化工原理(郝晓刚、樊彩梅)第一章答案全
第一章 流体流动
1-1在大气压强为98.7×103 Pa 的地区，某真空精馏塔塔顶真空表的读数为13.3×103 Pa ，试计算精馏塔塔顶内的绝对压强与表压强。[绝对压强：8.54×103Pa ；表压强：-13.3×103Pa] 【解】由 绝对压强 = 大气压强–真空度 得到：
精馏塔塔顶的绝对压强P 绝= 98.7×103Pa - 13.3×103Pa= 8.54×103Pa 精馏塔塔顶的表压强 P 表= -真空度= - 13.3×103Pa
1-2某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，指示液为水银，为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，如本题附图所示。测得R 1=400 mm, R 2=50 mm ，R 3=50 mm 。试求A 、B 两处的表压强。[A ：7.16×103Pa ；B ：6.05×103
Pa]
【解】设空气的密度为ρg ，其他数据如图所示
a –a′处：P A + ρg gh 1= ρ水gR 3+ ρ水银gR 2
由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 即：P A =1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05 =7.16×103Pa
b-b ′处：P B + ρg gh 3= P A + ρg gh 2 + ρ水银gR 1
即：P B =13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103=6.05×103Pa
1-3用一复式Ｕ形管压差计测定水流过管道上A 、B 两点的压差，压差计的指示液为水银，两段水银之间是水，今若测得h 1=1.2 m ，h 2=1.3 m ， R 1=0.9 m ，R 2=0.95 m ，试求管道中A 、B 两点间的压差ΔP AB 为多少mmHg ？（先推导关系式，再进行数字运算）[1716 mmHg]
【解】 如附图所示，取水平面1-1'、2-2'和3-3'，则其均为等压面，即
'11p p =，'22p p =，'33p p =
根据静力学方程，有
112p gh p O H A =+ρ '112p gR p Hg =+ρ
因为'11p p =，故由上两式可得
1212gR p gh p Hg O H A ρρ+=+
即 1122gR gh p p Hg O H A ρρ-+= (a) 设2'与3之间的高度差为h ，再根据静力学方程，有
322'p gh p O H =+ρ
')(32222p gR R h g p Hg O H B =+-+ρρ
R 3R 2
R 1
A
B
h 5
h 4
h 3
h 2h 1
P 0
因为'33p p =，故由上两式可得
2222)('22gR R h g p gh p Hg O H B O H ρρρ+-+=+ (b)
其中 112R h h h +-= (c) 将式(c)代入式(b)整理得
2112)()('22gR R h g p p O H Hg O H B ρρρ-+-+= (d)
因为'22p p =，故由式(a)和式(d)得
21111)()(222gR R h g p gR gh p O H Hg O H B Hg O H A ρρρρρ-+-+=-+
即
)()(212R R g p p p O H Hg B A AB +-=-=?ρρ
=(13600-1000)×9.81×(0.9+0.95)
=228.7kPa 或1716mmHg
1-4 测量气罐中的压强可用附图所示的微差压差计。微差压差计上部杯中充填有密度为C ρ的指示液，下部U 管中装有密度
为A ρ的指示液，管与杯的直径之比为/d D 。试证气罐中的压强B p 可用下式计算： 22a ()/ B A C C p p gh ghd D ρρρ=---
分析：此题的关键是找准等压面，根据扩大室一端与大气相通，另一端与管路相通，可以列出两个方程，联立求解
【解】由静力学基本原则，选取1－1‘为等压面， 对于Ｕ管左边 ｐ表 + ρC g(h 1+R) = Ｐ1 对于Ｕ管右边 Ｐ2 = ρA gR + ρC gh 2 ｐ表 =ρA gR + ρC gh 2 –ρC g(h 1+R) =ρA gR – ρC gR +ρC g （h 2-h 1）
当ｐ表= 0时，扩大室液面平齐 即 π(D/2)2(h 2-h 1)= π(d/2)2R 则可得 22a ()/ B A C C p p gh ghd D ρρρ=---
1-5 硫酸流经由大小管组成的串联管路，硫酸密度为1830 kg/m 3，体积流量为2.5×10-3m 3/s ，大小管尺寸分别为Φ76mm×4mm 和Φ57mm×3.5 mm ，试分别计算硫酸在大、小管中的质量流量、平均流速及质量流速。[质量流量：4.575 kg/s ；平均流速：u 小=1.27m/s ；u 大 =0.69 m/s ；质量流速：G 小 =2324kg/m 2?s ；G 大 =1263 kg/m 2?s]
【解】质量流量在大小管中是相等的，即
m s 小= m s 大=V s ρ= 2.5×10-3 ×1830 =4.575 kg/s u 小 =
32
2
2.510 1.27m/s ()()0.054
4
s
V d ππ-?=
=?小
R
P
u 大 =
3
22
2.510
0.69m/s ()()0.0684
4
s
V d ππ-?=
=?大
G 小 = ρu 小=1830 × 1.27=2324kg/m 2?s G 大 = ρu 大=1830 × 0.69=1263 kg/m 2?s
1-6 20℃水以2.5m/s 的流速流经Φ38×2.5mm 的水平管，此管以锥形管和另一φ53mm×3mm 的水平管相连。如本题附图所示，在锥形管两侧A 、B 处各插入
一垂直玻璃管以观察两截面的压强。若水流经A ﹑B 两截面的能量损失为1.5J/㎏，求两玻璃管的水面差（以mm 计）。
【解】
1-7 用压缩空气将密度为1100kg/m 3 的腐蚀性液体自低位槽送到高位槽，两槽的液位恒定。管路直径均为ф60×3.5mm ，其他尺寸见本题附图。各管段的能量损失为∑h f ，2AB =∑h f ，CD =u ，∑h f ，BC =1.18u 2。两压差计中的指示液均为水银。试求当R 1=45mm ，h=200mm 时：（1）压缩空气的压强P 1为若干？（2）U 管差压计读数R 2为多少？[压缩空气的压强P 1：1.23×105Pa ；压计读数R 2：609.7mm]
【解】对上下两槽取截面列柏努力方程，并取低截面为基准水平面 0+0+P 1/ρ=Z g+0+P 2/ρ+∑h f ∴P 1= Z g ρ+0+P 2+ρ∑h f =10×9.81×1100 +1100(2u 2+1.18u 2)=107.91×103+3498u 2
在压强管的B ，C 处取截面，由流体静力学方程得 P B +ρg （x+R 1）=P c +ρg （h BC +x ）+ρ
水银
R 1g
P B +1100×9.81×(0.045+x)=Pc+1100×9.81×(5+x)+13.6×103×9.81×0.045
P B -P C =5.95×104Pa
在 B ，C 处取截面列柏努力方程，并取低截面为基准水平面
0+u B 2/2+P B /ρ=Z g+u c 2/2+P C /ρ+∑ｈf,BC ∵管径不变，∴u b =u c
P B -P C =ρ（Zg+∑h f ，BC ）=1100×(1.18u 2+5×9.81）=5.95×104Pa u=4.27m/s
压缩槽内表压 P 1=1.23×105Pa
（2）在B ，D 处取截面列柏努力方程，并取低截面为
基准水平面
0+u 2/2+P B /ρ= Z g+0+0+∑ｈf ，BC +∑ｈf ，CD
P B =（7×9.81+1.18u 2+u 2-0.5u 2）×1100=8.35×104Pa P B -ρgh=ρ水银R 2g
8.35×104-1100×9.81×0.2=13.6×103×9.81×R 2 R 2=609.7mm
1-8 密度为850kg/m3，粘度为8×10-3Pa·s 的液体在内径为14mm 的钢管内流动，溶液的流速为1m/s 。试计算：（1）雷诺准数，并指出属于何种流型？（2）局部速度等于平均速度处与管轴的距离；（3）该管路为水平管，若上游压强为147×103Pa ，液体流经多长的管子其
A
B
P 1
R 1
R 2h
Pa
D 5m
10m
2m A
B
C
压强才下降到127.5×103Pa ？[属于滞流型；与管轴的距离：r=4.95×10-3m ；管长为14.95m]
【解】（1）Re =duρ/μ=（14×10-3×1×850）/（8×10-3）=1.49×103 > 2000
∴此流体属于滞流型
（2）由于滞流行流体流速沿管径按抛物线分布，令管径和流速满足
y 2= -2p （u-u m ） 当ｕ=0 时，y 2= r 2= 2pu m
∴ p = r 2/2 = d 2/8
当ｕ=ｕ平均=0.5ｕmax = 0.5m/s 时, y 2= - 2p （0.5-1）= d 2/8=0.125 d 2 ∴即 与管轴的距离 r=4.95×10-3m
（3）在 147×103 和 127.5×103 两压强面处列伯努利方程
u 12/2 + P A /ρ + Z 1g = u 22/2 + P B /ρ+ Z 2g + ∑ｈf ∵ u 1= u 2, Z 1= Z 2 ∴ P A /ρ= P B /ρ+ ∑h f
损失能量h f =（P A - P B ）/ρ=（147×103-127.5×103）/850=22.94 ∵流体属于滞流型
∴摩擦系数与雷若准数之间满足λ=64/ Re 又 ∵ｈf =λ×（l/d ）×0.5 u 2 ∴l=14.95m
∵输送管为水平管，∴管长即为管子的当量长度 即：管长为14.95m
1-9某列管式换热器中共有250根平行换热管。流经管内的总水量为144 t/h ，平均水温为10℃，为了保证换热器的冷却效果，需使管内水流处于湍流状态，问对管内径有何要求？[管内径≤39 mm]
【解】 查附录可知，10℃水的黏度μ=1.305mPa ·s 即1.305×10-3Pa ·s 。
d
d dn m ud s 2.15610305.1250)4/(3600/10144)4/(R
e 33=
????===-πμπμρ
要求Re ≥4000，即
d
2
.156≥4000，因此 d ≤0.039m 或39mm
即管内径应不大于39mm 。
1-10 90℃的水流进内径20 mm 的管内，问当水的流速不超过哪一数值时流动才一定为层流？若管内流动的是90℃的空气，则此一数值应为多少？[90℃的水：u ≤0.0326 m/s ；90℃的空气：u ≤2.21 m/s]
【解】 层流μ
ρdu =Re ≤2000
90℃水 ρ=965.3kg ·m -3 μ=0.315×10-3Pa ·s
u ≤0326.03
.96502.010315.020003
=???-m·
s -1 90℃空气 ρ=0.972kg ·m -3 μ=2.15×10-5Pa ·s
u ≤21.2972
.002.01015.220005=???- m·
s -1
1-11 黏度为0.075pa ?s 、密度为900kg/m 3的油品，以10kg/s 的流量在ф114×3.5mm 的管中作等温稳态流动，试求该油品流过15m 管长时因摩擦阻力而引起的压强降为多少？ 【解】从半径为R 的管内流动的流体中划分出来一个极薄的环形空间，其半径为r ，厚度为d r ，如本题附图所示。 流体通过此环隙的体积流量
为
将湍流时速度分布的经验式代入上式，得
通过整个管截面的体积流量为
平均速度
，即
1-12 一定量的液体在圆形直管内做滞流流动。若管长及液体物性不变，而管径减至原有1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的若干倍？[16倍] 【解】根据哈根-泊谡叶公式，即
分别用下表1和2表示原来的与改变管径后的情况。两种情况下及不变，则
因
，及
即
所以
1-13 在内径为100 mm 的钢管内输送一种溶液，流速为1.8 m/s 。溶液的密度为1100
d r
r
kg/m 3，黏度为2.1 mPa·s 。试求：（1）每100 m 钢管的压力损失及压头损失；（2）若管由于腐蚀，其粗糙度增至原来的10倍，求沿程损失增大的百分率。[压力损失：38.3 kPa ；压头损失：3.55 m ；沿程损失增大的百分率：42.3%]
【解】 (1) 据题意有94300101.211008.11.0Re 3
=???==-μρdu 取新钢管ε=0.05mm ，ε/d=0.05/100=0.0005，查图1-27得λ=0.0215 或由下式计算得
0214.0)94300
680005.0(100.0)Re 68(100.023
.023.0=+?=+=d ελ
压力损失=???=??=?2
8.111001.01000215.022
2u d l p f ρλ38300Pa 或38.3kPa
压头损失 55.381
.9110038300
=?=?=g p h f f ρm
(2)腐蚀后，钢管ε'=0.5mm ，ε'/d =0.5/100=0.005，查图1-27得λ'=0.0306或计算得
0305.0)94300
68005.0(100.0'23
.0=+
=λ 沿程损失增大的百分率=
.342423.00215
.00215
.00306.0''或=-=-=
-λλλf
f
f h h h % 1-14 其他条件不变，若管内流速越大，则湍动程度越大，其阻力损失应越大。然而，雷诺数增大时摩擦系数却变小，两者是否有矛盾？应如何解释？[不矛盾]
【解】 不矛盾。由范宁公式2
2
u d l f λω=可知，阻力损失不仅与λ有关，还和u 2有关。
层流时，u 越大，虽然Re)/1(∝λ越小，但ωf 越大(因u f ∝ω)。完全湍流时，u 越大，而λ不随Re 变化，但2
u f ∝ω，故ωf 越大。
1-15 设市场的钢管价格与其直径的1.37次方成正比，现拟将一定体积流量的流体输送某一段距离，试求采用两根小直径管道输送和一根大直径管道输送两种方案（这两种方案的管内流速相同），做以下比较：（1）所需的设备费；（2）若流体在大管中为层流，则改用上述两根小管后其克服管路阻力所消耗的功率将为大管的几倍？若管内均为湍流（λ按柏拉修斯公式计算），则情况又将如何？[小管设备费用/大管设备费用=1.24；层流时：N 小/N 大 = 2；湍流时：N 小/N 大 = 1.54]
【解】 (1)所需的设备费比较
因为 u d u d V s 2
2
)4/(2)4/(大小ππ=?= 所以 2
2
2大小d d =
小大d d 2=
又设备费37
.1d
∝
故有 804
.02
)2()(2137.17.31==?=小大小管设备费用大管设备费用d d (或小管设备费用/大管设备费用
=1/0.804=1.24)
(2)所消耗的功率比较 按水平管、定压输送估算。根据机械能衡算方程，对水平等径管，有功率消耗N ∝阻力损失
①层流时，因为V s 及u 一定，且λ=64/Re ，所以
阻力损失22
/12
64d u d l ud ∝ρμ
故 2)2()/(/22===小
大大小d d N N
②湍流时，因为u 一定，且25.0Re /3164.0=λ，所以
阻力损失25
.1/1d
∝
故 54.1)2()/(/25.125.1===小大大小d d N N
1-16 内截面为1000 mm×1200 mm 的矩形烟囱的高度为30 m 。平均摩尔质量为30 kg/kmol 、平均温度为400℃的烟道气自下
而上流动。烟囱下端维持49 Pa 的真空度。在烟囱高度范围内大气的密度可视为定值，大气温度为20℃，地面处的大气压强为101.33×103 Pa 。流体流经烟囱时的摩擦系数可取为0.05，试求烟道气的流量为若干kg/h 。[烟道气的流量：4.62×104 kg/h] 【解】烟囱底端为上游截面1—1＇、顶端内侧为下游截面2—2＇，并以截面1—1＇为基准水平面。在两截面间列泊式，即
式中
由于烟道气压强变化不大，烟道气的密度可按
及400℃计算，即
以＇表示大气的密度，与分别表示烟囱底部与顶端大气压强，即
因烟囱顶端内侧压强等于同高度处的大气压强，故
标准状况下空气的密度为 1.293，所以、20℃时空气的密度为
于是
将以上各值代入泊式，解得
15m
习题17附图
其中
烟道气的流速为
烟道气的流量为
1-17 见本题附图的管路系统。每小时将2×104 kg 的溶液用泵从反应器输送到高位槽。反应器液面上方保持26.7×103 Pa 的真空度，高位槽液面上方为大气压强。管道为的钢管，总长为50 m ，管线上有两个全开的闸阀，一个孔板流量计（局部阻力系数为4），5个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为15 m 。若泵效率为0.7，求泵的轴功率。[泵的轴功率：1.61 kW]
【解】在反应器液面1—1＇与管路出口内侧截面2—2＇间列泊式。以截面1—1＇为基准水平面，则
式中
将上列数值代入泊式，并整理得
其中
根据与
值，查得摩擦系数
，并由本教材可查得各管件，阀门的当量长度分别
为
闸阀（全开） 0.43×2=0.86m 标准弯头 2.2×5=11m 所以
于是
泵的轴功率为
15m
1-18 10℃的水以500 L/min的流量流过一根300 m的水平管，管壁的绝对粗糙度为0.05 mm。有6 m的压头可供克服流动的摩擦阻力，试求管径的最小尺寸。[90.4 mm] 【解】由于是直径相同的水平管，所以单位重量流体的泊式简化为
而
（a）
将各已知值代入式a，并简化得
（b）
与、有关，采用试差法，设=0.021代入式b ，算出。验算所设之值是否正确。
10℃水物性由本教材附录
，则
由及，查得=0.021 ，故
1-19 在两座尺寸相同的吸收塔内，各填充不同的填料，并以相同的
管路并联组合。每条支管上均装有闸阀，两支路的管长均为5 m（均包
括除了闸阀以外的管件局部阻力的当量长度），管内径为200 mm。通过
填料层的能量损失可分别折算为5u12与4u22，式中u为气体在管内的流
速m/s，气体在支管内流动的摩擦系数为0.02。管路的气体总流量为0.3 m3/s。试求：（1）两阀全开时，两塔的通气量；（2）附图中AB的能量损失。[V s1=0.147 m3/s，V s2=0.153 m3/s；AB的能量损失：279.25 J/Kg] 【解】（1）两塔通气量
直径200mm 管路上的全开阀。
根据并联管路的流动规律即
所以
A
B
12
解得
(2)AB 的能量损失
1-20 如附图所示，20℃软水由高位槽A 分别流入反应器B 和吸收塔C 中，反应器B 内的压力为50 kPa ，吸收塔C 中的真空度为10 kPa ，总管为φ57 mm×3.5 mm ，管长（20 + Z A ）m ，通向反应器B 、吸收塔C 的管路均为φ25 mm×3.5 mm ，长度分别为15 m 和20 m （以上管长包括所有局部阻力的当量长度在内）。管壁粗糙度可取为0.15 mm 。如果要求向反应器供应0.314 kg/s 的水，向吸收塔供应0.471 kg/s 水，问Z A 至少为多少m ？[Z A 至少为11.4 m] 【解】 要完成向反应器B ，吸收塔C 的供水量要求，所需在z A 大小可能不同，应从中选取较大者才行。为此，应按供水量要求分别沿支路1、支路2求算z A 或分支点O 处的机械能。
沿支路1(通向B)：已知m s 1=0.314kg ·s -1，ρ=1000kg ·m -3，d 1=0.02m ；近似取20℃水的黏度μ=1×10-3
Pa ·s 。则
0.102
.0)4/(1000/314.0)4/(/2
2
1
11=?=
=
ππρd
m u s m ·s -1
4311110210
102
.00.11000Re ?=???==-μρd u
0075.020
15.01
==
d ε 查图得λ1=0.0383[ε/d 1＞0.005，超出式(1-60)的适用范围]
令分支点O 处的机械能为1O t E ，在点O 与通向反应器B 的管出口外侧之间列机械能衡算方程
6.1032
102.0150383.010*********.922
32
11111
=??+?+?=++=u d l p gz E B
B t O λρJ ·kg -1
沿支路2(通向C)：
5.102
.0)4/(1000/471.0)4/(/2
2
2
22=?=
=
ππρd m u s m ·s -1
A
Z A
4m
8m
B
C
43
22210310
102
.05.11000Re ?=???==
-μρd u 0075
.01
2
==d d εε
查图得λ2=0.0375 分支点O 处的2
2
22222
u
d l p gz E C
C t
O λρ++=
25.102.0200375.010*********.92
3?
?+?-+?= =110.7J ·kg -1
在2O t E 、1
O t E 中较大者，即7.1102==O O t t E E J ·kg -1
对总管：4.005
.0)4/(1000/)417.0314.0()4/(/)(2
2
21=?+=
+=
ππρd m m u s s m ·s -1 4310210105.04.01000Re ?=???==-μρud
003.050
15.0==d ε 0314
.0)10268003.0(100.0)Re 68(100.023.0423.0=?+?=+=d ελ 在高位槽A 液面与分支点O 间列机械能衡算方程
2
2u d l E gz O t A λ
+=
2
4.00
5.0200314.07.11081.92
?
+?+=A A z z 7.111050.081.9+=A A z z
解得 z A =11.4m 1-21 如附图所示，某化工厂用管路1和管路2串联，将容器A 中的盐酸输送到容器B 中。容器A 、B 液面上方表压分别为0.5 MPa 、0.1 MPa ，管路1、2长均为50 m （以上管长包括所有局部阻力的当量长度在内），管道尺寸分别为φ57 mm × 2.5 mm 和φ38 mm × 2.5 mm 。两容器的液面高度差可忽略，摩擦系数λ都可取为0.038。已知盐酸的密度1150 kg/m 3，黏度2 mPa·s 。试求：（1）该串联管路的输送能力；（2）由于
生产急需，管路的输送能力要求增加50%。现库存仅有9根φ38 mm × 2.5 mm 、长6 m 的管子。于是有人提出在管路1上并联一长50 m 的管线，另一些人提出应在管路2上并联一长50 m 的管线。试比较这两种方案。[方案一不可行；方案二可行] 【解】(1)球V s
在液面A 、B 之间列机械能衡算方程
2
52
222512188s s
B
A
V d l V d l p p πλπλρ
ρ
++
=
O
P A
P B
A
B
12
已知l 1=l 2，故
2
5
2
512
1
)11(
8s B
A V d d l p p +=
-πλρ
2
5
5266)033.01052.01(50038.081150101.0105.0s
V +??=?-?π 解得 V s =0.00283m 3·s -1或10.19m 3·h -1
(2)两种方案的比较
在定量计算之前，首先定性分析一下。要想增大管路系统的输送能力，应当在阻力较大的管线上并联一管路，才能明显的降低整个系统的流动阻力。本题管路2管径较小，显然阻力较大，应当在管路2上并联一管线，即采用方案二。下面具体计算。
方案一：在管路1上并联一长50m 的管线，令其为管路3(见附图二)。
习题1-21附图二
沿管路3、2在液面A 与B 之间列机械能衡算方程
2
252
2
2353288s s B
A
V d l V d l p p πλπλρ
ρ
++
=
2
2
52235266033.050038.08033.050038.081150101.01150105.0s s V V ???+???+?=?ππ
62
32
210830.8-?=+s s V V (a) 再根据并联管路特点，有
ωf1=ωf3
2
353
2
321512188s s V d l V d l πλπλ= 由于l 1=l 3，故
2
3512153s s V d V d =
332
5
325
311117.3)033
.0052.0()(s s s s V V V d d V === (b)
又根据连续性方程，有
231s s s V V V =+ (c)
联立求解式(a)、式(b)、式(c)得
V s1=0.00219m 3·s -1 V s2=0.00289m 3·s -1 V s3=0.00070m 3·s -1
输送能力=V s2=0.00289m 3·s -1(或10.40m 3·h -1) 输送能力增加百分率=
%2%10019
.1019
.1040.10=?-＜50%
可见此方案不可行。
方案二：在管路2上并联一长50m 的管线，设其为管路3(见附图三)。沿管路1、2在液面A 与B 间列机械能衡算方程
习题1-21附图三
2
252
2
2151288s s B
A
V d l V d l p p πλπλρ
ρ
++
=
2
2
52215266033.050038.08052.050038.081150101.01150105.0s s V V ???+???+?=?ππ
V s12+9.715V s22=8.578×10-5 (d)
对并联管路，有 ωf2=ωf3 即
2
353
2
2252288s s V d l V d l πλπλ= 由于d 2=d 3，故 V s2= V s3 (e) 又据连续性方程，有
321s s s V V V += (f)
联立求解式(d)、式(e)、式(f)可得
V s1=0.005m 3·s -1 V s3=V s2=0.0025m 3·s -1
输送能力= V s1=0.005m 3·s -1或18m 3·h -1
输送能力增加的百分率=
%6.76%10019
.1019
.1018=?-＞50%
可见此方案可行。显然，定量计算结果与定性分析结果一致。
1-22 为测定空气流量，将皮托管插入直径为1 m 的空气管道中心，其压差大小用双液体微压计测定，指示液为氯苯（ρ0=1106 kg/m 3）和水（ρw =1000 kg/m 3）。空气温度为40℃，压力为101 kPa （绝压），试求微差压差计读数为48 mm 时的空气质量流量（kg/s ）。[w s ：7.08 kg/s] 【解】 查附录六得空气ρ=1.128kg ·m -3，μ=1.91×10-5Pa ·s
4.9128.1)10001106(048.081.92)
'(20max =-???=
-=
ρ
ρρgR v m ·s -1
55
max max 1055.510
91.1128
.14.91Re ?=???=
=
-μ
ρ
dv 查图1-43得
u /v max =0.85
所以 u =0.85×9.4=7.99m ·s -1
08.7128.199.71)4/()4/(22=???==πρπu d m s kg ·s -1
1-23 在φ38mm×2.5mm 的管路中装有标准孔板流量计，孔板的孔径为16.4 mm ，管中流动的是20℃的甲苯，采用角接取压法用U 管压差计测量孔板两侧的压强差，以水银为指示液，测压连接管中充满甲苯。现测得U 管压差计的读数为600 mm ，试计算管内甲苯的流量为若干kg/h 。[5.43×103 kg/h] 【解】已知孔径板
及管径
，则
设
,由本教材查得
由本教材附录查得20℃甲苯的密度为866，黏度为
。甲苯在孔板处的
流速为
甲苯的流量为
检验
值，因管内流速为
则
原假设正确。
1-24 在φ160 mm×5 mm 的空气管道上安装一孔径为75 mm 的标准孔板，孔板前空气压力为0.12 MPa （绝压），温度为25℃。问当U 形液柱压差计上指示的读数为145 mmH 2O 时，流经管道空气的质量流量为多少kg/h ？[w s ：628 kg/h]
【解】 405.1)
25273(8314291012.06=+???==RT pM ρkg ·m -3
查附录六知μ=1.835×10-5Pa ·s
25.0)150
75()(2
2010===d d A A 由
1
A A 查图1-45水平段知C 0=0.625
12.28405
.11000145.081.92625.02)(200000=???=≈-=ρρρρρgR C gR C u m ·s -1
447360012.28075.0)4/(3600)4/(202
0=???=?=ππu d V s m 3·h -1
628447405.1=?==s s V m ρkg ·h -1
校验：孔口处55
00010615.110
835.1405
.112.28075.0Re ?=???=
=
-μρ
u d 4501011008.810615.115
.0075.0Re Re ?=??==d d
由
1
A A 及Re 1再查图1-45，知C 0=0.625，与原取C 0=0.625相符。又孔板的压差为145mmH 2O 。即1.42kPa ，与孔板前空气压力120kPa 相比甚小，可以作为不可压缩流体处理。
1-25 用20℃水标定的某转子流量计，其转子为硬铅（ρf = 11000 kg/m 3），现用此流量计
测量20℃、101.3 kPa （绝压）下的空气流量，为此将转子换成形状相同、密度为ρ?f = 1150 kg/m 3的塑料转子，设流量系数C R 不变，问在同一刻度下，空气流量为水流量的多少倍？[9.8倍] 【解】 206.1293
831429
10013.15=???==RT pM air
ρ kg ·m -3 对水 f
O H f O H f R s A g
V A C V 2
2)(22
ρρρ-=
对空气 f
air f air f R s A g
V A C V ρρρ)'(2'2
-=
故倍8.9206
.11000
100011000206.11150''
2
2
=?--=?--=air O H O H f air f s
s V V ρρρρρρ
第二章 流体输送机械
2-1某水泵的吸入口与水池液面的垂直距离为3 m ，吸入管直径为50 mm 的水煤气管（ε=0.2 mm ）。管下端装有一带滤水网的底阀，泵吸入口处装有一真空表。底阀至真空表间的直管长8 m ，其间有一个90°的标准弯头。操作是在20 ℃进行。试估算：1）当泵的吸水量为20 m 3/h 时真空表的读数为多少？2）当泵的吸水量增加时，该真空表的读数是增加还是减小？[真空表的读数为：5.2×104 Pa ；真空表的读数增加]
【解】（1）取水池液面为上游截面0—0＇，真空表所在截面为下游截面1—1＇，并以水池液面为基准水平面，在两截面间列伯努利方程式，得
因为
=5.2×104 Pa
（2）当泵的吸水量增加时，则u 1增加，10,-f h 增加
根据
10,2
11102-++=-f h g
u z g p p ρ可知，该式右侧初z 1保持不变外，其余两项均增加，因此可知当泵的吸水量增加时，该真空表的读数增加。
2-2 在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26 m 3/h 时，泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152 kPa 和24.7 kPa ，轴功率为2.45 kW ，转速为2900 r/min ，若真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4 m ，泵的进出口管径相同，两测压口间管路流动阻力可忽略不计，试求该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。[泵的效率：53.1%]
【解】取20℃时水的密度 ρ = 998.2 Kg/m 3 在泵出口和入口处列伯努利方程
u 12/2g + P 1/ρg + Η = u 12/2g + P 2/ρg + Ηf + Z ∵ 泵进出口管径相同， u 1= u 2 不计两测压口见管路流动阻力 Ηf = 0 ∴ P 1/ρg + Η =P 2/ρg + Z
Η = (P 2- P 1)/ρg + Z = 0.4 + (152+24.7)×103/998.2×9.8 =18.46 m
该泵的效率 η = QHρg/N = 26×18.46×998.2×9.8/(2.45×103×3600) = 53.1%
2-3 要将某减压精馏塔塔釜中的液体产品用离心泵输送至高位槽，釜中的真空度p 0（真）=67 kPa （其中液体处于沸腾状态，即其饱和蒸汽压等于釜中绝对压强p v =p 0（绝）。泵位于
地面上，H g=3.5m，吸入管的阻力损失H f,0-1=0.87 m。液体的密度ρ= 986 kg/m3，已知该泵的必需汽蚀余量Δh=3.7m。试问该泵的安装位置是否适宜？[该泵的安装位置不适宜]
【解】
因此，该泵的安装位置不适宜。
2-4 拟用一台离心泵以15 m3/h的流量输送常温的清水，此流量下的允许吸上真空度H s′=5.6 m。已知吸入管的管内径为75 mm，吸入管段的压头损失为0.5 m。若泵的安装高度为4.0 m，该泵能否正常操作？设当地大气压为98.1 kPa。[该泵能正常工作]
【解】
所以该泵能正常工作。
2-5 用例2-1附图所示的管路系统测定离心泵的气蚀性能参数，则需在泵的吸入管路中安装调节阀门。适当调节泵的吸入和排出管路上两阀门的开度，可使吸入管的阻力增大而流量保持不变。若离心泵的排出管直径为50 mm，吸入管直径为100 mm，孔板流量计孔口直径为35 mm，测的流量压差计读数为0.85 mmHg，吸入口真空表读数为550 mmHg时离心泵恰好发生气蚀现象。试求该流量下泵的允许气蚀余量和吸上真空度。已知水温为20℃，当地大气压为760 mmHg。[允许气蚀余量：2.69 m；允许吸上真空度：7.48 m]
【解】确定流速：A0/A2= (d0/d2)2= (35/50)2= 0.49
查20℃时水的有关物性常数ρ= 998.2Kg/m3，μ = 100.5×10-5，P V= 2.3346 Kpa
假设C0在常数区查图，得C0= 0.694 则
u0 = C0[2R (ρA-ρ) g/ρ] 1/2 = 10.07m/s
u2 = 0.49u0= 4.93 m/s
核算: Re = d2u2ρ/μ=2.46×105> 2×105
∴假设成立
u1= u2(d2/ d1)2= 1.23 m/s
允许气蚀余量△h = (P1- P2)/ρg + u12/2g
P1= Pa - P真空度= 28.02 Kpa
△h = (28.02-2.3346)×103/998.2×9.81= 2.69 m
允许吸上高度
H g =(P a - P V )/ρg - △h-∑Ηf
∵ 离心泵离槽面道路很短 可以看作∑Ηf = 0 ∴ H g =(P a - P V )/ρg -△h
=(101.4 – 2.3346)×103/(998.2×9.81) – 2.7=7.48 m
2-6某离心水泵在转速为2900r/min 下流量为50 m 3/h 时，对应的压头为32m ，当泵的出口阀门全开时，管路特性方程为H e = 20 + 0.4×105 Q e 2（Q e 的单位为m 3/s ）为了适应泵的特性，将管路上泵的出口阀门关小而改变管路特性。试求：(1) 关小阀门后的管路特性方程；(2) 关小阀门造成的压头损失占泵提供压头的百分数。[管路特性方程：241022.620e e Q H ?+=；关小阀门损失占泵提供压头的百分数：13.4%]
【解】（1）关小阀门后的管路特性方程 管路特性方程的通式为 2e e BQ K H +=
式中的K=Δz+Δp/ρg 不发生变化，关小阀门后，管路的流量与压头应与泵提供的流量和压头分别相等，而B 值则不同，以B ’表示，则有
2
'3600502032?
?
? ??+=B
解得 524'/1022.6m s B ?=
关小阀门后管路特性方程为
241022.620e e Q H ?+=
（2）关小阀门后的压头损失 关小阀门前管路要求的压头为
m H e 7.27360050104.0202
5
=??
?
???+=
因关小阀门而多损失的压头为 m H f 3.47.2732=-=
则该损失的压头占泵提供压头的百分数为
%4.13%10032
3
.4=? 2-7 某离心泵压头与流量的关系可表示为：H =18 - 0.6×106Q 2（H 单位为m ，Q 单位为m 3/s ）若用该泵从常压贮水池将水抽到河道中，已知贮水池截面积为100 m 2，池中水深7 m 。输水前池内水面低于河道水平面2 m ，假设输水河道水面保持不变，且与大气相通。管路系统的压头损失可表示为：H f =0.4×10Q 2（H f 单位为m ，Q 单位为m 3/s ）。试求将贮水池内水全部抽出所需时间。[所需时间：55.6 h]
【解】列出管路特性方程：Ηe = K + H f
K= △Z +△P/ρg
∵贮水池和渠道均保持常压 ∴△P/ρg = 0 ∴K=△Z
∴Ηe =△Z + 0.4×106Q 2 在输水之初△Z = 2m ∴Ηe =2 + 0.4×106Q 2
联立 H=18-0.6×106Q 2，解出此时的流量 Q = 4×10-3m 3/s 将贮水槽的水全部抽出 △Z = 9m
∴Ηe = 9 + 0.4×106Q'2
再次联立 H=18-0.6×106Q 2，解出此时的流量 Q'= 3×10-3m 3/s ∵ 流量 Q 随着水的不断抽出而不断变小
∴ 取 Q 的平均值 Q 平均 =（Q + Q'）/2 = 3.5×10-3m 3/s 把水抽完所需时间 τ= V/Q 平均= 55.6 h
2-8 用两台离心泵从水池向高位槽送水，单台泵的特性曲线方程为：H =25-1×106Q 2，管路特性曲线方程可近似表示为：H e =10+1×105Q e 2，式中Q 的单位为m 3/s ，H 的单位为m 。试问两泵如何组合才能使输液量最大？（输水过程为稳态流动）[并联组合]
分析：两台泵有串联和并联两种组合方法
串联时单台泵的送水量即为管路中的总
量，泵的压头为单台泵的两倍；并联时泵的压头即为单台泵的压头，单台送水量为管路总送水量的一半。
【解】①若采用串联：则H e = 2H
10 + 1×105Q e 2= 2×(25-1×106Q 2) ∴ Q e = 0.436×10-2m 2/s ②若采用并联：Q = Q e /2
25-1×106× Qe 2= 10 + 1×105(Q e /2)2 ∴ Q e = 0.383×10-2m 2/s
总送水量 Q e '= 2 Q e = 0.765×10-2m 2/s ∴并联组合输送量大
2-9某单级、单动往复压缩机，活塞直径为200 mm ，每分钟往复300次，压缩机进口的气体温度为10℃、压强为100 kPa ，排气压强为505 kPa ，排气量为0.6 m 3/min （按排气状态计）。设气缸的余隙系数为5%，绝热总效率为70%，气体绝热指数为1.4，计算活塞的冲程和轴功率。[活塞的冲程：0.23 m ；轴功率：9.73 kW]
【解】（1）活塞的冲程 气体经绝热压缩后出口温度为
(1)/ 1.412121(/)283505/100405T T p p K κκ--==≈（）/1.4
（）
输气量（即换算为进口气体状态）为
3min 283505
0.6 1.91m /min 450100
V ==（
）（） 第一冲程实际吸入气体体积为
314min / 1.91/3000.00637m r V V V n -===
压缩机的容积系数为
1
1/2 1.4
015001[()1]10.05[()1]0.89100
p p κλε=--=--=
压缩机中活塞扫过体积（V 1-V 3）可由式2-48求得，即
13V V -= 31400.006370.0072m 0.89
V V λ-== 活塞的冲程由下式计算 13V V -=24
D S π
即 2
0.0072/0.20.
234
S m π
=?
≈ （2）轴功率 应用式2-52计算压缩机的理论功率，即
211min
11
[()1]1301000
a p N pV p κκκ
κ-=-?-? = 1.41
3
1.41.45051
10010 1.91[()1]1.41100601000
-???-?
-? =6.55kW
故压缩机功率为
6.55/0.79.73a N N kW η===
化工原理试题答案
南京工业大学材料工程导论试题（B）卷闭 试题标准答案 2010--2011 学年第二学期使用班级材实验0801 一、名词解释（每题3分，共18分） 1、泵的气缚与气蚀 答：气缚是离心泵在启动前未充满液体时，泵壳内存在的空气所产生的离心力很小，造成吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内的现象（分）。汽蚀为离心泵叶轮入口最低压力点处压力降至液体在该温度下的饱和蒸汽压时，液体部分汽化并有部分气体解吸，生成大量小汽泡。这些小汽泡在泵内流动过程的突然破裂产生很好的局部冲击压力造成叶轮呈现海绵状、鱼鳞状的破坏现象（分）。 2、运动相似与动力相似 答：运动相似指原、模型对应点两流动相应流线几何相似或流速大小成比例，方向相同。（分）原、模型对应点同名力作用下的流动，相同同名力大小成比例的现象称动力相似。（分）3、节点与控制容积： 答：节点是数值模拟中需要求解未知量的几何位置（分）控制容积：数值模拟中用于控制方程的最小几何单位（分）。 4、油的闪点与着火点 答：闪点：液体燃料受热时表面出现油蒸汽，当蒸汽浓度增大到遇到很小的点火源即发生瞬间闪火现象时的最低温度（分）。着火点为液体燃料自燃的最低温度。（分） 5、扩散传质与对流传质 答：在浓度差驱动下通过分子热运动而引起的组分传递现象称扩散传质；（分）流体中由于流体宏观流动引起物质从一处迁移到另一处的现象称对流传质。（分） 6、恒定干燥条件与干燥曲线 答：恒定干燥条件是干燥介质（或热空气）的温度、湿度、流速及与物料的接触方式在整个干燥过程中保持不变的条件（2分）。干燥曲线：表征相同干燥条件下，物料含水量X 及物料表面温度与干燥时间的关系曲线。 二、简答题（每题6分，共36分） 1、根据所学流体力学知识，简述减小管内流体流动阻力的途径及措施。 答：途径1：改进流体外部边界，改善边壁对流动的影响，具体措施有：（1）减小管壁粗造度；（2）采用柔性边壁代替刚性边壁；（3）采用平顺管道进口、渐扩管、突扩管；
化工原理下册答案
第五章 蒸馏 一、选择与填空 1、精馏操作的依据是 混合液中各组分挥发度的差异 。实现精馏操作的必要条件是 塔顶液相回流 和 塔底上升蒸汽 。 2、汽液两相呈平衡状态时，汽液两相温度_相同_，但液相组成_小于_汽相组成。 3、用相对挥发度α表达的汽液平衡方程可写为1(1)x y x αα= +-。根据α的大小，可用 来 判定用蒸馏方法分离的难易程度 ，若α=1则表示 不能用普通的蒸馏方法分离该混合液 。 4、在精馏操作中，若降低操作压强，则溶液的相对挥发度 增加 ，塔顶温度 降低 ，塔釜温度 降低 ，从平衡角度分析对该分离过程 有利 。 5、某二元物系，相对挥发度α=3，在全回流条件下进行精馏操作，对第n 、n+1两层理论板，已知 y n =0.4，则 y n+1=_0.182_。全回流通常适用于 开工阶段 或 实验研究 。 6、精馏和蒸馏的区别在于 精馏必须引入回流；平衡蒸馏和简单蒸馏的主要区别在于前者为连续的稳态过程而后者是间歇的非稳态过程 。 7、精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因是 塔底压强高 和 塔底难挥发组分含量高 。
8、在总压为101.33kPa 、温度为85℃下，苯和甲苯的饱和蒸汽压分别为p A 0 =116.9kPa,p B 0 =46 kPa ，则相对挥发度α= 2.54，平衡时液相组成x A = 0.78 ，气相组成y A = 0.90 。 9、某精馏塔的精馏段操作线方程为y=0.72x+0.275，则该精馏塔的操作回流比为_2.371_，馏出液组成为_0.982_。 10、最小回流比的定义是 在特定分离任务下理论板数为无限多时的回流比 ，适宜回流比通常取 1.1~2.0 R min 11、精馏塔进料可能有 5 种不同的热状况，当进料为气液混合物且气液摩尔比为2:3时，则进料热状况q 值为 0.6 。 注：23() 550.6V V L V F V L V L I I I I I q I I I I -+-===-- 12、在塔的精馏段测得 x D =0.96、x 2=0.45、x 3=0.40（均为摩尔分率），已知R=3 ，α=2.5，则第三层塔板的气相默弗里效率 E MV _44.1%_。 注：1 * 1 n n MV n n y y E y y ++-= - 13、在精馏塔设计中，若F 、x F 、q 、D 保持不变，若增加回流比R ，则x D 增加, x W 减小 ,V 增加,L/V 增加 。 14、在精馏塔设计中，若F 、x F 、x D 、x W 及R 一定，进料由原来的饱和蒸气改为饱和液体，则所需理论板数N T 减小 。精馏段上升蒸气量V 不变 、下降液体量L 不变 ；
化工原理试题及答案
中南大学考试试卷(A) 2013 ~ 2014 学年2 学期时间110分钟化工原理课程48 学时 3 学分考试形式: 闭卷 专业年级:化工?制药?应化11级总分100分，占总评成绩70 % 一、选择填空(35分) 1?(2分) 某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ，当地大气压为101kPa，则泵入口处的绝对压强为( )? A. 74.3kPa; B. 101kPa; C. 127.6kPa? 2?(2分) 水在圆形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的( )? A. 1/4; B. 1/2; C. 2倍? 3?(4分) 当地大气压为750mmHg时，测得某体系的表压为100mmHg，则该体系的绝对压强为Pa，真空度为Pa? 4?(2分) 一球形石英颗粒，分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降，若系统温度升高，则其在水中的沉降速度将，在空气中的沉降速度将? 5?(5分) 套管由Φ57×2.5mm和Φ25×2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于，润湿周边等于，当量直径等于? 6?(2分) 板框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的( )? A.一倍 B.一半 C.四倍 D.四分之一
7?(4分) 冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90o C，出口温度为50o C，冷水进口温度为15o C，出口温度为53o C，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的( )? A?5%; B?6%; C?7%; D?8%; 8?(2分) 为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是( ) A?表面光滑，颜色较浅; B?表面粗糙，颜色较深; C?表面粗糙，颜色较浅; D?表面光滑，颜色较深; 9?(4分) 黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的倍?10?(1分) 采用多效蒸发的目的是为了提高( )? A. 完成液的浓度; B. 加热蒸汽经济程度; C. 生产能力 11、(1分) 多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是通过增加( )而换取的? A. 传热面积; B. 加热蒸汽压力; C. 传热系数 12?(1分) ( )加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大，致使后效的传热系数降低? A. 并流; B. 逆流; C. 平流 13?(1分) 离心泵的调节阀( ) ， A.只能安在进口管路; B.只能安在出口管路上; C.安装在进口管路和出口管路上均可; D.只能安在旁路上 14?(1分) 泵的工作点( )? A 由泵铭牌上的流量和扬程所决定; B 即泵的最大效率所对应的点; C 由泵的特性曲线所决定; D 是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点?15?(3分) 在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4 m，切向速度为15 m/s ?当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数K c为?
化工原理试题及答案
化工原理试题及答案(绝密请勿到处宣扬) 12月25日 一、填空题（共15空，每空2分，共30分） 1. 一容器真空表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强和表压强（以kpa计）分别为：（90kpa）和（ -10kpa）。 2. 热传导只发生在固体和（静止）的或（滞）流动的流体中。 3. 物体的吸收率越（大），其辐射能力越（大）。（填大或小） 4. 蒸发中以（二次蒸汽）是否再利用而分为单效或多效蒸发。 5. 蒸发中的温度差损失主要由溶液中的（不挥发溶质）、液柱的（静压头）和管路（阻力）所引起的沸点升高三部分组成。 6. 一容器压力表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强（以kpa计）为：（90kpa）。 7. 对于同种流体，自然对流时的对流传热系数比时的（小）。（填大或小） 8. 物体的吸收率越大，其辐射能力越（大），所以黑体的辐射能力比灰体的（大）。（填大或小） 9. 蒸发操作所用的设备称为（蒸发器）。 10. 按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为（单效蒸发）和（多效蒸发）。 二、选择题（共5题，每题2分，共10分） 1. 对吸收操作有利的条件是：（D） A. 操作温度高、压强高； B. 操作温度高、压强低； C. 操作温度低、压强低； D. 操作温度低、压强高 2. 精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板（A ），液相温度较下层塔板（） A. 高，低； B. 低，高； C. 高，高； D. 低，低 3. （D ）是塔内气液两相总体上呈逆流流动，而在每块塔板上呈均匀的错流流动。 A. 板式塔的传质意图； B. 板式塔的设计过程； C. 板式塔的恒摩尔流要求； D. 板式塔的设计意图 4. 恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的（C）及与物料的接触方式都不变。 A. 温度、焓值、湿度； B. 流速、压强、湿度； C. 流速、温度、湿度； D. 温度、湿度、压强 5. 对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确的？（B） A. 平衡水一定是自由水； B. 平衡水一定是结合水； C. 自由水一定是结合水； D. 自由水一定是非结合水 6. 当二组分液体混合物的相对挥发度为（ C）时，不能用普通精馏方法分离。当相对挥发度为（ A ）时，可以采用精馏方法
化工原理 第一章 习题及答案
化工原理第一章习题及答案
第一章流体流动 问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件? 答1．假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。 质点是含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。问题2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点? 答2．前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态。 问题3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降? 答3．分子间的引力和分子的热运动。 通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主；温度上升，热运动加剧，粘度上升。液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。 问题4. 静压强有什么特性? 答4．静压强的特性：①静止流体中任意界面
上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；③压强各向传递。 问题 5. 图示一玻璃容器内装有水，容器底面积为8×10-3m2，水和容器总重10N。 (1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向)； (2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？ 题5附图题6附图 答5．1）图略，受力箭头垂直于壁面、上小下
大。 2）内部压强p=ρgh=1000×9.81×0.5=4.91kPa ； 外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa<内部压强4.91kPa 。 因为容器内壁给了流体向下的力，使内部压强大于外部压强。 问题 6. 图示两密闭容器内盛有同种液体，各接一U 形压差计，读数分别为R 1、R 2，两压差计间 用一橡皮管相连接，现将容器A 连同U 形压差计一起向下移动一段距离，试问读数R 1与R 2有何变化？(说明理由) 答6．容器A 的液体势能下降，使它与容器B 的液体势能差减小，从而R 2减小。R 1不变，因为该 U 形管两边同时降低，势能差不变。 问题7. 为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好? 答7．由静力学方程可以导出Δp=H(ρ冷-ρ热)g ，所以H 增加，压差增加，拔风量大。 问题8. 什么叫均匀分布? 什么叫均匀流段? 答8．前者指速度分布大小均匀；后者指速度方向平行、无迁移加速度。 问题9. 伯努利方程的应用条件有哪些?
化工原理答案下册
化工原理第二版夏清，贾绍义课后习题解答（夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津 大学出版）社,2011.8.） 第1章蒸馏 1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t（℃） 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B *，P A *，由 于总压 P = 99kPa，则由x = (P-P B *)/(P A *-P B *)可得出液相组成，这样就可以得到一 组绘平衡t-x图数据。 以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃ 2.正戊烷（C 5H 12 ）和正己烷（C 6 H 14 ）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa下该溶液的平衡数据。 温度C 5H 12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C 6H 14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9
饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相同温度下C 5H 12 （A）和C 6 H 14 （B）的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 P B * = 1.3kPa 查得P A *= 6.843kPa 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3 P A *(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 P B *(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以260.6℃时为例 当t= 260.6℃时 x = (P-P B *)/(P A *-P B *) =（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A *x/P = 13.3×1/13.3 = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289 x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0 y 1 0.767 0.733 0.524 0 根据平衡数据绘出t-x-y曲线 3.利用习题2的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，并与习题2 的结果相比较。
化工原理习题 含答案
·流体 流动部分 1．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。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3×103 Pa ）？ 解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm 处的流体压力为 作用在孔盖上的总力为 每个螺钉所受力为 因此 2．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右 侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。试求A 、B 两点的表压力。 习题2附图 习题1附图
解：（1）A点的压力 （2）B点的压力 3、如本题附图所示，水在管道内流动。为测量流体压力，在管道某截面处连接U管压差计，指示液为水银，读数R=100毫米，h=800mm。为防止水银扩散至空气中，在水银液面上方充入少量水，其高度可忽略不计。已知当地大气压为101.3KPa试求管路中心处流体的压力。 解：设管路中心处流体的压力为p P A =P A P + ρ 水gh + ρ 汞 gR = P P=p 0- ρ 水 gh - ρ 汞 gR =（101.3×103-1000×9.8x0.8 - 13600×9.8×0.1） P=80.132kpa 4、如本题附图所示，高位槽内的水位高于地面7 m，水从φ108 mm×4 mm的管道中流出，管路出口高于地面1.5 m。已知水流经系统的能量损失可按∑h f=5.5u2计算，其中u为水在管内的平均流速（m/s）。设流动为稳态，试计算（1）A-A'截面处水的平均流速；（2）水的流量（m3/h）。
化工原理试题及答案
一、二章复习题 第一章 一、填空题 1．一个生产工艺是由若干个__________ 和___________构成的。 2．各单元操作的操作原理及设备计算都是以__________、___________、___________、和___________四个概念为依据的。 3．常见的单位制有____________、_____________和_______________。 4．由于在计量各个物理量时采用了不同的__________，因而产生了不同的单位制。 5．一个过程在一定条件下能否进行，以及进行到什么程度，只有通过__________来判断。6．单位时间内过程的变化率称为___________。 二、问答题 7．什么是单元操作主要包括哪些基本操作 8.提高过程速率的途径是什么 第二章流体力学及流体输送机械 流体力学 一、填空题 1．单位体积流体的质量称为____密度___，它与__比容_____互为倒数。 2．流体垂直作用于单位面积上的力，称为__流体的压强__________。 3．单位时间内流经管道任一截面的流体量称为___流量_____，其表示方法有__质量流量______和____体积流量____两种。 4．当管中流体形成稳定流动时，管中必定充满流体，即流体必定是__连续流动的_______的。5．产生流体阻力的根本原因是_内摩擦力_______；而___流体的运动状态________是产生流体阻力的第二位原因。另外，管壁粗糙度和管子的长度、直径均对流体阻力_的大小与影响______________。 6．流体在管道中的流动状态可分为_____滞流_ 和____湍流______两种类型，二者在内部质点运动方式上的区别是_____湍流的质点有脉动滞流没有________________________________。 7．判断液体内处于同一水平面上的各点压强是否相等的依据是_静止的________、___连通的________、__连接的是同一种液体______________。 8．流体若由低压头处流向高压头处时，所加入外加功的作用是. 分别或同时提高流体的位压头；动压头；静压头以及弥补损失能量______________________________。
化工原理 带答案
第一章流体力学 1.表压与大气压、绝对压的正确关系是（A）。 A. 表压＝绝对压-大气压 B. 表压＝大气压-绝对压 C. 表压＝绝对压+真空度 2.压力表上显示的压力，即为被测流体的（B ）。 A. 绝对压 B. 表压 C. 真空度 D. 大气压 3.压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为（B ）。 A.真空度 B.表压强 C.绝对压强 D.附加压强 4.设备内的真空度愈高，即说明设备内的绝对压强（ B ）。 A. 愈大 B. 愈小 C. 愈接近大气压 D. 无法确定 5.一密闭容器内的真空度为80kPa,则表压为（ B ）kPa。 A. 80 B. －80 C. 21.3 D.181.3 6.某设备进、出口测压仪表中的读数分别为p1（表压）=1200mmHg和p2（真空度）=700mmHg，当地大气压为750mmHg，则两处的绝对压强差为（D ）mmHg。 A.500 B.1250 C.1150 D.1900 7.当水面压强为一个工程大气压，水深20m处的绝对压强为（B ）。 A. 1个工程大气压 B. 2个工程大气压 C. 3个工程大气压 D. 4个工程大气压
8.某塔高30m，进行水压试验时，离塔底10m高处的压力表的读数为500kpa，（塔外大气压强为100kpa）。那么塔顶处水的压强（A ）。 A．403．8kpa B. 698. 1kpa C. 600kpa D. 100kpa 9.在静止的连续的同一液体中，处于同一水平面上各点的压强（A ） A. 均相等 B. 不相等 C. 不一定相等 10.液体的液封高度的确定是根据( C ). A.连续性方程 B.物料衡算式 C.静力学方程 D.牛顿黏性定律 11.为使U形压差计的灵敏度较高，选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差 （ρ指-ρ）的值（ B ）。 A. 偏大 B. 偏小 C. 越大越好 12.稳定流动是指流体在流动系统中，任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量（A ）。 A. 仅随位置变，不随时间变 B. 仅随时间变，不随位置变 C. 既不随时间变，也不随位置变 D. 既随时间变，也随位置变 13.流体在稳定连续流动系统中，单位时间通过任一截面的（ B ）流量都相等。 A. 体积 B. 质量 C. 体积和质量 D.摩尔
化工原理下册答案
化工原理（天津大学第二版）下册部分答案 第8章 2. 在温度为25 ℃及总压为 kPa 的条件下，使含二氧化碳为%（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 kg/m 3。 解：水溶液中CO 2的浓度为 对于稀水溶液，总浓度为 3t 997.8kmol/m 55.4318 c ==kmol/m 3 水溶液中CO 2的摩尔分数为 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。 以CO 2的分压表示的总传质推动力为 *(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ?=-=-=kPa 3. 在总压为 kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。测得在塔的某一截面上，氨的气、液相组成分别为0.032y =、3 1.06koml/m c =。气膜吸收系数k G =×10-6 kmol/(m 2skPa)，液膜吸收系数k L =×10-4 m/s 。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数H ＝ kmol/(m 3kPa)。 （1）试计算以p ?、c ?表示的总推动力和相应的总吸收系数； （2）试分析该过程的控制因素。 解：(1) 以气相分压差表示的总推动力为 t 1.06*(110.50.032)kPa 2.0740.725 c p p p p y H ?=-=- =?-=kPa 其对应的总吸收系数为 6G 1097.4-?=K kmol/(m 2skPa) 以液相组成差表示的总推动力为 其对应的总吸收系数为 （2）吸收过程的控制因素 气膜阻力占总阻力的百分数为 气膜阻力占总阻力的绝大部分，故该吸收过程为气膜控制。 4. 在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。操作压力为 kPa ，操作温度为25 ℃。在操作条件下平衡关系符合亨利定律，甲醇在水中的溶解度系数为 kmol/(m 3kPa)。测得塔内某截面处甲醇的气相分压为 kPa ，液相组成为 kmol/m 3，液膜吸收系数k L =×10-5 m/s ，气相总吸收系数K G ＝×10-5 kmol/(m 2skPa)。求该截面处（1）膜吸收系数k G 、k x 及k y ；（2）总吸收系数K L 、K X 及K Y ；（3）吸收速率。 解：(1) 以纯水的密度代替稀甲醇水溶液的密度，25 ℃时水的密度为 0.997=ρkg/m 3 溶液的总浓度为
化工原理习题及答案
一、名词解释（每题2分） 1. 非均相混合物 物系组成不同，分布不均匀，组分之间有相界面 2. 斯托克斯式 3. 球形度s 非球形粒子体积相同的球形颗粒的面积与球形颗粒总面积的比值 4. 离心分离因数 离心加速度与重力加速度的比值 5?临界直径de 离心分离器分离颗粒最小直径 6. 过滤 利用多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作 7. 过滤速率 单位时间所产生的滤液量 8. 过滤周期 间歇过滤中过滤、洗涤、拆装、清理完成一次过滤所用时间 9. 过滤机生产能力 过滤机单位时间产生滤液体积 10. 浸没度 转筒过滤机浸没角度与圆周角比值 二、单选择题（每题2分） 1、自由沉降的意思是______ 。 A颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计E颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度C颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用 D颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程D 2、颗粒的沉降速度不是指_______ 。 A等速运动段的颗粒降落的速度 E加速运动段任一时刻颗粒的降落速度 C加速运动段结束时颗粒的降落速度 D净重力（重力减去浮力）与流体阻力平衡时颗粒的降落速度B 3、对于恒压过滤______ 。 A 滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的？2倍 B 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍 C 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍 D 当介质阻力不计时，滤液体积增大一倍，则过滤时间增大至原来的4倍D 4、恒压过滤时，如介质阻力不计，滤饼不可压缩，过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量 __ 。 A增大至原来的2倍E增大至原来的4倍 C增大至原来的2倍D增大至原来的倍
化工原理试题及答案
化工原理试题及答案（绝密请勿到处宣扬） 12月25 日 一、填空题（共15空，每空2分，共30 分） 1. 一容器真空表读数为10 kpa,当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强和表压强（以kpa计） 分别为：（90kpa）和（-10kpa）。 2. 热传导只发生在固体和（静止）的或（滞）流动的流体中。 3. 物体的吸收率越（大），其辐射能力越（大）。（填大或小） 4. 蒸发中以（二次蒸汽）是否再利用而分为单效或多效蒸发。 5. 蒸发中的温度差损失主要由溶液中的（不挥发溶质）、液柱的（静压头）和管路（阻力）所引起的沸点升高三部分组成。 6. 一容器压力表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强（以kpa计）为: （90kpa）。 7. 对于同种流体，自然对流时的对流传热系数比时的（小）。（填大或小） 8. 物体的吸收率越大，其辐射能力越（大），所以黑体的辐射能力比灰体的（大）。（填大或小） 9. 蒸发操作所用的设备称为（蒸发器）。 10. 按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为（单效蒸发）和（多效蒸发）。 二、选择题（共5题，每题2 分，共10分） 1. 对吸收操作有利的条件是：（D ） A. 操作温度高、压强高； B. 操作温度高、压强低； C. 操作温度低、压强低； D. 操作温度低、压 强高 2. 精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板（A ），液相温度较下层塔板（） A. 高，低； B. 低，高； C. 高，高； D. 低，低 3. （D ）是塔内气液两相总体上呈逆流流动，而在每块塔板上呈均匀的错流流动。 A. 板式塔的传质意图； B. 板式塔的设计过程； C. 板式塔的恒摩尔流要求； D. 板式塔的设计意图 4. 恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的（C ）及与物料的接触方式都不变。 A. 温度、焓值、湿度； B. 流速、压强、湿度； C. 流速、温度、湿度； D. 温度、湿度、压强
化工原理第四版第一章课后习题答案
第一章 流体的压力 【1-1】容器 A 中的气体表压为 60kPa ,容器 B 中的气体真空度为 1.2x104 Pa 。试分别 B 二容器中气体的绝对压力为若干帕，该处环境的大气压力等于标准大气压力。 试求此设备的进、出口的绝对压力及进、出的压力差各为多少帕。 进、出口的压力差 G =157 —(—12) =157+12 =169kPa 或 i p = 258. 3 -89. 3 =169 kPa 流体的密度 【1-3】正庚烷和正辛烷混合液中，正庚烷的摩尔分数为 的密度。 100k g/ km,o 正辛烷的摩尔质量为 114kg/ km 。I 将摩尔分数换算为质量分数 从附录四查得 20 C 下正庚烷的密度 # =684kg / m 3 ,正辛烷的密度为 骂=703kg / 1 P = = 696kg / m 3 m 0 369 丄 0 631 9 - -- + --- 684 703 【1-4】温度20 C,苯与甲苯按 4:6的体积比进行混合， 求其混合液的密度。 解 20 C 时，苯的密度为 879 kg/m 3，甲苯的密度为 混合液密度 P =8 7 中.0 4 8 667 07.1 k8g / m 【1-5】有一气柜，满装时可装 6000m 3混合气体，已知混合气体各组分的体积分数为 求出A 、 标准大气压力为 101.325k Pa 容器 A 的绝对压力 P A =101.325+60=161.325 kPa 容器 B 的绝对压力 P B =101.325—12=89.325 kPa 【1-2】某设备进、出口的表压分别为 -12kPa 和157kPa ，当地大气压力为 101.3kPa 。 解进口绝对压力 P 进=101.3 -12 =89.3 kPa 出口绝对压力 卩出=101.3 +157 =258.3 kPa 0.4，试求该混合液在 解正庚烷的摩尔质量为 正庚烷的质量分数 0.4X100 正辛烷的质量分数 - =0.369 0.4X100+0.6X114 =1 -0.369=0.631 混合液的密度 867 kg/m 3。
化工原理课后习题答案上下册
下册第一章蒸馏 1. 苯酚(C 6H 5OH)(A )和对甲酚(C 6H 4(CH 3)OH)(B )的饱和蒸气压数据为 解： 总压 P=75mmHg=10kp 。 由拉乌尔定律得出 0 A p x A ＋0 B p x B =P 所以 x A = 000B A B p p p p --；y A =p p A 00B A B p p p p --。 因此所求得的t-x-y 数据如下： t, ℃ x y 1 1 0 0. 2. 承接第一题，利用各组数据计算 （1）在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度i α,取各i α的算术平均值为α，算出α对i α的最大相对误差。 （2）以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y-x ”关系,算出由此法得出的各组y i 值的最大相对误差。 解： （1）对理想物系，有 α＝00B A p p 。所以可得出
t, ℃ i α 算术平均值α= 9 ∑i α=。α对i α的最大相对误差＝ %6.0%100)(max =?-α ααi 。 （2）由x x x x y 318.01318.1)1(1+=-+= αα得出如下数据： t, ℃ x 1 0 y 1 0 各组y i 值的最大相对误差= =?i y y max )(%。 3.已知乙苯(A )与苯乙烯(B )的饱和蒸气压与温度的关系可按下式计算: 95.5947 .32790195.16ln 0 -- =T p A 72 .6357.33280195.16ln 0 --=T p B 式中 0 p 的单位是mmHg,T 的单位是K 。 问:总压为60mmHg(绝压)时，A 与B 的沸点各为多少在上述总压和65℃时,该物系可视为理想物系。此物系的平衡气、液相浓度各为多少摩尔分率 解： 由题意知 T A ==-- 0195.1660ln 47 .327995.59＝℃ T B ==--0195 .1660ln 57 .332872.63=℃ 65℃时，算得0 A p ＝；0 B p = mmHg 。由0 A p x A ＋0 B p （1－x A ）=60得 x A ＝， x B =; y A =0A p x A /60=; y B ==。 4 无
《化工原理》试题库答案
《化工原理》试题库答案 一、选择题 1．当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（A）。 A.质量流量 B.体积流量 C.流速 D.静压能 2. 孔板流量计是( C )。 A. 变压差流量计，垂直安装。 B. 变截面流量计，垂直安装。 C. 变压差流量计，水平安装。 D. 变截面流量计，水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中，宜采用改变出口阀门的开度调节流量的是（C）。 A．齿轮泵 B. 旋涡泵 C. 离心泵 D. 往复泵 4．下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（B）。 A．增加离心泵的排液高度。 B. 增加离心泵的吸液高度。 C. 启动前，泵内没有充满被输送的液体。 D. 启动前，没有关闭出口阀门。 5．水在规格为Ф38×的圆管中以s的流速流动，已知水的粘度为1mPa·s则其流动的型态为（C）。 A.层流 B. 湍流 C. 可能是层流也可能是湍流 D. 既不是层流也不是湍流 6．下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（D）。 A. 位能 B. 动能 C. 静压能 D. 热能 7．在相同进、出口温度条件下，换热器采用（A）操作，其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B. 并流 C. 错流 D. 折流 8．当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（C）也增大。 A．流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9．下列换热器中，需要热补偿装置的是（A）。 A．固定板式换热器 B.浮头式换热器型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（D）。 A. 热传导 B. 对流 C. 热辐射 D.对流传热 11. 流体在管内呈湍流流动时B。 ≥2000 B. Re>4000 C. 2000 j06a10013 用不含溶质的吸收剂吸收某气体混合物中的可溶组分A，在操作条件下，相平衡关系为Y=mX。试证明：(L/V)min ＝mη，式中η为溶质A的吸收率。 j06a10103 一逆流操作的常压填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A，入塔气体中含A 1%(摩尔比)，经吸收后溶质A 被回收了80%，此时水的用量为最小用量的1.5倍，平衡线的斜率为1，气相总传质单元高度为1m，试求填料层所需高度。 j06a10104 在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质A，进塔气体中溶质A的含量为8%（体积%），吸收率为98%，操作条件下的平衡关系为y=2.5x，取吸收剂用量为最小用量的1.2倍，试求： ①水溶液的出塔浓度； ②若气相总传质单元高度为0.6 m，现有一填料层高为6m的塔，问该塔是否合用？ 注：计算中可用摩尔分率代替摩尔比，用混合气体量代替惰性气体量，用溶液量代替溶剂量。 j06a10105 在20℃和760 mmHg，用清水逆流吸收空气混合气中的氨。混合气中氨的分压为10mmHg，经吸收后氨的分压下降到0.051 mmHg。混合气体的处理量为1020kg/h，其平均分子量为28.8，操作条件下的平衡关系为y=0.755x。 若吸收剂用量是最小用量的5 倍，求吸收剂的用量和气相总传质单元数。 j06a10106 在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S 吸收混合气体中的可溶组分A。入塔气体中A的摩尔分率为0.03，要求吸收率为95%。已知操作条件下的解吸因数为0.8，物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03(摩尔分率)。试计算： ①操作液气比为最小液气比的倍数； ②出塔液体的浓度； ③完成上述分离任务所需的气相总传质单元数N OG。 j06a10107 某厂有一填料层高为3m 的吸收塔，用水洗去尾气中的公害组分A。测 得浓度数据如图，相平衡关系为y=1.15x。 试求：该操作条件下，气相总传质单元高度H OG为多少m ？ 参见附图：j06a107.t j06a10108 总压100kN/m2，30℃时用水吸收氨，已知k G=3.84?10-6kmol/[m2·s(kN/m2)]， k L=1.83?10-4kmol/[m2·s(kmol/m3)]，且知x=0.05时与之平衡的p*=6.7kN/m2。 求：k y、K x、K y。（液相总浓度C 按纯水计为55.6 kmol/m3） j06a10109 有一逆流填料吸收塔，塔径为0.5m，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。入塔(惰性/混合？？)气体量为100kmol/h，，溶质浓度为0.01（摩尔分率），回收率要求达到90% ，液气比为1.5，平衡关系y=x。试求： ①液体出塔浓度； ②测得气相总体积传质系数K y a=0.10kmol/（m3·s），问该塔填料层高度为多少？ (提示：N OG=1/(1-S)ln[(1-S)(y1-m x1)/(y2-m x2)+S]) j06b10011 当系统服从亨利定律时，对同一温度和液相浓度，如果总压增大一倍则与之平衡的气相浓度（或分压）(A) y 增大一倍；(B) p增大一倍；(C) y减小一倍；(D) p减小一倍。 j06b10019 按图示流程画出平衡线与操作线示意图： 1. ⑴低浓度气体吸收 2. ⑴低浓度气体吸收 ⑵部分吸收剂循环⑵气相串联 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 313 314.86000 0.10005.53.101t =???+== 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 m kg 36.2206kg 284.246245%32%32C O t C O =??=?=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722C O t C O =??=?=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144C H t C H =??=?=M n m 2．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 m 33 122 1 1 21t m 157.0m 7106083060=??? ? ??+=+ = +=ρρm m V V V 3 3t 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。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉（大 化工原理 试题与答案 北村（奥力体育）复印店 化工原理考试题及答案 姓名____________班级____________学号_____________成绩______________ 一、填空题： 1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指______________________________。 2.（3分）悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。 3.（2分）自由沉降是 ___________________________________ 。 4.（2分）当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。球形粒子的球形度为_________ 。 5.（2分）沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在 _________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。 6.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________. 7.（2分）降尘宝做成多层的目的是____________________________________ 。 8.（3分）气体的净制按操作原理可分为_____________________________________ ___________________.旋风分离器属_________________ 。 9.（2分）过滤是一种分离悬浮在____________________的操作。 10.（2分）过滤速率是指___________________________ 。在恒压过滤时，过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ 。 11.（2分）悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是___________________________ ___________________________________________________。 12.（2分）过滤阻力由两方面因素决定：一方面是滤液本身的性质，即其_________；另一方面是滤渣层本身的性质，即_______ 。 13.（2分）板框压滤机每个操作循环由______________________________________五个阶段组成。 14.（4分）板框压滤机主要由____________________________________________，三种板按 ________________的顺序排列组成。 1—2—3—2—1—2—3—2—1 15.（3分）某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25 mm，若该机有10块框，其过滤面积约为_________________ m。 16.（4分）板框压滤机采用横穿洗涤滤渣，此时洗穿过____层滤布及____个滤框厚度的滤渣，流经过长度约为过滤终了滤液流动路程的____倍，而供洗液流通的面积又仅为过滤面积的____。化工原理下册计算答案
(01)第一章 流体流动1化工原理答案
化工原理考试题及答案