化工熱力學(xué)第五章習(xí)題解答

1、第五章 習(xí)題解答1. 在一定壓力下,組成相同的混合物的露點(diǎn)溫度和泡點(diǎn)溫度不可能相同。(錯(cuò),在共沸點(diǎn)時(shí)相同 2. 在(1-(2的體系的汽液平衡中,若(1是輕組分,(2是重組分,則11x y >,22x y <。(錯(cuò),若系統(tǒng)存在共沸點(diǎn),就可以出現(xiàn)相反的情況 3. 純物質(zhì)的汽液平衡常數(shù)K 等于1。(對,因?yàn)?11=y x 4. 在(1-(2的體系的汽液平衡中,若(1是輕組分,(2是重組分,若溫度一定,則體系的壓力,隨著1x 的增大而增大。(錯(cuò),若系統(tǒng)存在共沸點(diǎn),就可以出現(xiàn)相反的情況5. 下列汽液平衡關(guān)系是錯(cuò)誤的i i Solvent i v i i x H Py *,=。(錯(cuò),若i 組分

2、采用不對稱歸一化,該式為正確6. 對于理想體系,汽液平衡常數(shù)K i (=y i /x i ,只與T 、P 有關(guān),而與組成無關(guān)。(對,可以從理想體系的汽液平衡關(guān)系證明7. 對于負(fù)偏差體系,液相的活度系數(shù)總是小于1。(對 8. 能滿足熱力學(xué)一致性的汽液平衡數(shù)據(jù)就是高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。(錯(cuò) 9.逸度系數(shù)也有歸一化問題。(錯(cuò)10. EOS +法既可以計(jì)算混合物的汽液平衡,也能計(jì)算純物質(zhì)的汽液平衡。(錯(cuò) 二、選擇題1. 欲找到活度系數(shù)與組成的關(guān)系,已有下列二元體系的活度系數(shù)表達(dá)式,為常數(shù),請決定每一組的可接受性 。(D A 2211;x x = B 12211;1x x +=+=C 1221ln ;ln x

3、x =D 212221ln ;ln x x = 2. 二元?dú)怏w混合物的摩爾分?jǐn)?shù)y 1=0.3,在一定的T ,P 下,8812.0,9381.021=,則此時(shí)混合物的逸度系數(shù)為 。(C A 0.9097 B 0.89827C 0.8979D 0.9092三、填空題1. 說出下列汽液平衡關(guān)系適用的條件(1 l i v i f f = _無限制條件_; (2i l i i v i x y = _無限制條件_; (3i i s i i x P Py = _低壓條件下的非理想液相_。2. 丙酮(1-甲醇(2二元體系在98.66KPa 時(shí),恒沸組成x 1=y 1=0.796,恒沸溫度為327.6K ,已知

4、此溫度下的06.65,39.9521=ss P P kPa 則 van Laar 方程常數(shù)是A 12=_0.587_,A 21=_0.717_ (已知van Laar 方程為 221112212112x A x A x x A A RT G E +=3. 組成為x 1=0.2,x 2=0.8,溫度為300K 的二元液體的泡點(diǎn)組成y 1的為(已知液相的3733,1866,/(75212121=+=s sE t P P n n n n G Pa _0.334_。 4. 若用EOS +法來處理300K 時(shí)的甲烷(1-正戊烷(2體系的汽液平衡時(shí),主要困難是MPa P s4.251=飽和蒸氣壓太高,不易

5、簡化;( EOS+法對于高壓體系需矯正。 5. EOS 法則計(jì)算混合物的汽液平衡時(shí),需要輸入的主要物性數(shù)據(jù)是ij Ci Ci Ci k P T ,通常如何得到相互作用參數(shù)的值?_從混合物的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到。6. 由Wilson 方程計(jì)算常數(shù)減壓下的汽液平衡時(shí),需要輸入的數(shù)據(jù)是Antoine 常數(shù)A i ,B i ,C i ;Rackett 方程常數(shù),;能量參數(shù),2,1,(N j i ii ij =-,Wilson 方程的能量參數(shù)是如何得到的?能從混合物的有關(guān)數(shù)據(jù)(如相平衡得到。 四、計(jì)算題1. 一個(gè)由丙烷(1-異丁烷(2-正丁烷(3的混合氣體,7.01=y ,2.02=y ,1.03=y ,若

6、要求在一個(gè)30的冷凝器中完全冷凝后以液相流出,問冷凝器的最小操作壓力為多少?(用軟件計(jì)算解:x1=y1,x2=y2,x3=y3. 活度系數(shù)近似為1,查表計(jì)算各物質(zhì)的飽和蒸氣壓即可求得最小壓力為 0.863MPa2. 在常壓和25時(shí),測得059.01=x 的異丙醇(1-苯(2溶液的汽相分壓(異丙醇的是1720Pa 。已知25時(shí)異丙醇和苯的飽和蒸汽壓分別是5866和13252Pa 。(a求液相異丙醇的活度系數(shù)(對稱歸一化;(b求該溶液的E G 。 解:由1111x P Py s =得55866059.017205866059.010*=y x P Py s 同樣有:(813252059.01172

7、01013252222-=x P Py s 28ln 941.05ln 059.0ln ln 2211+=+=x x RTG E16.495715.298314.82-=mol J G E3. 苯(1-甲苯(2可以作為理想體系。(a求90時(shí),與x 1=0.3 的液相成平衡的汽相組成和泡點(diǎn)壓力;(b 90和101.325kPa 時(shí)的平衡汽、液相組成多少? (c對于x 1=0.55和y 1=0.75的平衡體系的溫度和壓力各是多少? (dy 1=0.3的混合物氣體在101.325KPa 下被冷卻到100時(shí),混合物的冷凝率多少? 解:查出Antoine 方程常數(shù) K(15.36315.27390=+=

8、T ,由Antoine 方程得(a kPa 136,995.126.5315.36342.27699419.6ln 11=-=-=s s P P同樣得kPa 2.542=s P 由理想體系的汽液平衡關(guān)系得52.074.783.0136kPa 74.787.02.543.01361112211=+=+=P x P y x P x P P s s s(b 由(576.012.54136325.1011112211=-+=+=x x x x P x P P ss 773.0325.101576.0136111=P x P y s (c由222111,x P Py x P Py s s=得 =-=12

9、2121122121ln ln ln x y x y P P x y x y P P ss s s 即K 64.36955.025.045.075.0ln 65.5465.30760580.726.5342.27699419.6=-+-T T T所以kPa 6.66,4.16321=s sP P kPa 84.1192211=+=x P x P P s s (d K(15.37315.273100=+=T ,由Antoine 方程得kPa 1.74,.18021=s s P P (743.0,257.011.74180325.1012111=-+=x x x x544.0,456.0325.1

10、01257.018021=y y設(shè)最初混合物汽相有10mol ,即苯3mol ,甲苯7mol 。冷凝后汽、液相分別為(10-a和a mol ,則:mol 839.7257.0456.03456.010456.010(257.03=-=-+=a a a冷凝率:%39.7810839.710=a 五、圖示題描述下列二元y x T -圖中的變化過程D C B A :這是一個(gè)等壓定(總組成 的降溫過程。A 處于汽相區(qū),降溫到B 點(diǎn)時(shí),即為露點(diǎn),開始有液滴冷凝,隨著溫度的繼續(xù)下降,產(chǎn)生的液相量增加,而汽相量減少,當(dāng)達(dá)到C 點(diǎn),即泡點(diǎn)時(shí),汽相消失,此時(shí),液相的組成與原始汽相組成相同。繼續(xù)降溫到達(dá)D 點(diǎn)。描述下列二元y x P -圖中的變化過程D C B A :這是一等溫等壓的變組成過程。從A 到B ,是液相中