化工基础第四章习题答案

《化工设备机械基础》习题解答第一章化工设备材料及其选择一. 名词解释1.蠕变：在高温时，在一定的应力下，应变随时间而增加的现象。

或者金属在高温和应力的作用下逐渐产生塑性变形的现象。

2.延伸率：试件受拉力拉断后，总伸长的长度与原始长度之比的百分率。

3.弹性模数(E)：材料在弹性范围内，应力和应变成正比，即σ=Eε,比例系数E为弹性模数。

4.硬度：金属材料表面上不大的体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力。

5.冲击功与冲击韧性：冲击功是冲击负荷使试样破断所做的功。

冲击韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的一种及时和迅速塑性变形的能力。

6.泊桑比（μ）：拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。

对于钢材，μ=0.3 。

7.耐腐蚀性：金属和合金对周围介质侵蚀（发生化学和电化学作用引起的破坏）的抵抗能力。

8.抗氧化性：金属和合金抵抗被氧化的能力。

9.屈服点：金属材料发生屈服现象的应力，即开始出现塑性变形的应力。

它代表材料抵抗产生塑性变形的能力。

10.抗拉强度：金属材料在受力过程中，从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值。

1.镇静钢：镇静钢在用冶炼时用强脱氧剂 Si, Al等完全脱氧脱氧，是脱氧完全的钢。

把FeO中的氧还原出来，生成SiO2和Al2O3。

钢锭膜上大下小，浇注后钢液从底部向上，向中心顺序地凝固。

钢锭上部形成集中缩孔，内部紧密坚实。

2.沸腾钢：沸腾钢在冶炼时用弱脱氧剂Mn脱氧，是脱氧不完全的钢。

其锭模上小下大，浇注后钢液在锭模中发生自脱氧反应，放出大量CO 气体，造成沸腾现象。

沸腾钢锭中没有缩孔，凝固收缩后气体分散为很多形状不同的气泡，布满全锭之中，因而内部结构疏松。

3.半镇静钢：介于镇静钢和沸腾钢之间，锭模也是上小下大，钢锭内部结构下半部像沸腾钢，上半部像镇静钢。

4.低碳钢：含碳量低于0.25%的碳素钢。

5.低合金钢：一般合金元素总含量小于5%的合金钢。

6.碳素钢：这种钢的合金元素含量低，而且这些合金元素不是为了改善钢材性能人为加入的。

2.如习题1燃烧炉的平壁是一层厚度为230mm 的耐火砖（ λ =1.163)、一层普通砖厚度为240mm 的普通砖（ λ =0.5815）和一层厚度为40mm 的保温材料（ λ =0.07）砌成，当定态后测得内壁面温度为720 ℃ ，保温材料外表面温度为70 ℃ 。

试计算耐火砖与普通砖、普通砖与保温材料间的交界面温度。

解:3．平壁炉是用内层为120mm 厚的耐火砖和外层为230mm 的普通砖砌成。

两种砖的导热系数均为未知。

测得炉内壁温度为800℃，炉外侧壁面温度为113℃。

为减少热损失，后又在普通砖外包一层厚度为50mm 、导热系数为0.2 W/(m·℃)的石棉。

包扎后测得各层温度为：炉内壁温度为800℃，耐火砖和普通砖界面温度为686℃，普通砖和石棉界面温度为405℃，石棉外侧温度为77℃。

试求包扎后热损失较原来热损失减小的百分数?1431212372070550023024004116305815007t t A A......A A AΦδδδλλλ--===++++12117205*********t t A A,..A ∆δλ-==26112t .=333370550004007t t A A,..A ∆δλ-==4、 在φ50mm ×5mm 的不锈钢管(λ1 = 16W ·m -1·K -1)外包扎30mm 厚的石棉(λ2 = 0.22W ·m -1·K -1)，测得管内壁面温度为600℃，石棉外壁面温度为100℃；试求每米管线的热损失。

若上述温差保持不变，欲使热损失减少60％，在石棉外层再包裹一层保温材料(λ3 = 0.07) 。

问：该保温材料的厚度应为多少？解：⑴管线的热损失Q/L = ·Δt=①管线各层半径r 1 =(50 - 2×5)/2 = 20(mm) = 0.02m ，r 2 = r 1 + 5×10-3 = 0.025(m)，r 3 = r 2 + 30×10-3 = 0.055(m)； ②导热系数λ1 = 16W ·m -1·K -1 ，λ2 = 0.22W ·m -1·K -1 。

第四章多组分系统热力学4.1有溶剂A与溶质B形成一定组成的溶液。

此溶液中B的浓度为c B，质量摩尔浓度为b B，此溶液的密度为。

以M A，M B分别代表溶剂和溶质的摩尔质量，若溶液的组成用B的摩尔分数x B表示时，试导出x B与c B，x B与b B之间的关系。

解：根据各组成表示的定义4.2D-果糖溶于水（A）中形成的某溶液，质量分数，此溶液在20 C时的密度。

求：此溶液中D-果糖的（1）摩尔分数；（2）浓度；（3）质量摩尔浓度。

解：质量分数的定义为4.3在25 C，1 kg水（A）中溶有醋酸（B），当醋酸的质量摩尔浓度b B介于和之间时，溶液的总体积。

求：（1）把水（A）和醋酸（B）的偏摩尔体积分别表示成b B的函数关系。

（2）时水和醋酸的偏摩尔体积。

解：根据定义当时4.460 ︒C时甲醇的饱和蒸气压是84.4 kPa，乙醇的饱和蒸气压是47.0 kPa。

二者可形成理想液态混合物。

若混合物的组成为二者的质量分数各50 %，求60 ︒C 时此混合物的平衡蒸气组成，以摩尔分数表示。

解：质量分数与摩尔分数的关系为求得甲醇的摩尔分数为根据Raoult定律4.580 ︒C是纯苯的蒸气压为100 kPa，纯甲苯的蒸气压为38.7 kPa。

两液体可形成理想液态混合物。

若有苯-甲苯的气-液平衡混合物，80 ︒C时气相中苯的摩尔分数，求液相的组成。

解：根据Raoult定律4.6在18 ︒C，气体压力101.352 kPa下，1 dm3的水中能溶解O2 0.045 g，能溶解N2 0.02 g。

现将 1 dm3被202.65 kPa空气所饱和了的水溶液加热至沸腾，赶出所溶解的O2和N2，并干燥之，求此干燥气体在101.325 kPa，18 ︒C下的体积及其组成。

设空气为理想气体混合物。

其组成体积分数为：，解：显然问题的关键是求出O2和N2的Henry常数。

18 C，气体压力101.352 kPa下，O2和N2的质量摩尔浓度分别为这里假定了溶有气体的水的密度为（无限稀溶液）。

化学工程基础第四章作业答案第四章化学反应工程的基本原理4-2 在一定条件下，SO2催化制取SO3的反应式为已知反应器入口处SO2的浓度是7.15（摩尔分数，下同），出口物料中含SO2 0.48, 求SO2的转化率。

解∵∴4-3 已知700℃、3´105Pa（绝压）下的反应C4H10 → 2C2H4 H2 （A）（B）反应开始时C4H10为116kg。

求当反应完成50时，cA、pA、yA、cB各为多少解依题意yA,0 1，xA 50 cA,0 37.09kmol·m-3 cA 9.27 kmol·m-3 pA 7.5 ´ 104Pa yA 0.25 kmol·m-3 4-4 乙醇在装有氧化铝催化剂的固定床反应器中脱水，生成乙烯C2H5OH → C2H4 H2O 测得每次投料0.50kg乙醇，可得0.26kg乙烯，剩余0.03kg乙醇未反应。

求乙醇转化率、乙烯的产率和选择性。

解乙醇总消耗量0.50 - 0.03 0.47kg 其转化率xA ´100 94 设生成0.26kg乙烯需乙醇a kg a 0.427kg 乙烯的选择性Sp 0.909 乙烯的收率Yp Sp·xA 0.909 ´0.94 0.854 4-5 在间歇操作搅拌釜中用醋酸和丁醇反应生产醋酸丁酯，反应式为CH3COOH C4H9OH CH3COOC4H9 H2O （A）B （R）（S）已知反应在100℃下进行，动力学方程为-rA 2.9 ´10-7cA2mol·m-3·s-1。

反应物配比为丁醇醋酸＝4.972 1（摩尔比），每天生产醋酸丁酯2400kg（忽略分离损失），辅助生产时间为30min，混合物的密度视为常数。

等于750kg·m-3，试求当醋酸的转化率为50％时所需反应器的体积大小（装料系数取0.7）。

解MA 60 MB 74 MR 116 cA,0 ´750 1.753kmol·m-3 1753 mol·m-3 qn,A,0 1.724 kmol·h-1 1.724 ´103 mol·m-3 qV,0 0.9835m3·h-1 V qV,0tr t/ 0.9835 ´32.78 30 ´ 1.03m3 VR 1.47m3 4-6 某气相一级反应A →3R，反应速度常数k 8.3310-3s-1，在间歇反应器中进行，初始条件为纯A，总压为101325Pa。

《⼯程化学基础》习题参考答案分析《⼯程化学基础》习题答案(仅供参考)第⼀章习题参考答案1. P H=123.941kPa; P o2=61.9705kPa2. ⑴ P H2=60.021kPa; P o2=14.985kPa; P N2=5.994kPa⑵ P 总=81 kPa(3) X H2=0.741 ; X O2=0.185 ; X N2=0.0745. (1) F N2=75kPa； P o=75kPa(2)F N2=37.5062kPa；P o2=112.4938kPa(3)P总=243.0632kPa6. ( 1)硫蒸⽓的摩尔质量：65.2230(2)硫蒸⽓的化学式为：S2第⼆章习题参考答案1. 是⾮题：⑴(-)；⑵(-)；⑶(-) ；⑷(-)；⑸(-)； (6)(+ ) 。

2. 选择题：⑴(c);⑵(d) ；⑶(a);⑷(c) ；⑸(d) o3. (1) △ U=150kJ; (2) △ U=-250kJ; (3) △ U=450kJ; (4) △ U=975kJ。

4. (1)W=-3.10kJ; (2) △U=37.53kJ o5. (1)9.75kJ;⑵ 0kJ; (3)8.11kJ; (4)0kJ o6. 可获得肌⾁活动的能量为17.86kJ7. △ rHmp298.15K)=-16.73kJ.mol-110. (1)-1366.8kJ.mol-1; (2)-429.82 kJ.mol-1.11. (1)-153.89 kJ.mol-1; (2)-82.89 kJ.mol-1第三章参考习题答案1. 是⾮题(1)(-);⑵(-);⑶(+);⑷(-);⑸(-);⑹(-) o2. 选择题：(1) (c);⑵(b) ;(3)(b);⑷(c) o3. 填空题:(1) △ rHm B —增⼤；△ rSm B —增⼤；△ rGm B —基本不变;K 0 —减⼩；v(正)—增⼤,v(逆)—增⼤多⼀些。

第四章：传质过程1. 压强为 1.013×105Pa 、温度为 25℃的系统中，N 2和O 2的混合气发生定常态扩散过程。

已知相距 5.00×10-3m 的两截面上，氧气的分压分别为 1.25×104Pa 、7.5×103Pa ；0℃时氧气在氮气中的扩散系数为 1.818×10-5 m 2·s -1。

求等物质的量反向扩散时：（1）氧气的扩散通量； （2）氮气的扩散通量；（3）与分压为 1.25×104Pa 的截面相距 2.5×10-3m 处氧气的分压。

解：（1）首先将 273K 时的扩散系数换算为 298K 时的值：P 0 T 1.75D = D 0P ( T 0) 5273 + 25 = 1.818×10-5 × 1.013×10 1.013×105 × ( 等物质的量反向扩散时氧的扩散通量为：N A= RTD l = ( p A,1– p A,2)2.119×10-51.75 =2.119×10-5 m 2·s -1273 )= 8.314 × 298 ×5.00×10-3 × (1.25×104 - 7.5×103 ) = 8.553×10-3 mol· m 2·s -1（2）由于该扩散过程为等物质的量反向扩散过程，所以 - N A= N B，即氮气的扩散通 量也为 8.553×10-3 mol· m 2·s -1。

（3）因为系统中的扩散过程为定常态，所以为定值，则：/p A,2/ = p A,1- N ARTl1.52×（1014）Pa 和反向扩散与单向扩散的传（2）H 质通量大小。

解：（1）当NH 3和H 2作等物质的量反向扩散时：N A= RTD l = ( p A,1– p A,2)1p B,m = p B.2- p B.1 = 9.65×104 - 8.614 ×104-27 = 9.12×104Pa㏑p B.2 ㏑ 9.65×10 p B.17.83×10-5 8.61×1041.013×105N A= 8.314 × 298 × 0.02 × 9.12×104 × (1.52×104 - 4.80×103)= 1.825 ×10-2 mol· m 2·s -1计算结果表明，单向扩散时的传质通量比等物质的量反向扩散时的传质通量大，前者是后者的 PPN A-5= 5.29×10l mol· m -2·s -1根据扩散量等于蒸发量，得：N A· A · dt = MρAA · A · dl23t = 995.7 × 10l 2p B,m = p B.1 - p B.2 = 9.624×104 - 1.0046×105-13 = 9.84×104Pa㏑ p B.1 p B.㏑ 9.624×10 1.006×105-51.0 =2.4×10 1.013×1058.314 × 293l G· 9.84×104( 5065 - 660)l G= 4.47×10-5m武汉大学3。

化工设备机械基础第四版答案【篇一：化工设备机械基础复习及答案】>一、填空题1、强度是指构件＿＿的能力。

2、刚度是指构件＿＿的能力。

3、稳定性是指构件＿保持原有＿平衡状态的能力。

4、如物体相对于地球静止或作匀速运动，则称物体处于＿。

5、物体受外力作用变形时，其内部各部分之间因相对位置改变而引的相互作力称为＿6、脆性材料的安全系数一般取得比塑性材料要＿＿。

7、在轴向拉伸或压缩时，杆件不但有＿＿变形，同时＿＿也发生变形。

8、扭转是＿杆件＿的又种变形方式。

10、弯曲是工程实际中最常见的一种＿＿变形形式。

11、简支梁是梁的一端为固定铰支座，另一端为＿12、外伸梁是简支梁的一端或＿＿伸出支座之外。

13、悬臂梁是梁的一端固定，另一端＿自由＿。

14、最大拉应力理论又称＿15、最大伸长线应变理论又称＿＿强度理论。

16、最大剪应力理论又称＿17、形状改变比能理论，又称＿＿强度理论。

18、构件在工作时出现随时间作周期变化的应力称为＿交变＿应力。

19、硬度是用来＿20、裂纹构件抵抗裂纹失稳扩展的能力称为断裂＿＿。

21、化工设备的密封性是一个十分＿22、化工设备的耐久性是根据所要求的＿＿年限来决定。

23、发生边缘弯曲的原因是由于＿24、当q/b=＿30、凸形封头包括半球形封头＿椭圆形＿封头、碟形封头、球冠形封头四种。

31、碟形封头由以ri为半径的球面，以r为半径的＿过度弧＿高度为h0的直边三部分组成。

32、锥形封头在同样条件下与凸形封头比较，其＿＿情况较差。

33、球冠形封头在多数情况下用作容器中两独立受压室的＿＿封头。

失稳破坏的问题。

35、加强圈应有＿36、卧式容器的支座有＿37、立式容器有耳式支座、＿＿腿式支座和裙式支座四种。

38、法兰按其整体性程度可分为松式法兰、＿39、国家标准中的手孔的公称直径有＿＿和dn250两种。

40、平带一般由数层帆布＿41、v带的横截面为＿等腰梯形＿，其工作面是与轮槽相接触的两侧面。

第4章 非均相封锁体系热力学一、是不是题1. 偏摩尔体积的概念可表示为{}{}ii x P T i n P T ii x V nnV V ≠≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂=,,,,∂。

(错。

因关于一个均相放开系统，n 是一个变数，即(){}0,,≠∂∂≠in P T i n n )2. 在必然温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。

（对。

即常数===),(,ˆP T f f x f f i ii is i ）3. 理想气体混合物确实是一种理想溶液。

（对）4. 关于理想溶液，所有的混合进程性质转变均为零。

（错。

V ，H ，U ，C P ，C V 的混合进程性质转变等于零，对S ，G ，A 那么不等于零） 5. 关于理想溶液所有的逾额性质均为零。

（对。

因is EM M M-=）6. 理想溶液中所有组分的活度系数为零。

（错。

理想溶液的活度系数为1）7. 体系混合进程的性质转变与该体系相应的逾额性质是相同的。

（错。

同于4）8. 关于理想溶液的某一容量性质M ，那么__i i M M =。

（错，同于4）9.理想气体有f=P ，而理想溶液有i i ϕϕ=ˆ。

（对。

因i i i i i i is i isiPfPx x f Px f ϕϕ====ˆˆ） 10. 温度和压力相同的两种理想气体混合后，那么温度和压力不变，整体积为原先两气体体积之和，总热力学能为原两气体热力学能之和，总熵为原先两气体熵之和。

（错。

总熵不等于原先两气体的熵之和）11. 温度和压力相同的两种纯物质混合成理想溶液，那么混合进程的温度、压力、焓、热力学能、吉氏函数的值不变。

（错。

吉氏函数的值要发生转变）12. 因为G E (或活度系数)模型是温度和组成的函数，故理论上i γ与压力无关．（错。

理论上是T ，P ，组成的函数。

只有对低压下的液体，才近似为T 和组成的函数）13. 在常温、常压下，将10cm 3的液体水与20 cm 3的液体甲醇混合后，其整体积为 30 cm 3。