传质分离过程课习题答案.doc

绪论 略 第二章习题 1. 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=977.83 λ23－λ22=442.15； λ23－λ33=－460.05 λ13－λ11=1510.14； λ13－λ33=－1642.81 在T =378.4 K时液相摩尔体积（m3/kmol）为： =100.91×10 -3 ； =177.55×10 -3 ； =136.69×10 -3 安托尼公式为（ps：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 =20.989 1-3346.65/（T-57.84）； 解： 由Wilson方程得： Λ12=exp[-(λ12-λ11)/RT] ??=×exp[-(1035.33)/(8.314×378.47)]=2.4450 Λ21=0.4165???????????????? Λ13=0.8382 Λ31=1.2443 Λ23=0.6689 Λ32=1.5034 lnγ1=1-ln(Λ12X2+Λ13X3)-[] =0.054488 γ1=1.056 同理,γ2=1.029; γ3=1.007 lnP1S=20.7936-2788.51/(378.47-52.36)=12.2428,?P1S=0.2075Mpa lnP2S=20.9062-3096.52/(378.47-53.67)=11.3729,?P2S=0.0869Mpa lnP3S=20.9891-3346.65/(378.47-57.84)=10.5514,?P3S=0.0382Mpa 作为理想气体实际溶液, K1==2.16,? K2=0.88,?? K3=0.38003 若完全为理想系, K1==2.0484 K2=0.8578 K3=0.3771 2. 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。 解：a11==3.222MPa ? dm6 ? k0.5 ? mol-2 a22==28.9926?MPa?dm6?k0.5?mol-2 b1==0.0298?dm3mol-1 b2==0.0806?dm3mol-1 其中Tc1=190.6K, ??Pc1=4.60Mpa Tc2=425.5K,? ?Pc2=3.80Mpa 均为查表所得。 a12=√a11?a22=9.6651MPa?dm6?k0.5?mol-2 液相： a＝a11x12+2a12x1x2+a22x22 ?=3.22×0.13042+2×9.6651×0.1304×0.8696+28.9926×0.86962 ?=24.1711 b=b1x1+b2x2=0.0298×0.1304+0.0806×0.8696=0.0740 由R－K方程： P=RT/(V-b)-a/[T0.5V(V+b)] 4.1368＝－ 解得?Vml=0.1349 ln=ln[V/(V-b)]+[bi/(V-b)]-2Σyiaij/bmRT1.5*ln[(V+b)/V]+abi/b2RT1.5{ [ln[(V+b)/V]-[b/(V+b)] }-ln(PV/RT) ln=ln+－ ×ln()+ ×[ln() －]-ln =1.3297 =3.7780 同理ln＝-1.16696，??=0.3113 汽相：a ＝ 3.222×0.603872+2×9.6651×0.60387×0.39613+28.9926×0.396132 = 10.3484 b=0.0298×0.60387+0.0806×0.39613=0.0499 由4.1368=－ 得=0.5861 lnΦ=ln()+－ ×[ln]－ln() =0.0334942 故Φ＝1.0341 同理，ln＝-0.522819，??=0.5928 故K1=y1/x1=0.60387/0.1304=4.631 ( K1=/Φ) K2＝y