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食品工程 第9-12章 课后习题 解答

习题解 50 第九章

9-1 正庚烷(A )和正辛烷(B )的饱和蒸气压数据如下:

t /℃ 98.4 105.0 110.0 115.0 120.0 125.6

p A 0/kPa 101.3 125.3 140.0 160.0 180.0 205.3

p B 0/kPa 44.4 55.6 64.5 74.8 86.0 101.3

试在总压101.3kPa 下计算气液平衡组成,并作出t -x -y 图。

解: x A =(p -p B 0)/(p A 0-p B 0) y A =p A 0x A /p 计算得下表:

t /℃ 98.4 105.0 110.0 115.0 120.0 125.6

x A 100 65.6 48.7 31.1 16.3 0

y A 100 81.1 67.4 49.1 28.9 0

食品工程 第9-12章 课后习题 解答

9-2 在常压下将某二元混合液其易挥发组分为0.5(摩尔分数,下同),分别进行闪蒸和简单蒸馏,要求液化率相同均为1/3,试分别求出釜液和馏出液组成,假设在操作范围内气液平衡关系可表示为:y =0.5x +0.5。

解:(1)闪蒸 y =qx /(q -1)-x F /(q -1) (1)

y =0.5x +0.5 (2)

由(1)得: y =-0.5x +0.75 (3)

由(2)与(3)得:-0.5x +0.75=0.5x +0.5 x =0.75-0.5=0.25

解得x =x W =0.25 y =0.5×0.25+0.5=0.625

(2)简单蒸馏 因为液化率为1/3,故若原料液为1kmol ,则W =1/3kmol 0986.13ln 15.01ln 21d 5.015.05.0d *d )ln(0.5W 5.0W F W W ==--=--=-+=-=⎰⎰⎰x x x x x x x x x x x y x W F (x W -1)/(-0.5)=1.732 x W -1=-0.866 x W =0.134

由 F =1kmol ,W =1/3kmol 可得D =2/3kmol

1×0.5=x W ×(2/3)+(1/3)×0.134 x D =0.683

9-3 在连续操作的常压精馏塔中分离乙醇水溶液,每小时于泡点下加入料液3000kg ,其中含乙醇30%(质量分数,下同),要求塔顶产品中含乙醇90%,塔底产品中含水99%。试求:塔顶、塔底的产品量(分别用kg/h ,kmol/h 表示)。

解: F '=3000 kg/h x F '=0.3 x D '=0.9

F '=D '+W ' F’x F '=D 'x D '+W 'x W '

3000=D '+W ' 3000×0.3=D '×0.9+W ×0.01

D '=977.5 kg/h W '=3000-977.5=2022.5kg/h

x D =(90/46)/(90/46+10/18)=0.779 x F =(30/46)/(30/46+70/18)=0.144

x W =(1/46)/(99/18+1/46)=0.004 M F =0.144×46+(1-0.144)×18=22.03kg/kmol

M D =0.78×46+0.22×18=39.84kg/kmol M W =0.004×46+0.996×18=18.11kg/kmol

D =D ’/M D =977.5/39.84=24.54kmol/h W =2022.5/18.11=111.68kmol/h