例 9-4 精馏塔内的摩尔流率-|||-如图 9-19。 用一连续精馏塔分离乙醇-水混合液。原-|||-料液中含乙醇摩尔分数为0.40,于40℃加入塔中。塔顶-|||-设全凝器,泡点回流,所用回流比为3。塔顶馏出液含-|||-乙醇摩尔分数为0.78,釜液含乙醇摩尔分数为0.02。试-|||-以 1kmol/s 加料为基准计算塔内气、液两相的流量。-|||-D=0.5-|||-V=2. 0.78-|||-L=1.5-|||-F=1-|||-_(F)=0.40-|||-Z=2.603-|||-hat (v)=2.103-|||-W=0.5-|||-_(w)=0.02-|||-图 9-19 例 9-4 附图

考查要点：本题主要考查连续精馏塔的物料衡算、恒摩尔流假设的应用，以及进料热状况对提馏段流量的影响。

解题核心思路：

1. 全塔物料衡算：利用摩尔分数关系计算馏出液（D）和釜液（W）的流量。
2. 精馏段流量计算：根据回流比（R）确定液相流量（L）和气相流量（V）。
3. 提馏段流量计算：结合进料热状况参数（q）计算提馏段的液相流量（L）和气相流量（$\overline{V}$）。

破题关键点：

• 恒摩尔流假设：气相流量在精馏段和提馏段相等（$V = \overline{V}$）。
• q值的计算：需通过混合物的平均热容和汽化潜热确定进料热状况。

1. 全塔物料衡算

根据全塔物料守恒，馏出液与加料的比值为：
$\frac{D}{F} = \frac{x_F - x_W}{x_D - x_W} = \frac{0.40 - 0.02}{0.78 - 0.02} = 0.5 \quad \Rightarrow \quad D = 0.5 \, \text{kmol/s}$
釜液流量为：
$W = F - D = 1 - 0.5 = 0.5 \, \text{kmol/s}$

2. 精馏段流量计算

• 液相流量：由回流比定义得：
  $L = R \cdot D = 3 \times 0.5 = 1.5 \, \text{kmol/s}$
• 气相流量：根据恒摩尔流假设：
  $V = (R + 1) \cdot D = 4 \times 0.5 = 2 \, \text{kmol/s}$

3. 提馏段流量计算

• q值计算：
  混合物的平均热容为：
  $C_{m} = x_F C_{mA} + (1 - x_F) C_{mB} = 0.4 \times 142 + 0.6 \times 75.2 = 93.52 \, \text{kJ/(kmol·°C)}$
  平均汽化潜热为：
  $\overline{r} = x_F r_A + (1 - x_F) r_B = 0.4 \times 39300 + 0.6 \times 40700 = 40140 \, \text{kJ/kmol}$
  进料热状况参数：
  $q = 1 + \frac{C_m}{\overline{r}} (T_{\text{泡点}} - t_F) = 1 + \frac{93.52}{40140} \times (80.7 - 40) \approx 1.103$

• 提馏段液相流量：
  $L = L_{\text{精馏段}} + q \cdot F = 1.5 + 1.103 \times 1 = 2.603 \, \text{kmol/s}$

• 提馏段气相流量：
  $\overline{V} = L - W = 2.603 - 0.5 = 2.103 \, \text{kmol/s}$