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化工原理习题答案

100kg/m 3°0.05 x Xecu 1000 0 05 . 18(1)甲醇的饱和蒸气压p o A24 25浓缩液量为 100/0.5 200kg200kg 浓缩液中,水的含量为 200 X0.48=96kg ,故水的蒸发量为 800-96=704kg浓缩液中 NaCl 的含量为 200X0.02=4kg ,故分离的 NaCl 量为100-4=96kg1574.99几 16.9kPa25 238.86【0-1】1m 3水中溶解0.05kmolCO 2, 试求溶液中C02的摩尔分数,水的密度为解水 1000 kg/ m 3葺 kmol/ m318【0-2】在压力为 101325 Pa 、温度为25 C 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 质量浓度P A ; (2)空气中甲醇的组成,以摩尔分数y A 、质量分数A、浓度A表示。

摩尔分数 y A 质量分数 浓度C AP A RT 质量浓度 【0-3 】1000kg 1690.167 101.325 0.167 32 0.1810.167 32 (1 0.167) 2916.9 3 3 6.82 10 kmol/ m 8.314 298 3 3C A M A = 6.82 10 32 0.218 kg / m的电解液中含 NaOH 质量分数10%、NaCl 的质量分数 10%、H 2O 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%、NaCI 2%、 H 2O 48%,均为质量分数。

试求:(1)水分蒸发量;(2)分离的食盐量;(3)食盐分离后的浓缩解电[解液 1000kg浓缩液中NaOH 1000 xc.l=100kg NaOH =0.5 (质量分数) NaOH 1000X0.l=100kg NaCl =0.02 (质量分数) HaO1000X 0.8=800kgH 2O=0.48 (质量分数)NaOH 量保持一定。

100kg在全过程中,溶液中NaOHt 保持一定,为C02的摩尔分数8.99 10lg p o A 7.19736 液量。

在全过程中,溶液中的第一章 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 P A 101.325+60 161.325 kPa 容器B 的绝对压力p B 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。

进、出口的压力差将摩尔分数换算为质量分数879 0.4 867 0.6871.8 kg / m 36000m 3混合气体,已知混合气体各组分的体积分数为684 70320 C,苯与甲苯按 4:6的体积比进行混合,求其混合液的密度。

正庚烷的质量分数 正辛烷的质量分数 从附录四查得 0.4 1000.4 100 1 0.369 20 C 下正庚烷的密度0.6 1140^90.631!684kg/m 1 * 3,正辛烷的密度为2703 kg /m 3混合液的密度【1-4】温度 解 20 C 时,苯的密度为879 kg / m 3,甲苯的密度为3867 kg / mH 2 N 2 COCO 2CH 4解进口绝对压力p 进 101.3 12 89.3 kPa出口绝对压力p 出 101.3 157 258.3 kPap 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 C 下的密度。

解正庚烷的摩尔质量为100kg/ kmol ,正辛烷的摩尔质量为 114kg / kmol 。

混合液密度 【1-5】有一气柜,满装时可装0.4 0.2 0.32 0.07 0.01操作压力的表压为 5.5kPa,温度为40 C。

试求:⑴混合气体在操作条件下的密度; 混合气体的量为多少kmol。

解T 273 40 313K,p 101. 3 5. 5 106. 8 kPa(绝对压力)混合气体的摩尔质量2 0.4 28 0.2 28 0.32 44 0.07 16 0.01 (1)混合气体在操作条件下的密度为(3)管子上端空间的真空度p真p真=-p表=-19620 19620 Pa⑷槽内为四氯化碳,管中液柱高度h'水hh' ——CCl4 18.6 kg / kmolpM m RT 106.8 18.68.314 3130.763 kg / m3⑵混合气体V 6000m3,摩尔体积为M m 竺m3/kmol0.763混合气体的量为nM m 6000 0.763246 kmol 流体静力学【1-6】如习题1-6附图所示,有一端封闭的管子,装入若干水后,倒插入常温水槽中,管中水柱较水槽液面高出2m,当地大气压力为101.2kPa。

试求:(1)管子上端空间的绝对压力;(2)管子上端空间的表压;(3)管子上端空间的真空度;氯化碳液柱较槽的液面高出多少米?解管中水柱高出槽液面2m,h=2m水柱。

(4)若将水换成四氯化碳,管中四(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 81580 Pa(绝对压力)⑵管子上端空间的表压p表p绝-大气压力=81580 101200 19620 Pa常温下四氯化碳的密度,从附录四查得为1594 kg / m3习题1-6附图解 水的密度水=998kg/m 333p 101 10 0.12 13550 0.05 998 9.81 117.4 10 Pa皆为水。

若指示液读数为 R 150mm ,试求A 、B 两点的压力差。

解 等压面1 1',p p ;5P A H 水 gp'1 P B 0.5 H R 水g R 汞g由以上三式,得h'1000 2 1594【1-7】在20 C 条件下,在试管内先装入1.25 m12cm 高的水银, 再在其上面装入 5cm 高的水。

水银的密度为 13550kg / m 3,当地大气压力为101kPa 。

试求试管底部的绝对压力为多少Pa 。

【1-8】如习题1-8附图所示,容器内贮有密度为 1250kg / m 3的液体,液面高度为3.2m 。

容器侧壁上有两根测压管线,距容器底的高度分别为压)为29.4kPa 。

试求:(1)压差计读数(指示液密度为 表的读数。

解容器上部空间的压力p 29. 4kPa (表压)3液体密度 1250kg/m ,指示液密度。

1400kg /(1)压差计读数 R=?P P 3.2 1 h R g p'1 p 3.2 2 1 h g R 0g p 2.2 hR g P 2.2 h g R °gRgP Ap 3.2 129.4 103 2.2 1250 9.81 56.4 103 PaP B3.2 2 g29.4 103 1.2 1250 9.81 44.1 103Pa【1-9】如习题1-9附图所示的测压差装置,其U 形压差计的指示液为水银,其他管中2m 及1m ,容器上部空间的压力(表在等压面11' 上 口P ;因g 0 °,故R 0习题1-9附图P A P B R 汞g °.5 R 水g已知R 0.15m,汞13600kg / m3,P A P B0.15 13600 9.81 0.5 0.15 1000 9.8113.64 1 03Pa 13.64 kPa【1-10】常温的水在如习题1-10附图所示的管路中流动,为测量A、B两截面间的压力差,安装了两个串联的U形管压差计,指示液为汞。

测压用的连接管中充满水。

两管的连接管中,充满空气。

若测压前两U形压差计的水银液面为同一高度,试推导两点的压力差p 与液柱压力汁的读数 R 、R 2之间的关系式。

解 设测压前两 U 形压差计的水银液面,距输水管中心 线的距离为H 。

在等压面2 2'处R 1R 1 R 2P 2 P A H —水 g R 1 汞 g2气g因P 2 P 2,由上两式求得水气P A P B (R 只2)汞2g因气 水【1-11】力了排除煤气管中的少量积水,用如习题1-11附图所示水封设备,使水由煤气管路上的垂直管排出。

已 知煤气压力为 10kPa (表压),试计算水封管插入液面下的 深度h 最小应为若干米。

P g10 1031.02m1000 9 81流量与流速【1-12】有密度为1800 kg / m 3的液体,在内径为60mm 的管中输送到某处。

若其流速为0.8m/s ,试求该液体的体积流量(m 3/ h) 、质量流量kg/s 与质量流速kg/ m 2 s解 (1)体积流量0Vd 2u 0.062 0.82.26 10 3m 3 /s 8.14 m 3/ h4 4(2)质量流量 q m q v 2.26 310 1800 4.07 kg / sR 2p'2 P BH -水 g R 2 汞 gP A P BR 1 R 2水 汞-g严f 处尢f习题1-11附图q 4 072(3)质量流速=土 = 一:——=1440 kg/(m s) A _ 0 0624 '【1-13】如习题 1-13附图所示的套管式换热器,其内管为 33.5mm 3.25mm ,外管为60mm 3.5mm 。

内管中有密度为1150kg/m 、流量为5000kg/ h 的冷冻盐水流动。

内、外管之间的环隙有绝对压力为0.5MPa,进、出口平均温度为 0C ,流量为160kg/h 的气体流动。

在标准状态下(0 C,101.325kPa ),气体的密度为1.2kg/ m 4 5。

试求气体和盐水的流速。

内管内径 d 内 33.5 3.25 2 27mm 0.027 m2.11236000 027 4 '【1-14】如习题1-14附图所示,从一主管向两支管输送 20 C 的水。

要求主管中水的流速约为1.0n / s ,支管1与支管2中水的流量分别为 20t/h 与10t/h 。

试计算主管的内径,并从 无缝钢管规格表中选择合适的管径,最后计算出主管内的流速。

4q m q m1 q m2 20 10 30t / h 30 10 kg /h解 水:t 20C,998.2kg/m 3 1000 kg / m 3主管的流量体积流量q v30 103 1000330m /h ,流速u 1.0m / s解 液体1150 kg /m 3液体质量流量5000kg / h ,体积流量50003 /qv甘/'流速5000/1150气体质量流量 密度流速23600 — 0 0530 0335 4 ' '160 kg/h体积流量160 /5.92b4Dl/b习题1-13附图 习题1-14附图3mq m曇mA h士 5.92kg/1013255.67 m/ sU 1 0.5m/s另一计算法管径 d 300.103m 103 mm 选择 108mm 4mm 无缝钢管,内径为 d 100mm , 主管内水的流速U q m /360° 30/36001 06 m/s 4 W)2 4d2连续性方程与伯努利方程 【1-15】常温的水在如习题 1-15附图所示的管路中流动。

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