化工原理 (王晓红版)第一章 习题答 案

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1、第1章1．在一个容器中，盛有苯和甲苯的混合物。已知苯的质量分率为0.4，甲苯为0.6，求293K时容器中混合物的密度？（原题1）33解：在293K时，879kg/m，867kg/m。苯甲苯在293K时，苯和甲苯的混合物的密度为：1xx0.40.6wAwB879867mAB3所以，872kg/mm2．已知某混合气体的组成为18%N2、54%H2和28%CO2（均为体积分率），试求100m3的混合气体在温度为300K和1MPa下的质量？（原题2）解：混合气体可以视为理想气体，则：6pv1101003n

2、4010molRT8.3144300混合气体的平均摩尔质量为：MMyMyMy280.1820.54440.2818.44kg/kmolmAABBCC混合气体的质量为：mnM40kmol18.44kg/kmol737.6kgm3．某设备进出口测压仪表的读数分别为45mmHg（真空度）和700mmHg（表压），求两处的绝对压强差是多少kPa？（原题3）解：pp45，pp7001020所以ppp745mmHg745133.3Pa99.3kPa214．如图所示的储槽内盛有密度为800kg/

3、m3的油，U型管压差计中的指示液为水银，读数R=0.4m，设容器液面上方的压强P0=15kPa（表压），求容器内的液面距底面的高度h？（原题4）解：对于U型管压差计：pppgh，ppgR左a0油右a汞汞gR-p0136009.80.415000所以可以得到：hm4.88mg8009.8油5．如图所示，用U形管压差计测量某容器内水上方气体的压强，指示液为水银，读数R=4cm，H=80cm，试计算容器内水上方的真空度为多少kPa？现在由于精度需要，希望读数增大到原来的20倍，请问应该选择密度为多少的指示液？（

4、U型管左端的液位可以认为不变）。题1-5附图解：对于U型管压差计：ppgH，ppgR左水右a汞所以可以得到：真空度ppgH-gR10009.80.8136009.80.04Pa2.51kPaa水汞读数改变后，根据题意：gRgR'汞指示汞R1360033所以kg/m680kg/m指示R'206．现用列管换热器进行空气的预热，测得空气在管内的流速为15m/s，其平均温度为60℃，压强为200kPa（表压强），换热器的管束由150根φ30mm×2.5mm的钢管组成。请计算：（1）空气的质

5、量流量；（2）操作条件下空气的体积流量；（3）标准状况下空气的体积流量。3解：（1）查表可知，在60℃时空气的密度为1.06kg/m，在压强为200kPa时，其密度为：1.0633'p'101.3200kg/m3.15kg/mp101.33.1422空气的质量流量为：w'uA3.15151500.0253.48kg/ss43.14223（2）操作条件空气的体积流量为：VuA151500.0251.10m/ss43（3）查表可知，标准状况下空气的密度为：1.205kg/m标ws3.4

6、83标准状况下空气的体积流量为：Vs'2.89m/s1.205标7．有一套管冷却器，内管为φ25×2.5mm，外管为φ57×3.5mm，冷冻盐水在套管环隙中流动，已知盐水流量为3.73吨/小时，密度为1150kg/m3，粘度为1.2厘泊，试判断其流动类型？解：设套管的外管内径为d，内管的外径为d。水通过环隙的流速为：123Vw3.7310ssum/s0.612m/sA223.14222dd360011500.0500.0251244环隙的当量直径为：ddd0.0500.0250.025

7、me12du0.0250.6121150e所以Re14662.531.210所以流动类型为湍流。8．如图所示的高位槽的水面距出水管的垂直距离保持为6m不变，水管系采用内径68mm的钢管，设总的压头损失为5.7m水柱（不包括排水管出口的压头损失），试求每小时可输送的水量？（原题6）题1-8图解：以高位槽水面为上游截面1—1’，水管出口管截面内侧为下游截面2—2’，并以出水管中心线为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式，即：22upup1122ZHZH1e2f2gg2gg式中：Z6m，Z0，u0

8、，p（表压强）0，p（表压强）0，H0，12112eH5.7m。f将以上各值代入柏努利方程，可以得到：u22gZ1Hf29.8165.7m/s2.43m/s12123V360