ψi+1＝df(ψi)dψψ以＝0.1为初值进行迭代，得下表课后答案网迭代次数www.hackshp.cnψf(ψ)df(ψ)/dψ10.10.3660.56420.750.04360.51130.840.0092—f(ψ)可知3数值已达到P－T－K图的精确度xy(3)计算i，iz16.0x=11+ψ(K1−)1=1+.084×.0(964−)1=0.332K1z1.1964×6.0y=11+ψ(K1−)1=1+.084×.0(964−)1=0.651xy同理，2＝0.323，2＝0.236khdaw.com14若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com xy3＝0.353，3＝0.112（4）计算V，LV＝ψF＝0.84×100＝84kmolL＝F−V＝100-84＝16kmol∑yi∑xikhdaw.com（5）核实，33∑xi∑yii=1＝0.999，i=1＝1.008，结果以满意9.在101.3kPa课后答案网下，对组成为45%（摩尔百分数，下同）正已烷，25%正庚烷及30%正辛烷的混合物计算。（1）泡点和露点温度（2）将此混合物在www.hackshp.cn101.3kPa下进行闪蒸，使进料的50%汽化。求闪蒸温度，两相的组成。答案解：K因为各组分都是烷烃，所得的汽、液相均可看成理想溶液，i只取决于温度和压力，若计算精度不要求非常高可使用烃类的P－T－K图，见图2-1假设T＝82℃，由P＝101.3kPa得下表：组分xKy=Kxiiiii正己烷45％1.50.675正庚烷25％0.630.158正辛烷30％0.280.084∑Kixi＝0.917<1，说明所设温度偏低，重设T＝85.8℃，得khdaw.com15若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 组分xKy=Kxiiiii正己烷45％1.60.72正庚烷25％0.70.175正辛烷30％0.310.093∑Kixi＝1.008≈1，故泡点温度为85.8℃。同理，可迭代求出露点温度设T＝95℃，此时组分yiKixi＝yi/Kikhdaw.com正己烷45％2.00.225正庚烷25％0.90.278正辛烷30％0.4250.705∑yi/Ki=1.2068>1课后答案网，所设温度偏低，重设T＝102.4℃，得组分yiKixi＝yi/Ki正己烷www.hackshp.cn45％2.350.1915正庚烷25％1.080.2315正辛烷30％0.5200.5769∑yi/Ki=0.9999≈1，满足精度要求，故露点温度为102.4℃。T−TBψ=T−T（1）进料50％气化，则由公式DB得T＝94.1℃为闪蒸温度，查表2-1得：组分xiyi正己烷31.0％58.90％正庚烷27.0％22.45％正辛烷42.85％17.14％结果（1）泡点：85.8oC，露点：102.4oC；（2）闪蒸温度94.1oC；khdaw.com16若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 气相组成：正已烷—0.31，正庚烷—0.27，正辛烷—0.43；液相组成：正已烷—0.59，正庚烷—0.23，正辛烷—0.17。（均为摩尔分数）2.410.以甲基异丁基酮为溶剂（C），从含醋酸（B）8%（质量）的水（A）溶液中萃取醋酸。萃取温度25℃，进料量13500kg/h。若萃余液仅含1%（质量）的醋酸，假设水和溶剂是不互溶的，KD=0.657（质量分数之比）。计算单级操作时溶剂的需要量？答案khdaw.com解：K假设水和溶剂是互不相容得，从Perry手册中查得D＝0.657（质量分数）。"KK由于此体系中醋酸得含量相当低，可认为课后答案网D＝DFAwww.hackshp.cn＝0.92×13500＝12420kg/h(F)XB＝（13500-12420）/12420＝0.087因萃余液含1％的B，故(R)XB＝0.01/(1-0.01)=0.0101E从式（2－106）解B(F)XB(R)EB＝XB－1＝（0.087/0.0101）－1=8.61EFBA"K从式（2－105）S＝D＝8.61×（12420/0.657）＝163000kg/hkhdaw.com17若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 11.萃取原料为乙二醇水溶液，其中乙二醇质量含量为45%。用相同质量的糠醛作为溶剂。操作条件：25℃、101kPa。在该条件下乙二醇（B）-糠醛（C）-水（A）的三元相图如附图所示，图中组成为质量百分数。计算萃取相和萃余相的平衡组成。答案解：计算基准：进料100g质量分数为45％的乙二醇水溶液，从图2-13可知，进料（F）含ICA55g、B45g。溶剂（S）是纯C100g。令L＝E（萃取液），L＝R（萃余液）。khdaw.com计算步骤如下：（1）在相图上标注进料组成点F和溶剂点S。（2）确定混合点课后答案网M，使M＝F＋S＝E＋R。C(M)ww（3）在相图上应用杠杆规则。设i为组分i在萃余液中的质量分数，i为组分i在进料和溶剂混合相中总的质量分数。www.hackshp.cn对溶剂C作物料衡算：(M)(F)(S)(F+S)w=Fw+SwCCC，得(S)(M)Fw−wCC=(M)(F)Sw−wCCS、M和F三点应在一条直线上，由杠杆规则F/S=SM/MF=1确定了M点的位置，相应组成A：27.5％、B：22.5％、C：50％。（4）由于M点处于两相区，该混合物必然沿结线分为互成平衡的两液相。E点为萃取相，其组成为B：27.9％、A：6.5％、C：65.6％；R为萃余相，其组成为B：8％、A：84％、C：8％。E=M(RM/ER)（5）对E、M和R三点应用杠杆规则，。因M＝100+100＝200g，通过测量线段长度得到E＝200×（49/67）＝146g，于是R＝M－E＝54g。khdaw.com18若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com （6）脱溶剂萃取相组成由延长过S点和E点的直线交AB边与H点，其组成为B：83％、A：17％。12.计算正庚烷（1）-苯（2）-二甲基亚砜（3）的液液平衡组成。已知总组成（摩尔分数）z1=0.364，z2=0.223，z3=0.413；系统温度0℃，活度系数方程可选择NRTL模型。a12=0.2，a13=0.3，a23=0.2NRTL参数，J/molIJAIJAJI12-1453.33khdaw.com1311690.0238.0234062.18727.0答案课后答案网解：使用附录中www.hackshp.cnLLEC程序计算N个组分（N≤10）的部分互溶物系的液液平衡组成。计算方法为New-Raphson法。调用LILIK子程序计算分配系数，活度系数方程可选择NRTL或UNIQUAC模型。计算结果：平衡温度0℃，E/R=0.49组分进料摩尔分数R相摩尔分数E相摩尔分数KD10.36400.69330.01960.028320.22300.28800.15500.538330.4130.01870.825344.08092.513.含甲苯30%、乙苯40%、水30%（均为摩尔%）的液体在总压为50.6kPa下进行连续闪蒸。假设甲苯和乙苯的混合物服从拉乌尔定律，烃与水完全不互溶。计算泡点温度和相应的汽相组成。答案解：khdaw.com19若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 设甲苯为1组分，乙苯为2组分。因为烃相符合乌拉尔定律，故有：ssΙp=pH2O+∑pixiC−H设泡点温度为70℃，由安托尼方程得sspp1＝27.1644，2＝11.3006spkhdaw.com查表得H2O＝31.176此时p＝31.176+27.1644×(3/7)+11.3006×(4/7)=49.275kPa<50.6kPa,故所设温度略低，重设泡点温度为70.5℃依上方法求得课后答案网p＝50.9≈50.6kPa，故泡点温度为70.5℃，此时yyyHO1＝www.hackshp.cn23.31％，2＝13.01％，2＝63.68％计算结果：泡点70.73oC；汽相组成：甲苯23.31%、乙苯13.01%、水63.68%（均为摩尔百分数）14.水（W）和正丁醇（B）在101kPa下形成汽-液-液三相系统。若混合物总组成为含W70%（摩尔），估计：（1）混合物的露点温度和相应的液相组成。（2）混合物的泡点温度和相应的汽相组成。（3）汽化50%时三相的相对量及组成答案解：（1）设水为组分1，正丁醇为组分2，由题意得：p1＝101×0.7＝70.7，p2＝101×0.3＝30.3，khdaw.com20若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 此体系的露点温度应为此两组分发生第一次相变时的温度，分别为90.25℃和87.09℃，因此体系的露点温度为90.25℃。此时只有一液相为水。（2）用试差法求泡点温度：由式（2－109）得：p＝p1＋p2＝101kPaT/℃P1,kPaP2,kPaP,kPa8557.81527.61685.4318864.95831.53596.49388.566.22732.23298.4588967.49632.941100.43689.1567.88933.156101.045khdaw.com89.268.02033.228101.248故泡点温度为89.15℃，此时：p1＝67.889kPa课后答案网，p2＝33.156kPa，故y1＝67.19％，y2＝32.81％T−TBψ=T−T（3www.hackshp.cn）进料50％气化，则由公式DB得T＝89.7℃为闪蒸温度，使用三相等温闪蒸程序进行进算，其组分的液相活度系数用UNIQUAU方法计算，其中A12＝727.3861，A21＝-36.2651，计算结果约为：原料汽相液相1液相2总量，mol1005042.167.84水，mol％7076.5657.0098.08正丁醇，mol％3023.4443.001.92采用NRTL模型方程，计算结果如下：（1）露点温度：95.25℃；液相组成：只有一液相，摩尔组成为：W:0.3754；B：0.6246（2）泡点温度：92.56℃；汽相摩尔组成：W:0.7654；B：0.2346（3）汽化50%时三相的相对量及组成2.615.某1、2两组分构成二元系，活度系数方程为Lnγ1=A;Lnγ2=Akhdaw.com21若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 端值常数与温度的关系A=1.7884–4.25×T(T的单位为K)蒸汽压方程Ln=16.0826–4050/TLn=16.3526–4050/T（蒸汽压方程中符号单位pS:kPa;T:K）khdaw.com假设气相是理想气体，系统压力为99.75kPa,已知该系统形成共沸物，问共沸温度是多少度？答案解：课后答案网设Twww.hackshp.cn＝344.3K(即71℃)A＝0.325ssp1=75.16kPa;p2=98.45kPassln(pp)ln(98.4575.16)121(−2x)==1A.0325得到：x1=0.0846;x2=0.91542lnr=.0325.0(9145)r=.13131,12lnr=.0325.0(0846)r=.10022,2p=1.313´0.0846´75.16+1.002´0.9154´98.45=98.65kPa1200kmol/h课后答案网故假设的浓度偏高，重新给定塔板溶剂浓度，反复计算。最后得各塔板溶剂浓度www.hackshp.cn0.58.s⎛rp⎞⎜11⎟.1998×167.325⎜s⎟rp进料板处：(α)＝⎝22⎠s＝.1273×119.452=2.1912S.2997×286.32塔釡：(α12)S＝.13726×209.52=2.98.219+.298(α)＝＝.258512平均2αx′121y′=1根据该数据，按1−1(−α12)x′1公式作y′−x′图khdaw.com35若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 1.00.80.6y0.40.20.0khdaw.com0.00.20.40.60.81.0x最后得出需塔板数课后答案网13块。11.用萃取精馏法分离丙酮（1）—甲醇（2）的二元混合物。原料组成z1=0.75;z2=0.25（摩尔分数），采用水为溶剂，常压操作。已知进料流率40mol/s，泡点进料。溶剂进料流率60mol/swww.hackshp.cn，进料温度为50℃。操作回流比为4。若要求馏出液中丙酮含量的摩尔分数>95%，丙酮回收率>99%，问该塔需要多少理论板数。答案解：设萃取精馏塔有足够的溶剂回收段，馏出液中溶剂含量≈0，①脱溶剂的物料衡算：Dx′′D=αD′+W′=FFx把数值代入求得D′=31.263mol/s；W′=.8737mol/s②计算平均相对挥发度(α12)S：由文献中查得本物系有关二元Wilson方程参数（J/mol）λ−λ=188.3383λ−λ=386.682012111222khdaw.com36若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com λ−λ=462.4153λ−λ=1464.15661s111sssλ−λ=243.9483λ−λ=435.14162s222sss各组分的安托尼方程常数：组分ABC丙酮6.3948581292.166238.2409甲醇7.205871582.271239.726水17.42853816.44227.02khdaw.comsBlogp=A−st+C,t:℃;p:kPa各组分的摩尔体积（cm3/mol）:v1=216v2=课后答案网118vs=568.先假设塔板上溶剂浓度www.hackshp.cn0.41（摩尔分数），然后用用溶剂量验证假设是否正确。假设在溶剂进料板上正庚烷和甲苯的液相相对含量等于馏出液含量，则x1=0.5605，x2=0.0295，xS=0.41。经泡点温度的试差得：泡点温度为57.37℃。粗略按溶剂进料板估计溶剂对非溶剂的相对挥发度：srp11.09879×1056.sα1S＝rSpS＝.1023×17.324=5.883srp22.10236×75.875s=.43823α2S＝rSpS＝.1023×17.324.05605+.00295β==.0172.05605×.5883+.00295×.43823ββ=.0172塔釡估算的值肯定大于进料板处的估算值，因而计算时取较为稳妥。L=S+RD’=S+125.052由式（3-27）经试差可以解得S：khdaw.com37若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com S.041=.0172×31.2361(−.0172)(S+125.052)−()1−.041解得S≈60mol/s,故假设得溶剂浓度合理。分别计算在溶剂存在下丙酮对甲醇的相对挥发度s⎛rp⎞⎜11⎟.09879×1056.⎜s⎟rp进料板处：(α)＝⎝22⎠s＝.10236×75.875=1.34312Skhdaw.com同理，假设塔釡上一板液相中正庚烷和甲苯的液相相对含量为釡液脱溶剂含量，且溶剂含量不变，则x1=0203，x2=0.5697，xS=0.41。经泡点温度的试差得：.1059×158.964(α12)S＝.0984课后答案网×124.564=1.373泡点温度为69.887℃。.1343+.1373(α)＝＝.135812平均计算平均挥发度：www.hackshp.cn2αx′121y′=1根据该数据，按1−1(−α12)x′1公式作y′−x′图khdaw.com38若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 1.00.80.6y0.4khdaw.com0.20.00.00.20.40.60.81.0课后答案网x最后得出需塔板数www.hackshp.cn32块。12.含糠醛1.78％的糠醛水，用一精馏塔回收糠醛，釜液中含糠醛0.5％。塔顶蒸汽冷凝后在分层器中分层，分层器的温度保持在30℃，水层全部回流，醛层作为馏出物采出。30℃时，醛与水部分互溶。醛层含水24.4％，水层含水1.78％，醛对水的平均相对挥发度。问：①以100摩尔进料为基准，最小上升汽量为多少？②当上升汽量为最小汽量的2倍时，所需的理论板数是多少？答案13.苯酚精馏塔如附图所示：原料液含苯酚50％，水50％（分子分数）要求苯酚产品纯度98％以上，塔顶蒸汽冷凝后过冷到20℃，在分层器中分层，分层全部回流，水层去污水厂处理。查20℃时苯酚—水的互溶度数据为：水层含苯酚1.68％（摩尔百分数），分层含水66.9％（摩尔百分数），苯酚—水系统在1atm下的汽—液平衡数据为：x酚y酚x酚y酚000.100.0290.0010.0020.200.0320.0020.0040.300.0380.0040.00720.400.0480.0060.00980.500.0650.0080.0120.600.0900.0100.01380.70khdaw.com0.1539若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 0.0150.01720.800.2700.0170.01820.850.3700.0180.01860.900.550.0190.01910.950.770.0200.01951.001.00若回流比选用最小回流比的1.5倍，饱和液体进料，并认为回流液过冷对塔内回流量的影响可忽略，试求理论塔板数。答案khdaw.com解：（1）以100公斤分子进料为基准。做全塔物料衡算.50＝0.0168D+0.98WF=100=D+W课后答案网解得，D=49.834W=50.166www.hackshp.cn（2）求最小回流比i若恒浓区在进料将x=0.5，y=0.065代入操作线方程，V最少＝55.36ii若恒浓区在塔顶将x=0.331，y=0.0403代入操作线方程，V最少＝53.86故在塔进料处Rmin=0.1109R=1.5Rmin=0.1663故板数为6块（包括塔釜）khdaw.com40若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 14.在101.3kPa压力下四氢呋喃（THF）和水形成二元最低共沸物，共沸物含THF94.7%（质量）。而在689.5kPa压力下，共沸物含THF88.0%（质量）。在低于共沸组成的含量范围内，THF是易挥发组分。设计双压精馏流程实现该物系的分离，1塔操作压力为101.3kPa，2塔操作压力为689.5kPa。若进料流率为1000kmol/h，进料中含THF0.06摩尔分数，1塔进料，要求-4(1)塔釜废水中含THF1×10摩尔分数(2)塔釜THF产品纯度为0.999摩尔分数。根据共沸数据确定1塔和2塔的塔顶馏出液分别为=0.819和=0.674(均为摩尔分数)，设1塔和2塔的回流量R1和R2分别为82.5mol/h和33.6mol/h。D2循环料并入1塔进料。求塔的理论板数和进料位置。khdaw.com课后答案网www.hackshp.cn习题14附图答案解：首先对双塔进行物料衡算F+D=D+B211D=D+B122塔1：FZF+D2xD2=D1xD1+B1xB1塔2：D1xD1=D2xD2+B2xB2F=B+B12Fx=Bx+Bx整个系统：F1B12B2khdaw.com41若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com −4其中F=1000mol/h；xF=.006；xB1=10；xD1=.0819;xD2=.0674；xB2=.0999解得D1=134.0mol/h；BB1=940.0mol/h；D2=74.0mol/h；BB2=60.0mol/h用图解法确定理论板数及进料位置：825.134y=x+×.0819=.03811x+.0507塔1：精馏段操作线：825.+134825.+134提馏段操作线：825.+1074940−4−4y=x+×10=.53418x−.43418×10khdaw.com825.+1074−940825.+1074−940336.74y=x+×.0674=.03123x+.04635塔2：精馏段操作线：336.+7474+336.课后答案网y=336.+134x−60×.0999=.15576x−.05571提馏段操作线：336.+134−60336.+134−60www.hackshp.cn1.00.80.6y0.40.20.00.00.20.40.60.81.0x塔1khdaw.com42若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 1.000.950.900.850.80y0.750.700.65khdaw.com0.600.600.650.700.750.800.850.900.951.00x塔2在平衡相图上做阶梯图，得到塔1的理论板数为11，进料位置在第3块板（由下往上数），塔2的理论板数为课后答案网15，进料位置在第8块板。3.415.www.hackshp.cn间歇精馏塔分离等摩尔的丙酮、甲醇混合物，操作压力101KPa,该压力下的汽液平衡数据如下：Y0.160.250.420.510.600.670.720.790.870.93X0.050.100.200.300.400.500.600.700.800.90(x,y均为丙酮的mol分数)①设R=1.5Rmin，如果希望得到xD=0.9的馏出液，此时釡液组成xB2=0.1，问需要多少块理论级？②设该塔有8个理论级，操作回流比连续改变使馏出液的组成恒定在xD=0.9，画图表示回流比对釡液组成和釡液量的关系。答案解：y=.0669x=.093（1）由汽液平衡曲线，得到F，假设最初馏出液浓度khdaw.comD143若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com xD−yF.093−.0669R===.15444minyF−xF.0669−5.0；R=5.1Rmin=.23166RxDy=x+=.06985x+.02804此时，操作线方程R+1R+1,图解法求出N=11在釡液组成xw从xF到xw,e的范围内取若干个xw,i，根据已经确定的理论板数，求出对x应的D,i。khdaw.comFxFdxwBln=∫=.0487xw,ixD,iBxw,ex−x根据所得的、对式DW进行数值积分，求出FB0xF−BxW,e5.0B0−1.0×.0487×B0x===.08797<9.0DB−BB−.0487B0课后答案网00，因此需重新假设初值，反复计算得www.hackshp.cnN=12（2）R与xW的关系可用以下方法求得：从xF到xW,e取若干个xW值，对于每一个xWx,x)x,x)值，过（DD作一假设的操作线，从（DD点开始在操作线与平衡级间作阶梯，到x,x)（WW点为止。若求理论板数与给定值相等，则操作线为所求操作线，根据操作线斜率求出R。釜液量由物料衡算关系求得。9.0−.0669R==.137minRx.0669−5.0，所选回流比应大于min。R与W、B关系见下图。khdaw.com44若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 0.500.450.40含量0.350.30塔釡丙酮0.250.200.152.02.53.03.54.04.55.0回流比100khdaw.com90原料为基准）80100mol7060釡液量（以502.02.53.0课后答案网3.54.04.55.0回流比16.将www.hackshp.cn100kmol己烷(A)和庚烷(B)的等摩尔混合物在101.3kPa压力下进行间歇精馏。塔顶为全凝器，塔身1个平衡级。精馏塔的起始操作条件为全回流稳态操作。忽略其持液量。精馏开始，回流液流率为L0=10kmol/h，馏出液流率D=10kmol/h，试计算t=0.05h时釡液、馏出液及累积馏出液的组成。假设在此短时间内恒摩尔流，K值恒定，分别为：KAKBB平衡级1.2120.4838再沸器1.4200.581答案解：⎛.1212⎞⎛.142⎞α=⎜⎟⎜⎟=.24745⎝.04838⎠⎝.0581⎠己烷(A)对庚烷（B）的平均相对挥发度起始阶段：设B为参考组分，由式(3-61)得：khdaw.com45若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 05.0x==.01404DB225.0×.24745+5.0×10.014042x=5.0×()×.24745=.08596DA由式(3-59)得5.0设时间增量Δt=.005h，t=.005h时外循环计算得：由（3-56）和（3-57）式得)1(khdaw.comB=100−10×.005=995.kmol)1(⎛995.−100⎞xBA=5.0+.0(8596−)5.0×⎜⎟=.04982⎝100⎠)1(课后答案网⎛995.−100⎞xBB=5.0+.0(1404−)5.0×⎜⎟=.05018⎝100⎠t=www.hackshp.cn.005h时内循环计算由式（3-62）得.056682−Nmin⎡⎛1−Rmin⎞⎤=.075×⎢1−⎜⎟⎥2+1⎢⎣⎝2⎠⎥⎦.05668⎛1−Rmin⎞14⎜⎟=+Nmin⎝2⎠99解得.24745Nmin−.24745R=minNN.2(4745−)1[].04982×.24745min+.05018×1min对方程（3-64）可得：采用图解法或牛顿迭代法联立求解以上两式即得：Rmin=0.1293；Nmin=1.15371x=设N=Nmin=1.1537，代入式（3-61）中得到DB0.2615，再由（3-59）式得出：khdaw.com46若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 1.02615.11537x=.04982×()×.24745=.07384DA.05018100×5.0−995.×.04982x==.08582DA5.0x=1−.08582=.01418DB[]0x[]0x[]0x[0]αα17.已知B，BA，bb，BC，N,R,V,相对挥发度AC，BC，开车方式为全回流。画出应用简捷法求瞬时的x,，x,x,B(釜液量)xDA，xDB，xDC对时间变化的计BABBBC算框图。khdaw.com答案解：课后答案网www.hackshp.cnkhdaw.com47若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com khdaw.com课后答案网www.hackshp.cn3.518.在24块板的塔中用油吸收炼厂气()组成见表,采用的油气比为1,操作压力为2.6(绝压),若全塔效率以25%计,问平均操作温度为多少才能回收96%的丁烷?并计算出塔尾气的组成.组分CH4C2H6C3H8n-C4H10n-C5H12n-C6H14摩尔百分率808542khdaw.com148若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 答案解：(1)根据已知条件按正丁烷的回收要求确定它的平均操作温度.ϕ=0.96由N2=×=40.256；。N1+AA−=ϕN1+khdaw.com按A1−算出A＝2.42（也可由吸收因子图查得）L1m===0.704故AV1.42查烃类P－T－课后答案网K列线图P＝2.6绝压，m=0.704时，t=15℃，即塔的平均温度应在15℃。（2www.hackshp.cn）计算离塔气的组成ν−νN1+1Qϕ=νN1+−ν0，假定ν0=0ν1y=1则νϕ1N=−(1)ν+1，∑νi列表计算如下：组分CH4C2H6C3H8n-C4H10n-C5H12n-C6H14∑νN1+8085421100mP=2.6（绝压）518.82.70.7040.20.064t=15LA=0.01960.11360.37041.4205515.6250mV7AA−ϕ=0.01960.11360.36980.9606117A1−khdaw.com49若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com ν=178.43207.09123.15100.15760088.8318(1−ϕ)νN1+y1（摩尔分率）0.88290.07980.03550.0018001.000019．具有三块理论板的吸收塔,用来处理下列组成的气体(VN+1)，贫油和气体入口温度按塔的平均温度定为32℃，塔在2.1MPa下操作，富气流率为100kmol/hr，贫气流率为100kmol/hr，试分别用简捷法确定净化后气体V1中各组分的流率。组分vN+1,il0imi(32℃2.1MPa)CH470012.99100C2H61502.18080khdaw.comC3H81000.63598n-C4H10400.18562n-C5H12100.05369n-C6H140200.00136∑课后答案网10020答案www.hackshp.cn解：（1）用简捷法计算Vk=95mol/hr设aνL25()==0.263157aν则V95列表计算如下：N+1LAA−组分A=AN+1ϕ=iiνiii第一次试算结果imViAi−1CH40.020261.68484×10-70.0202668.582C2H60.120672.12030×10-40.1204813.193C3H80.413780.029310.396086.039n-C4H101.417724.039820.862580.55khdaw.com50若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com ⎫⎪⎪⎪n-C5H124.90142577.148640.993230.007⎬=−(1ϕνiNi)+1,⎪⎪⎪⎭l0n-C6H14193.497791.40186×1091.0000A0.103＝i∑νi=88.474khdaw.com由第一次试算结果得：10088.474+V==94.237<95aν2V=94.237另设aν课后答案网，作第二次试算L25.763()==0.273385aνVwww.hackshp.cn94.237N+1LA−A组分A=AN+1ϕ=iνiii第二次试算结果imiVAi−11.95967×1068.52CH40.021040.02103-782.46965×1013.12⎫C2H60.125360.12514⎪-43⎪⎪C3H80.429860.034140.409715.903⎬=−(1ϕiN)ν+⎪n-C4H⎪1.472824.705420.872400.510⎪10⎭n-C5H5.09192672.2420.993900.00612ln-C6H201.01831.63283×011481090.099＝Ai∑νi=88.169由第二次试算结果得：khdaw.com51若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 10088.169+V==94.085aν2与所设值94.237基本符合（2）用有效因子法计算根据本体给定条件，不考虑塔顶、塔底温度的差别，只考虑液气比的变化以确定有效因子Ae∑νi=88.168第一次试算，取⎛⎞L20khdaw.com⎜⎟＝＝0.226837⎝⎠V顶88.169⎛⎞L2011.831＋⎜⎟＝＝0.318310⎝⎠V底100课后答案网A=AA1（＋）＋0.25－0.5按www.hackshp.cne底顶列表计算如下：N+1AA−N+1ee组分Ai顶Ai底AeAeN+1νiA−1eCH40.017460.024500.024343.50980×10-70.0243468.296C2H60.104020.145900.141203.97502×10-40.1408612.887C3H80.356670.500500.463850.0462920.437795.662n-C4H101.222051.714851.451854.443100.868770.525n-C5H124.224945.928664.77941528.236440.992830.007n-C6H14166.73191234.05147197.636221.52569×10910.101∑νi=87.438N+1AA−N+1ee组分Ai顶Ai底AeAeN+1νiA−1e3.83179×CH40.017720.025060.024880.0248868.258410-74.321356×C2H60.104880.149310.144180.14038112.842910-4C3H80.359650.511200.472150.0495960.44291khdaw.com5.570952若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com n-C4H101.232181.754231.541025.639400.883390.4664n-C5H124.260206.064825.17029714.594400.994160.00581.562460×n-C6H14168.18382239.4264720.7643410.0992109∑νi=87.2436L2012.562＋()＝＝0.32562底V100∑νi=87.2436khdaw.com第二次试算结果取，与所设值87.438基本符合20.乙炔提浓过程中的乙炔解吸塔是使预吸收塔送来的被乙炔饱和了的吸收液解吸，以l便循环使用吸收剂。已知数据如下：L＝111.5Kmol/hr；N+1,CH22＝7.0174Kmol/hr；在N+1塔的平均操作压力750mmHg（绝压），平均操作温度35℃下，乙炔的相平衡常数m=18.37CH22；塔底吹出气量课后答案网V＝40Kmol/hr，其中含CH0.04％（摩尔百分率）。若要022求解吸后，吸收剂中乙炔含量低于0.13％，试用解吸系数因子法计算所需的理论塔板数。问增加吹出气量对过程有何影响？有没有必要增加吹出气量？www.hackshp.cn答案解：根据已知条件确定C2H2蒸出度，设x为蒸出量。（111.5－x）0.0013＋x＝7.0174x=6.884Kmol/hrll−N+11l=0ll−N+107.0174(111.56.884)0.0013−−×=0.00047.0174−×111.518.37=0.9810khdaw.com53若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 111.5(111.56.884)+−L==108aν240(6.88440)++V==43.5aν2V43.5()==0.4028aνL108V()aνS=mLkhdaw.com=×18.370.4028=7.40SC−0log1−C0−1N=logS课后答案网7.400.9810−logwww.hackshp.cn10.9810−=−1log7.40=1.91若增加吹出气量，将使解吸因子S加大，所需理论板数减少。但在本题条件下所需的理论板数本来就很少，从这一点讲是没有必要增加吹出气量的。还应考虑到，吹出气量增加，将影响塔的热量平衡，从而改变塔的操作温度，改变蒸出度。khdaw.com54若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 第4章习题4.11.以二甲基甲酰胺(DMF)的水溶液(W)作溶剂，从苯(B)和正庚烷(H)的混合物中萃取苯。附图为萃取塔示意图，已知条件均标于图上，平衡级数为5。各组分在操作条件下的平均分配系数见下表。试用集团法估算萃取液与萃余液流率及组成。组分HBDMFW平均分配系数m0.02640.51412.0449khdaw.com课后答案网www.hackshp.cn习题1附图答案解：/1N⎛V⎞N+1V=V⎜⎟21⎜⎟假设萃取液流率V=113.1kmol/h由式⎝V1⎠，L1=L0+V2−V11/1N⎛V⎞⎜1⎟V=VNN+1⎜V⎟⎝N+1⎠可计算得到：5/1⎛1000⎞V2=11131.⎜⎟=10895.⎝11131.⎠kmol/hkhdaw.com55若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com L=400+10895.−11131.=3764.1kmol/h5/1⎛11131.⎞V5=1000⎜⎟=10216.⎝1000⎠kmol/h/12u=[u(u+)1+.025]−5.0由ui=R/EmieN1/12ε=[ε(ε+)1+.025]−5.0εi=Emi/Re1N计算出所需数据组分khdaw.comε1ε5u1u5εeueH0.0780.09412.810.50.07911.6B1.521.830.6580.5461.630.575DMF35.542.70.02820.023438.90.0235W1.3271.599课后答案网7.5×10-40.25×10-414566.2×10-4N+1l−lε−εv−vuN+1−uΦ=0N=eeN+11eeElεN+1−1ΦU==N+1由www.hackshp.cn0evN+1ue−1v1=vN+11(−ΦU)+l0ΦElN=l0+vN+1−v1得到以下数据。计算值V1和假设值较接近，不需再迭代。组分ΦEΦU萃余液,l10萃取液,v1H0.0791276.323.7B0.9650.563.596.5DMF10.023517.63732.37W16×10-40.15249.85297.61102.42.以丙酮为萃取剂，在塔径46mm、有效高度1.09m的喷射塔内对稀水溶液中醋酸22的进行萃取分离。当萃取剂中不含酸，流率为0.0014m/s•m时，可使水相酸浓度由3331.19kmol/m降到0.82kmol/m，此时萃取液中醋酸浓度增为0.38kmol/m。试计算此条件下萃取相的总传质系数及传质单元高度。（平衡关系满足y=0.548x）答案解：khdaw.com56若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com E=0.0014×0.0462=2.9624×10-6kmol/s设萃取塔中传质速率为N。则N=E(y0-y1)=2.9624×10-6(0.38-0)=1.1257×10-6kmol/s塔顶和塔底的萃取相平衡浓度为：y0*=0.548×1.19=0.6426kmol/m3y1*=0.548×0.82=0.4428kmol/m3塔顶、塔底的传质推动力为：khdaw.comy0*-y0=0.6426–0.38=0.2624kmol/m3y1*-y1=0.4428-0=0.4428kmol/m3对数平均浓度差为：课后答案网***(y0−y0)−(y1−y1).02624−.044283(y−y)===.03448kmol/mln*.02624⎛y−y⎞ln⎜00⎟lnwww.hackshp.cn⎜y*−y⎟.04428⎝11⎠因此得：y0−y1.038−0(NTU)===.11020*(y−y).03448lnH.109(HTU)===.09891(m)0(NTU).11020E.00014Ka===.000141/so(HTU)A.09891则03.在近似活塞流的实验条件下进行稀溶液的萃取分离得出HTUox=0.9m。如果一工业萃取塔设计为NTUox=5，PexB和PeyB分别为19和50，确定萃取因子E=0.5时所需塔高。答案khdaw.com57若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 解：对于活塞流,塔高H活塞流=（HTU）ox（NTU）ox，将已知数据代入式H活塞流（）HTUox()NTUox=HH11[+−Pe()HTU/H][E+1/()NTU]=1－xoxOXkhdaw.comEPe[(HTU)/H]1−++E[1/(NTU)]yoxox5×9.015.0=1−−H1+19/9.0(H)−5.0+)5/1(50/9.0(H)−1+5.0+)5/1(课后答案网该方程为非线形方程，用迭代方法求解H=8.35m-14.在中间试验已确定的操作条件下www.hackshp.cn,某萃取塔的表观流速为Vx=2.5×10-3m•s，-1Vy=6.2×10-3m•s。平衡关系为cy=0.58cx。经测定，在此条件下真实传质单元高2-1-32-1度（HTU）ox,tru=1.1m，轴向扩散系数Ex=1.52×10-3ms，Ey=3.04×10m•s。根据分离要求和平衡关系计算出所需的表观传质单元数(NTU)ox,app=6.80。试求萃取塔所需的有效高度。答案解：先假定ε=1，则：ExEy(HTU)=(HTU)++=.2198mox,appox,truVVxyH=(HTU)(NTU)=.2198×.680=14.95m0ox,appox,app作为H的初值，继续计算。khdaw.com58若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com H014.95(NTU)===13.59ox,tru(HTU)1.1ox,tru为了计算(NTU)ox,tru，先计算有关的中间变量：mVy.0158×2.6ε===.1438V5.2xHB==1HVHxPe==24.59xEkhdaw.comxVHyPe==30.49yEy课后答案网5.0(NTU)+8.6εox,truf=x5.1(NTU)+8.6εwww.hackshp.cnox,tru5.0(NTU)+8.6εox,truf=y−5.0(NTU)+8.6εox,tru11−1−1(Pe)=(+)=.006198=16.1350fPeεfPexxyy0.5.005εϕ=1−=.099195.0.025(NTU)(Pe)ox,tru0H0(HTU)==.08633mox,dislnεϕ+(Pe)0则1−/1ε(HTU)=(HTU)+(HTU)=.193mox,appox,disox,truH=(HTU)×(NTU)=.1963×8.6=13.35mox,appox,appkhdaw.com59若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 该值为塔高的第一次试算值，其与H0=14.95相差较大，需将H0进行修改后重复迭代计算。如采用简单的迭代方法，将计算出的H作为下一次试算的初值，在经三次迭代后得到H=13.31m，此即为萃取塔的塔高13.31m。4.25.简述超临界流体和超临界萃取的特点。答案解：khdaw.com超临界流体（SCF）是状态处在高于临界点温度、压力条件下的流体，它具有低粘度、高密度、扩散系数大、超强的溶解能力等特性。超临界流体萃取（supercriticalfluidextraction,SFE）是一种以超临界流体作为萃取剂，从固体或液体中提取出待分离的高沸点或热敏性物质的新型萃取技术。4.3课后答案网6.反胶团萃取蛋白质过程的主要影响因素。答案www.hackshp.cn解：反胶团萃取蛋白质的主要影响因素胶团、蛋白质间相与水相相关与目标蛋白质相与反胶团相关因素互作用因素关因素pH、离子强等电点pI、表面点静电性作用胶团内双重电荷层度荷分布胶团尺度、含水率、表面立体性相互作用分子大小活性剂浓度疏水性相互作用溶剂、胶团疏水基亲水疏水性残基特异性相互作用亲和配体构象4.47.双水相形成的原因及影响分配的主要因素。khdaw.com60若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 答案解：当两种聚合物或聚合物与无机盐混合时，会形成两个不相混溶的水相，而且两相中水的含量都在85%~95%之间。这种聚合物的“不相溶性”（incompatibility）现象被Beijerinck于1896年首次发现。当两种聚合物互相混合时，是分层还是混合成一相，决定于混合时熵的增加和分子间作用力两个因素。两种物质混合时熵的增加与分子数量有关，而与分子的大小无关。分子间的作用力可看作是分子中各基团间相互作用力之和。分子量越大，分子间的作用力也越大。khdaw.com溶质在双水相中的分配受表面自由能、表面电荷、疏水作用及生物亲和作用等因素的影响，其中表面自由能、表面电荷对分配行为的影响最为重要。课后答案网www.hackshp.cnkhdaw.com61若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 第5章习题5.21.某精馏塔给定下列条件：进料组成：流率组分(kmol/h)乙烷3.0khdaw.com丙烷20.0正丁烷37.0正戊烷35.0正己烷5.0操作压力：1724kPa课后答案网平衡级数（不包括分凝器和再沸器）：15进料位置：第www.hackshp.cn8级馏出液流率：23.0kmol/h回流液流率：150.0kmol/h组分的K值和焓值可用Soave-Redlich-Kwong状态方程计算。试计算该精馏塔塔顶、塔底产品的温度、流率和组成，冷凝器和再沸器热负荷。答案解：设组分乙烷、丙烷、正丁烷、正戊烷、正己烷分别为1、2、3、4、5F由题设得8＝3.0+20.0+37.0+35.0+5.0＝100kmol/lz1，8＝3％，z8,2＝20％，z8,3＝37%，z8,4＝35％，z8,5＝5％khdaw.com62若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com p＝1724kPa，U1＝23.0kmol/h，Ui＝0（i＝2-15），Wi＝0（i＝1-15），Qi＝0（i＝2-14），L1＝150kmol/l，V1＝0计算的具体步骤为：（1）对Tj和Vj赋值，用SRK法求解Kj，Hj和hj，其中偏心因子取0.7，ac＝0.4274802，bc＝0.0866403。x（2）列出相平衡方程和物料衡算方程，求出i,j。根据题设列出具体的方程组为khdaw.comBx+Cx=D1i1,1i2,1Ax+Bx+Cx=D2i1,2i2,课后答案网2i3,2Ax+Bx+Cx=Dji,j−1ji,jji,j+1j(j=3-14)A15www.hackshp.cnxi,14+B15xi,15=D15AVUVAjVj其中，2＝2－1＝2－23，＝-23（j＝3-8）A9＝V9+F8-23，Aj＝Vj＋100－23（j＝10-15）BVBjVj+1UVjKi.jVj+1VjKi.j1＝-2，=-[－1+]=-[－23+](j=2-7)Bj=-[Vj+1+F8－U1+VjKi.j]=-[Vj+1+77+VjKi.j](j=8-15)；C1=Vj+1Ki,j+1(j=1-14)；Dj=0(j=1-7,j=9-15)，D8＝-100zi8,（3）对每级用式khdaw.com63若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com cxx∑xi,ji,j＝i,j/（i=1）进行归一化y（4）用泡点方程式（6-3）计算新的T，用式（6－2）计算i,jj（5）计算Q1和Q15VHL+23Q1＝22－（1）h1N−1∑Qjkhdaw.comQ＝－23h1－j=1－LNhN，（N＝2-7）NN−1∑QjQ＝100HF8,－23h1－j=1－LNhN，（N＝8-15）N课后答案网L（6）算新的V和jj由式（www.hackshp.cn6-29）计算新的V，其中γi＝-23（hj−hj−1），（i＝1-7）j而γ8＝（100-23）（h8−h7）＋100（h8−HF8,）＋Q；8γi＝（100-23）hj−hj−1，（i＝9-15）LVj＝j+1－23，（i＝2-7）LVVj＝j+1＋100-23＝j+1+77，（i＝8-15）（7）用式（6-38）计算τ重复迭代，直到τ<0.01N此体系计算结果约为组成塔顶产品塔底产品khdaw.com64若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 乙烷0.1300丙烷0.8670.000863正丁烷0.002890.480正戊烷00.455正己烷00.0649流率，kmol/h23.077.0温度，K308.1400.6冷凝器热负荷：609.5kW，再沸器热负荷：773.7kW2.某精馏塔的设计变量规定如图所示，选择Peng-Robinson方程计算热力学性质。试计算各产品的组成、温度、流率，冷凝器和再沸器热负荷。该过程有何特点，为何设置高回流比？khdaw.com课后答案网www.hackshp.cn习题2附图答案解：设组分C4、C5、C6、C8分别为1、2、3、4FTF,14由题设得14＝14.08+19.53+24.78+39.94＝100kmol/l，＝65℃z1，14＝14.08％，z,214＝19.53％，z,314＝24.78%，z,414＝39.94％，p＝172kPa，D＝U1＝14.08kmol/h，Uj＝0（j＝2-9，11-28），U10＝19.53kmol/h，khdaw.com65若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com WjW＝0（j＝1-23，25-58），24＝24.78Qj＝0（i＝2-24），L1＝20×U1＝281.6kmol/h，V1＝0计算的具体步骤为：（1）对Tj和Vj赋值，用PR法求解Kj，Hj和hj，其中偏心因子取0.7。x（2）列出相平衡方程和物料衡算方程，求出i,j。根据题设列出具体的方程组为Bx+Cx=Dkhdaw.com1i1,1i2,1Ax+Bx+Cx=D2i1,2i2,2i3,2Ax+Bx+Cx=Dji,j−1j课后答案网i,jji,j+1j(j=3-27)Ax+Bx=D28www.hackshp.cni,2728i,2828AVUV其中，2＝2－1＝2－14.08，AVj＝j－14.08，（j＝3-10），Aj＝Vj－U1－U10＝Vj－14.08－19.53＝Vj－33.61，（j＝11-14）Aj＝Vj＋F14－33.61＝Vj+66.39，（j＝15-24）Aj＝Vj+66.39－W24＝Vj+41.61，（j＝25-28）BVBjVj+1UVjKi.jVj+1VjKi.j1＝-2，=-[－1+]=-[－14.08+](j=2-10)Bj=-[Vj+1－U1－U10+VjKi.j]=-[Vj+1－33.61+VjKi.j](j=11-13)khdaw.com66若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com Bj=-[Vj+1+F14－U10－U1+VjKi.j]=-[Vj+1+66.39+VjKi.j](j=14-24)；Bj=-[Vj+1+F14－U10－U1－W24+VjKi.j]=-[Vj+1+41.61+VjKi.j](j=25-28)；C1=Vj+1Ki,j+1(j=1-27)；Dj=0(j=1-13,j=15-28)，D14＝-100zi,14khdaw.com（3）每级用式cxx∑xi,ji,j＝i,j/（i=1）进行归一化y（4）用泡点方程式（课后答案网6-3）计算新的Tj，用式（6－2）计算i,j（5）计算Q1和Q15VHL+UVHQ1＝www.hackshp.cn22－（11）h1＝22－（295.68）h1N−1∑QjQ＝−14.08h1－j=1－LNhN，（N＝2-9）NN−1∑QjQ＝（−14.08h1－19.53h10）－j=1－LNhN，（N＝10-13）NN−1∑QjQ＝（100HF,14−14.08h1－19.53h10）－j=1－LNhN，（N＝14-23）NN−1∑QjQ＝（100HF−14.08h1−19.53h10−24.78H24）－j=1－LNhN，（N＝24-28）NL（6）算新的V和jjkhdaw.com67若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 由式（6-29）计算新的V，其中γi＝（－14.08）（hj−hj−1）＋Q，（i＝1-10）jjγi＝（－33.61）（hj−hj−1）＋Q，（i＝11-13）jγi＝（－33.61）（hj−hj−1）＋100(h14−HF,14)＋Q，（i＝14）jγi＝（66.39）（hj−hj−1）＋Q，（i＝15-23）jγi＝（66.39）（hj−hj−1）＋24.78（H24−h24）＋Q，（i＝24）khdaw.comjγi＝（41.61）（hj−hj−1）＋Q，（i＝25-28）jLVj＝j+1－14.08课后答案网，（i＝2-9）LVj＝www.hackshp.cnj+1－33.61，（i＝10-14）LVj＝j+1＋66.39，（i＝15-23）LVj＝j+1－41.61，（i＝24-28）（7）用式（6-38）计算τ重复迭代，直到τ<0.01N最终迭代得此体系为：塔顶产第10块板侧线采第24块板侧线采塔顶产组成品出出品n-C40.9660.024800n-C50.03440.9710.04330.00122n-C600.004030.7960.382n-C8000.1610.617温度，K288.3324.1362.9387.1流率，kmol/h14.119.524.8khdaw.com64.868若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 冷凝器热负荷：1803.9kw，再沸器热负荷：1987.0kw3.用SR法计算如附图规定的吸收塔的产品流率和组成。khdaw.com习题3附图答案解：课后答案网设Cwww.hackshp.cn1、C2、C3、C4、C5、C12分别为组分1、2、3、4、5、6由已知得：F1＝1000mol/h，z1=0%，z2＝0％，z3＝0％，z4＝0％，z5＝0％，z6＝100％F4＝286+157+240+169+148＝1000mol/h，z1=28.6%，z2＝15.7％，z3＝24.0％，z4＝16.9％，z5＝14.8％，z6＝0％TTF1,＝350.4K，F4,＝503.4K，P＝517.1kPa在塔的操作条件下各组分得相平衡常数Ki，j，气相和液相纯组分的摩尔焓Hi，j和hi，j可分别由下列多项式计算：23Kα+βT+γT+δTi,j＝iijijijkhdaw.com69若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 2HA+BT+CTi,j＝iijij2ha+bT+cTi,j＝iijij系数可由例6-3中附表查得。计算的具体步骤为：（1）Tj和Vj赋值，求解Kj，Hj和hj。xkhdaw.com（2）出相平衡方程和物料衡算方程，求出i,j。根据题设列出具体的方程组为Bx+Cx=D1i1,1i2,1Ax+Bx+Cx=D2i1,2i2,课后答案网2i3,2Ax+Bx+Cx=Djwww.hackshp.cni,j−1ji,jji,j+1j(j=3-14)Ax+Bx=D15i,1415i,1515其中，Aj＝Vj+1000－V1，（j＝2，3）；Aj＝Vj+2000－V1，（j＝4）Bj＝－[Vj+1+1000－V1＋VjKi,j]，(j=1-3)Bj＝－[Vj+1+2000－V1＋VjKi,j]，(j=4)C1=Vj+1Ki,j+1(j=1-4)；D=−Fzjji,jkhdaw.com70若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com LiVj(3)用速率加和关系式（6-39）计算新的，用式（6-40）计算新的xy（4）一级用式（6-23）使i,j归一化，用式（6-2）使i.j归一化。（3）用式（6-47）算新的Tj∂H∂hjj其中，Hj、hj、∂Tj、∂Tj分别由式（6-48）－（6-51）求得，系数可由例6-3中附表查得。khdaw.com（6）用式（6-53）计算τ重复迭代，直到τ<0.01N最终迭代得此体系为：组成课后答案网塔顶塔底C120.9610.000442C10.01110.286www.hackshp.cnC20.0060710.157C30.0092810.240n-C40.006540.169n-C50.005730.148流率，kmol/h1.040.9604.计算附图中再沸解吸塔的产品组成、温度、流率。习题4附图答案解：khdaw.com71若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 设N2、C1、C2、C3、C4、C5、C6分别为组分1、2、3、4、5、6、7由已知得：F1＝0.22+59.51+73.57+153.22+173.22+58.22+33.63＝551.59mol/h，z1=0.0399%，z2＝10.79％，z3＝13.34％，z4＝27.78％，z5＝31.40％，z6＝10.55％，zW7＝6.10％，7＝99.33kmol/hTkhdaw.comF1,＝277.15K，P＝1034kPa在塔的操作条件下各组分得相平衡常数Ki，j，气相和液相纯组分的摩尔焓Hi，j和hi，j可分别由下列多项式计算：23Kα+βT+γT+δTi,j＝i课后答案网ijijij2HA+BT+CTi,www.hackshp.cnj＝iijij2ha+bT+cTi,j＝iijij系数可由例6-3中附表查得对于C6，有K与T的关系：αβγδiiii-5.74300.31130×10-3-0.65543×10-40.60689×10-7H与T的关系ABC0.22×1050.37×1020h与T的关系abc0.7820×1040.44133×1020.29333×10-1khdaw.com72若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 计算的具体步骤如下：1对迭代变量Tj和Vj赋值，求解Kj，Hj和hjx2用托马斯法由式（6-16）计算i,jLiVj3用速率加和关系式（6-39）计算新的，用式（6-40）计算新的xy4一级用式（6-23）使i,j归一化，用式（6-2）使i.j归一化。khdaw.com5用式（6-47）算新的Tj6用式（6-53）计算τ重复迭代，直到τ<0.01N最终迭代得此体系为：课后答案网组成塔顶塔底N20.001070www.hackshp.cnC10.2900C20.3580.000253C30.2780.278n-C40.06600.461n-C50.005900.165n-C60.0009630.0965温度，K291.4338.1流率，kmol/h205.1346.45.醋酸萃取塔操作温度为38℃，操作压力103kPa。进料和溶剂流率如附图所示。确定萃取99.5%醋酸所需的平衡级数。khdaw.com73若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 习题5附图khdaw.com答案解：设组分醋酸、水、醋酸甲酯分别为课后答案网1、2、3由已知得：www.hackshp.cn＝311.15K，＝103kPa，＝6660+23600＝30260kg/h，=22.01%，＝78.99％，＝0％＝2500+68600＝71100，=3.52%，＝0％，＝96.48％使用NRTL法计算获得系数，参数如下：ijBi,jBj,iαi,j12166.361190.10.213643.30-702.570.223-302.63-1.6830.2设所需的平衡级数为3级。其计算的具体步骤为：①对迭代变量V1赋值②假定，用式（6－2）计算，用NRTL法计算和，，并令r＝1khdaw.com74若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com ③用式（6－16）计算，并用式（6－55）对其收敛性进行计算。若不收敛用式（6－23）对进行归一化计算新的和，计算新的并将其归一化，计算新的和，在用式（6－16）计算，直至其收敛。④用式（6－2）计算，分别用式（6－56）和式（6－10）计算新的，⑤以式（6－57）判断收敛性，若不收敛调整迭代变量值从第3步算起，直至收敛。khdaw.com最终得到此体系为：平衡级数＝3组分塔顶（流率kg/h）塔底（流率kg/h）醋酸6099.6554.53水218234254.8醋酸甲酯课后答案网5710.362816www.hackshp.cnkhdaw.com75若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 第6章习题6.11.活性炭对CO的吸附平衡可用Langmuir方程式表示。在37.7℃条件下，−3−1KCO=.128×10kPa，。欲用此活性炭在37.7℃和101.3kPa下吸附回收空气中的CO。且CO在空气中的含量是0.5％（体积分数）。试求使用10kg活性炭最3大可得到多少m清洁空气。对空气的吸附可忽略不计。khdaw.com答案解：p=yp=.0005×1013.=.05065COCO课后答案网kPa代入Langmuir方程−3www.hackshp.cnKCOpCO.128×10×.05065q=q=.008COCO,m−31+KCOpCO1+.128×10×.050653＝5.18×10-5m(STP)/Kg活性炭−510×.518×10=1.0最大处理空气量＝.0005m32.苯酚在废水中的吸附等温线。进行了苯酚水溶液在粒状活性炭上的间歇吸附实验。室温下的平衡数据如表所示：3C(Kg酚/m溶液)q(Kg酚/Kg活性炭)0.3220.1500.1170.1220.390.0940.0060.0590.00110.045确定拟合该实验数据的吸附等温关系。khdaw.com76若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 答案解：画1/q～1/c曲线，其结果不是直线，说明不符合Langmuir方程。以lngq对lngc作图得到直线，如图12﹒1－2所示，因此符合Freundlich方程，其斜率n=0.229,0.229常数K=0.199，故q＝0.199ckhdaw.com-0.8-0.9-1.0-1.1qlog-1.2-1.3课后答案网-1.4-1.5-3.0-2.5-2.0-1.5-1.0-0.5www.hackshp.cnlogC33.搅拌槽中放入含0.21Kg酚/m3的废水1m,再加入1.40Kg的新鲜粒状活性炭，充分混合达到平衡。吸附平衡关系见习题2，求酚的脱除率。答案解：33CF=0.21Kg酚/m,S=1.0m,M=1.40Kg炭假设gF=0,作酚的物料衡算：0（1.40）+0.21（1.0）＝q(1.40)+c(1.0)0.229平衡关系q=0.199c3联立求解得：q=0.106Kg酚/Kg炭,c=0.062Kg酚/mkhdaw.com77若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com cF−c.0210−.0062==705.%c.0210酚的脱除率＝F4.碳氢化物原液的色度为20色度单位/kg溶液，在80℃用活性炭接触过滤釜脱色精制1/2.27至0.5色度单位/kg溶液，吸附平衡关系用Freundlish方程表示：X=630Y式中Y为色度单位/kg溶液；X为吸附平衡浓度，色度单位/kg活性炭。试求：①单釜吸附，处理1000kg原液所需要活性炭量；②二级错流，处理1000kg原液所需要活性炭最小用量。答案5.含乙醇蒸气的空气排放气用粒状活性炭填充床吸附。填充床直径4cm、床高143cm，内装吸附剂79.2g。原来气流率754cm/s，乙醇浓度0.06％，密度0.001153g/cmkhdaw.com。实测透过曲线数据如下表所示时间，hc/c0时间，hc/c0005.50.658306.00.9033.50.0026.20.933课后答案网40.0306.50.9754.50.1556.80.993www.hackshp.cn50.396穿透点浓度设为c/c0=0.01，求：①确定穿透时间；达到穿透点时吸附能力的利用率；未用床层的长度。②设计一台新的吸附器，若规定穿透时间为6.0小时，那么床层长度应为多少？答案解：(a)由附表数据画出下图，由曲线确定当c/c0=0.01时穿透时间tb=3.65h；由透过曲线与c/c0=1.0直线的交点cd确定td=6.95h。对图中断面线部分进行图解或数值积分得出A1=3.65h和A2=1.51h。由式（12.3－1）∞⎛c⎞t=⎜1−⎟dt=A+A=.365+.151=.516t∫0⎜c⎟12⎝0⎠h该时间等价于床层的总吸附能力。由式（12.3－2），khdaw.com78若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com tb=.365⎛c⎞t=⎜1−⎟dt=A=.365u∫0⎜c⎟1⎝0⎠h该时间等价于床层可用的吸附能力。因此达到穿透点时床层吸附能力的利用率为tu/tt=3.65/5.16=0.707。从式（12.3－3），被使用床层长度HB=0.707(14)=9.9cmB由式（12.3－4）计算未用床层长度，⎛t⎞⎜H⎟()H=1−H=1−.070714=1.4UNB⎜t⎟T⎝t⎠cmkhdaw.com(b)规定新的穿透时间tb=6.0h，则按tb增加的比例计算新床的HBB0.6H=()9.9=163.B.365课后答案网cmH=H+H=163.+1.4=204.TBUBNcm活性炭饱和吸附能力的确定：www.hackshp.cn33空气速率G=(754cm/s)（3600s）(0.00115g/cm)=3122g(空气)/h乙醇的总吸附量⎛600g()乙醇⎞Q=⎜⎟()3122g()空气h().516h=.967⎜6()⎟⎝10g空气⎠g(乙醇)饱和吸附能力＝9.67g(乙醇)/79.2g(炭)＝0.122g(乙醇)/g(活性炭)新床吸附剂的利用率为16.3/20.4=0.7996.26.100Kg固体混合物，其中含NaSO4﹒10H2o和Na2So4各50％（wt）,问：①在20℃条件下，加入多少公斤水才能使晶体刚好全部溶解。②若该溶液进一步冷却至10℃，问结晶出哪种晶体，有多少公斤。③若从20℃的饱和溶液打算得到Na2So4晶体，采用什么方法？khdaw.com79若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com khdaw.com答案解：课后答案网①饱和溶液15％（wt）50+50×441.%=.015www.hackshp.cn100+x加水：x=380.33kg②设析出NaSo4﹒10H2oyKg14214250+×50−y322322.008100+380.33−y（10℃饱和溶液浓度8％）y=93.1③升高温度大于33℃，从系统中蒸发水使之进入（固体Na2SO4+溶液）区，即可得到NaSO4结晶。7.推导冷却法、蒸发法结晶过程产量计算公式。设c1和c2分别为结晶前后溶液浓度，kg溶质/kg溶剂；V为溶剂蒸发量，kg溶剂/kg原料液中溶剂；R为溶质的水合物与纯溶质的相对分子质量之比；W为原料液中溶剂量，kg或kg/h;Y为结晶产量，kg或kg/h。答案khdaw.com80若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 解：设结晶过程中有部分溶剂蒸发，且晶体中含有结晶水。作溶质的物料平衡，即进料溶液中溶质量等于析出的溶质量与残存在母液中的溶质量之和：⎛C⎞2WC=Y()(1R+W+WC−VW−Y)⎜⎟11⎜⎟1+C⎝2⎠WR[]C−C()1−V12Y=1−C()R−1khdaw.com解得：28.某溶液中含有5000kg水和1000kg硫酸钠（相对分子质量＝142）。使此溶液冷却到10℃，在此温度下溶液的溶解度是9.0kg无水盐／100kg水，而结晶出来的盐是含十个结晶水的水合盐（Na2SO4·10H2O，相对分子质量＝322）。假设在冷却过程中有2％的水蒸发，计算结晶产量。课后答案网答案解：www.hackshp.cnR=322/142=2.27C1=1000/5000=0.2kgNa2so4/kgH2oC2=0.09kgNa2so4/kgH2oW=5000kgH2oV=2/100=0.02kgH2o/kg原始水WR[]C1−C2()1−V5000×.227[2.0−.009(1−.002)]Y==1−C()R−11−.009().227−12=1432kgNa2so4•10H2o9.MSMPR结晶器中尿素结晶实验的晶体样品计算:①生长速率;②成核速率。已知数据：khdaw.com81若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 晶浆密度ρ=450g/L(指粒子质量);3晶体密度ρc=1.335g/cm;停留时间τ=3.38h;形状因子kv=1.0;产品部分粒度实测数据:筛网目数质量百分数，%28—35(0.589mm—0.417mm)24.2khdaw.com48—65(0.295mm—0.207mm)15.5答案解：课后答案网28目www.hackshp.cn=0.589mm,35目=0.417mm平均孔径（粒度）0.503mmΔN.0598−.0417=.0172粒度间距35mm450×.02421ΔN==640977353.133510000.1().0503n=ΔNΔL=3726612353535lnn35=15.131同理计算得48~65目平均粒度0.251mmn65=37985347lnn65=17.452khdaw.com82若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 列出计算结果筛子目数质量%lnnL，mm6515.517.4520.2513524.215.1310.5030lnn=lnn−LGτ列出0()17.452=lnn−.0251G×.338khdaw.com015.131=lnn−.0503()G×.338解得G=0.0321mm/hlnn0=19.767课后答案网00B=Gη成核速率www.hackshp.cn()19.7676.00321e=12.34×10=#/L•h0()4M=6kρnGτTvc.133519.767()46×0.1×e.00321×.338=1000=426ρ=450接近g/L10.下表为MSMPR实测数据，表示100ml晶浆样品中含有21g固体的筛分数据。33样品取自生产立方硫酸胺晶体的75m结晶器，固体密度1.77g/cm,离开结晶器的清液密300度1.18g/cm，热进料47kg/s。计算晶体生长速率G，晶核密度n，成核速率B。MSMPR结晶器实测分布数据筛号筛分粒度，μm保留质量分数，khdaw.comΔwi83若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 17010.08125890.07534950.12044170.10053510.16062950.11072480.10282080.09091750.060101470.040111240.024khdaw.com121040.01713880.01014740.005－－0.006课后答案网合计1.000答案解：www.hackshp.cnVT=Q①47×1000Q={}()100−21.177×.118+21100而33＝37600cm/s＝0.0376m/h75T==1994.68.00376s＝0.554h①由试验数据整理为L—ln曲线，以2＃筛数据处理为例：.0701+.0589L==.06452平均开孔2mmkhdaw.com84若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 粒度间距ΔL2=0.701-0.589=0.112mm210×.00751ΔN=⋅23.17710000.1×.0645∴＝33161.04晶粒数目/LΔN2n==2960807.2ΔL∴2晶粒数目/（mm﹒L）khdaw.com∴lnn2＝12.59839由图得：斜率是-11.09，截距为19.143②生产效率及成核速率，晶核密度G=−1[]()−11.09×.0554=.01628课后答案网mm/h0019.143B=Gn=0.1628e6=33.52×10www.hackshp.cn晶粒数目/（h﹒L）019.1438n=e=2.06×10③核算数据正确性04Mt=6ki,cn（GT）84=6×1.0×（1.77/1000）×2.06×10×（0.1628×0.554）=144.7g/L④计算分布数据⎛1211⎞−xw=1−⎜1+X+X+X⎟e⎝26⎠得：LLLX===GT.0554×.01628.00902khdaw.com85若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 计算结果汇总表附图筛号筛分粒度保留质量分数kVlnnLXW17010.081112.67530.6457.43940.938525890.075113.29550.5426.25140.869934950.12114.47040.4565.25950.769544170.1114.97070.3844.42910.6456khdaw.com53510.16116.12400.3233.72550.511262950.11116.44550.27153.13150.382272480.102117.05520.2282.62980.270582080.09117.64570.1915.20880.1824课后答案网91750.06117.92500.1611.85700.1180101470.04118.23360.13551.56290.0738www.hackshp.cn111240.024118.38080.1141.31490.0446121040.017118.77470.0961.10730.026313880.01118.88730.0810.93420.015214740.005115—0.00616.311.用反渗透过程处理溶质浓度为3%（质量）的溶液，渗透液含溶质为150ppm（1ppm=10-6）。计算截留率R和分离因子a，并说明这种情况下那一个参数更适用。答案解：khdaw.com86若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 截留率为：c蔗糖，原料−c蔗糖，渗透物c蔗糖，渗透物150R==1−=1−=.0995cc30000蔗糖，原料蔗糖，原料或R=99.5%选择性因子α蔗糖/水为c蔗糖，渗透物c水，渗透物150999850−3α===.485×10蔗糖，水cc397khdaw.com蔗糖，原料水，原料或α水，蔗糖=206因为溶剂分子可以自由通过膜，所以对于含有一种溶剂和一种溶质的液相混合物，用溶质截留率R表示选择性更为方便。用课后答案网α水，蔗糖=206表示溶质的截留率不是一种令人满意的方法。12.在超滤实验测定中，膜表面浓度Cm难以直接测得，可推导出表观截留率R0与实际截留率www.hackshp.cnR以及流速、通量间的关系，由计算的R求Cm。现由膜评价实验测得某大–1132分子溶液的渗透系数A=2×10m/m.Pa.S，在室温及压力0.2MPa,流速为0.4m/s条–60.875件下进行超滤，传质系数k=14.22×10um/s,大分子溶液浓度较低，渗透压可忽略不计；溶液的透过通量近似等于溶剂的透过通量。测得表观截留率R0=80%，求实际截留率。答案解：C1−RCPoPR=1−=0CRC−C①推导b则obPCP1−RCPR=1−=CRC−Cm则mP⎛C−C⎞JmPVln⎜⎟=⎜⎟C−Ck代入⎝bP⎠khdaw.com87若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com ⎛1−Ro⎞⎛1−R⎞JVln⎜⎜⎟⎟=ln⎜⎟+得⎝Ro⎠⎝R⎠k−116−6②计算JV=JW=AΔP=2×10×2.0×10=4×10m3/m2.s−6(.0875)−6k=14.22×104.0=.638×10m/s−6⎛1−8.0⎞⎛1−R⎞4×10ln=⎜⎟=ln⎜⎟+−6⎝8.0⎠⎝R⎠.638×10khdaw.comR=0.882即88.2％13.利用反渗透膜组件脱盐，操作温度为25℃，进料侧水中NaCl浓度为1.8wt％，压力为6.896MPa，渗透侧的水中含NaC10.05wt％，压力为0.345MPa。所采用的-42-6特定膜对水和盐的渗透系数分别为1.0859×10g／(cm.s.MPa)和16×l0cm/s。假设膜两侧的传质阻力可忽略，水的渗透压可用课后答案网π＝RTΣmi计算，mi为水中溶解离子或非离子物质的摩尔浓度。试分别计算水和盐的渗透通量。答案www.hackshp.cn解：进料盐浓度1.8（1000）/(58.2)(98.2)=0.313mol/L.005×1000=.000855透过侧盐浓度585.×99.95mol/L△P=6.896-0.345=6.551Mpa若不考虑过程的浓差极化π进料侧＝8.314（298）(2)(0.313)/1000=1.55Mpaπ透过侧＝8.314(298)(2)(0.00855)/1000=0.042Mpa△P﹣△∏=6.551-(1.55-0.04)=5.043Mpa−4PM,H2olM=.10859×10g/cm2.s.Mpakhdaw.com88若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com PM,H2o()J=ΔP−Δπ=.0000548H2olM2故g/cm.s△c=0.313-0.00855=0.304mol/L−6Pl=16×10M,NaclMm/s-6-92JNacl=16×10×0.000304=4.86×10mol/cm.s14.浓度1％（wt）的牛血清蛋白（Mw=69000）用平膜薄层流式组件进行连续浓缩。操作条件为流量0.5l/min，压力0.2MPa，液温25℃，膜组件的流通高度为2.5mm、宽度为30cm、长度为1m。膜对蛋白的截流率为100％，纯水的渗透系数A=3×10khdaw.com-3cm/cm2.M.Pa.s,白蛋白的扩散系数D=6.8×10-7cm2/s，溶液的粘度μ=1cp，密度ρ=31g/cm，试求透过膜的通量。在浓缩过程中应用时，溶质的截流率一般认为100％，渗透压差变为与膜面浓度对应的渗透压Π=()RTM{c−.109×10−2c2+.124×10−4c3+204.(c2+.103×106)12−.207×104}×1.0w课后答案网mmmm式中，π的单位MPa，c的单位为g/l。答案www.hackshp.cn解：J=A()ΔP−δΔπV−22−43J=3×103{0.2-(0.08×298/69000)[c-1.09×10cm+1.24×10cm+wm()26124c+.103×10−.207×10]×1.0+20.4m}⑴32Jw：水透过膜的体积通量cm/cm.sc−cmp()=expJkvc−c浓差极化方程式：bp∵溶质截留率100％∴cp=0，得到下列膜面浓度khdaw.com89若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com c=cexp()Jk计算式mbv（2）若求出k后则联立求解式(1)和式（2）可解Jw和cm，浓差极化层内的传质系数，可用传质方面的联立式计算，膜组件内为层流流动时()13Sh=.162R⋅S⋅dLech（3）L′eVeˆque此式称为方程式。适用范围100＜Re﹒Sc﹒dh/L＜5000khdaw.com由式（3）求得的传质系数是全膜长L的平均值。湍流流动时，可用Deissler提出的下列方程式.0875.025Sh=.0023RSec（4）式（3）和（4）中的课后答案网dh为原液流通的当量直径，定义为流通截面积的4倍除以流通截面的周边长度。d=4ah2()a+hhwww.hackshp.cn平行平板型流通高h、宽a(对管状膜当量直径＝内径)∵h≤adh=2h=2×0.25=0.5cm5.0×100060u==.111.025×30cm/s−2μ=1cp=10pdhuρ5.0×.111×1R===555.e−2μ10−2μ10Sc===14705.88−7ρD1×8.6×10()R⋅S⋅dL=4080ech＜5000khdaw.com90若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com ⎛Csmdh⎞⎜Sh=kL⎟⎝CD⎠因此用式（3）求得Csm主体和膜的对数平均浓度()()13()−7()−5k=.16240808.6×105.0=.352×10cm/s联立求解（1），（2）得-432Jv=1.23×10cm/cm.s，Cm=32.6g/100mlkhdaw.com课后答案网www.hackshp.cnkhdaw.com91若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 第7章习题7.11．在环境状态下，将含有35%（摩尔）丙酮的水溶液分离成99%（摩尔）的丙酮和98%（摩尔）的水。①若丙酮和水被认为是理想溶液，计算以1kmol进料为单位的最小功；②在环境状态下的液相活度系数用VanLaar方程联立，其常数A12=2.0，A21=1.7（丙酮组分为1）,计算最小功。答案khdaw.com解：（1）丙酮和水生成理想溶液，以1h为标准，设料液量为1km课后答案网ol，计算两股产品nQ1和nQ2nQ1＋nQ2＝1nQ1×99%+nwww.hackshp.cnQ2×2%=1×35%联立解得nQ1＝0.3402kmol/h，nQ2＝0.6598kmol/h分离最小功的计算：Wmin＝8.314×298×[0.3402×(0.99×ln0.99＋0.01×ln0.01)＋0.6598×（0.98×ln0.98＋0.02×ln0.02）－（0.35×ln0.35＋0.65×ln0.65）]＝5027.871w（2）应用VanLaar方程计算液相活度系数0.20.2×.03521(+)进料：lnγ1＝7.1×.065＝0.7495，同理lnγ2＝0.2557γ-4γ99％丙酮流股：ln1＝1.4493×10，ln2＝1.6712γγ98％水流股：ln1＝1.9073，ln2＝9.3457×10-4khdaw.com92若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com Wmin＝8.314×298×{0.3402×[0.99×(ln0.99+1.4493×10-4)+0.01×(ln0.01+1.6712)]+0.6598×[0.98×(ln0.98+9.3457×10-4)+0.02×(ln0.02+1.9073)]－[0.35×(ln0.35+0.7495)+0.65(ln0.65+0.2557)]}=1486.98w2．对如下闪蒸操作计算：①有效能改变（T0=311K）；②净功耗。khdaw.com习题2附图课后答案网流率kmol/h物流1物流2物流3H20.440.430.014www.hackshp.cnN20.100.0950.0045苯0.03600.036环己烷41.690.3141.38?物流1物流2物流3温度K322322322压力kPa2068103.4103.4焓kJ/h-3842581.27-15055.7-3827525.57熵kJ/h×K2885.655.12848.66答案解：（1）已知T0＝311K，进料1-F，馏出物2-D，釜液3-WBD=HD－T0SD＝-15055.7－331×55.1＝-32191.8BW=HW－T0SW＝-3827525.57－311×2848.66＝-4713458.83BF=HF－T0SF＝-3842581.27－311×2885.6＝-4740002.87khdaw.com93若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com D=0.43+0.095+0.31=0.835kmol/hW=0.014+0.0045+0.036+41.38=41.4345kmol/hF=0.44+0.10+0.036+41.69=42.266kmol/h∑nkBk∑njBjΔBB分离＝out－in＝0.835×(-32191.8)+41.4345×(-4713458.83)-42.266×(-4740002.87)＝5014271.26kJ/hkhdaw.com（2）热量衡算：FH+Q=DH+WH+QFRDwC42.266×（-3842581.27）＋QR＝0.835×（-15055.7）＋41.4345×（-3827525.5）＋QCQR－QC＝3806360.22kJ/Hk课后答案网TT00故-W（1－TR）－Q(1－TC)(TR=TC=322K)www.hackshp.cn净＝QRC＝130031.94kJ/h3.苯-甲苯常压精馏塔，进料、馏出液及釜液的流率和温度，以及各组分的平均摩尔热容如表所示，设环境温度为20℃，求各股物流的有效能和苯-甲苯精馏塔的最小分离功。物流流率kmol/h苯的摩尔分数温度℃进料322322322馏出液2068103.4103.4釜液-3842581.27-15055.7-3827525.57各温度下苯、甲苯的平均热容Cp,m，J/mol×K组分365K355K381K苯144.0143.3146.2甲苯167.4164.9168.2答案解：khdaw.com94若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com B=H−TS0H进料：1＝0.44×144×72+0.56×167.4×72＝11311.49J/molS1＝0.44×[144×(ln365－ln293)－8.314ln(1/144)]+0.56×[167.4×(ln365-ln293)－8.314×ln(1/0.56)]khdaw.com＝28.82J/molKB1＝11311.49－293×28.82＝2867.23J/molH馏出液：2=0.9课后答案网5×143.3×62+0.05×164.9×62=8951.56J/molS2=0.95×[143.3×(ln355－ln293)－8.314×ln(1/0.95)]+0.05×[16439×(ln355-ln293)－8.314×ln(1/0.05)www.hackshp.cn=26.0626J/molKB=H−TS=22021315.22J/molH釜液：3=0.05×146.2×88+0.95×168.2×88=14704.8J/molS3=0.05×[146.2×(ln381-ln293)-8.314×ln(1/0.05)]+0.95×[168.2×(ln381-ln293)-8.314×ln(1/0.95)]=42.2345J/molKBH−TS3=303=2330.09J/mol-Wmin=ΔBB分离=n2B2+n3B3-n1B1=-98145.0086kJ/h7.3khdaw.com95若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 4．用普通精馏塔分离来自加氢单元的混合烃类。进料组成和相对挥发度数据如下表所示，试确定两个较好的流程。组分进料流率kmol/h相对挥发度组分进料流率kmol/h相对挥发度丙烷10.08.1丁烯-2187.02.7丁烯-1100.03.7正戊烷40.01.0正丁烯341.03.1答案解：khdaw.com设丙烷、丁烯－1、正丁烯、丁烯－2、正戊烷分别为组分A、B、C、D、E方法1：由经验规则S2，难于分离的组分后分离，故先分为ABC和DE，在ABC的分离过程中，由C1规则，含量最多的首先分出，故分为AB和C，而由S2规则，也可分为A和BC，故两个较好的流程为：课后答案网www.hackshp.cn5．某反应器的流出物是RH3烃的各种氯化衍生物的混合物、未反应的烃和HCl。根据如下数据，用经验法设计两种塔序。注：HCl具有腐蚀性。组分流率kmol/h相对挥发度纯度要求组分流率kmol/h相对挥发度纯度要求HCl524.780%RH2Cl301.995%RH35815.085%RHCl2141.298%RCl3161.098%答案解：设HCL、RH3、RCl3、RH2Cl、RHCl2分别为组分A、B、C、D、Ekhdaw.com96若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com 由S1规则得出，A组分应首先分出，故体系分成A和BCDE。由S2规则有将CE两个组分最后分离，而由C2即等摩尔分离规则，故把BCDE分成B和CDE，而后把CDE分为D和CE；或将BCDE分成BD和CE后各自分离，其示意图如下：khdaw.com课后答案网www.hackshp.cnkhdaw.com97若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！℡www.khdaw.com'