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2011化工工程师辅导:物料能量平衡试题讲解(8)

更新时间:2011-08-05 22:47:59 来源:|0 浏览0收藏0

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  1-13 气体经燃烧后从燃烧室排出的气体组成(体积百分数)为:CO2 7.8%、CO 0.6%、O2 3.4%、H2O 15.6%、N2 72.6%。则该气体从800℃冷却至200℃所需移出的热量为( )。混合气体中各组分在200℃和800℃下的摩尔热容数值见下表。 $lesson$

  A.20.38 kJ/mol

  B.6.76 kJ/mol

  C.2038.54 kJ/mol

  D.203.85 kJ/mol

  答案:1-13 A

  A.答案正确。

  计算每一组分。从800℃冷至200℃时,从气体中移走的热量为

  Q=∑Mi(Cp,m800×800-Cp,m200×200)

  Mi:为气体中某一组分的摩尔量。

  计算基准为100 mol气体,基准温度为0℃。

  CO2:7.8×(47.94×800-40.15×200)=236.51×103 J

  CO:0.6×(31.10×800-29.52×200)=11.39×103 J

  O2: 3.4×(32.52×800-29.95×200)=68.09×103 J

  H2O:15.6×(37.38×800-34.12×200)=360.05×103 J

  N2: 72.6×(30.77×800-29.24×200)=1362.5×103 J

  Q=20.38kJ/mol

  每一摩尔气体从800℃冷却至200℃,移出的热量为20.38 kJ。

  B.答案错误。在计算时没有计算N2气从800℃降至200℃时应移出的热量,即

  236.51×103+11.39×103+68.09×103+360.05×103

  =676.04×103J=676.04kJ/100 mol=6.76 kJ/mol

  C.答案错误。计算中没有注意题目要求,解得每摩尔应移出的热量为2038.54kJ/mol。

  D.答案错误。计算中换算错误,得到每摩尔移出热量为203.85kJ/mol。

  1-14 配制NaOH溶液是在带有夹套的搅拌釜中进行的。现用50%(质量百分数,下同)NaOH溶液,配制得到浓度为5%的NaOH水溶液2500 kg。假定溶液进料、出料温度均为25℃,则冷却水移出的热量为( )。

  A.2.18×106 kJ

  B.54.38 kJ

  C.54.38×103 kJ

  D.5.44×103 kJ

  答案:1-14 C

  C.答案正确。

  计算时选择基准温度为25℃。本题用积分溶解热进行计算。

  先将50% NaOH水溶液和5% NaOH水溶液换算成mol H2O/mol NaOH。

  50%NaOH:

  5%NaOH:

  查得2.22 mol H2O/molNaOH和42.22 mol H2O/molNaOH溶液的积分溶解热分别为25.5 kJ/molNaOH和42.9kJ/mol NaOH

  被稀释的溶液含溶质量为2500×0.05=125kg

  溶质的摩尔数为

  稀释过程的热效应

  由于取基准温度为25℃,进料带入的热量与物料离开釜带出的热量均等于0,故冷却水需要移出的热量为54.38×103 kJ。

  A.答案错误。计算公式错误,解得125×1000×(42.9-25.5)=2.18×106 kJ

  B.答案错误。计算公式错误,解得

  D.答案错误。计算中换算错误5.44×103 kJ

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