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第一章 流体流动流体的重要性质1．某气柜的容积为6 000 m 3，若气柜内的表压力为5.5 kPa ，温度为40 ℃。
已知各组分气体的体积分数为：H 2 40%、 N 2 20%、CO 32%、CO 2 7%、C H 4 1%，大气压力为 101.3 kPa ，试计算气柜满载时各组分的质量。
解：气柜满载时各气体的总摩尔数()mol 4.246245mol 313314.860000.10005.53.101t =⨯⨯⨯+==RT pV n 各组分的质量：kg 197kg 24.246245%40%4022H t H =⨯⨯=⨯=M n m kg 97.1378kg 284.246245%20%2022N t N =⨯⨯=⨯=M n mkg 36.2206kg 284.246245%32%32CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144CH t CH =⨯⨯=⨯=M n m2．若将密度为830 kg/ m 3的油与密度为710 kg/ m 3的油各60 kg 混在一起，试求混合油的密度。
设混合油为理想溶液。
解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m331221121t m 157.0m 7106083060=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+=ρρm m V V V 33t t m m kg 33.764m kg 157.0120===V m ρ 流体静力学3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。
若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备内绝对压力绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=⨯-⨯（2）真空表读数真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=⨯-⨯4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。
化工原理柴诚敬答案化工原理是化学工程专业的基础课程，对于学生来说，掌握化工原理是非常重要的。
柴诚敬老师的课堂讲解深入浅出，让学生受益匪浅。
下面，我将就柴诚敬老师所讲授的化工原理课程答案进行总结和解析。
首先，我们来看一下柴诚敬老师提出的第一个问题，化工原理的定义是什么？化工原理是研究化工过程中的基本原理和规律的学科，它涉及到物质的转化、传递、分离等过程，是化学工程专业的基础。
在化工原理的学习过程中，我们需要了解物质的性质、热力学、动力学等方面的知识，这些都是化工原理的核心内容。
其次，柴诚敬老师提出了化工原理中的热力学问题。
热力学是研究能量转化和能量传递规律的学科，它在化工过程中起着至关重要的作用。
热力学的基本概念包括热力学系统、热力学过程、热力学平衡等，学生需要深入理解这些概念，并能够运用到实际问题中去。
另外，柴诚敬老师还提到了化工原理中的传质问题。
传质是指物质在不同相之间传递的过程，包括扩散、对流、传热等。
在化工过程中，传质是不可或缺的环节，学生需要掌握传质的基本原理和计算方法，以便能够解决实际的传质问题。
最后，柴诚敬老师强调了化工原理的实践应用。
化工原理不仅仅是理论知识，更重要的是能够应用到实际工程中去。
学生需要通过实验和工程实践来加深对化工原理的理解，培养解决实际问题的能力。
综上所述，化工原理是化学工程专业的基础课程，学生需要深入理解其中的热力学、传质等内容，并能够将理论知识应用到实际工程中去。
柴诚敬老师所讲授的化工原理课程答案涵盖了这些重要内容，对学生的学习和成长有着积极的促进作用。
希望学生们能够认真对待化工原理课程，不断提高自己的理论水平和实践能力，为将来的工程实践打下坚实的基础。
第七章传质与分离过程概论1.在吸收塔中用水吸收混于空气中的氨。
已知入塔混合气中氨含量为5.5%（质量分数，下同），吸收后出塔气体中氨含量为0.2%，试计算进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 。
解：先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数1y 和2y 。
120.055/170.09030.055/170.945/290.002/170.00340.002/170.998/29y y ==+==+进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 为10.09030.099310.0903Y ==-20.00340.003410.0034Y ==-由计算可知，当混合物中某组分的摩尔分数很小时，摩尔比近似等于摩尔分数。
2. 试证明由组分A 和B 组成的双组分混合物系统，下列关系式成立： （1）2)B A A B A B A A (d d M x M x x M M w +=（2）2A )(d d BB AA B A A M w M w M M w x +=解：（1）BB A A A AA M x M x x M w +=BA A A)1(A A M x M x x M -+=2)B B A )B A )B B A (A A (A (A A A d A d M x M x M M M x M x M x M x w +-+=-2)B B A )B A (B A A (M x M x x x M M +=+由于 1B A =+x x 故2)B B A A B A A (d A d M x M x x M M w +=（2）BB AAA AA M w M w M w x+=2)()(Ad A d BB A A BAA ABB AA A 11)(1M w M w M M M w M w M w M w x+-+=-2)(BA 1(BB A A )B A M w M w M M w w ++=2)(BB AA B A 1M w M w M M +=故 2)(d A d BB AA B A A M w M w M M w x +=3. 在直径为0.012 m 、长度为0.35 m 的圆管中，CO 气体通过N 2进行稳态分子扩散。
目录第七章 传质与分离过程概论 ....................................................................................................... 2 第八章 气体吸收 ........................................................................................................................... 5 第九章 蒸馏 ................................................................................................................................... 18 第十章 液-液萃取和液-固浸取 .................................................................................................. 31 第十一章 固体物料的干燥习题解答 . (45)第七章 传质与分离过程概论1.在吸收塔中用水吸收混于空气中的氨。
已知入塔混合气中氨含量为5.5%（质量分数，下同），吸收后出塔气体中氨含量为0.2%，试计算进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 。
解：先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数1y 和2y 。
120.055/170.09030.055/170.945/290.002/170.00340.002/170.998/29y y ==+==+进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 为10.09030.099310.0903Y ==- 20.00340.003410.0034Y ==-由计算可知，当混合物中某组分的摩尔分数很小时，摩尔比近似等于摩尔分数。
2. 试证明由组分A 和B 组成的双组分混合物系统，下列关系式成立： （1） 2)B A A B A B A A (d d M x M x x M M w +=（2）2A )(d d BB AA B A A M w M w M M w x +=解：（1） BB A A A A A M x M x x M w +=BA A A)1(A A M x M x x M -+=2)B B A )B A )B B A (A A (A (A A A d A d M x M x M M M x M x M x M x w +-+=-2)B B A )B A (B A A (M x M x x x M M +=+由于 1B A =+x x 故2)B B A A B A A (d A d M x M x x M M w +=（2）BB AA A AA M w M w M w x +=2)()(Ad A d BB A A BAA ABB AA A 11)(1M w M w M M M w M w M w M w x+-+=-2)(BA 1(BB A A )B A M w M w M M w w ++=2)(BB AA B A 1M w M w M M +=故 2)(d A d BB AA B A A M w M w M M w x +=3. 在直径为0.012 m 、长度为0.35 m 的圆管中，CO 气体通过N 2进行稳态分子扩散。
管内N 2的温度为373 K ，总压为101.3 kPa ，管两端CO 的分压分别为70.0 kPa 和7.0 kPa ，试计算CO 的扩散通量。
解：设 A －CO ； B －N 2 查附录一得 s m 10318.024AB -⨯=D()31.3kPa kPa 703.101A1B1=-=-=p p p 总().3kPa 49kPa 0.73.101A2B2=-=-=p p p 总kPa 12.57kPa 3.313.94ln 3.313.94lnB2B1B2 BM =-=-=p p p p p4. 在总压为101.3 kPa ，温度为273 K 下，组分A 自气相主体通过厚度为0.015 m 的气膜扩散到催化剂表面，发生瞬态化学反应B 3A →。
生成的气体B 离开催化剂表面通过气膜向气相主体扩散。
已知气膜的气相主体一侧组分A 的分压为22.5 kPa ，组分A 在组分B 中的扩散系数为1.85×10-5 m 2/s 。
试计算组分A 和组分B 的传质通量A N 和B N 。
解：由化学计量式 B 3A → 可得B A 3N N =-ABA 2N N N N ==-+分离变量，并积分得252101.3222.5ln kmol/(m s) 1.01210 kmol/(m s)28.3142730.015101.3-+⨯=⨯⋅=⨯⋅⨯⨯ 5252B A 33 1.01210kmol/(m s) 3.03610kmol/(m s) N N --=-=-⨯⨯⋅=-⨯⋅5. 在温度为278 K 的条件下，令某有机溶剂与氨水接触，该有机溶剂与水不互溶。
氨自水相向有机相扩散。
在两相界面处，水相中的氨维持平衡组成，其值为0.022（摩尔分数，下同），该处溶液的密度为998.2 kg/m 3；在离界面5 mm 的水相中，氨的组成为0.085，该处溶液的密度为997.0 kg/m 3。
278 K 时氨在水中的扩散系数为1.24×10–9 m 2/s 。
试计算稳态扩散下氨的传质通量。
解：设 A －NH 3；B －H 2O离界面5 mm 处为点1、两相界面处为点2，则氨的摩尔分数为085.0A1=x ，022.0A2=x 915.0085.01A11B1=-=-=xx978.0022.01A21B2=-=-=xx946.0915.0978.0ln 915.0978.0lnB1B2B1B2 BM =-=-=x x x x x 点1、点2处溶液的平均摩尔质量为()kmol kg 92.17kmol kg 18915.01785.01=⨯+⨯=M ()kmol kg 98.17kmol kg 18978.017022.02=⨯+⨯=M 溶液的平均总物质的量浓度为33kmol/m 58.55kmol/m 98.172.99892.170.99721222111=+⨯=）（）＝＋（总MMc ρρ故氨的摩尔通量为)(A2A1BMABA x x czD N x-∆'=总22971.241055.577(0.0850.022)kmol/(m s)9.17910kmol/(m s)0.0050.946--⨯⨯=⨯-⋅=⨯⋅⨯6. 试用式（7-41）估算在105.5 kPa 、288 K 条件下，氢气（A ）在甲烷（B ）中的扩散系数AB D 。
解：查表7-1，得07.7A =∑v cm 3/mol查表7-2，计算出33B (16.5 1.984)cm /mol 24.42cm /mol v ∑=+⨯=由式7-4123/1B 3/1A 2/1BA 75.15])()[()11(10013.1ABv v p M M T D ∑+∑+⨯=-总s 2m 51024.6s 2m )42.2407.7(5.105)1611(28810013.123/13/12/175.152-⨯=+⨯+⨯⨯=-7. 试采用式（7-43）估算在293 时二氧化硫（A ）在水（B ）中的扩散系数ABD '。
解：查得293 K 时水的黏度为s Pa 10005.1B ⋅⨯=μ查表7-3，得2.6Φ=查表7-4，得bA 44.8V =cm 3/mol 由式（7-43）0.6bAB B 15AB2/1)(104.7V T ΦM D μ-⨯='/s m 10508.1/s m 8.4410005.1293)186.2(104.72296.032/115---⨯==⨯⨯⨯⨯=8. 有一厚度为8 mm 、长度为800 mm 的萘板。
在萘板的上层表面上有大量的45 ℃的常压空气沿水平方向吹过。
在45 ℃下，萘的饱和蒸汽压为73.9 Pa ，固体萘的密度为1 152 kg/m 3，由有关公式计算得空气与萘板间的对流传质系数为0.016 5 m/s 。
试计算萘板厚度减薄5％所需要的时间。
解：由式（7-45）计算萘的传质通量，即() Ab Ai L A c c k N -= 式中为空气主体中萘的浓度，因空气流量很大，故可认为0Ab =c ；Ai c 为萘板表面处气相中萘的饱和浓度，可通过萘的饱和蒸气压计算，即3Ai 5Ai 73.9kmol/m 2.795108314318p c RT -===⨯⨯kmol / m 322L Ai Ab 57A ()0.0165(2.795100)kmol/(m s) 4.61210kmol/(m s)N k c c --=-=⨯⨯-⋅=⨯⋅设萘板表面积为S ，由于扩散所减薄的厚度为b ，物料衡算可得A A A Sb N M S ρθ=2.168h s 10806.7s 12810612.41152008.005.037A A A1=⨯=⨯⨯⨯⨯==-M N b ρθ第八章 气体吸收1. 在温度为40 ℃、压力为101.3 kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0 kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6 g (NH 3)/1 000 g(H 2O)。
试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。
解：水溶液中氨的摩尔分数为76.6170.07576.610001718x ==+ 由 *p Ex = 亨利系数为 *15.0kPa 200.00.075p E x ===kPa 相平衡常数为t 200.0 1.974101.3E m p === 由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。
40 ℃时水的密度为 992.2ρ=kg/m 3 溶解度系数为 kPa)kmol/(m 276.0kPa)kmol/(m 180.2002.99233S⋅=⋅⨯==EM H ρ2. 在温度为25 ℃及总压为101.3 kPa 的条件下，使含二氧化碳为3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350 g/m 3的水溶液接触。
试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。
已知操作条件下，亨利系数51066.1⨯=E kPa ，水溶液的密度为997.8 kg/m 3。
解：水溶液中CO 2的浓度为33350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44c == 对于稀水溶液，总浓度为 3t 997.8kmol/m 55.4318c ==kmol/m 3 水溶液中CO 2的摩尔分数为4t 0.008 1.4431055.43c x c -===⨯由 54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==⨯⨯⨯=kPa气相中CO 2的分压为t 101.30.03kPa 3.039p p y ==⨯=kPa < *p故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。
