化工原理课后习题答案全
化工原理课后习题答案
（夏清、贾绍义主编.化工原理.天津大学
出版社,2011.） QQ578571918
第一章 流体流动
2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/? 的油品，油面高于罐底 6.9 m ，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm ，孔盖用14mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ，
问至少需要几个螺钉？
分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力 即 P 油 ≤ ζ螺
解：P 螺 = ρgh ×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762
150.307×103 N
ζ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n P 油 ≤ ζ螺 得 n ≥ 6.23
取 n min = 7
至少需要7个螺钉
3．某流化床反应器上装有两个U
型管压差计，如本题附
4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测
定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两
吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示
液为水银，煤油的密度为820Kg／?。试求当压
差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气管出
口距离ｈ。
分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中1－1′和4－4′为等压面，2－2′和3－3′为等压面，且1－1′和2－2′的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解解：设插入油层气管的管口距油面高Γh
在1－1′与2－2′截面之间
P 1 = P
2
+ ρ
水银
gR
∵P
1 = P
4
，P
2
= P
3
且P
3 = ρ
煤油
gΓh ， P
4
= ρ
水
g（H-h）+ ρ
煤油
g（Γh + h）
联立这几个方程得到
ρ
水银gR = ρ
水
g（H-h）+ ρ
煤油
g（Γh + h）-ρ
煤油
gΓh 即
ρ水银gR =ρ水gH + ρ煤油gh -ρ水gh 带入数据
1.03×103×1 - 13.6×103×0.068 = h(1.0×103-0.82×103)
ｈ= 0.418ｍ
5．用本题附图中串联Ｕ管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸气压，Ｕ管压差计的指示液为
水银，两Ｕ管间的连接管内充满水。以知水银面与基准面的垂直距离分别为：ｈ
1
﹦2.3m，
ｈ
2=1.2m, ｈ
3
=2.5m,ｈ
4
=1.4m。锅中水面与基准面之间的垂直距离ｈ
5
=3m。大气压强ｐ
a
=
99.3×103ｐ
ａ
。
试求锅炉上方水蒸气的压强Ｐ。
分析：首先选取合适的截面用以连接两个Ｕ管，本题应
选取如图所示的1－1截面，再选取等压面，最后根据
静力学基本原理列出方程，求解
解：设1－1截面处的压强为Ｐ
1
对左边的Ｕ管取ａ-ａ等压面， 由静力学基本方程 Ｐ0 + ρ
水
g(h 5-h 4) = Ｐ1 + ρ
水银
g(h 3-h 4) 代入数据
Ｐ0 + 1.0×103×9.81×(3-1.4) = Ｐ1 + 13.6×103
×9.81×(2.5-1.4)
对右边的Ｕ管取ｂ-ｂ等压面，由静力学基本方程Ｐ1 + ρ
水
g(h 3-h 2) = ρ
水银
g(h 1-h 2) + ｐ
ａ
代入数据
Ｐ1 + 1.0×103×9.81×﹙2.5-1.2﹚= 13.6×103×9.81×﹙2.3-1.2﹚ + 99.3×103 解着两个方程 得 Ｐ0 = 3.64×105Pa
6. 根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强ｐ。压差计中以油和水为指示液，其密度分别为920㎏／ｍ3 ,998㎏／ｍ3,Ｕ管中油﹑水交接面高度差R = 300 ｍ
ｍ，两扩大室的内径D 均为60 ｍｍ，Ｕ管内径ｄ为6 ｍｍ。
当管路内气体压强等于大气压时，两扩大室液面平齐。 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 + ρ油
g(h 1+R) = Ｐ1 对于Ｕ管右边 Ｐ2 = ρ
水
gR + ρ
油
gh 2
ｐ表 =ρ水
gR + ρ油
gh 2 -ρ油
g(h 1+R)
=ρ
水gR - ρ
油gR +ρ
油
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）2
R h 2-h 1 = 3 mm ｐ表= 2.57×102Pa
7.列管换热气 的管束由121根φ×2.5mm 的钢管组成。空气以9m/s 速度在列管内流动。空气在管内的平均温度为50℃﹑压强为196×103Pa(表压)，当地大气压为98.7×103
Pa
试求：⑴ 空气的质量流量；⑵ 操作条件下，空气的体积流量；⑶ 将⑵的计算
结果换算成标准状况下空气的体积流量。
解：空气的体积流量ＶS = uA = 9×π/4 ×0.02 2×121 = 0.342 m3/s 质量流量 w s =ＶSρ=ＶS×(MP)/(RT)
= 0.342×[29×(98.7+196)]/[8.315×323]=1.09㎏/s
换算成标准状况 V1P1/V2P2 =T1/T2
ＶS2 = P1T2/P2T1×ＶS1= (294.7×273)/(101×323) ×0.342
= 0.843 m3/s
8 .高位槽内的水面高于地面8m，水从φ108×4mm
的管道中流出，管路出口高于地面2m。在本题特
定条件下，水流经系统的能量损失可按∑ｈf= 6.5 u2计算，其中u为水在管道的流速。试计算：
⑴ A—A'截面处水的流速；
⑵水的流量，以m3/h计。
分析：此题涉及的是流体动力学，有关流体动力学主要是能量恒算问题，一般运用的是柏努力方程式。运用柏努力方程式解题的关键是找准截面和基准面，对于本题来说，合适的截面是高位槽1—1,和出管口 2—2,,如图所示，选取地面为基准面。
解：设水在水管中的流速为u ，在如图所示的1—1,，2—2,处列柏努力方程Z1ｇ + 0 + Ｐ1/ρ= Z2ｇ+ ｕ2／2 + Ｐ2/ρ + ∑ｈf
（Z1 - Z2）g = u2/2 + 6.5u2代入数据
(8-2)×9.81 = 7u2 , u = 2.9m/s
换算成体积流量
V S = uA= 2.9 ×π/4 × 0.12× 3600
= 82 m3/h
9. 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φ53×3m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），并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。
分析:根据水流过A、B两截面的体积流量相同和此两截面处的伯努利方程列等式求解
解：设水流经Ａ﹑Ｂ两截面处的流速分别为u A、 u B
u A A A = u B A B
∴ u B= （A A/A B）u A= （33/47）2×2.5 = 1.23m/s
在Ａ﹑Ｂ两截面处列柏努力方程
Z1ｇ + ｕ12／2 + Ｐ1/ρ = Z2ｇ+ ｕ22／2 + Ｐ2/ρ + ∑ｈf
∵ Z1 = Z2
∴（Ｐ1-Ｐ2）/ρ = ∑ｈf +（ｕ12-ｕ22）／2
g（h1-h 2）= 1.5 + (1.232-2.52) /2
h1-h 2 = 0.0882 m = 88.2 mm
即两玻璃管的水面差为88.2mm
10.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定，各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为Ф76×2.5mm，在操作条件下，泵入口处
真空表的读数为24.66×103Pa,水流
经吸入管与排处管（不包括喷头）的
能量损失可分别按∑ｈf,1=2u2，∑
h f,2=10u2计算，由于管径不变，故式中
u为吸入或排出管的流速ｍ/s。排水管
与喷头连接处的压强为98.07×103Pa
（表压）。试求泵的有效功率。
分析：此题考察的是运用柏努力方程求算管路系统所要求的有效功率把整个系统分成两部分来处理，从槽面到真空表段的吸入管和从真空表到排出口段的排出管，在两段分别列柏努力方程。
解：总能量损失∑hf=∑hf+，1∑hf，2
u1=u2=u=2u2+10u2=12u2
在截面与真空表处取截面作方程： z0g+u02/2+P0/ρ=z1g+u2/2+P1/ρ+∑hf，1
（ P0-P1）/ρ= z1g+u2/2 +∑hf，1 ∴u=2m/s
∴ w s=uAρ=7.9kg/s
在真空表与排水管-喷头连接处取截面 z1g+u2/2+P1/ρ+W e=z2g+u2/2+P2/ρ+∑hf，2 ∴W e= z2g+u2/2+P2/ρ+∑hf，2—（ z1g+u2/2+P1/ρ）
=12.5×9.81+（98.07+24.66）/998.2×103+10×22
=285.97J/kg
N e= W e w s=285.97×7.9=2.26kw
11.本题附图所示的贮槽内径D为2ｍ，槽底与内径
d
为33mm的钢管相连，槽内无液体补充，其液面高
度h
为2m（以管子中心线为基准）。液体在本题管内
流动时的全部能量损失可按∑h
f
=20u2公式来计算，
式中u为液体在管内的流速m／s。试求当槽内液面
下降1m所需的时间。
分析：此题看似一个普通的解柏努力方程的题，分析题中槽内无液体补充，则管内流速并不
是一个定值而是一个关于液面高度的函数，抓住槽内和管内的体积流量相等列出一个微分方
程，积分求解。
解：在槽面处和出口管处取截面1-1，2-2列柏努力方程
h
1g=u2/2+∑h
f
=u2/2+20u2
∴u=(0.48h)1/2=0.7h1/2
槽面下降dh，管内流出uA
2
dt的液体
∴Adh=uA
2dt=0.7h1/2A
2
dt
∴dt=A
1dh/（A
2
0.7h1/2）
对上式积分：t=1.⒏h
13. 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∑ｈf ，
AB
=∑ｈf ，CD =u 2，∑ｈf ，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？ 解：对上下两槽取截面列柏努力方程
0+0+P 1/ρ=Zg+0+P 2/ρ+∑ｈf ∴P 1= Zg ρ+0+P 2 +ρ∑ｈf
=10×9.81×1100+1100（2u 2+1.18u 2） =107.91×103+3498u 2
在压强管的B ，C 处去取截面，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 ）=P c +1100×9.81×（5+x ）+13.6×103×9.81×0.045 P B -P C =5.95×104
Pa
在B ，C 处取截面列柏努力方程
0+u B 2/2+P B /ρ=Zg+u c 2/2+P C /ρ+∑ｈf ，BC ∵管径不变，∴u b =u c
P B -P C =ρ（Zg+∑ｈf ，BC ）=1100×（1.18u 2+5×9.81）=5.95×104Pa u=4.27m/s
压缩槽内表压P 1=1.23×105
Pa （2）在B ，D 处取截面作柏努力方程
0+u 2/2+P B /ρ= Zg+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
15.在本题附图所示的实验装置中，于异径水平管段两截面间连一倒置U 管压差计，以测量两截面的压强差。当水的流量为10800kg/h 时，U 管压差计读数R 为100mm ，粗细管的直径分别为Ф60×3.5mm 与Ф45×3.5mm 。计算：（1）1kg 水流经两截面间的能量损失。（2）与该能量损失相当的压强降为若干Pa ？
解：（1）先计算A ，B 两处的流速：
u A =w s /ρs A =295m/s ，u B = w s /ρs B 在A ，B 截面处作柏努力方程： z A g+u A 2
/2+P A /ρ=z B g+u B 2
/2+P B /ρ+∑hf ∴1kg 水流经A ，B 的能量损失：
∑hf= （u A 2-u B 2）/2+（P A - P B ）/ρ=（u A 2-u B 2）/2+ρgR/ρ=4.41J/kg （2）.压强降与能量损失之间满足：
∑hf=ΓP/ρ ∴ΓP=ρ∑hf=4.41×103
16. 密度为850kg/m 3，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）泪诺准数，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压强才下降到127.5×103Pa ？ 解：（1）Re =du ρ/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
1
g = u
2
2/2 + P
B
/ρ+ Z
2
g + ∑ｈ
f
∵ 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∵ｈ
f
=λ×（ι/d）×0.5 u 2
∴ι=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
19. 内截面为1000mm×1200mm的矩形烟囱的高度为30 A
1
m。平均分子量为30kg/kmol，平均温度为400℃的烟道气自下而上流动。烟囱下端维持49Pa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101.33×103Pa。流体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？
解：烟囱的水力半径 r
Н= A/п= (1×1.2)/2(1+1.2)=0.273m
当量直径 d
e = 4r
Н=1.109m
流体流经烟囱损失的能量
∑ｈ
f =λ?（ι/ d
e
）·u2/2
=0.05×(30/1.109)×u2/2 =0.687 u2
空气的密度ρ
空气
= PM/RT = 1.21Kg/m3
烟囱的上表面压强 (表压) P
上=-ρ
空气
gh = 1.21×9.81×30 =-355.02 Pa
烟囱的下表面压强 (表压) P
下
=-49 Pa
烟囱内的平均压强 P= (P
上+ P
下
)/2 + P
= 101128 Pa
由ρ= PM/RT 可以得到烟囱气体的密度
ρ= （30×10-3×101128）/（8.314×673） = 0.5422 Kg/m3
在烟囱上下表面列伯努利方程
P
上/ρ= P
下
/ρ+ Zg+∑ｈ
f
∴∑ｈ
f = (P
上
- P
下
)/ρ– Zg
=(-49+355.02)/0.5422 – 30×9.81
= 268.25 = 0.687 u2
流体流速 u = 19.76 m/s
质量流量ω
s
= uAρ= 19.76×1×1.2×0.5422
= 4.63×104 Kg/h
20. 每小时将2×103kg的溶液用泵从反应器输送到高位槽。
反应器液面上方保持26.7×103Pa的真空读，高位槽液面上方
为大气压强。管道为的钢管，总长为50m，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15m 。若泵效率为0.7，求
泵的轴功率。
解：流体的质量流速ω
s
= 2×104/3600 = 5.56 kg/s
流速 u =ω
s
/(Aρ)=1.43m/s
雷偌准数Re=duρ/μ= 165199 > 4000
查本书附图1-29得 5个标准弯头的当量长度: 5×2.1=10.5m
2个全开阀的当量长度: 2×0.45 = 0.9m
∴局部阻力当量长度∑ι
e
=10.5 + 0.9 = 11.4m
假定 1/λ1/2=2 lg(d /ε) +1.14 = 2 lg(68/0.3) + 1.14
∴λ= 0.029
检验 d/(ε×Re×λ1/2) = 0.008 > 0.005
∴符合假定即λ=0.029
∴全流程阻力损失∑ｈ=λ×(ι+ ∑ι
e
)/d × u2/2 + ζ×u2/2
= [0.029×(50+11.4)/(68×103) + 4]×1.432/2
= 30.863 J/Kg
在反应槽和高位槽液面列伯努利方程得
P
1/ρ+ We = Zg + P
2
/ρ+ ∑ｈ
We = Zg + (P
1- P
2
)/ρ+∑ｈ
= 15×9.81 + 26.7×103/1073 + 30.863
= 202.9 J/Kg
有效功率 Ne = We×ω
s
= 202.9×5.56 = 1.128×103
轴功率 N = Ne/η=1.128×103/0.7 = 1.61×103W
= 1.61KW
21. 从设备送出的废气中有少量可溶物质，在放空
之前令其通过一个洗涤器，以回收这些物质进
行综合利用，并避免环境污染。气体流量为3600m
3/h，其物理性质与50℃的空气基本相同。如本题
附图所示，气体进入鼓风机前的管路上安装有指示
液为水的U管压差计，起读数为30mm。输气管与放
空管的内径均为250mm，管长与管件，阀门的当量长度之和为50m，放空机与鼓风机进口的垂直距离为20m，已估计气体通过塔内填料层的压强降为1.96×103Pa。管壁的绝对粗糙度可取0.15mm，大气压强为101.33×103。求鼓风机的有效功率。
解：查表得该气体的有关物性常数ρ=1.093 , μ=1.96×10-5Pa·s
气体流速 u = 3600/(3600×4/π×0.252) = 20.38 m/s
质量流量ω
s
= uAs = 20.38×4/π×0.252×1.093
=1.093 Kg/s
流体流动的雷偌准数 Re = duρ/μ= 2.84×105为湍流型
所有当量长度之和ι
总=ι+Σι
e
=50m
ε取0.15时ε/d = 0.15/250= 0.0006 查表得λ=0.0189
所有能量损失包括出口,入口和管道能量损失
即: ∑ｈ= 0.5×u2/2 + 1×u2/2 + (0.0189×50/0.25)· u2/2 =1100.66
在1-1﹑2-2两截面处列伯努利方程
u2/2 + P
1/ρ+ We = Zg + u2/2 + P
2
/ρ + ∑ｈ
We = Zg + (P
2
- P
1
)/ρ+∑ｈ
而1-1﹑2-2两截面处的压强差 P
2- P
1
= P
2
-ρ
水
gh = 1.96×103 - 103×9.81×31×
103
= 1665.7 Pa
∴We = 2820.83 W/Kg
泵的有效功率 Ne = We×ω
s
= 3083.2W =
3.08 KW
22. 如本题附图所示，，贮水槽水位维持不变。
槽底与内径为100mm 的钢质放水管相连，管
路上装有一个闸阀，距管路入口端15m 处安
有以水银为指示液的U管差压计，其一臂与管道相连，另一臂通大气。压差计连接管内充满了水，测压点与管路出口端之间的长度为20m。（1）.当闸阀关闭时，测得R=600mm，h=1500mm；当闸阀部分开启时，测的R=400mm，h=1400mm。摩擦系数可取0.025，管路入口处的局部阻力系数为0.5。问每小时从管中水流出若干立方米。
（2）.当闸阀全开时，U管压差计测压处的静压强为若干（Pa，表压）。闸阀全开时l
e
/d ≈15，摩擦系数仍取0.025。
解: ⑴根据流体静力学基本方程, 设槽面到管道的高度为x
ρ
水g(h+x)= ρ
水银
gR
103×(1.5+x) = 13.6×103×0.6 x = 6.6m
部分开启时截面处的压强 P
1 =ρ
水银
gR -ρ
水
gh = 39.63×103Pa
在槽面处和1-1截面处列伯努利方程
Zg + 0 + 0 = 0 + u2/2 + P
1
/ρ + ∑ｈ
而∑ｈ= ［λ(ι+Σι
e
)/d +ζ］· u2/2
= 2.125 u2
∴6.6×9.81 = u2/2 + 39.63 + 2.125 u2
u = 3.09/s
体积流量ω
s
= uAρ= 3.09×π/4×(0.1)2×3600 = 87.41m3/h
⑵闸阀全开时取2-2,3-3截面列伯努利方程
Zg = u2/2 + 0.5u2/2 + 0.025×(15 +ι/d)u2/2
u = 3.47m/s
取1-1﹑3-3截面列伯努利方程
P
1
'/ρ = u2/2 + 0.025×(15+ι'/d)u2/2
∴P
1
' = 3.7×104Pa
25. 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5m（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200mm。
通过田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0.3m3/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。
分析：并联两管路的能量损失相等，且各等于管路总的能量损失,各个管路的能量损失由两部分组成，一是气体在支管内流动产生的，而另一部分是气体通过填料层所产生的，即∑ｈ
f =λ·(ι＋∑ι
e
/d)· u2/2 ＋ｈ
f填
而且并联管路气体总流量为个支路之和, 即 V
s
= V
s1
+
V
s2
解：⑴两阀全开时，两塔的通气量
由本书附图１－２９查得d=200mm时阀线的当量长度ι
e
=150m
∑ｈ
f1=λ·(ι
1
＋∑ι
e1
/d)· u
1
2/2 + 5 u
1
2
=0.02×(50+150)/0.2· u
12/2 + 5 u
1
2
∑ｈ
f2=λ·(ι
2
＋∑ι
e2
/d)· u
2
2/2 + 4 u
1
2
= 0.02×(50+150)/0.2· u
22/2 + 4 u
1
2
∵∑ｈ
f1=∑ｈ
f2
∴u
12/ u
2
2=11.75/12.75 即 u
1
= 0.96u
2
又∵V s = V s1 + V s2
= u 1A 1+ u 2A 2 , A 1 = A 2 =(0.2)2π/4=0.01π
= (0.96u 2+ u 2)? 0.01π
= 0.3 ∴ u 2=4.875m/s u 1A=4.68 m/s
即 两塔的通气量分别为V s1 =0.147 m 3
/s, V s12=0.153 m 3
/s ⑵ 总的能量损失 ∑ｈf =∑ｈf1=∑ｈf2
=0.02×155/0.2· u 12/2 + 5 u 12
= 12.5 u 12 = 279.25 J/Kg
26. 用离心泵将20℃水经总管分别送至A ，B 容器内，总管流量为89m/h 3，总管直径为
ф127×5mm 。原出口压强为1.93×105Pa ，容器B 内水面上方表压为1kgf/cm 2，总管的流动阻力可忽略，
各设备间的相对位置如本题附图所示。试求：（1）离心泵的有效压头H e ；（2）两支管的压头损失H f ，o-A ，H f ，o-B ，。 解：（1）离心泵的有效压头
总管流速u = V s /A
而A = 3600×π/4×(117)2×10-6 u = 2.3m/s
在原水槽处与压强计管口处去截面列伯努利方程
Z 0g + We = u 2/2 + P 0/ρ+∑ｈf ∵总管流动阻力不计∑ｈf =0 We = u 2/2 + P 0/ρ-Z 0g
=2.32/2 +1.93×105/998.2 -2×9.81 =176.38J/Kg
∴有效压头He = We/g = 17.98m ⑵ 两支管的压头损失
在贮水槽和Α﹑Β表面分别列伯努利方程
Z
0g + We = Z
1
g + P
1
/ρ+ ∑ｈ
f1
Z
0g + We = Z
2
g + P
2
/ρ+ ∑ｈ
f2
得到两支管的能量损失分别为
∑ｈ
f1
= Z
g + We –(Z
1
g + P
1
/ρ)
= 2×9.81 + 176.38 –(16×9.81 + 0)
=39.04J/Kg
∑ｈ
f2
=Z
g + We - (Z
2
g + P
2
/ρ)
=2×9.81 + 176.38 –(8×9.81 + 101.33×103/998.2) =16.0 J/Kg
∴压头损失 H
f1 = ∑ｈ
f1
/g = 3.98 m
H
f2 = ∑ｈ
f2
/g = 1.63m
28．本题附图所示为一输水系统，高位槽的水面维持
恒定，水分别从BC与BD两支管排出，高位槽液面与
两支管出口间的距离为11m，AB段内径为38mm，长
为58m；BC支管内径为32mm，长为12.5m；BD支管
的内径为26mm，长为14m，各段管长均包括管件及阀
门全开时的当量长度。AB与BC 管的摩擦系数为
0.03。试计算：
(1)当BD 支管的阀门关闭时，BC支管的最大排水量为若干m3/h？
(2)当所有的阀门全开时，两支管的排水量各为若干m3/h？BD支管的管壁绝对粗糙度为0.15mm，水的密度为1000kg/m3，粘度为0.001Pa·s。
分析：当BD 支管的阀门关闭时，BC管的流量就是AB总管的流量；当所有的阀门全开时，AB总管的流量应为BC，BD两管流量之和。而在高位槽内，水流速度可以认为忽略不计。解:（1）BD 支管的阀门关闭
V
S,AB = V
S,BC
即
u
0A
= u
1
A
1
u
π382/4 = u
1
π322/4
∴ u
0 = 0.71u
1
分别在槽面与C-C,B-B截面处列出伯努利方程
0 + 0 + Z
0g = u
1
2/2 + 0 + 0 + ∑ｈ
f,AC
0 + 0 + Z
1g = u
2/2 + 0 + 0 + ∑ｈ
f,AB
而∑ｈ
f,AC = λ?(ι
AB
/d
)·u
2/2 + λ?(ι
BC
/d
1
)·u
1
2/2
= O.03×(58000/38) ×u
2/2 + 0.03·(12500/32)×u
1
2/2
= 22.89 u
02 + 5.86 u
1
2
∑ｈ
f,AB = λ?(ι
AB
/d
)·u
2/2
= O.03×(58000/38)×u
2/2
= 22.89 u
2
∴u
1
= 2.46m/s
BC支管的排水量 V
S,BC = u
1
A
1
= 7.1m3/s
⑵所有的阀门全开
V
S,AB = V
S,BC
+ V
S,BD
u
0A
= u
1
A
1
+ u
2
A
2
u
π382/4 = u
1
π322/4 + u
2
π262/4
u
0382 = u
1
322 + u
2
262 ①
假设在BD段满足1/λ1/2=2 lg(d /ε) +1.14
∴λ
D
= 0.0317
同理在槽面与C-C,D-D截面处列出伯努利方程
Z
0g = u
1
2/2 + ∑ｈ
f,AC
= u
1
2/2 +λ?(ι
AB
/d
)·u
2/2 + λ?(ι
BC
/d
1
)·u
1
2/2 ②
Z
0g = u
2
2/2 + ∑ｈ
f,AD
= u
2
2/2 +λ?(ι
AB
/d
)·u
2/2 +λ
D
?(ι
BD
/d
2
)·u
2
2/2 ③
联立①②③求解得到 u
1 = 1.776 m/s, u
2
= 1.49 m/s
核算Re = duρ/μ = 26×10-3×1.49×103/0.001 = 38.74×103 (d/ε)/Reλ1/2 = 0.025 > 0.005
∴假设成立
即 D,C两点的流速 u
1 = 1.776 m/s , u
2
= 1.49 m/s
∴ BC段和BD的流量分别为 V
S,BC
= 32×10×(π/4)×3600×1.776 = 5.14 m3/s
V
S,BD
= 26×10×(π/4)×3600×1.49 = 2.58 m3/s
29. 在Φ38×2.5mm的管路上装有标准孔板流量计，孔板的孔径为16.4mm，管中流动的是20℃的苯，采用角接取压法用U管压差计测量孔板两测的压强差，以水银为指示液，策压连接管中充满甲苯。测得U管压差计的读数为600mm，试计算管中甲苯的流量为若干 kg/h？解：查本书附表 20℃时甲苯的密度和粘度分别为
ρ= 867 Kg/m3,μ= 0.675×10-3
假设Re = 8.67×104
当A
0/A
1
= (16.4/33) = 0.245时,查孔板流量计的C
与Re, A
/A
1
的关系得到
C
= 0.63
体积流量 V
S = C
A
[2gR(ρ
A
-ρ)/ ρ]1/2
= 0.63×π/4 ×16.42×10-6×[2×9.81×0.6×(13.6-0.867)/0.867]1/2 =1.75×10-3 m3/s
流速 u = V
S
/A = 2.05 m/s
核算雷偌准数 Re = duρ/μ = 8.67×104与假设基本相符
∴甲苯的质量流量ω
S = V
S
ρ=1.75×10-3×867×3600
= 5426 Kg/h
第二章流体输送机械
2. 用离心泵以40m3/h 的流量将贮水池中65℃的热水输送到凉水塔顶，并经喷头喷出而落入凉水池中，以达到冷却的目的，已知水进入喷头之前需要维持49kPa的表压强，喷头入口较贮水池水面高6m，吸入管路和排出管路中压头损失分别为1m和3m，管路中的动压头可以忽略不计。试选用合适的离心泵并确定泵的安装高度。当地大气压按101.33kPa计。
解：∵输送的是清水∴选用B型泵
查65℃时水的密度ρ= 980.5 Kg/m 3
在水池面和喷头处列伯努利方程
u 12/2g + P
1
/ρg + Η = u
1
2/2g + P
2
/ρg + Η
f
+ Z
取u
1= u
2
= 0 则
Η = (P2- P1)/ρg + Ηf + Z
= 49×103/980.5×9.8 + 6 + (1+4) = 15.1 m
∵ Q = 40 m 3/h
由图2-27得可以选用3B19A 2900 4
65℃时清水的饱和蒸汽压P
V
= 2.544×104Pa
当地大气压Η
a
= P/ρg = 101.33×103 /998.2×9.81 = 10.35 m 查附表二十三 3B19A的泵的流量: 29.5 — 48.6 m 3/h
为保证离心泵能正常运转,选用最大输出量所对应的Η
S
'
即Η
S
' = 4.5m
输送65℃水的真空度Η
S = [Η
S
' +(Η
a
-10)-( P
V
/9.81×103–0.24)]1000/ρ
=2.5m
∴允许吸上高度H
g = Η
S
- u
1
2/2g -Η
f,0-1
= 2.5 – 1 = 1.5m
即安装高度应低于1.5m
4 . 用例2-2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，可使吸入管阻力增大而流量保持不变。若离心泵的吸入管直径为100mm，排出管直径为50mm，孔板流量计孔口直径为35mm，测的流量计压差计读数为0.85mHg吸入口真空表读数为550mmHg时，离心泵恰发生气蚀现象。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760mmHg。解: 确定流速
A
0 /A
2
= (d
/d
2
)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C
0在常数区查图1-33得C
= 0.694则
u
0 = C
[2R(ρ
A
-ρ)g/ρ]1/2
= 10.07m/s
u
2 = 0.49u
= 4.93 m/s
核算: Re = d
2u
2
ρ/μ=2.46×105 > 2×105
∴假设成立
u
1= u
2
(d
2
/d
1
)2 = 1.23 m/s
允许气蚀余量△h = (P
1- P
2
)/ρg + u
1
2/2g
P
1 = Pa - P
真空度
= 28.02 Kpa
△h = (28.02-2.3346)×103/998.2×9.81 = 2.7 m
允许吸上高度 H
g =(P
a
- P
V
)/ρg - △h-∑Η
f
∵离心泵离槽面道路很短可以看作∑Η
f
= 0
∴ H
g =(P
a
- P
V
)/ρg - △h
=(101.4 – 2.3346)×103/(998.2×9.81) – 2.7
=7.42 m
7. 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—1×106Q2管路特性曲线方程可近似表示为 H=10+1×106Q2两式中Q的单位为m3/s，H的单位为m。试问两泵如何组合才能使输液量最大？（输水过程为定态流动）
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串联 H
e
= 2H
10 + 1×105Q
e
2 = 2×(25-1×106Q2)
∴ Q
e
= 0.436×10-2m2/s
②并联 Q = Q
e
/2
25-1×106× Q
e 2 = 10 + 1×105( Q
e
/2)2
∴ Q
e
= 0.383×10-2m2/s
总送水量 Q
e '= 2 Q
e
= 0.765×10-2m2/s
∴并联组合输送量大
第三章机械分离和固体流态化
2. 密度为2650kg/m3的球型石英颗粒在20℃空气中自由沉降，计算服从斯托克斯公式的最大颗粒直径及服从牛顿公式的最小颗粒直径。
解：（1）服从斯托克斯公式
查有关数据手册得到 20℃时空气的密度ρ= 1.205 Kg/m3 ，粘度μ=1.81×10-5 Pa·s 要使颗粒服从斯托克斯公式，必须满足Re 〈 1 即
Re = du
t ρ/μ〈 1 ，而 u
t
= d2（ρ
s
- ρ）g/18μ
由此可以得到 d3〈 18 u2/（ρ
s
- ρ）ρg
∴最大颗粒直径d
min = [18 u2/（ρ
s
- ρ）ρg]1/3
= [18×（1.81×10-5）2/（2650-1.205）×9.81×1.205]1/3 = 0.573×10-4m
= 57.3μm
要使颗粒服从牛顿公式，必须满足 10 3〈 Re 〈 2×10 3即
10 3〈 Re = du
t ρ/μ〈 2×10 3 ，而u
t
= 1.74[d（ρ
s
- ρ）g/ρ]
由此可以得到 d3 〉106μ2/［1.742ρ（ρs-ρ）g］
∴最小直径 d
min
= 0.001512 m = 1512 μm
3. 在底面积为40m2的除尘室内回收气体中的球形固体颗粒。气体的处理量为3600m3/h，
固体的密度ρ
s
=3600kg/m3，操作条件下气体的密度ρ=1.06kg/m3，粘度为3.4×10-5Pa?s。试求理论上完全除去的最小颗粒直径。
解：根据生产能力计算出沉降速度
u
t = V
s
/bι= 3600/40 m/h = 0.025m/s
假设气体流处在滞流区则可以按 u
t = d2（ρ
s
- ρ）g/18μ进行计算
∴ d2 = 18μ/（ρ
s - ρ）g ·u
t
可以得到 d = 0.175×10-4 m
核算Re = du
t
ρ/μ〈 1 ，符合假设的滞流区
∴能完全除去的颗粒的最小直径 d = 0.175×10-4 m = 17.5 μm
4. 一多层降尘室除去炉气中的矿尘。矿尘最小粒径为8μm，密度为4000kg/m3。除尘室长4.1m，宽1.8m，高4.2m，气体温度为427℃，粘度为3.4Pa?s，密度为0.5kg/m3。若每小时的炉气量为2160标准m3，试确定降尘室内隔板的间距及层数。
解：假设沉降在滞流区，按u
t = d2（ρ
s
- ρ）g/18μ计算其沉降速度
u
t
= (8×10-6)2×(4000-0.5)×9.8/(18×3.4×10-5) = 41×10-4m/s
化工原理课后习题答案上下册(钟理版)
下册第一章蒸馏 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 00 00B A B p p p p --。 因此所求得的t-x-y 数据如下： t, ℃ x y 113.7 1 1 114.6 0.837 0.871 115.4 0.692 0.748 117.0 0.440 0.509 117.8 0.321 0.385 118.6 0.201 0.249 119.4 0.095 0.122 120.0 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, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 i α 1.299 1.310 1.317 1.316 1.322 1.323 1.324 1.325 1.326 算术平均值α= 9 ∑i α=1.318。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, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 x 1 0.837 0.692 0.558 0.440 0.321 0.201 0.095 0 y 1 0.871 0.748 0.625 0.509 0.384 0.249 0.122 0 各组y i 值的最大相对误差= =?i y y m ax )(0.3%。 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 .327995.59334.95K ＝61.8℃ T B ==--0195 .1660ln 57 .332872.63342.84K=69.69℃ 65℃时，算得0 A p ＝68.81mmHg ；0 B p =48.93 mmHg 。由0 A p x A ＋0 B p （1－x A ）=60得 x A ＝0.56， x B =0.44; y A =0 A p x A /60=0.64; y B =1-0.64=0.36。 4 无
化工原理课后习题答案
第七章 吸收 1,解：（1）008.0=* y 1047.018 100017101710=+=x （2）KPa P 9.301= H,E 不变，则2563.010 9.3011074.73 4 ??==P E m (3)0195.010 9.301109.53 3=??=* y 01047.0=x 2，解：09.0=y 05.0=x x y 97.0=* 同理也可用液相浓度进行判断 3，解：HCl 在空气中的扩散系数需估算。现atm P 1=，,293k T = 故()( ) s m D G 2 52 17571071.11 .205.2112915.361293102 1212 1 --?=+?+?= HCl 在水中的扩散系数L D .水的缔和参数,6.2=α分子量,18=s M 粘度(),005.1293CP K =μ 分子体积cm V A 33.286.247.3=+= 4，解:吸收速率方程()()()12A A BM A P P P P RTx D N --= 1和2表示气膜的水侧和气侧，A 和B 表示氨和空气 ()24.986.1002.962 1 m kN P BM =+=代入式 x=0.000044m 得气膜厚度为0.44mm. 5，解：查s cm D C 2256.025=为水汽在空气中扩散系数ο 下C ο80，s cm s cm T T D D 2 5275 .175 .112121044.3344.029*******.0-?==??? ???=??? ? ??= C ο80水的蒸汽压为kPa P 38.471=，02=P 时间s NA M t 21693 .041025.718224=???==-π 6,解：画图 7,解：塔低：6110315-?=y s m kg G 234.0=' 塔顶：621031-?=y 02=x 的NaOH 液含3100405.2m kgNaOH l g =? 的NaOH 液的比重＝液体的平均分子量： 通过塔的物料衡算，得到()()ZA L y y P K A y y G m G m λ-=-21 如果NaOH 溶液相当浓，可设溶液面上2CO 蒸汽压可以忽略，即气相阻力控制传递过 程。 ∴在塔顶的推动力6210310-?=-=y 在塔底的推动力61103150-?=-=y 对数平均推动力()()66 105.12231 3151031315--?=?-= -In L y y m λ 由上式得：()2351093.8m kN s m kmol a K G -?=
化工原理课后答案
3．在大气压力为101.3kPa 的地区，一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少？ 解：KPa .1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝 1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的U 形压差计，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=0.8m,R=0.45m 。试计算容器中液面上方的表压。 解： kPa Pa gm ρgR ρp gh ρgh ρp 53529742.70632.600378 .081.990045.081.9106.133 00==-=??-???=-==+ 1-10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×3.5mm 。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。 解: (1) 大管: mm 476?φ (2) 小管: mm 5.357?φ 质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50 68 (69.0)( 222112=== 1-11． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。 解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～
化工原理课后题答案
化工原理第二版 第1章蒸馏 1.已知含苯（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（℃） 85 90 95 100 105 x 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）/（）= 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 = 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 = 下该溶液的平衡数据。 温度 C 5H 12 K C 6H 14 饱和蒸汽压(kPa) 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 * = 查得P A *= 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 279 289
P A *(kPa) 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 *) =（）/（）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A *x/P = ×1/ = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 279 289 x 1 0 y 1 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。 解：①计算平均相对挥发度 理想溶液相对挥发度α= P A */P B *计算出各温度下的相对挥发度： t(℃) α - - - - - - - - 取275.1℃和279℃时的α值做平均α m = （+）/2 = ②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值 当x = 时， y = ×[1+×]= 同理得到其他y值列表如下 t(℃) 279 289 α
化工原理课后答案
3．在大气压力为的地区，一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少 解：KPa .1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝 1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的U 形压差计，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=,R=。试计算容器中液面上方的表压。 解： kPa Pa gm ρgR ρp gh ρgh ρp 53529742.70632.600378.081.990045.081.9106.133 00==-=??-???=-==+ 1-10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。 解: (1) 大管: mm 476?φ (2) 小管: mm 5.357?φ 质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50 68 (69.0)( 222112=== 1-11． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。 解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～
化工原理课后习题解答
化工原理课后习题解答（夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大学出版社,2005.） 第一章流体流动 1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为 98.7×103 Pa。 解：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到： 设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa =8.54×103 Pa 设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa 2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/?的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ， 问至少需要几个螺钉？ 分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即 P油≤σ螺 解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762 150.307×103 N σ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n P油≤σ螺得 n ≥ 6.23 取 n min= 7
至少需要7个螺钉 3．某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，如本题附 图所示。测得R1 = 400 mm ， R2 = 50 mm，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，其高度R3= 50 mm。试求A﹑B 两处的表压强。 分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a– a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分 别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。 解：设空气的密度为ρg，其他数据如图所示 a–a′处 P A + ρg gh1 = ρ水gR3 + ρ水银ɡR2 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 = 7.16×103 Pa b-b′处 P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1 P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103 =6.05×103Pa 4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测 定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两 吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示 液为水银，煤油的密度为820Kg／?。试求当 压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气 管出口距离ｈ。 分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中1－1′和4－4′为等压面，2－2′和3－3′为等压面，且1－1′和2－2′的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解 解：设插入油层气管的管口距油面高Δh 在1－1′与2－2′截面之间
化工原理课后思考题参考答案
第二章流体输送机械 2-1 流体输送机械有何作用 答：提高流体的位能、静压能、流速，克服管路阻力。 2-2 离心泵在启动前，为什么泵壳内要灌满液体启动后，液体在泵内是怎样提高压力的泵入口的压力处于什么状体 答：离心泵在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气的密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体（气缚）； 启动后泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转变为静压能。 泵入口处于一定的真空状态（或负压） 2-3 离心泵的主要特性参数有哪些其定义与单位是什么 1、流量q v: 单位时间内泵所输送到液体体积，m3/s, m3/min, m3/h.。 2、扬程H：单位重量液体流经泵所获得的能量，J/N，m 3、功率与效率：
轴功率P ：泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。 有效功率P e ：gH q v ρ=e P 效率η：p P e = η 2-4 离心泵的特性曲线有几条其曲线的形状是什么样子离心泵启动时，为什么要关闭出口阀门 答：1、离心泵的H 、P 、η与q v 之间的关系曲线称为特性曲线。共三条； 2、离心泵的压头H 一般随流量加大而下降 离心泵的轴功率P 在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。 η与q v 先增大，后减小。额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵 的设计点，对应的值称为最佳工况参数。 3、关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以保护电动机。 2-5 什么是液体输送机械的扬程离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响 答：1、单位重量液体流经泵所获得的能量 2、在泵的进、出口管路处分别安装真空表和压力表，在这两处管路截面1、 2间列伯努利方程得：f V M H g u u g P P h H ∑+-+-+=221220ρ
化工原理课后答案
第一章 3.答案：p= 30.04kPa =0.296atm=3.06mH2O 该压力为表压 常见错误：答成绝压 5.答案：图和推算过程略Δp=(ρHg - ρH2O) g (R1+R2)=228.4kPa 7.已知n=121 d=0.02m u=9 m/s T=313K p = 248.7 × 103 Pa M=29 g/mol 答案：(1) ρ = pM/RT = 2.77 kg/m3 q m =q vρ= n 0.785d2 u ρ =0.942 kg/s (2) q v = n 0.785d2 u = 0.343 m3/s (2) V0/V =(T0p)/(Tp0) = 2.14 q v0 =2.14 q v = 0.734 m3/s 常见错误： （1）n没有计入 （2）p0按照98.7 × 103 pa计算 8. 已知d1=0.05m d2=0.068m q v=3.33×10-3 m3/s （1）q m1= q m2 =q vρ =6.09 kg/s (2) u1= q v1/(0.785d12) =1.70 m/s u2 = q v2/(0.785d22) =0.92 m/s (3) G1 = q m1/(0.785d12) =3105 kg/m2?s G2 = q m2/(0.785d22) =1679 kg/m2?s 常见错误：直径d算错 9. 图略 q v= 0.0167 m3/s d1= 0.2m d2= 0.1m u1= 0.532m/s u2= 2.127m/s (1) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 7.02×103 Pa p A-p B=0.5gρH2O +(ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m (2) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 2.13×103 Pa p A-p B= (ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m 所以R没有变化 12. 图略 取高位储槽液面为1-1液面，管路出口为2-2截面，以出口为基准水平面 已知q v= 0.00139 m3/s u1= 0 m/s u2 = 1.626 m/s p1= 0(表压) p2= 9.807×103 Pa(表压) 在1-1面和2-2面之间立柏努利方程Δz = 4.37m 注意：答题时出口侧的选择： 为了便于统一，建议选择出口侧为2-2面，u2为管路中流体的流速，不为0，压力为出口容器的压力，不是管路内流体压力
化工原理课后习题答案详解第四章.doc
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：，
化工原理课后习题答案
化工原理课后习题答案 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
第七章 吸收 1,解：（1）008.0=* y 1047.018 100017101710=+=x （2）KPa P 9.301= H,E 不变，则2563.010 9.3011074.73 4 ??==P E m (3)0195.010 9.301109.53 3=??=* y 01047.0=x 2，解：09.0=y 05.0=x x y 97.0=* 同理也可用液相浓度进行判断 3，解：HCl 在空气中的扩散系数需估算。现atm P 1=，,293k T = 故()( ) s m D G 2 52 17571071.11 .205.2112915.361293102 1212 1 --?=+?+?= HCl 在水中的扩散系数L D .水的缔和参数,6.2=α分子量,18=s M 粘度(),005.1293CP K =μ 分子体积mol cm V A 33.286.247.3=+= 4，解:吸收速率方程()()()12A A BM A P P P P RTx D N --= 1和2表示气膜的水侧和气侧，A 和B 表示氨和空气 ()24.986.1002.962 1 m kN P BM =+=代入式 x=0.000044m 得气膜厚度为0.44mm. 5，解：查s cm D C 2256.025=为水汽在空气中扩散系数 下C 80，s cm s cm T T D D 2 5275 .175 .112121044.3344.029*******.0-?==??? ???=??? ? ??= C 80水的蒸汽压为kPa P 38.471=，02=P 时间s NA M t 21693 .041025.718224=???==-π 6,解：画图 7,解：塔低：6110315-?=y s m kg G 234.0=' 塔顶：621031-?=y 02=x 的NaOH 液含3100405.2m kgNaOH l g =? 的NaOH 液的比重＝液体的平均分子量： 通过塔的物料衡算，得到()()ZA L y y P K A y y G m G m -=-21 如果NaOH 溶液相当浓，可设溶液面上2CO 蒸汽压可以忽略，即气相阻力控制传递过 程。 ∴在塔顶的推动力6210310-?=-=y 在塔底的推动力61103150-?=-=y 对数平均推动力()()66 105.12231 3151031315--?=?-= -In L y y m 由上式得：()2351093.8m kN s m kmol a K G -?=
化工原理上册课后习题及答案
第一章：流体流动 二、本章思考题 1-1 何谓理想流体？实际流体与理想流体有何区别？如何体现在伯努利方程上？ 1-2 何谓绝对压力、表压和真空度？表压与绝对压力、大气压力之间有什么关系？真空度与绝对压力、大气压力有什么关系？ 1-3 流体静力学方程式有几种表达形式？它们都能说明什么问题？应用静力学方程分析问题时如何确定等压面？ 1-4 如何利用柏努利方程测量等直径管的机械能损失？测量什么量？如何计算？在机械能损失时，直管水平安装与垂直安装所得结果是否相同？ 1-5 如何判断管路系统中流体流动的方向？ 1-6何谓流体的层流流动与湍流流动？如何判断流体的流动是层流还是湍流？ 1-7 一定质量流量的水在一定内径的圆管中稳定流动，当水温升高时，Re 将如何变化？ 1-8 何谓牛顿粘性定律？流体粘性的本质是什么？ 1-9 何谓层流底层？其厚度与哪些因素有关？ 1-10摩擦系数λ与雷诺数Re 及相对粗糙度d / 的关联图分为4个区域。每个区域中，λ与哪些因素有关？哪个区域的流体摩擦损失f h 与流速u 的一次方成正比？哪个区域的 f h 与2 u 成正比？光 滑管流动时的摩擦损失 f h 与u 的几次方成正比？ 1-11管壁粗糙度对湍流流动时的摩擦阻力损失有何影响？何谓流体的光滑管流动？ 1-12 在用皮托测速管测量管内流体的平均流速时，需要测量管中哪一点的流体流速，然后如何计算平均流速？ 三、本章例题 例1-1 如本题附图所示，用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。已知贮槽直径D 为3m ，油品密度为900kg/m3。压差计右侧水银面上灌有槽内的油品，其高度为h1。已测得当压差计上指示剂读数为R1时，贮槽内油面与左侧水银面间的垂直距离为H1。试计算当右侧支管内油面向下移动30mm 后，贮槽中排放出油品的质量。 解：本题只要求出压差计油面向下移动30mm 时，贮槽内油面相应下移的高度，即可求出 排放量。 首先应了解槽内液面下降后压差计中指示剂读数的变化情况，然后再寻求压差计中油面下移高度与槽内油面下移高度间的关系。 设压差计中油面下移h 高度，槽内油面相应 下移H 高度。不管槽内油面如何变化，压差计右侧支管中油品及整个管内水银体积没有变化。 故当 1-1附图
天津大学化工原理(第二版)上册课后习题答案
天津大学化工原理（第二版）上册课后习题答案 -大学课后习题解答之 化工原理(上)-天津大学化工学院-柴诚敬主编 09化工2班制作 QQ972289312 绪论 1. 从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI单位。水的黏度μ= g/(cm·s) 密度ρ= kgf ?s2/m4 某物质的比热容CP= BTU/(lb·℉) 传质系数KG= kmol/(m2?h?atm) 表面张力σ=74 dyn/cm 导热系数λ=1 kcal/(m?h?℃) 解：本题为物理量的单位换算。 水的黏度基本物理量的换算关系为 1 kg=1000 g，1 m=100 cm ??10?4kg?m?s???10?4Pa?s ?????则????cm?s??1000g??1m?密度基本物理量的换算关系为 1 kgf= N，1 N=1 kg?m/s2 ?g??1kg??100cm??kgf?s2????1kg?ms2?3???1350kgm??????4则 ?m??1kgf??1N?从附录二查出有关基本物理量的换算关系为 1 BTU= kJ，l b= kg 1oF?5oC
9 1 则 ?BTU????1lb??1?F?cp????1BTU????59?C???kg??C? lb?F????????传质系数基本物理量的换算关系为 1 h=3600 s，1 atm= kPa 则 ?kmol??1h??1atm?KG??2??10?5kmol?m2?s?kPa? ??????m?h?atm??3600s???表面张力基本物理量的换算关系为 1 dyn=1×10–5 N 1 m=100 cm 则 ?dyn??1?10N??100cm???74???10?2Nm ??????cm??1dyn??1m?导热系数基本物理量的换算关系为 1 kcal=×103 J，1 h=3600 s 则 3?kcall???10J??1h???1?2???????m?s??C???m??C? 1kcal3600s?m?h??C??????52．乱堆25cm拉西环的填料塔用于精馏操作时，等板高度可用下面经验公式计算，即 HE???10?4G?????BC13??L?L 式中 HE—等板高度，ft； G—气相质量速度，lb/(ft2?h)； D—塔径，ft； Z0—每段填料层高度，ft；α—相对挥发度，量纲为一；μL —液相黏度，cP；ρL—液相密度，lb/ft3
化工原理课后思考题参考答案
化工原理课后思考题参考答案
第二章流体输送机械 2-1 流体输送机械有何作用？ 答：提高流体的位能、静压能、流速，克服管路阻力。2-2 离心泵在启动前，为什么泵壳内要灌满液体？启动后，液体在泵内是怎样提高压力的？泵入口的压力处于什么状体？ 答：离心泵在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气的密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体（气缚）； 启动后泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转变为静压能。 泵入口处于一定的真空状态（或负压） 2-3 离心泵的主要特性参数有哪些？其定义与单位是什么？ 1、流量q v: 单位时间内泵所输送到液体体积，m3/s, m3/min, m3/h.。 2、扬程H：单位重量液体流经泵所获得的能量，
J/N ，m 3、功率与效率： 轴功率P ：泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。 有效功率P e ：gH q v ρ=e P 效率η：p P e =η 2-4 离心泵的特性曲线有几条？其曲线的形状是什么样子？离心泵启动时，为什么要关闭出口阀门？ 答：1、离心泵的H 、P 、η与q v 之间的关系曲线称为特性曲线。共三条； 2、离心泵的压头H 一般随流量加大而下降 离心泵的轴功率P 在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。 η与q v 先增大，后减小。额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵的设计点，对应的值称为最佳工况参数。 3、关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以保护电动机。 2-5 什么是液体输送机械的扬程？离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的？液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响？
化工原理课后习题解答
化工原理课后习题解答
6. 根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管 路中气体的表压强ｐ。压差计中 以油和水为指示液，其密度分别为920㎏／ｍ 3 ,998㎏／ｍ3,Ｕ管中油﹑水交接面高度差R = 300 ｍｍ，两扩大室的内径D 均为60 ｍｍ， Ｕ管内径ｄ为 6 ｍｍ。当管路内气体压强等 于大气压时，两扩大室液面平齐。 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 + ρ油g(h1+R) = Ｐ1 对于Ｕ管右边Ｐ2 = ρ水gR + ρ油gh2 ｐ表 =ρ水gR + ρ油gh2 -ρ油g(h1+R) =ρ水gR - ρ油gR +ρ油g（h2-h1） 当ｐ表= 0时，扩大室液面平齐 即π（D/2）2（h2-h1）= π（d/2）2R h2-h1 = 3 mm ｐ表= 2.57×102Pa
10.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定， 各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为Ф76×2.5mm，在 操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66×103Pa,水流经吸入管 与排处管（不包括喷头）的能量损失可分别按∑ｈf,1=2u2，∑h f,2=10u2 计算，由于管径不变，故式中u为吸入或排出管的流速ｍ/s。排水管 与喷头连接处的压强为98.07×103Pa（表压）。试求泵的有效功率。 分析：此题考察的是运用柏努力方程求算管路系统所要求的有效功率把整个系统分成两部分来处理，从槽面到真空表段的吸入管和从真空表到排出口段的排出管，在两段分别列柏努力方程。 解：总能量损失∑hf=∑hf+，1∑hf，2 u1=u2=u=2u2+10u2=12u2 在截面与真空表处取截面作方程： z0g+u02/2+P0/ρ=z1g+u2/2+P1/ρ+∑hf，1 （ P0-P1）/ρ= z1g+u2/2 +∑hf，1 ∴u=2m/s ∴ w s=uAρ=7.9kg/s
化工原理-吸收课后答案
第二章 吸收习题解答 1从手册中查得101.33KPa 、25℃时,若100g 水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa 。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。 解: (1) 求H 由33NH NH C P H * = .求算. 已知:30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出: 以100g 水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为 31000/kg m .则: 3333 3 1 170.582/1001 1000 0.5820.590/()0.987 NH NH a NH C kmol m C H kmol m kP P * ==+∴===? (2).求m .由333 333330.987 0.00974 101.33 1 170.0105 11001718 0.009740.928 0.0105 NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y P x y m x ** * *== = ===+=== 2: 101.33kpa 、1O ℃时,氧气在水中的溶解度可用p o2=3.31×106x 表示。式中:P o2为氧在气相中的分压,kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与
空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧. 解:氧在空气中的摩尔分数为0.21.故 222 26 6 101.330.2121.2821.28 6.43103.31106 3.3110 O O a O O P Py kP P x -==?====??? 因2O x 值甚小,故可以认为X x ≈ 即:2266.4310O O X x -≈=? 所以:溶解度6522322()()6.431032 1.141011.4118()()kg O g O kg H O m H O --????==?=????? 3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2,其余为空气。混合气体的温度为30℃,总压强为506.6kPa 。从手册中查得30℃时C02在水中的亨利系数E=1.88x105KPa,试求溶解度系数H(kmol/（m 3·kPa 、）)及相平衡常数m,并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO 2。 解:(1).求H 由2H O H EM ρ = 求算 2435 1000 2.95510/()1.881018 a H O H kmol m kP EM ρ -= = =???? (2)求m 5 1.8810371506.6 E m ρ?=== (2) 当0.02y =时.100g 水溶解的2CO (3) 2255 506.60.0210.1310.13 5.3910 1.8810CO a CO P kP P x E ** -=?====?? 因x 很小,故可近似认为X x ≈
天津大学化工原理上册课后习题答案
大学课后习题解答 绪 论 1. 从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI 单位。 （1）水的黏度μ= g/(cm ·s) （2）密度ρ= kgf ?s 2/m 4 （3）某物质的比热容C P = BTU/(lb ·℉) （4）传质系数K G = kmol/(m 2 ?h ?atm) （5）表面张力σ=74 dyn/cm （6）导热系数λ=1 kcal/(m ?h ?℃) 解：本题为物理量的单位换算。 （1）水的黏度 基本物理量的换算关系为 1 kg=1000 g ，1 m=100 cm 则 )s Pa 1056.8s m kg 1056.81m 100cm 1000g 1kg s cm g 00856.044??=??=? ? ? ????????????? ???=--μ （2）密度 基本物理量的换算关系为 1 kgf= N ，1 N=1 kg ?m/s 2 则 3 242m kg 13501N s m 1kg 1kgf N 81.9m s kgf 6.138=?? ??????????????????=ρ （3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为 1 BTU= kJ ，l b= kg o o 51F C 9 = 则 ()C kg kJ 005.1C 5F 10.4536kg 1lb 1BTU kJ 055.1F lb BTU 24.0??=?? ? ????????????????????????=p c （4）传质系数 基本物理量的换算关系为 1 h=3600 s ，1 atm= kPa 则 ()kPa s m kmol 10378.9101.33kPa 1atm 3600s h 1atm h m kmol 2.342 52G ???=? ? ??????????????????=-K （5）表面张力 基本物理量的换算关系为 1 dyn=1×10–5 N 1 m=100 cm 则 m N 104.71m 100cm 1dyn N 101cm dyn 742 5 --?=????? ??????????????=σ （6）导热系数 基本物理量的换算关系为 1 kcal=×103 J ，1 h=3600 s 则
化工原理课后习题解析(第一章)
第1章 流体流动 1-1．容器A 中气体的表压力为60kPa ，容器B 中的气体的真空度为Pa 102.14?。试分别求出A 、B 二容器中气体的绝对压力为若干Pa 。该处环境大气压等于标准大气压。（答： A,160kPa ；B,88kPa ） 解：取标准大气压为kPa 100，所以得到： kPa 16010060=+=A P ； kPa 8812100=-=B P 。 1-2．某设备进、出口的表压分别为 12kPa -和157kPa ，当地大气压为101.3kPa ，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa 。 (答：169kPa -) 解：kPa 16915712-=--=-=?出进P P P 。 1-3．为了排除煤气管中的少量积水，用如图示水封设备，水由煤气管道上的垂直支管排出，已知煤气压力为10kPa （表压）。问水封管插入液面下的深度h 最小应为若干？ （答：m 02.1） 解：m 02.18 .910101033 =??=?=g P H ρ 习题1-3 附图 1-4．某一套管换热器，其内管为mm,25.3mm 5.33?φ外管为mm 5.3mm 60?φ。内管流过密度为3 m 1150kg -?，流量为1 h 5000kg -?的冷冻盐水。管隙间流着压力（绝压）为 MPa 5.0，平均温度为C 00，流量为1h 160kg -?的气体。标准状态下气体密度为3m 1.2kg -?， 试求气体和液体的流速分别为若干1 s m -?？ （ 答：1 L s m 11.2U -?=；1g s 5.69m U -?= ） 习题1-4 附图 解：mm 27225.35.33=?-=内 d ，mm 5325.360=?-=外d ； 对液体：1 2 2s m 11.2027 .011503600/500044 /-?=???=== ππρ内d m A V u l l l l l ； 对气体：0101P P =ρρ?356 0101m kg 92.510 01325.1105.02.1-?=???==P P ρρ，
化工原理第四版课后答案(化学工业出版社)
绪论 【0-1】1m3水中溶解0.05kmol CO2，试求溶液中CO2的摩尔分数，水的密度为100kg/m3。 解水 CO2的摩尔分数 【0-2】在压力为101325、温度为25℃条件下，甲醇在空气中达到饱和状态。试求： (1)甲醇的饱和蒸气压；(2)空气中甲醇的组成，以摩尔分数、质量分数、浓度、质量浓度表示。 解(1)甲醇的饱和蒸气压 (2)空气中甲醇的组成 摩尔分数 质量分数 浓度 质量浓度 【0-3】1000kg的电解液中含质量分数10%、的质量分数10%、的质量 分数80%，用真空蒸发器浓缩，食盐结晶分离后的浓缩液中含50%、2%、 48%，均为质量分数。试求：(1)水分蒸发量；(2)分离的食盐量；(3)食盐分离后的浓缩 液量。在全过程中，溶液中的量保持一定。 解电解液1000kg浓缩液中 1000×0.l=100kg=0.5（质量分数） 1000×0.l=100kg=0.02（质量分数） 1000×0.8=800kg=0.48（质量分数） 在全过程中，溶液中量保持一定，为100kg 浓缩液量为 200kg浓缩液中，水的含量为200×0.48=96kg，故水的蒸发量为800-96=704kg 浓缩液中的含量为200×0.02=4kg，故分离的量为100-4=96kg
第一章流体流动 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Pa。试分别求出A、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。 解标准大气压力为101.325kPa 容器A的绝对压力 容器B的绝对压力 【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。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。 解进口绝对压力 出口绝对压力 进、出口的压力差 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0.4，试求该混合液在20℃下的密度。 解正庚烷的摩尔质量为，正辛烷的摩尔质量为。 将摩尔分数换算为质量分数 正庚烷的质量分数 正辛烷的质量分数 从附录四查得20℃下正庚烷的密度，正辛烷的密度为 混合液的密度 【1-4】温度20℃，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℃时，苯的密度为，甲苯的密度为。 混合液密度 【1-5】有一气柜，满装时可装混合气体，已知混合气体各组分的体积分数为
化工原理课后习题答案
1-1.容器A 中的气体表压为60kPa ，容器B中的气体真空度为1.2×I04 Pa ,试分别求出A 、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 解：标准大气压力为101.325kPa 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。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。 解:进口绝对压力 出口绝对压力P出=101.3+157 = 258.3 kPa 进、出口的压力差△P=157-(-12) =157+12=169kPa或△P=258.3-89.3=169 kPa [1-8] 如图所示，容器内贮有密度为1250kg/m的液体，液面高度为3.2m。容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m及1m ，容器上部空间的压力(表压)为29.4kPa。试求: (1)压差计读数(指示 液密度为1400kg/m); (2) A 、B 两个弹簧压力表的读数。 解：容器上部空间的压力P=29.4kPa (表压) 液体密度，指示液密度 (1)压差计读数R=? 在等压面上 （2） [1-16]在图所示的水平管路中，水的流量为2.5L/s。已知管内径d1=5cm ,d2 =2.5cm ，液柱高度h=lm 。 若忽略压头损失，试计算收缩截面2处的静压头。 解：水的体积流量 截面1处的流速 截面2 处的流速 在截面l 与2 之间列伯努利方程，忽略能量损失。 截面2 处的静压头水柱 负值表示该处表压为负值，处于真空状态。 [1-20] 如图所示.用离心泵输送水槽中的常温水。泵的吸入管为￠32mmX 2.5mm ，管的下端位于水面以下2m ，并装有底阀与拦污网，该处的局部压头损失为。若截面2-2'处的真空度为39.2kPa.由1- 1'截面至2-2'截面的压头损失为。试求：(1)吸入管中水的流量， ; (2) 吸入口1-1'截面的表压 解：管内径水密度 截面2-2'处的表压 =-39. 2kPa，水槽表面 (表压) (1)从0-0'至2--2' ， 0-0'为基准面， 压头损失