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化学工程基础答案李德华

【篇一：化学工程基础习题答案(武汉大学第二版)】 1.解：pvac?po ?p绝

即13.3?10?3pa?98.7?10?3?po?p绝

?p.4?10?3pa 绝?85pa?p?po

?85.4?10?3pa?98.7?10?3pa??13.3?10pa

2.解：

de?4??(d1?d2)?70

?d1??d2d12?

2d2

3.解：对于稳定流态的流体通过圆形管道，有

2d 1

d 22

若将直径减小一半，即d 1

?u2

即液体的流速为原流速的4倍.

4.解：

lu2

hf????d2g

l1u12

hf1??1??

d12g

hf2

l2u22

??2??

d22g

hf2hf1

l2u22?2??

d22g?

l1u12?1??d12g

64?du?

???

u2?4u1,l1?l2,d1?2d2

64?l2u22

??d2u2?d22g?

64?l1u12

??d1u1?d12g64?l2u22

??d2u2?d22g?

(u2)2

l64?

?1?2g2d2u2?2d24?

111??2?21641

?16

hf2hf1

hf2?16hf1

即产生的能量损失为原来的16倍。

6.解：1）雷诺数re?

?ud

其中??1000kg?m?3，u?1.0m?s?1

d?25mm?25?10?3m

??1cp?10?3ps?s

故re?

?ud

1000?1.0?25?10?3? ?3

10?25000

故为湍流。

2）要使管中水层流，则re?2000

1000?25?10?3m?u

?2000 即re??3

解得u?0.08m?s?1

7.解：取高位水槽液面为1-1′， a-a′截面为2-2′截面，由伯努利方程

p1u1p2u1

z1???z2???hf ?g2g?g2g

其中z1?10m,z2?2m;

p1?p2;u1?0;hf?

u216.15u2

?则10?2? 2?9.89.8

解得

1）a-a′截面处流量u?u2

u?2.17m?s?1

2）qv?au?

其中a??d2??3.14?(100?10?3)2

?7.85?10?3m2 u?2.17m?s?1

qv?7.85?10?3?2.17?3600?61.32m

8.解：对1-1′截面和2-2′截面，由伯努利方程得

p1u1p2u1

z1???z2?? ?g2g?g2g

其中z1?z2,p1?1mho??gh1

u1?0.5m?s?1,p1??gh2 d120.2

u2?2u1?()2?0.5?2.0m?s?1

d20.1

0.5222

?h???0.19m

2?9.82?9.8

15.解：选取贮槽液面为1-1′截面，高位槽液面为2-2′截面，由伯努利方程得

p1u1p2u1

z1???he?z2???hf ?g2g?g2g

其中：z1?2m,z2?10m;u1?u2?0

p1?pvac??100mmhg

??13.6?103?9.8?0.1??13332.2pa p2?02?

?13332.219.61000

?he?10?(?4?)?g9.8980

19.613332.2

he?12.08???14.08?1.388?15.468

9.8980?g

he?qv??

?102

15.468?2?

?(53?10?3)2?980102

?0.655kw

17.解：取水池液面为1-1′截面，高位截面为2-2′截面，由伯努利方程得

p1u1p2u1

z1???he?z2???hf ?g2g?g2g

其中：z1?0,z1?50m;p1?p2?0

hf?

he?50?

?52.05 9.8

he?qv??52.05?36?1000

??8.05kw 102?102?0.6?3600

19.解：取贮槽液面为1-1′截面，

蒸发器内管路出口为2-2′截面，由伯努利方程得

22p1u1p2u1

z1???he?z2???hf ?g2g?g2g

其中，z1?0,z1?15m;

p1?0,

p2??200?10?3?13.6?103?9.8??26656pa 12026656 he?15???24.97

9.89.8?1200

h?q??24.97?20?1200p?ev??1.632kw

102102?3600hf?20.解：1）取贮水池液面为1-1′截面，出口管路压力表所在液面为2-2′截面，由伯努利方程得

22p1u1p2u1

z1???he?z2???hf ?g2g?g2g

其中，z1?0,z2?5.0m;

【篇二：化学工程基础实践周日志】

>课程编号：095008

课程名称：化学工程基础及实验学时/学分：(64+48)/(4+3)适用专业：化学

先修课程：高等数学，普通物理，物理化学开课系或教研室：化学

与化工系

一、课程的性质与任务

1．课程性质：化学工程基础是工程技术的一个分支，是一门探讨化

工生产过程的基本规律、并应用这些规律解决生产实际问题的专业

基础学科。

2．课程任务：使学生理解化学工程规律在化工生产中的应用，获得

化工计算及设计的基础训练，培养学生分析和解决有关化工操作中

各种问题的能力，以便在化工生产、科研和设计工作中达到强化生

产过程、提高产品质量、提高设备生产能力和效率、降低设备投资

及产品成本、节能、防止污染及加速新技术开发等方面的目的。

二、课程教学基本要求

化学工程基础是理论性和实践性都很强的学科，课堂教学采用多媒

体方式，尽量系统而清晰地讲授重要单元操作的基本原理、典型设

备及计算方法，同时配合一定的教学模型、实验等，做到理论联系

实际，使学生将掌握的知识向实践能力转化；培养化学专业的学生

用工程技术的观点和方法研究应用科学、尤其是科技开发中出现的

问题。

本课程课堂教学54学时，习题讨论课10学时，实验教学48学时，闭卷考试。考核方式为：

总成绩=期末考试（90%）+ 平时成绩（10%）

三、课程教学内容

（一）化学工业与化学工程

1．化学工业的发展趋势、特点及分类； 2.化工生产工艺及流程；※3.实验室研究和工业生产的差别。（二）流体流动与输送

1.密度、压强、流量和流速、粘度、动量传递、流动边界层等基本

概念；

2.流体静力学方程式、流体动力学方程及其在化工生产中的应用，

简单管路的计算；※ 3.流体输送设备的原理及结构； 4.量纲分析方法。

（三）传热过程

1.付立叶定律、单层和多层平壁及圆筒壁的定常态热传导；※

5.常见和新型间壁式热交换器，红外和微波加热技术。（四）传质

过程1.分子扩散；

2.双膜理论。※（五）精馏

1.气液平衡相图，气液平衡线方程；

2.精馏原理和流程；精馏段、提馏段及全塔物料衡算；加料板的物

料衡算和热量衡算；逐板计算法、图解法和简捷法求理论塔板数；

最小回流比和适宜回流比；塔板效率；※

3.间歇精馏、多组分精馏，共沸精馏和萃取精馏；

4.填料塔、泡罩塔、筛板塔和浮阀塔。（六）吸收

1.气体在液体中溶解度、亨利定律、相平衡与吸收和解吸的关系；

双膜理论、相间传质速率方程、总传质系数与分传质系数；※

2.吸收过程机理；吸收速率方程式；

1.反渗透，超滤，电渗析，气体膜分离，液膜分离。

2.超临界萃取，反应精馏，反应萃取，变压吸附。

（八）化学反应工程学基本原理1.反应进度，转化率，收率和选择

性

2.气相反应的膨胀因子，总物质的量发生变化的气相反应速率方程。※

3.停留时间分布函数的概念，停留时间分布函数的测定，停留时间

分布函数的数字特征，几种流动模型的停留时间分布函数。※

（九）均相反应过程

1.间歇操作反应器计算，连续操作管式反应器计算，连续釜式反应

器计算，混合状态对反应转化率的影响，多釜串联反应器的计算。

※

2.简单反应过程优化，平行反应、串联反应过程优化。（十）气—

固相催化反应过程

1.表面反应动力学模型，外、内扩散的影响。

2.绝热反应器，换热反应器，绝热反应器计算。流化床反应器。※

最佳温度和平衡温度，最佳温度分布的实施。※

4.生热曲线，去热曲线，反应器热稳定性判据，工业生产上保证热

稳定性的措施。

（十一）生化反应器

1.生物和酶催化反应的特点，酶的分类和用途；

2.酶催化反应动力学，影响酶催化反应的因素，生物反应动力学；

※ 3.生化反应器类型，生化反应器计算。

四、学时分配表

五、教材及参考书

教材：《化学工程基础》．武汉大学．高等教育出版社，2005 教学

参考书：

1.《化工原理》(上、下册)．陈敏恒．第二版．化学工业出版社，1999

2.《化工原理》(上、下册)．谭天恩.第二版. 化学工业出版社，1998 3．《化学工程基础学习指导》.杨国泰，杨继红. 化学工业出版社，2003

4.《化学工程基础》．北京大学化学系《化学工程基础》编写

组．高等教育出版社，1983 5.《化学工程基础》．王定锦．高等教

育出版社，1992

6.《化学工程基础》．李德华.第一版.化学工业出版社，2000年

附件.《化学工程基础实验》教学大纲

《化学工程基础实验》教学大纲

课程编号：095008

课程名称：化学工程基础及实验实验总学时数：48 适用专业：化学承担实验室：化学与化工系

一、实验教学的目的和要求

1.目的：化学工程基础是一门实践性很强的技术基础课。化学工程

基础实验则是学习、掌握和运用这门课程必不可少的重要环节，是

理论联系实际的一种重要方式。通过在实验中的操作和观察，使学

生掌握一定的基本实验技能，培养学生处理一般工程技术问题和进

行科研的初步能力；同时，通过实验使学生树立严肃认真，实事求

是的科学态度。

2.要求：验证有关的化工单元操作理论，巩固并加强对理论的认识

和理解；熟悉实验装置的结构、性能和流程；对实验数据进行分析、整理及关联，编写实验报告。

三、单项实验的内容和要求

（一）伯努利实验

1．实验目的：熟悉流动流体中各种能量和压头的概念及其相互关系，加深对伯努利方程、连续性方程的理解与认识；掌握测量动压头和

静压头的方法。

2．实验内容：

(1) 观察流体流动时各种形式的机械能之间的相互转化现象； (2) 验

证不可压缩流体机械能衡算方程式和静力学方程式。

（二）雷诺实验

1．实验目的：了解雷诺实验装置的构造，熟悉雷诺准数的测定方法，掌握雷诺准数re与流体不同流型的关系。

2．实验内容：

(1) 观察流体在管内流动的两种不同形态； (2) 确定临界雷诺数。（三）离心泵特性曲线的测定

1．实验目的：了解离心泵的构造和性能；掌握离心泵开、停的正确

操作方法和注意事项；学会测定离心泵在恒定转速下的特性曲线并

确定其最佳工作范围的方法。

2．实验内容：

1．实验目的：了解孔板流量计和转子流量计的构造、工作原理和主

要特点；掌握这两种流量计的校正方法及孔板流量计流量系数c0的

确定方法；

2．实验内容：

(1) 测定孔板流量计的流量标定曲线； (2) 标定转子流量计的流量并

进行误差计算。（六）列管式换热器总传热系数的测定

1．实验目的：了解列管式换热器的结构；熟悉列管式换热器的主要

性能指标的标定方法；掌握列管式换热器的操作方法。

2．实验内容：通过测定冷、热流体流量和进出口温度，测定列管式

换热器的总传热系数。（七）填料吸收塔的操作及吸收传质系数的

测定

1．实验目的：了解填料吸收塔的结构、填料特性及吸收装置的基本

流程；观察流体在填料吸收塔的操作状况，了解填料塔的流体力学

性质；掌握填料吸收塔总体积吸收系数kya和回收率的测定方法，

并熟悉空塔气速和液体喷淋密度对传质系数的影响。

2．实验内容：

【篇三：化学工程基础习题及答案——上课用】

xt>1．已知20℃下水和乙醇的密度分别为998.2 kg/m3和

789kg/m3,试计算50％（质量％）乙醇水溶液的密度。又知其实测值为935 kg/m，计算相对误差。

解：乙醇水溶液的混合密度

?1?1

?2?2

0.5998.2

0.5789

??m?881.36kg/m?m—?m实

?m实

相对误差：

?881.36?

?100%??—1??100%?-5.74%

?935?

2．在大气压力为101.3kpa的地区，某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kpa。若在大气压力

为90 kpa的地区，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时真空表的读数应为多少？

解：

p绝?pa?p真?pa?p真

p真?pa?(pa?p真)?90?(101.3?85)?73.7kpa 3．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m的液体。容器上方的压力表读数为42kpa，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m，其读数为58 kpa。试计算液面到下方测压口的距离。

解：液面下测压口处压力

p2??gh?p1

p2?p1

?h?

(58?42)?10900?9.81

题3 附图

?0.55?2.36m

4. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm和600mm。在容器底部开孔与玻璃管相连。已知油与水的密度分别为800 kg/m3和1000 kg/m3。（1）计算玻璃管内水柱的高度；

（2）判断a与b、c与d点的压力是否相等。解：（1）容器底部压力

p?p0??油gh1??水gh2?p0??水gh

b d

?油h1??水h2

?水

?油?水

h1?h2?

8001000

题4 附图

?0.7?0.6?1.16m

（2）

pa?pb

pc?pd

5．用一复式u形压差计测量水流过管路中a、b两点的压力差。指示液为汞，两u形管之间充满水，已知h1=1.2m，h2=0.4m，

h4=1.4m，h3=0.25m，试计算a、b两点的压力差。

解：图中1、2为等压面，即p1?p2 又

p1?pa??gh1

p2?p3??0gr1

(1)

2 5 6

题5 附图

pa??gh1?p3??0gr1

p5?p6?pb??gh3??0gr2p3?p4?p5??g(h4?h2)

?pb??gh3??0gr2??g(h4?h2)

(2)

将(2)代入(1)中:

pa??gh1?pb??gh3??0gr2??g(h4?h2)??0gr1

??pab?pa?pb

??gh3??0gr2??g(h4?h2)??0gr1??gh1??g(h2?h1?h3?h4)??0g (r1?r2)

?(r1?r2)(?0??)g

?(h1?h2?h4?h3)(?0??)g

??pab?(1.2?0.4?1.4?0.25)?(13600?1000)?9.81 ?

241031.7pa?241.0kpa

6．根据附图所示的双液体u管压差计的读数，计算设备中气体的压力，并注明是表压还是绝压。已知压差计中的两种指示液为油和水，其密度分别为920 kg/m3和998 kg/m3，压差计的读数r＝300mm。两扩大室的内径d为60mm，u管的内径d为6mm。解: 1. 2 为等压面,

p1?p2

p1?p??1gh1

1 2

题6 附图

p2?pa??(h1?r)??z??1g?r?2g

?p??1gh1?pa?(h1?r??z)?1g?r?2g

p?pa?rg(?2??1)??z?1g?

又

??z

??z?

?r?(

660

)?0.3?0.003m

?p?pa?0.3?9.81?(998?920)?0.003?920?9.81

?256.6pa (表压)

7．为了排出煤气管中的少量积水，用附图所示的水封装置，水由煤气管道中的垂直支管排出。已知煤气压力为10kpa（表压），试求水封管插入液面下的深度h。

解: 煤气表压

p??gh

10?10

10?9.81

8．为测定贮罐中油品的贮存量，采用图5所

示的远距离液位测量装置。已知贮罐为圆筒形，其直径为1.6m，吹气管底部与贮罐底的距离为0.3m，油品的密度为850 示。（其中压差计指示液为汞）

题7 附图

??1.02m

kg/m3。若测得u形压差计读数r为150mmhg，试确定贮罐中油品的贮存量，分别以体积及质量表

解: h??r?0?h?

13600850

?0.15?2.4m

罐中总高度为: l?h?h?2.4?0.3?2.7m?qv? ?

d?l?0.785?1.6?2.7?5.426m

223

qm?qv?

??5.426?850?4612kg

解: (1) 大管:

?76?4mm

qm1?qv? u1?

??9?1831?16479kg/h

9/36000.785?0.068

?d1/4

?0.69m/s

g1?u1??0.69?1831?1263.4kg/m?s

(2) 小管:

?57?3.5mm

质量流量不变 qm2?16479kg/hu2?

?d2/4

9/36000.785?0.05

d1d2

)

?1.27m/s

6850

u2?u1(

或:

?0.69()

?1.27m/s

10．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’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～ 2-2’间列柏努力方程:z1g?

g2?u2???1.27?1831?2325.4kg/m?s

u?z2g?

u2??hf

其中z1=h, z2=0, p1=p2, u1=0 简化: h?(

题10 附图

u2??hf)/g

?1?20)?9.81?2.09m

解: 以酸蛋中液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,且以1-1’面为基准,在1-1’～2-2’间列柏努力方程:

12g

u1?z1?

12g

u2?z2??hf

题11 附图

其中z1=0, u1=0, 压力为表压，则p2=0，简化得: p1

12gqv

u2?z2?

其中: u2?

0.1/600.785?0.032

?2.07m/s

代入: p1??g(

12g

u2?z2?

)

?1830?9.81?(

2?9.81

?2.07

?10?3.5)

12．如附图所示，某鼓风机吸入管内径为200mm，在喇

?246.3kp(表压)

叭形进口处测得u形压差计读数r＝15mm（指示液为水），空气的密度为1.2 kg/m3，忽略能量损失。试求管道内空气的流量。解: 如图,在1-1’～ 2-2’间列柏努力方程:

z1g?

u?z2g?

u??hf

题12 附图

其中: z1?z2,u1?0,

p1(表)?0,

?hf?0

简化:

???h2org??1000?9.81?0.015??147.15pa 而: p（表）2