《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p?A
lgp?A?7.19736?1574.99 p?A?16.9kPa
25?238.86(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。
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解 电解液1000kg 浓缩液中
NaOH NaOH
H2O
1000×0.l=100kg 1000×0.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?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
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
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 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
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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。
解
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/kmol0.763
混合气体的量为
n?V6000?0.763??246 kmolMm18.6
?m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，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)若将水换成四氯化碳，管中四氯化碳液槽的液面高出多少米？
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?81580 Pa（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? p绝-大气压力=81580?101200??19620 Pa
(3)管子上端空间的真空度p真
p真=-p表=-??19620??19620 Pa
(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，从附录四查得为?cclh'?1000?2?1.25 m 15944?1594 kg/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】如习题1-8附图所示，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（指示液密度为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，指示液密度?0?1400kg/m3
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