题目

混合气体密度计算
条件：总压力0.15MPa,50℃,各组分体积分数如下,求混合气体密度,请给出计算过程,
氢气 氧气 氮气 水蒸汽
0.04 0.2 0.678 0.082

提问时间：2020-05-22

答案

混合气体密度为：1.505 g/L
解析：
设体积为 V L
则
各组分体积分别为：
氢气 氧气 氮气 水蒸汽
0.04V 0.2V 0.678V 0.082V
根据理想状态方程
PV=nRT
n = m/M =PV/(RT)
所以
m = MPV/(RT)
所以
氢气的质量为
m(H2) = M(H2)* P * 0.04V / (RT) = 2 * P * 0.04V/ (RT) = 0.08 * P * V/ (RT)
同理
其他气体的质量分别为：
m(O2) = M(O2)* P * 0.2V / (RT) = 32* P * 0.2V / (RT) = 6.4 * P * V/ (RT)
m(N2) = M(N2)* P * 0.678V / (RT) = 28 * P * 0.678V/ (RT) = 18.984 * P * V/ (RT)
m(H2O) = M(H2O)* P * 0.082V / (RT) = 18 * P * 0.082V / (RT) = 1.476 * P * V/ (RT)
各组分的总质量为：
m(总) = m(H2) +m(O2) + m(N2) + m(H2O)
= 0.08 * P * V/ (RT) + 6.4 * P * V/ (RT) + 18.984 * P * V/ (RT) + 1.476 * P * V/ (RT)
= 26.94 * P* V / (RT)
因为
总压力P = 0.15MPa = 150 kpa
T = 50 + 273 = 323K
R 为常数 取 8.314
所以
m(总) = 26.94 * P * V / (RT) = 26.94 * 150 * V /(8.314 * 323) = 1.505 V 克
因为
混合气体密度
= 总质量/ 总体积 = 1.505 V 克 / V 升 = 1.505 克/升