题目
在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇0.4与说.6(均为摩尔分率)的溶液,试求以下各种进料状况下的q值。(1)进料温度40℃;(2)泡点进料;(3)饱和蒸汽进料。常压下甲醇-水溶液的平衡数据列于本题附表中。
在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇0.4与说.6(均为摩尔分率)的溶液,试求以下各种进料状况下的q值。(1)进料温度40℃;(2)泡点进料;(3)饱和蒸汽进料。
常压下甲醇-水溶液的平衡数据列于本题附表中。
题目解答
答案
解:(1)进料温度40℃
75.3℃时,甲醇的汽化潜热r1 = 825kJ/kg
水蒸汽的汽化潜热r2 = 2313.6kJ/kg
57.6℃时 ,甲醇的比热 CV1 = 2.784kJ/(kg·℃)
水蒸汽的比热 CV2 = 4.178kJ/(kg·℃)
查附表给出数据 当xA = 0.4时,平衡温度t = 75.3℃
∴40℃进料为冷液体进料
即 将1mol进料变成饱和蒸汽所需热量包括两部分
一部分是将40℃冷液体变成饱和液体的热量Q1,二是将75.3℃饱和液体变成气体所需要的汽化潜热Q2 ,即 q = (Q1+Q2)/ Q2 = 1 + (Q1/Q2)
Q1 = 0.4×32×2.784×(75.3-40)= 2850.748kJ/kg
Q2 = 825×0.4×32 + 2313.6×0.6×18 = 35546.88 kJ/kg
∴q = 1 +(Q1/Q2)= 1.08
(2)泡点进料
泡点进料即为饱和液体进料 ∴q = 1
(3)饱和蒸汽进料 q = 0
解析
步骤 1：确定进料状态
根据题目给出的条件，需要计算三种不同进料状态下的q值。q值是进料热状态参数，表示将1mol进料变成饱和蒸汽所需热量与将1mol饱和液体变成饱和蒸汽所需热量的比值。q值的计算需要考虑进料的温度、汽化潜热和比热等参数。
步骤 2：计算进料温度40℃时的q值
在40℃时，进料为冷液体进料。将1mol进料变成饱和蒸汽所需热量包括两部分：一部分是将40℃冷液体变成饱和液体的热量Q1，另一部分是将饱和液体变成气体所需要的汽化潜热Q2。q值计算公式为q = 1 + (Q1/Q2)。
步骤 3：计算泡点进料时的q值
泡点进料即为饱和液体进料，q值为1。
步骤 4：计算饱和蒸汽进料时的q值
饱和蒸汽进料时，q值为0。
根据题目给出的条件，需要计算三种不同进料状态下的q值。q值是进料热状态参数，表示将1mol进料变成饱和蒸汽所需热量与将1mol饱和液体变成饱和蒸汽所需热量的比值。q值的计算需要考虑进料的温度、汽化潜热和比热等参数。
步骤 2：计算进料温度40℃时的q值
在40℃时，进料为冷液体进料。将1mol进料变成饱和蒸汽所需热量包括两部分：一部分是将40℃冷液体变成饱和液体的热量Q1，另一部分是将饱和液体变成气体所需要的汽化潜热Q2。q值计算公式为q = 1 + (Q1/Q2)。
步骤 3：计算泡点进料时的q值
泡点进料即为饱和液体进料，q值为1。
步骤 4：计算饱和蒸汽进料时的q值
饱和蒸汽进料时，q值为0。