《化工原理》第四版习题答案

绪 论

【0-1】 1m3水中溶解0.05kmol CO2,试求溶液中CO2的摩尔分数,水的密度为100kg/m3。

解 水1000kg/m3?1000kmol/m3

18 CO2的摩尔分数x?0.05?8.99?10?4 10000.05?18【0-2】在压力为101325Pa、温度为25℃条件下,甲醇在空气中达到饱和状态。试求:(1)甲醇的饱和蒸气压pA;(2)空气中甲醇的组成,以摩尔分数yA、质量分数?A、浓度cA、质量浓度?A表示。

解 (1)甲醇的饱和蒸气压pA

lgpA?7.19736?1574.99 p25?238.86A?16.9kPa

(2) 空气中甲醇的组成 摩尔分数 质量分数 浓度

cA?yA?16.9?0.167 101.3250.167?32?0.181

0.167?32?(1?0.167)?29?A?pA16.9??6.82?10?3 kmol/m3 RT8.314?298质量浓度

?A?cAMA=6.82?10?3?32?0.218 kg/m3

【0-3】1000kg的电解液中含NaOH质量分数10%、NaCl的质量分数10%、H2O的质量分数80%,用真空蒸发器浓缩,食盐结晶分离后的浓缩液中含NaOH 50%、NaCl 2%、H2O48%,均为质量分数。试求:(1)水分蒸发量;(2)分离的食盐量;(3)食盐分离后的浓缩液量。在全过程中,溶液中的NaOH量保持一定。

解 电解液1000kg 浓缩液中

1

NaOH 1000×0.l=100kg 1000×0.l=100kg

NaOH

?=0.5(质量分数) ?=0.02(质量分数)

NaOH H2O

NaCl H2O

1000×0.8=800kg ?=0.48(质量分数)

在全过程中,溶液中NaOH量保持一定,为100kg

浓缩液量为100/0.5?200kg 200kg浓缩液中,水的含量为200×0.48=96kg,故水的蒸发量为800-96=704kg

浓缩液中100-4=96kg

NaCl的含量为200×0.02=4kg,故分离的

NaCl量为

2

第一章 流体流动

流体的压力

【1-1】容器A中的气体表压为60kPa,容器B中的气体真空度为1.2?104Pa。试分别求出A、B二容器中气体的绝对压力为若干帕,该处环境的大气压力等于标准大气压力。

解 标准大气压力为101.325kPa 容器A的绝对压力 容器B的绝对压力

pA?101.325+60?161.325 kPa pB?101.325?12?89.325 kPa

【1-2】某设备进、出口的表压分别为-12kPa和157kPa,当地大气压力为101.3kPa。试求此设备的进、出口的绝对压力及进、出的压力差各为多少帕。

解 进口绝对压力

p进?101.3?12?89.3 kPa p出?101. 3?157?258.3 kPa

出口绝对压力 进、出口的压力差

?p?157?(?12)?157?12?169kPa 或 ?p?258. 3?89. 3?169 kPa

流体的密度

【1-3】正庚烷和正辛烷混合液中,正庚烷的摩尔分数为0.4,试求该混合液在20℃下的密度。

解 正庚烷的摩尔质量为100k114kg/k。m olg/,o正kml辛烷的摩尔质量为

将摩尔分数换算为质量分数

3

正庚烷的质量分数 正辛烷的质量分数

?1?0.4?100?0.369

0.4?100?0.6?114?2?1?0.369?0.631

从附录四查得20℃下正庚烷的密度?1?684kg/m3,正辛烷的密度为

?2?703kg/m3

混合液的密度

?m?10.3690.631?684703?696kg/m3

【1-4】温度20℃,苯与甲苯按4:6的体积比进行混合,求其混合液的密度。

解 20℃时,苯的密度为879kg/m3,甲苯的密度为867kg/m3。 混合液密度

?m?879?.0?4 8.?6678?07.1k8g /3m【1-5】有一气柜,满装时可装6000m3混合气体,已知混合气体各组分的体积分数为

H2N2COCO2CH40.4 0.2 0.32 0.07 0.01

操作压力的表压为5.5kPa,温度为40℃。试求:(1)混合气体在操作条件下的密度;(2)混合气体的量为多少kmol。

T?273?4?0K3,13p1?0.1 3.?5 ?5.1(绝对压力)0k6P a8

混合气体的摩尔质量

Mm?2?0.4?28?0.2?28?0.32?44?0.07?16?0.01?18.6 kg/kmol

(1)混合气体在操作条件下的密度为

?m?pMm106.8?18.6??0.763 kg/m3 RT8.314?313(2)混合气体V?6000m3,摩尔体积为Mm?m?18.63m/kmol 0.763混合气体的量为

n?V6000?0.763??246 kmolMm18.6

?m 4

联系客服:779662525#qq.com(#替换为@) 苏ICP备20003344号-4