《化工原理》第四版习题答案(1) 2

《化工原理》第四版习题答案(1) 2
《化工原理》第四版习题答案(1)2
《化工原理》第四版习题答案
绪论
【0-1】1m3水中溶解0.05kmolco2，试求溶液中co2的摩尔分数，水的密度为
100kg/m3。

解水1000kg/m3?1000kmol/m3
18co2的摩尔分数x?0.05?8.99?10?410000.05?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。

求解(1)甲醇的饱和状态蒸气压p?a
lgp?a?7.19736?1574.99p?a?16.9kpa
25?238.86(2)空气中甲醇的共同组成摩尔分数质量分数浓度
ca?ya?16.9?0.167101.3250.167?32?0.181
0.167?32?(1?0.167)?29?a?pa16.9??6.82?10?3kmol/m3rt8.314?298质量浓度
acama=6.82103320.218kg/m3
【0-3】1000kg的电解液中不含naoh质量分数10%、nacl的质量分数10%、h2o的质量分数80%，用真空蒸发器铀，食盐结晶拆分后的浓缩液中不含naoh50%、nacl2%、
h2o48%，均为质量分数。

试求：(1)水分蒸发量；(2)拆分的食盐量；(3)食盐拆分后的浓缩液量。

在全过程中，溶液中的naoh量维持一定。

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求解电解液1000kg浓缩液中
naohnaoh
h2o
1000×0.l=100kg1000×0.l=100kg
naoh
=0.5（质量分数）?=0.02（质量分数）
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?200kg200kg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
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。

先行分别算出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同于标准大气压力。

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?161.325kpapb?101.325?12?89.325kpa
nacl的含量为200×0.02=4kg，故分离的
nacl量为
【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。

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解进口绝对压力
p入?101.3?12?89.3kpap出来?101.3?157?258.3kpa
出口绝对压力进、出口的压力差
p157（?12）?157?12?169kpa或?p?258.3?89.3?169kpa
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。

molg/，o正kml辛烷的摩尔质量为
将摩尔分数折算为质量分数正庚烷的质量分数正辛烷的质量分数
10.41000.369
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
2703kg/m3
混合液的密度
m10.3690.631684703696kg/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。

求解20℃时，苯的密度为879kg/m3，甲苯的密度为867kg/m3。

混合液密度
m879.048．?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
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h2n2coco2ch40.40.20.320.070.01
操作方式压力的表压为5.5kpa，温度为40℃。

试求：(1)混合气体在操作方式条件下的密度；(2)混合气体的量为多少kmol。

解
t?273?4?0k3，13p1?0.13.?5?5.1（绝对压力）0k6pa8
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?18.6kg/kmol
(1)混合气体在操作条件下的密度为
mpmm106.818.60.763kg/m3rt8.314313(2)混合气体v?6000m3，摩尔体积为mm?m?18.63m/kmol0.763
混合气体的量为
n?v6000?0.763??246kmolmm18.6
m流体静力学
【1-6】例如习题1-6附图右图，存有一端半封闭的管子，放入若干水后，好像填入
常温水槽中，管中水柱较水槽液面高于2m，大气压力为101.2kpa。

试求：(1)管子上端空
间的压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间空度；(4)若将水改成四氯化碳，
管中四氯化碳液槽的液面高于多少米？
解管中水柱高出槽液面2m，h=2m水柱。

(1)管子上端空间的绝对压力p绝在水平面
1?1'处的压力平衡，有
p绝??gh?大气压力p绝?101200?1000?9.81?2?81580pa（绝对压力）习题1-6附图
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当地绝对的真柱较
(2)管子上端空间的表压p表
p表中?p绝-大气压力=81580?101200??19620pa
(3)管子上端空间的真空度p真
p真=-p表中=-??19620??19620pa
(4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度h'
h'??水h?ccl4常温下四氯化碳的密度，从第三章四Malvaleix
为?cclh'?1000?2?1.25m15944?1594kg/m3
【1-7】在20℃条件下，在试管内先装入12cm高的水银，再在其上面装入5cm高的水。

水银的密度为13550kg/m3，当地大气压力为101kpa。

试求试管底部的绝对压力为多少pa。

解水的密度?水=998kg/m3
p?101?103??0.12?13550?0.05?998??9.81?117.4?103pa
【1-8】例如习题1-8附图右图，容器内贮有密度为1250kg/m3的液体，液面高度为
3.2m。

容器侧壁上存有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m及1m，容器上部空间的
压力（表压）为29.4kpa。

试求：(1)压差计读数（命令液密度为1400kg/m3）；(2)a、b
两个弹簧压力表的读数。

解容器上部空间的压力p?29.4kpa（表压）液体密度
1250kg/m3，命令液密度?0?1400kg/m3
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