Bài tập về nhiệt độ áp suất

Xác định nhiệt độ điểm sương của hổn hợp hơi có thành phần giống như kết quả của câu 1 (thành phần của pha hơi) ở áp suất 780 mmHg. Áp suất hơi của benzene và toluene phụ thuộc vào nhiệt độ theo phương trình giống như trong câu Hổn hợp tuân theo định luật Raoult.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài tập về nhiệt độ áp suấtĐề 1Câu 1 Xác định thành phần pha lỏng và pha hơi của hổn hợp benzene - toluene ởnhiệt độ 950C và áp suất 760 mmHg. Cho biết áp suất hơi của benzene và toluenephụ thuộc vào nhiệt độ theo phương trình sau :   Pbenzene = 106,90565 - 1211,033/(220,79 + t)   Ptoluene = 106,95464 - 1344,8/(219,482 + t) Pbenzene : áp suất hơi của benzene tính bằng mmHg Ptoluene : áp suất hơi của toluene tính bằng mmHg t : nhiệt độ (0C) Hổn hợp tuân theo định luật Raoult.Câu 2 Xác định nhiệt độ điểm sương của hổn hợp hơi có thành phần giống nhưkết quả của câu 1 (thành phần của pha hơi) ở áp suất 780 mmHg. Áp suất hơi củabenzene và toluene phụ thuộc vào nhiệt độ theo phương trình giống như trong câu1. Hổn hợp tuân theo định luật Raoult.Câu 3 Một thiết bị làm việc ở áp suất thường để tách hổn hợp benzene - toluenecó thành phần benzene (cấu tử dễ bay hơi) là 37,5% (theo % khối lượng). Sảnphẩm đỉnh có thành phần benzene là 96% (theo % khối lượng), sản phẩm đáy cóthành phần benzene là 8% (theo % khối lượng). Nhập liệu vào hệ thống ở nhiệtđộ sôi. 3.1. Thiết lập phương trình đường làm việc phần luyện và trình bày cáchxác định số đoạn lý thuyết, cho biết tỉ số hoàn lưu thích hợp là R = 1,5 Rmin, sốliệu cân bằng của hệ benzene - toluene được cho trong bảng sau :ybenzene 0 0,118 0,214 0,380 0,511 0,619 0,712 0,790 0,854 0,910 0,959 1xbenzene 0 0,05 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1Nhiệt 110,6 108,3 106,1 102,2 98,6 95,2 92,1 89,1 86,8 84,4 82,3 80,2độ sôi(0C) 3.2 Tính lượng khối lượng sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy và khối lượnghơi ra khỏi đỉnh tháp, nếu khối lượng nhập liệu vào hệ thống là 1000 kg/giờ?Bài giải đề 1Câu 1 (3 điểm) Gọi : xB, xT là phân mol tương ứng của benzene và toluene trong pha lỏng. yB, yT là phân mol tương ứng của benzene và toluene trong pha hơi. PB, PT là áp suất hơi tương ứng của benzene và toluene ở 950C. pB, pT là áp suất riêng phần của benzene và toluene trong hổn hợp. P là áp suất tổng cộng của hổn hợp P = 760 mmHg. Ở 950C áp suất hơi của benzene và toluene là :     PB = 106,90565 - 1211,033/(220,79 + t) = 106,90565 - 1211,033/(220,79 + 95) PB = 103,070719 = 1176,843 mmHg     PT = 106,95464 - 1344,8/(219,482 + t) = 106,95464 - 1344,8/(219,482 + 95) PT = 106,95464 = 476,8718 mmHg Áp dụng định luật Raoult pB = PB *xB = 1176,843*xB pT = PT*xT = 476,8718*xT = 476,8718*(1- xB) (vì xB + xT =1) P = pB + pT = 760 mmHg ⇒ 1176,843*xB + 476,8718(1- xB) = 760 ⇒ 1176,843*xB + 476,8718 - 476,8718*xB = 760 ⇒ 699,9713 *xB = 283,1282 ⇒ xB = 283,1282 /699,9713 xB = 0,4045, xT = 1- xB = 1- 0,4045 = 0,5955 yB = (PB *xB)/P = (1176,843* 0,4055)/760 = 0,6263 ⇒ yT = 1- yB = 1- 0,6263 = 0,3736. Vậy : Thành phần của pha lỏng là : xB = 0,4045 = 40,45%, xT = 0,5955 = 59,55% Thành phần của pha hơi là : yB = 0,6263 = 62,63%, yT = 0,3737 = 37,37%Câu 2 (3 điểm) Gọi : xB, xT là phân mol tương ứng của benzene và toluene trong pha lỏng. yB, yT là phân mol tương ứng của benzene và toluene trong pha hơi. PB, PT là áp suất hơi tương ứng của benzene và toluene ở 950C. P là áp suất tổng cộng của hổn hợp P = 780 mmHg. Theo kết quả câu 1 : yB = 0,6263 = 62,63% yT = 0,3737 = 37,37% Áp dụng định luật Raoult : yB = (PB *xB)/P = 0,6263 ⇒ xB = (P/PB)*0,6263 = (780 *0,6263)/PB ⇒ xB = 488,514/ PB yT = (PT *xT)/P = 0,3737 ⇒ xT = (P/PT)*0,3737 = (780 *0,3737)/PT ⇒ xT = 291,4573/ PT Vì hệ thống có 2 cấu tử nên xB + xT =1 ⇒ (488,514/ PB) + (291,4573/ PT) =1 Ở mổi nhiệt độ sẽ tồn tại áp suất hơi tương ứng của benzene (PB) vàtoluene (PT), nhiệt độ điểm sương của hổn hợp là nhiệt độ ứng với áp suất hơiđáp ứng phương trình (488,514/ PB) + (291,4573/ PT) =1. Do đó để tìm nhiệt độđiểm sương của hổn hợp sử dụng phương pháp thử sai, giả sử một nhiệt độ sẽ cómột áp suất hơi tương ứng của benzene (PB) và toluene (PT) nhiệt độ nào đáp ứngphương trình (488,514/ PB) + (291,4573/ PT) =1 là nhiệt độ điểm sương của hổnhợp. Kết quả trình bày ở bảng sau: Nhiệt độ (0C) PB (mm Hg) PT (mm Hg) (488,514/ PB) + (291,4573/ PT) 90 1020,991 406,7378 0,4785 + 0,7158 = 1,1943 100 1350,491 556,3219 0,3617 + 0,5233 = 0,8850 96 ...