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化工原理(上)课后习题解答-天大柴诚敬主编

第一章流体流动

10．有一装满水的储槽，直径1.2 m ，高3 m 。现由槽底部的小孔向外排水。小孔的直径为4 cm ，测得水流过小孔的平均流速u 0与槽内水面高度z 的关系为： zg u 262.00=

试求算（1）放出1 m 3水所需的时间（设水的密度为1000 kg/m 3）；（2）又若槽中装满煤油，其它条件不变，放出1m 3煤油所需时间有何变化（设煤油密度为800 kg/m 3）？解：放出1m 3水后液面高度降至z 1，则 ()m 115.2m 8846.032.1785.01

01=-=?-=z z

由质量守恒，得

21d 0d M w w θ-+=，01=w （无水补充）

200000.622w u A A gz

A ρρ==（为小孔截面积）

AZ M ρ= (A 为储槽截面积) 故有 0262.00=+θρρd dz A gz A

即

θd A

A gz

dz 0

.02-= 上式积分得 ))((

262.02

112100

z z A A g -=

θ ()m i n 1.2s 4.126

s 115.2304.0181

.9262.02

1212

==-??? ???=

18．某液体以一定的质量流量在水平直圆管内作湍流流动。若管长及液体物性不变，将管径减至原来的

1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍？解：流体在水平光滑直圆管中作湍流流动时 f p ?=f h ρ∑ 或

f h ∑

=f p ?/ρ=λ2

b 2

u L d ρ

∑∑f1

f2h

h =（

b22112))()(u u d d λλ 式中 21d d =2 ，b2b1

u u =（21d d

）2 =4

因此

∑∑f1

f2h

=221

(

)(2)(4)λλ=3212λλ

又由于 25

.0Re

316.0=λ

12λλ=（25021.)Re Re =（0.251b12b2

)d u d u =（2×25041

.)=（0.5）0.25=0.841 故

∑∑f1

f2h

h =32×0.84=26.9

19．用泵将2×104 kg/h 的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。反应器液面上方保持25.9×103 Pa 的真空度，高位槽液面上方为大气压。管道为φ76 mm ×4 mm 的钢管，总长为35 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）、五个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为17 m 。若泵的效率为0.7，求泵的轴功率。（已知溶液的密度为1073 kg/m 3，黏度为6.3?10-4 Pa ?s 。管壁绝对粗糙度可取为0.3 mm 。）

解：在反应器液面1-1，与管路出口内侧截面2-2，

间列机械能衡算

方程，以截面1-1，

为基准水平面，得

b1b2121e 2f 22u u p p gz W gz h ρρ+++=+++∑ （1）

式中 z 1=0，z 2=17 m ，u b1≈0 s m 43.1s m 1073

068.0785.036001024

242b2=????==

d w

u p 1=-25.9×103 Pa (表)，p 2=0 (表) 将以上数据代入式（1），并整理得

b221e 21f ()2u p p W g z z h ρ

-=-+++∑ =9.81×17+24312.+1073

109.253

∑=192.0+

∑

其中

∑=（λ+

L L d

+∑+∑ζ）2

b22

=Re b du ρμ

0.068 1.4310730.6310

-???=1.656×105

0044.0=d e

根据Re 与e /d 值，查得λ=0.03，并由教材可查得各管件、阀门的当量长度分别为闸阀（全开）： 0.43×2 m =0.86 m 标准弯头： 2.2×5 m =11 m

故 f h ∑=(0.03×350.86110.068

+++0.5+4)kg J 243

.12

=25.74J/kg

于是 ()kg J 217.7kg J 74.250.192e =+=W 泵的轴功率为

习题19附图

s N =e W η/w =

W 7

.0360010

27.2174

???=1.73kW

22．如本题附图所示，自水塔将水送至车间，输送管路用

114mm 4φ?mm 的钢管，管路总长为190 m （包括管件与阀门的当量

长度，但不包括进、出口损失）。水塔内水面维持恒定，并高于出水口15 m 。设水温为12 ℃，试求管路的输水量（m 3/h ）。

解：在截面11'-和截面22'-之间列柏努利方程式，得

12212f 22

p u p u gZ gZ h ρρ++=+++∑

55122111.013310Pa 1.013310Pa 15.0m 0p p Z Z u =?=?-=≈；；；

()22

e 2

212f 9.8150.522

l l u u g Z Z h d λ??+=--=?-+ ? ???∑∑ e 22

1.5294

l l u d λ??

++= ? ???

∑ ()

22941792.45 1.5u λ=

+ （1）采用试差法，2 2.57m s u =假设

0.106 2.57999.8

2.1910124.2310

du R ρ

-??=

=??则 0.2

0.0019

106

e d =≈取管壁的绝对粗糙度为0.2 mm ，

则管壁的相对粗糙度为 0.024

λ=查图1-22，得

代入式（1）得， 2 2.57m s u =

故假设正确，2 2.57m s u = 管路的输水量

()h m 61.81h m 3600004.02114.04

.357.23322=??-??

==A u V

习题22附图

23．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均为11 。AB 管段内径为38 m 、长为58 m ；BC 支管的内径为32 mm 、长为12.5 m ；BD 支管的内径为26 mm 、长为14 m ，各段管长均包括管件及阀门全开时的当量长度。AB 与BC 管段的摩擦系数λ均可取为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多少（m 3/h ）；（2）当所有阀门全开时，两支管的排水量各为多少（m 3

/h ）？（BD 支管的管壁绝对粗糙度，可取为0.15 mm ，水的密度为1000 kg/m 3，黏度为0.001Pa s ?。）解：（1）当BD 支管的阀门关闭时，BC 支管的最大排水量

在高位槽水面1-1，

与BC 支管出口内侧截面C-C ,间列机械能衡算方程，并以截面C-C ,为基准平面得

b1b 11f 22C C C u u p p gz gz h ρρ

++=+++∑

式中 z 1=11 m ，z c =0，u b1≈0，p 1=p c

故 2

b f 2C u h +∑=9.81×11=107.9J/kg （a ）

f f ,f ,AB BC h h h ∑=∑+∑ （b ）

b,e

f,c ()2

AB AB u L L h d λζ+∑∑=+

2b,2

b,58(0.030.5)23.150.0382

AB AB

u u =?+= （c ） 2b,2

f,b,12.5(0.03) 5.860.0322

BC BC BC

u h u ∑=?= （d ） 2

2422b,b,b,b,b,32(

)(

)0.538

BC AB BC AB BC BC

d u u u u u d =∴

（e ）将式（e ）代入式（b ）得

f,b,b,23.150.511.58AB BC BC h u u ∑=?= （f ）

将式（f ）、（d ）代入式（b ）,得

222f b,b,b,11.58 5.8617.44BC BC BC h u u u ∑=+=

u bC =u b,BC ，并以∑h f 值代入式（a ），解得 u b,BC =2.45 m/s 故 V BC =3600×

×0.0322×2.45 m 3/h=7.10 m 3/h （2）当所有阀门全开时，两支管的排水量根据分支管路流动规律，有

b,b f,f,22D C C D C BC D BD u u p p gz h gz h ρρ

+++∑=+++∑ （a ）

两支管出口均在同一水平面上，下游截面列于两支管出口外侧，于是上式可简化为 f,f,BC BD h h ∑=∑

b,e

f,c ()2

BC BC D u L L h d λζ+∑∑=+

2b,2

b,12.5(0.031) 6.360.0322

BC BC

u u =?+=

习题23附图

b,2f,b,14(1)(269.20.5)0.0262

BD BD

u h u λλ∑=+=+ 将f,f,BC BD h h ∑∑、值代入式（a ）中，得

22b,b,6.36(269.20.5)BC BD

u u λ=+ （b ）分支管路的主管与支管的流量关系为 V AB =V BC +V BD

222

b,b,b,AB AB BC BC BD BD d u d u d u =+

222b,b,b,0.0380.0320.026AB BC BD u u u =+ 上式经整理后得

b,b,b,0.7080.469AB BC BD u u u =+ （c ）

在截面1-1，

与C-C ’间列机械能衡算方程，并以C -C ’为基准水平面，得

b,b111f 22C C C u u p p gz gz h ρρ

++=+++∑ （d ）

上式中 z 1=11 m ，z C =0，u b1≈0，u b, C ≈0

上式可简化为

f f,f,107.9J k

g AB BC

h h h ∑=∑+∑=

前已算出 2

f,b,

f,b,23.15 6.36AB AB

BC BC

h u h u ∑=∑= 因此 22

b,b,23.15 6.36107.9

AB BC u u += 在式（b ）、（c ）、（d ）中，u b,AB 、u b,BC 、u b,BD 即λ均为未知数，且λ又为u b,BD 的函数，可采用试差法求解。设u b,BD =1.45 m/s ，则

37700101100045.126.03

b =???=

=-μρdu Re 0058

.02615

.0==d e 查摩擦系数图得λ=0.034。将λ与u b,BD 代入式（b ）得

()2BC

45.15.0034.02.26936.6?+?=b u 解得 s m 79.1BC b,=u

将u b,BC 、u b,BD 值代入式（c ），解得

()s m 95.1s m 45.1469.079.1708.0A B b,=?+?=u 将u b,AB 、u b,BC 值代入式（d ）左侧，即

4.10879.136.69

5.115.2322=?+?

计算结果与式（d ）右侧数值基本相符（108.4≈107.9），故u b,BD 可以接受，于是两支管的排水量分别为 h m 18.5h m 79.1032.04π

3600332BC =???=V h m 77.2h m 45.1026.04

3600332BC

=???=V

24．在内径为300 mm 的管道中，用测速管测量管内空气的流量。测量点处的温度为20 ℃，真空度为500 Pa ，大

气压力为98.66×103

Pa 。测速管插入管道的中心线处。测压装置为微差压差计，指示液是油和水，其密度分别为835 kg/m 3和998 kg/m 3 ，测得的读数为100 mm 。试求空气的质量流量（kg/h ）。

解： ()()Pa 74.159Pa 1.08.9835998C A =??-=-=?gR P ρρ

查附录得，20 ℃，101.3 kPa 时空气的密度为1.203 kg/m 3，黏度为1.81×10-5 Pa s ?，则管中空气的密度为

33m kg 166.1m kg 3.1015

.066.98203.1=-?

=ρ

s m 55.16s m 166.174.15922max =?=?=

5max max -5

0.316.55 1.166

e 3.198101.8110

du R ρ

??=

=?? 查图1-28，得

max

0.85u

u = s m 07.14s m 55.1685.085.0max =?==u u

h kg 159.11h kg 166.13.0785.007.1422h =???=?=ρ

uA W

第二章流体输送机械

2．用离心泵（转速为2900 r/min ）进行性能参数测定实验。在某流量下泵入口真空表和出口压力表的读数分别为60 kPa 和220 kPa ，两测压口之间垂直距离为0.5 m ，泵的轴功率为6.7 kW 。泵吸入管和排出管内径均为80 mm ，吸入管中流动阻力可表达为2f,0113.0h u -=∑（u 1为吸入管内水的流速，m/s ）。离心泵的安装高度为2.5 m ，实验是在20 ℃，98.1 kPa 的条件下进行。试计算泵的流量、压头和效率。

解：（1）泵的流量

由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式（池中水面为基准面），得到

∑-+++=10,2

0f h u p gZ ρ

将有关数据代入上式并整理，得

48.3581.95.21000

10605.33

=?-?=u

184.31=u m/s

则 2π

(0.08 3.1843600)4

q =???m 3/h=57.61 m 3/h

(2) 泵的扬程

29.04m m 5.081.9100010)22060(3021=??

???+??+=++=h H H H

(3) 泵的效率

s 29.0457.6110009.81100%100036001000 6.7

Hq g P ρη???==???=68%

在指定转速下，泵的性能参数为：q =57.61 m 3

/h H =29.04 m P =6.7 kW η=68%

3．对于习题2的实验装置，若分别改变如下参数，试求新操作条件下泵的流量、压头和轴功率（假如泵的效率保持不变）。

（1）改送密度为1220 kg/m 3的果汁（其他性质与水相近）；（2）泵的转速降至2610 r/min 。

解：由习题2求得：q =57.61 m 3/h H =29.04 m P =6.7 kW （1）改送果汁

改送果汁后，q ，H 不变，P 随ρ加大而增加，即

1220 6.7 1.22kW=8.174kW 1000P P ??'==? ???

(2) 降低泵的转速

根据比例定律，降低转速后有关参数为

m 85.51h m 2900261061.573

3=??? ???='q

52.23m 2900261004.292

=???

???='H 4.884kW kW 290026107.63

=??

???=''P

4．用离心泵（转速为2900 r/min ）将20 ℃的清水以60 m 3/h 的流量送至敞口容器。此流量下吸入管路的压头损失和动压头分别为2.4 m 和0.61 m 。规定泵入口的真空度不能大于64 kPa 。泵的必需气蚀余量为3.5 m 。试求（1）泵的安装高度（当地大气压为100 kPa ）；（2）若改送55 ℃的清水，泵的安装高度是否合适。

解：(1) 泵的安装高度

在水池液面和泵入口截面之间列柏努利方程式（水池液面为基准面），得

a 11g f,01()2p p u H H g g

ρ--=++ 即 3

g 64100.61 2.410009.81

H ?=++?

51.3=g H m

（2）输送55 ℃清水的允许安装高度

55 ℃清水的密度为985.7 kg/m 3，饱和蒸汽压为15.733 kPa

则 a v

g f,01()p p H NPSH H g ρ--'=--=??

??-+-??-4.2)5.05.3(81.97.98510)733.15100(3m=2.31m 原安装高度（3.51 m ）需下降1.5 m 才能不发生气蚀现象。

4．对于习题4的输送任务，若选用3B57型水泵，其操作条件下（55 ℃清水）的允许吸上真空度为5.3 m ，试确定离心泵的安装高度。

解：为确保泵的安全运行，应以55 ℃热水为基准确定安装高度。

()m 29.24.261.03.521f,02

1S g =--=--=-H g

u H H

泵的安装高度为2.0 m 。

7．在指定转速下，用20 ℃的清水对离心泵进行性能测试，测得q ～H 数据如本题附表所示。

习题7 附表1

通用格式

通用格式-通用格式

-通用格式

H /m

q (m 3/min) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 H /m

37.2

38.0

34.5

31.8

28.5

在实验范围内，摩擦系数变化不大，管路特性方程为

e e

1280.0H q =+（q e 的单位为m 3/min ）试确定此管路中的q 、H 和P (η=81%)

习题7 附图

解：该题是用作图法确定泵的工作点。由题给实验数据作出

q ～H 曲线。同时计算出对应流量下管路所

要求的H e ，在同一坐标图中作q e ～H e 曲线，如本题附图所示。两曲线的交点M 即泵在此管路中的工作点，由图读得q =0.455 m 3/min ，H =29.0 m ，则 s 29.00.4551000102601020.81Hq P ρη??==

??kW=2.66 kW

习题7 附表2

q e / (m 3

/min) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 H e /m

12.0

12.8

15.2

19.2

24.8

32.0

注意：在低流量时，q ～H 曲线出现峰值。

8．用离心泵将水库中的清水送至灌溉渠，两液面维持恒差8.8 m ，管内流动在阻力平方区，管路特性方程为

e e

8.8 5.210H q =+? （q e 的单位为m 3/s ）单台泵的特性方程为

25102.428q H ?-= （q 的单位为m 3

/s ）

试求泵的流量、压头和有效功率。

解：联立管路和泵的特性方程便可求泵的工作点对应的q 、H ，进而计算P e 。

管路特性方程 52

e e 8.8 5.210H q =+?

泵的特性方程 25102.428q H ?-= 联立两方程，得到 q =4.52×10

–3

m 3/s H =19.42 m

则 3e s 19.42 4.521010009.81P Hq g ρ-==????W=861 W

9．对于习题8的管路系统，若用两台规格相同的离心泵（单台泵的特性方程与习题8相同）组合操作，试求可能

的最大输水量。

解：本题旨在比较离心泵的并联和串联的效果。（1）两台泵的并联

2525)2

(102.428102.58.8q

q ?-=?+

解得： q =5.54×10–

3 m 3/s=19.95 m 3/h

(2) 两台泵的串联

q ～H

q e ～H e

习题7 附图 q / (m 3

/min)

)102.428(2102.58.82525q q ?-?=?+

解得： q =5.89×10–

3 m 3/s=21.2 m 3/h

在本题条件下，两台泵串联可获得较大的输水量21.2 m 3/h 。

11．用离心通风机将50 ℃、101.3 kPa 的空气通过内径为600 mm ，总长105 m （包括所有局部阻力当量长度）的水平管道送至某表压为1×104 Pa 的设备中。空气的输送量为1.5×104 m 3/h 。摩擦系数可取为0.0175。现库房中有一台离心通风机，其性能为：转速1450 min -1，风量1.6×104 m 3/h ，风压为1.2×104 Pa 。试核算该风机是否合用。

解：将操作条件的风压和风量来换算库存风机是否合用。

T 21f ()2

u H p p h ρρ=-+

+∑

4m 1101013002p ???=+ ??

?Pa=106300Pa

m 106300293

1.205101330323ρ=?

kg/m 3=1.147 kg/m 3 s v 22m 150********

ππ

36000.610630044

V p u d p ?==

???m/s=14.40 m/s 则 24

T 10514.40110 1.1470.017510.62H ????'=?+??+? ??????

?Pa=10483 Pa 147

.12.110483T ?

=H Pa=10967 Pa

库存风机的风量q =1.6×104 m 3/h ，风压H T =1.2×104 Pa 均大于管路要求（q e =1.5×104 m 3/h ，H T =10967 Pa ），故风机合用。

第三章非均相混合物分离及固体流态化

1．颗粒在流体中做自由沉降，试计算（1）密度为2 650 kg/m 3，直径为0.04 mm 的球形石英颗粒在20 ℃空气中自由沉降，沉降速度是多少？（2）密度为2 650 kg/m 3，球形度6.0=φ的非球形颗粒在20 ℃清水中的沉降速度为0.1 m/ s ，颗粒的等体积当量直径是多少？（3）密度为7 900 kg/m 3，直径为6.35 mm 的钢球在密度为1 600 kg/m 3的液体中沉降150 mm 所需的时间为7.32 s ，液体的黏度是多少？

解：（1）假设为滞流沉降，则：

s t

()18d u ρρμ

查附录20 ℃空气31.205kg/m ρ=，s Pa 1081.15??=-μ，所以，

()()()s m 1276.0s m 1081.11881.9205.126501004.0185

3s 2t =???-??=-=--μρρg d u

核算流型：

t 5

1.2050.12760.04100.3411.8110du Re ρμ--???===

所以，原假设正确，沉降速度为0.1276 m/s 。

（2）采用摩擦数群法

()()s 123

t 5

434 1.8110

2650 1.2059.81431.9

3 1.2050.1g Re u μρρξρ---=

??-?=

=??

依6.0=φ，9.431Re

=-ξ，查出：t e

t 0.3u d Re ρμ

=，所以： 5

5e 0.3 1.8110 4.50610m 45μm 1.2050.1

d --??==?=?

（3）假设为滞流沉降，得：

s t

()18d g u ρρμ-=

其中 s m 02049.0s m 32.715.0t ===θh u 将已知数据代入上式得：

()s Pa 757.6s Pa 02049

.01881

.91600790000635.02?=???-=μ

核算流型

t 0.006350.020491600

0.0308116.757

du Re ρμ??===<

5．用标准型旋风分离器处理含尘气体，气体流量为0.4 m 3/s 、黏度为3.6×10-5 Pa?s 、密度为0.674 kg/m 3，气体中尘粒的密度为2 300 kg/m 3。若分离器圆筒直径为0.4 m ，(1) 试估算其临界粒径、分割粒径及压力降。（2）现在工艺要求处理量加倍，若维持压力降不变，旋风分离器尺寸需增大为多少？此时临界粒径是多少？（3）若要维持原来的分离效果（临界粒径），应采取什么措施？

解：临界直径c s i

9πB

d N

e u μρ=

式中 m 1.04

4.04===

D B ，2/D h = Ne =5

s m 20s m 2

4.01.04

.0s

v,=?

q u 将有关数据代入，得

μm 10698.6m 10698.6m π

23002051.0106.3965e ?=?=?????=--d

分割粒径为

()()

μm 778.4m 10778.4m 674.02300204

.0106.327.027.065s i 50=?=-???=-=--ρρμu D d

压强降为

Pa 4.1078Pa 674.02

20822

i =??==?ρξu p

（2）i u p ，?不变

v,s v,s i 24

q q u D D hB =

=? m 5657.0m 20

.0288i

s v,=??=

u q D m 1096.7m 20

2300514.345657

.0106.3927

.0965i

s e e --?=????

??==

u N B

d ρπμ

所以，处理量加倍后，若维持压力降不变，旋风分离器尺寸需增大，同时临界粒径也会增大，分离效率降低。（3）若要维持原来的分离效果（临界粒径），可采用两台圆筒直径为0.4 m 的旋风分离器并联使用。

6．在实验室里用面积0.1 m 2的滤叶对某悬浮液进行恒压过滤实验，操作压力差为67 kPa ，测得过滤5 min 后得滤液1 L ，再过滤5 min 后，又得滤液0.6 L 。试求，过滤常数e V K ，，并写出恒压过滤方程式。

解：恒压过滤方程为： θK qq q =+e 2

2 由实验数据知： min 51=θ，231/m m 01.01

.0001

.0==

q min 101=θ，231/m m 016.0=q 将上两组数据代入上式得： K q 5)01.0(2)01.0(e 2=+ K q 10)016.0(2)016.0(e 2=+ 解得 23e /m m 007.0=q

/s m 108min /m 108.42725--?=?=K 所以，恒压过滤方程为

θ72108014.0-?=+q q （m 3/m 2，s ）

或 θ921080014.0-?=+V V （m 3，s ）第五章传热过程基础

2．某平壁燃烧炉由一层400 mm 厚的耐火砖和一层200 mm 厚的绝缘砖砌成，操作稳定后，测得炉的内表面温度为1500 ℃，外表面温度为100 ℃，试求导热的热通量及两砖间的界面温度。设两砖接触良好，已知耐火砖的导热系数为10.80.0006t λ=+，绝缘砖的导热系数为20.30.0003t λ=+，W /(m C)??。两式中的t 可分别取为各层材料的平均温度。

解：此为两层平壁的热传导问题，稳态导热时，通过各层平壁截面的传热速率相等，即 Q Q Q ==21 （5-32）

或 2

32212

11b t t S b t t S

Q -=-=λλ （5-32a ）式中 115000.80.00060.80.0006 1.250.00032t t t λ+=+=+?=+

21000.30.00030.30.00030.3150.000152t t t λ+=+=+?=+

代入λ1、λ2得

2.0100)00015.0315.0(4.01500)000

3.025.1(-+=-+t t t t

解之得

C 9772?==t t

()()()C m W 543.1C m W 9770003.025.10003.025.11??=???+=+=t λ

则 ()

221

m W 2017m W 4

.0977

1500543.1=-?

=-=b t t S Q λ

3．外径为159 mm 的钢管，其外依次包扎A 、B 两层保温材料，A 层保温材料的厚度为50 mm ，导热系数为0.1 W /(m·℃)，B 层保温材料的厚度为100 mm ，导热系数为1.0 W /(m·℃)，设A 的内层温度和B 的外层温度分别为170 ℃和40 ℃，试求每米管长的热损失；若将两层材料互换并假设温度不变，每米管长的热损失又为多少？

解：

()()m

W 150m W 100

159100502159ln 0.11159502159ln 1.014017014.32ln 21

ln 212

21212

1=++?++?+-??=

+-=

r r r r t t L Q πλπλ

A 、

B 两层互换位置后，热损失为

()()m

W 5.131m W 100

159100502159ln 1.01

159502159ln 0.114017014.32ln 21

ln 212

21212

1=++?++?+-??=

+-=

r r r r t t L Q πλπλ

4．直径为57mm 3.5φ?mm 的钢管用40 mm 厚的软木包扎，其外又包扎100 mm 厚的保温灰作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为120-℃，绝热层外表面温度为10 ℃。软木和保温灰的导热系数分别为0.043?W/(m ℃)和0.07

?W/(m ℃)，试求每米管长的冷损失量。

解：此为两层圆筒壁的热传导问题，则 ()()m

W 53.24m

W 04.00285.01.004.00285.0ln 07.010285.004.00285.0ln 043.011012014.32ln

1ln 1

π22

3212121-=+++++--??=+-=r r r r t t L Q λλ 5．在某管壳式换热器中用冷水冷却热空气。换热管为Φ25 mm×2.5 mm 的钢管，其导热系数为45 W/(m·℃)。

冷却水在管程流动，其对流传热系数为2 600 W/(m 2

·℃)，热空气在壳程流动，其对流传热系数为52 W/(m 2·℃)。试求基于管外表面积的总传热系数K ，以及各分热阻占总热阻的百分数。设污垢热阻可忽略。解：由o o

o o m i i

1K d d b d d αλα=

++ 查得钢的导热系数 ()C m W 452??=λ

2.5b =mm o 25d =mm ()mm 20mm 5.2225i =?-=d mm 5.22mm 2

25m =+=d ()()C m W 6.50C m W 02

.02600025.00225.045025.00025.05211

22o ??=???+??+=

壳程对流传热热阻占总热阻的百分数为

50.6

100%100%100%97.3%1

K K αα?=

?= 管程对流传热热阻占总热阻的百分数为

o o i i

i i o

50.60.025

100%100%100% 2.4%1

26000.02

d K d d d K αα??=

?=?=? 管壁热阻占总热阻的百分数为

o o m

m o

0.00250.02550.6

100%100%100%0.3%1

450.0225

bd bd K d d K λλ???=

?=?=? 7．在一传热面积为25 m 2的单程管壳式换热器中，用水冷却某种有机溶液。冷却水的流量为28 000kg/h ，其温

度由25 ℃升至38 ℃，平均比热容为4.17 kJ/(kg·℃)。有机溶液的温度由110 ℃降至65 ℃，平均比热容为1.72 kJ/(kg·℃)。两流体在换热器中呈逆流流动。设换热器的热损失可忽略，试核算该换热器的总传热系数并计算该有机溶液的处理量。

解：p,c 4.17C = kJ/(kg·℃) c p,c 21()Q W C t t =- ()W 1022.4W 25381017.43600

28000

53?=-???=

求m t ?

有机物 110 → 65 水 38 ← 25 ———————————————— t ? 72 40 C 4.54C 40

72ln 4072m ?=?-=?t

()()C m W 3.310C m W 4

.542510

22.4225

??=????=

()()

h kg 10963.1s kg 452.5s kg 651101072.11022.443

21h h ?==-???=-=K T T c Q W p 8．在一单程管壳式换热器中，用水冷却某种有机溶剂。冷却水的流量为10 000 kg/h ，其初始温度为30 ℃，平

均比热容为4.174 kJ/（kg·℃）。有机溶剂的流量为14 000 kg/h ，温度由180 ℃降至120 ℃，平均比热容为1.72 kJ/（kg·℃）。设换热器的总传热系数为500 W/(m 2·℃)，试分别计算逆流和并流时换热器所需的传热面积，设换热器的热损失和污垢热阻可以忽略。

解： ()()kW 3.401h kJ 104448.1h kJ 12018072.114000621h =?=-??=-=T T Wc Q p 冷却水的出口温度为

C 61.64C 30174.410000104448.161c c 2?=????

? ??+??=+=t c W Q

t p 逆流时

()()C 102.2C 90

39.115ln

.25C 30

12061

.64180ln

3012061.64180m ?=?=

?-----=

?t 22

3m m 854.7m 2

.102500103.401=??=?=t K Q S 逆

并流时

()()C 97.94C 150

39.55ln

.94C 30

18061.64120ln

3018061.64120m ?=?=

?-----=

?t 223m m 452.8m 97

.94500103.401=??=?=t K Q S 逆

10．在一单壳程、双管程的管壳式换热器中，水在壳程内流动，进口温度为30 ℃，出口温度为65 ℃。油在管程流动，进口温度为120 ℃。出口温度为75 ℃，试求其传热平均温度差。解：先求逆流时平均温度差油 120 → 75 水 65 30 t ? 55 45 C 8.49C 4555

ln 4555ln 12

12m

?=?-=???-?='?t t t t t

计算P 及R 21116530

0.38912030t t P T t --===-- 122112075

1.2866530

T T R t t --=

==-- 查图5-11（a ）得 Δt 0.875?=

C 6.43C 8.49875.0m

Δt m ?=??='?=?t t ? 13．水以1.5 m/s 的流速在长为3 m 、直径为mm 5.2mm 25?φ的管内由20 ℃加热至40 ℃，试求水与管壁之间的对流传热系数。

解：水的定性温度为 C 30C 2

202b2b1f ?=?+=+=

t t t 由附录六查得30°C 时水的物性为 ρ＝995.7 kg/m 3，μ=80.07×10－5

Pa·s ，λ=0.6176W /(m C)??，Pr =5.42

则 4

i b 5

0.02 1.5995.7e 3.731080.0710

d u R ρ

-??=

=??（湍流） i 3150600.02L d ==>

Re 、Pr 及

d L

值均在式5-59a 的应用范围内，故可采用式5-76a 近似计算α。水被加热，取n =0.4，于是得

()()()C m W 6345C m W 42.51073.302

.06176.0023.0Pr Re 023.0224.08

.044.08.0i ??=??????==d λα

14．温度为90 ℃的甲苯以1500 kg/h 的流量流过直径为57mm 3.5φ?mm ，弯曲半径为0.6 m 的蛇管换热器而被冷却至30 ℃，试求甲苯对蛇管的对流传热系数。

解：甲苯的定性温度为 C 60C 2

902b2b1f ?=?+=+=

t t t 由附录查得60C ?时甲苯的物性为

ρ＝830 kg/m 3

，C p ＝1840 J/(kg·℃)，μ=0.4×10－3

Pa·s ，λ=0.1205W /(m C)??，r P =3

p 18400.410 6.110.1205

c μ

λ-??==

则 s m 256.0s m 05.04

83036001500

4π2

2i b =???==

d w u ρ 2653910

4.0830

256.005.03

b i =???=

-μρ

u d Re （湍流）流体在弯管内流动时，由于受离心力的作用，增大了流体的湍动程度，使对流传热系数较直管内的大，此时可用下式计算对流传热系数，即

i (1 1.77)d

αα'=+

式中 α'—弯管中的对流传热系数，2W (m C)??；

α—直管中的对流传热系数，2W (m C)??；

d i —管内径，m ；

R —管子的弯曲半径，m 。

()()C m W 5.395C m W 11.63.2653905

.01205

.0023.0Pr Re 023

.0224.08.04

.08.0i

??=?????

==d λ

()()C m W 6.35C m W 6.005.077.115.39577

.112

2i ??=????? ?

??+?=??? ??+='R d αα 15．压力为101.3 kPa ，温度为20 ℃的空气以60 m 3/h 的流量流过直径为57mm 3.5mm φ?，长度为3 m 的套管换热器管内而被加热至80 ℃，试求管壁对空气的对流传热系数。

解：空气的定性温度为

C 50C 2

202b2b1f ?=?+=+=

t t t 由附录五查得50 ?C 时空气的物性为

ρ＝1.093 kg/m 3，C p ＝1005 J/(kg·℃)，μ=1.96×10

－5

Pa·s ，λ=0.0283W /(m C)??，Pr =0.698

则 s m 50.8s m 05.04

3.143600604π2

2i b =??==

d w u ρ i b 5

0.058.5 1.093

e 23679.51.9610d u R ρμ-??===?（湍流）

()()()C m W 6.35C m W 698.03.2367905

.00283.0023.0Pr Re 023

.0224.08

.04

.08.0i

??=?????

==d λ

16．常压空气在装有圆缺形挡板的列管换热器壳程流过。已知管子尺寸为38mm 3φ?mm ，正方形排列，中心距为51 mm ，挡板距离为1.45 m ，换热器外壳内径为8.2 m ，空气流量为43410m /h ?，平均温度为140 ℃，试求空气的对流传热系数。

解：由附录五查得140?C 时空气的物性为

ρ＝0.854 kg/m 3，C p ＝1013 J/(kg·℃)，μ=2.37×10－5

Pa·s ，λ=0.0349W /(m C)??，Pr =0.694

采用凯恩（Kern ）法，即

0.5513w 0.36e r Nu R P ?= （5-63）或 0.55130.14

e e w

0.36

()r ()d u P d ρλμαμμ= （5-63a ）传热当量直径e d '可根据管子排列情况进行计算。管子为正方形排列，则 22o e o

4()

4πt d d d π

式中 t —相邻两管的中心距，m ； D o —管外径，m 。代入t 和d o 得

m 049.0m 038

.0π038.04π0.0514π4π422o 2o 2e =??

?? ???-=??? ??-=d d t d 式5-63及式5-63a 中的流速u 可根据流体流过管间最大截面积A 计算，即

(1)d A zD t

式中 z —两挡板间的距离，m ； D —换热器的外壳内径，m 。代入z 、D 、t 和d o 得

2o m 03.1m 051.0038.018.245.11=??? ??-??=??? ?

?-=t d zD A

s m 74.10s m 03

.136001044

=??==A V u

上述式中的w ?对气体可取为1.0。 0.55130.14e e w

0.36

()Pr ()d u d ρλμαμμ= ()()C m W 8.50C m W 684.01037.2854.074.10049.0049.00349.036.0223155

.05??=????

???????=-

17．将长和宽均为0.4 m 的垂直平板置于常压的饱和水蒸气中，板面温度为98 ℃，试计算平板与蒸汽之间的传热

速率及蒸汽冷凝速率。解：水的定性温度为

C 99C 2

100

982sat w f ?=?+=+=t t t

由附录六查得99 ?C 时水的物性为

ρ＝958.5 kg/m 3，C p ＝4220 J/(kg·℃)，μ=28.41×10－5

Pa·s ，λ=0.683W /(m ?o C)，Pr =1.762

由附录八查得100 ?C 时饱和蒸气的物性为 2258r =kJ/kg ，v 0.597ρ=kg/m

对于此类问题，由于流型未知，故需迭代求解。首先假定冷凝液膜为层流，由式5-135得

()()4

1w s a t 3m 13.1??

????--=t t L gr v μλρρρα

()()()

()

C m W 10468.1C m W 981004.01041.28683.010225881.9597.05.9585.95813.12424

33???=????

????-???????-?=-v

核算冷凝液流型，由对流传热速率方程计算传热速率，即

()()W 93952W 9810024.04.010468.14w sat =-?????=-=t t S Q α 冷凝液的质量流率为 s kg 1016.4s kg 10

22589395223-?=?==

r Q w 单位长度润湿周边上的凝液质量流率为

()s m kg 102.5s kg 4

.021016.422

??=??==Γ--P w

则 18003.693103.0102.544Re 3

f <=???=Γ

=--μ

故假定冷凝液膜为层流是正确的。

19．两平行的大平板，在空气中相距10 mm ，一平板的黑度为0.1，温度为400 K ；另一平板的黑度为0.05，温度为300 K 。若将第一板加涂层，使其黑度为0.025，试计算由此引起的传热通量改变的百分数。假设两板间对流传热可以忽略。

解：第一板加涂层前

因是两平行的大平板，则1?=； ()()

42422

1021K m W 196.0K m W 1201067

.51

11?=?-+=-+=-εεC C ；

于是 2

2444241212

1m W 22.34m W 1003001004001196.0100100=??????????? ??-??? ????=???????

???? ??-??? ??=--T T C S Q ?

第一板加涂层后

()()

42422

1021K m W 096.0K m W 1204067

.51

11?=?-+=-+='-εεC C

()

24442412121m W 82.16m W 1003001004001096.0100100=??????????? ??-??? ????=???????

???? ??-??? ??''='

--T T C S Q ?

空气导热的热通量C 77C 2127

27221m ?=?+=+=

t t t ，查得C 77?时，空气的导热系数()C m W 03.0??=λ ()()()22212

1m W 300m W 30040001

.003.0=-=

-="-t t b S Q λ

加涂层前后传热通量减少的百分率为

()()

%2.5%10030022.3482

.1622.3421212121=?+-="+'

-----S Q S Q S Q S Q

20．用压力为300 kPa （绝对压力）的饱和水蒸气将20 ℃的水预热至80 ℃，水在25mm 2.5φ?mm 水平放置的钢管内以0.6 m/s 的速度流过。设水蒸气冷凝的对流传热系数为5 000 W/(m 2·℃)，水侧的污垢热阻为6×10-4 m 2·℃/W ，蒸汽侧

污垢热阻和管壁热阻可忽略不计，试求（1）换热器的总传热系数；（2）设操作半年后，由于水垢积累，换热能力下降，出口水温只能升至70 ℃，试求此时的总传热系数及水侧的污垢热阻。解：查附录得，300 kPa 的饱和水蒸气温度为133.3 ℃ 水的定性温度为

（1）12m 802050C 22t t t ++===?

在50 ℃下，水的物理性质如下：

()()

2364.7810W m 988.1kg m Pa s 4.174kJ kg C p C C λρμ-=???=??=??-5；；=54.9410；

i 2

0.020.6988.1

e 21582104.1741000 3.54

64.7810p d u R c Pr ρ

μμλ-??=

==>????===?-5

-5

54.941054.9410

应用公式5-58a 进行计算

()()C m W 3627C m W 53.32158202

.06478

.0023.0Pr Re 023

.0224.08.04

.08.0i

??=?????

==d λ

()()C m W 4.772C m W 20

10636272025500011

224i

Si i i o o

??=????+?+=

-d d

R d d K αα

（2）m c c 21()p Q KS t W C t t =?=- （a ）

c c 21()p Q K S t W C t t ''''=?=- （b ）（b ）式÷（a ）式，得

21m 21

K t t t K t t t '''?-=?-

()()

C m W 2.596C m W 4.772803.133203.133ln 703.133203.133ln ln

ln ln

ln 22212

2112

21121212m m 1212??=???----=--'--='---'-----'='??--'=K t T t T t T t T K t T t T t t t T t T t t t t t t K t t t t t t K

()C m W 2.59620

36272025500011

2si i

o Si

i i o o

??=?+?+=

'++

R d d

R d d K αα

32si

1.210m C W R -'=???

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

(完整版)化工原理下册习题及章节总结(陈敏恒版)

第八章课堂练习： 1、吸收操作的基本依据是什么？答：混合气体各组分溶解度不同 2、吸收溶剂的选择性指的是什么：对被分离组分溶解度高，对其它组分溶解度低 3、若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为难溶气体。 4、易溶气体溶液上方的分压低，难溶气体溶液上方的分压高。 5、解吸时溶质由液相向气相传递；压力低，温度高，将有利于解吸的进行。 6、接近常压的低浓度气液平衡系统，当总压增加时，亨利常数E不变，H 不变，相平衡常数m 减小 1、①实验室用水吸收空气中的O2，过程属于（B ） A、气膜控制 B、液膜控制 C、两相扩散控制 ②其气膜阻力（C）液膜阻力A、大于B、等于C、小于２、溶解度很大的气体，属于气膜控制３、当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m的直线时，则1/Ky=1/ky+ m /kx 4、若某气体在水中的亨利常数E值很大，则说明该气体为难溶气体 5、总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+1/HkG，当(气膜阻力1/HkG) 项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。 1、低含量气体吸收的特点是L 、G 、Ky 、Kx 、T 可按常量处理 2、传质单元高度HOG分离任表征设备效能高低特性，传质单元数NOG表征了（分离任务的难易）特性。 3、吸收因子A的定义式为L/（Gm），它的几何意义表示操作线斜率与平衡线斜率之比 4、当A<1时，塔高H=∞，则气液两相将于塔底达到平衡 5、增加吸收剂用量，操作线的斜率增大，吸收推动力增大，则操作线向（远离）平衡线的方向偏移。 6、液气比低于（L/G）min时，吸收操作能否进行？能此时将会出现吸收效果达不到要求现象。 7、在逆流操作的吸收塔中，若其他操作条件不变而系统温度增加，则塔的气相总传质单元高度HOG将↑，总传质单元数NOG 将↓，操作线斜率（L/G）将不变。 8、若吸收剂入塔浓度x2降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率↑，出口气体浓度↓。 9、在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组成x2增大，其它条件不变，则气相总传质单元高度将（ A ）。 A.不变 B.不确定 C.减小 D.增大吸收小结： 1、亨利定律、费克定律表达式 2、亨利系数与温度、压力的关系；E值随物系的特性及温度而异，单位与压强的单位一致；m与物系特性、温度、压力有关（无因次） 3、E、H、m之间的换算关系 4、吸收塔在最小液气比以下能否正常工作。 5、操作线方程（并、逆流时）及在y~x图上的画法 6、出塔气体有一最小值，出塔液体有一最大值，及各自的计算式 7、气膜控制、液膜控制的特点 8、最小液气比(L/G)min、适宜液气比的计算 9、加压和降温溶解度高，有利于吸收减压和升温溶解度低，有利于解吸

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

化工原理下册课后思考题答案

第六章传热问题1.传热过程有哪三种基本方式答1．直接接触式、间壁式、蓄热式。问题2.传热按机理分为哪几种答2．传导、对流、热辐射。问题3.物体的导热系数与哪些主要因素有关答3．与物态、温度有关。问题4.流动对传热的贡献主要表现在哪儿答4．流动流体的载热。问题5.自然对流中的加热面与冷却面的位置应如何放才有利于充分传热答5．加热面在下，制冷面在上。问题6.液体沸腾的必要条件有哪两个答6．过热度、汽化核心。问题7.工业沸腾装置应在什么沸腾状态下操作为什么答7．核状沸腾状态。以免设备烧毁。问题8.沸腾给热的强化可以从哪两个方面着手答8．改善加热表面，提供更多的汽化核心；沸腾液体加添加剂，降低表面张力。问题9.蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体答9．避免其积累，提高α。问题10.为什么低温时热辐射往往可以忽略,而高温时热辐射则往往成为主要的传热方式答10．因Q与温度四次方成正比，它对温度很敏感。问题11.影响辐射传热的主要因素有哪些答11．温度、黑度、角系数（几何位置）、面积大小、中间介质。问题12.为什么有相变时的对流给热系数大于无相变时的对流给热系数答12．①相变热远大于显热；②沸腾时汽泡搅动；蒸汽冷凝时液膜很薄。问题13.有两把外形相同的茶壶，一把为陶瓷的，一把为银制的。将刚烧开的水同时充满两壶。实测发现，陶壶内的水温下降比银壶中的快，这是为什么答13．陶瓷壶的黑度大，辐射散热快；银壶的黑度小，辐射散热慢。问题14.若串联传热过程中存在某个控制步骤,其含义是什么答14．该步骤阻力远大于其他各步骤的阻力之和，传热速率由该步骤所决定。问题15.传热基本方程中,推导得出对数平均推动力的前提条件有哪些答15．K、qm1Cp1、qm2Cp2沿程不变；管、壳程均为单程。问题16.一列管换热器，油走管程并达到充分湍流。用133℃的饱和蒸汽可将油从40℃加热至80℃。若现欲增加50%的油处理量，有人建议采用并联或串联同样一台换热器的方法，以保持油的出口温度不低于80℃，这个方案是否可行答16．可行。问题17.为什么一般情况下,逆流总是优于并流并流适用于哪些情况答17．逆流推动力Δtm大，载热体用量少。热敏物料加热，控制壁温以免过高。问题18.解决非定态换热器问题的基本方程是哪几个答18．传热基本方程，热量衡算式，带有温变速率的热量衡算式。问题19.在换热器设计计算时，为什么要限制Ψ大于答19．当Ψ≤时，温差推动力损失太大，Δtm小，所需A变大，设备费用增加。第七章蒸发问题1.蒸发操作不同于一般换热过程的主要点有哪些答1．溶质常析出在加热面上形成垢层；热敏性物质停留时间不得过长；与其它单元操作相比节能更重要。问题2.提高蒸发器内液体循环速度的意义在哪降低单程汽化率的目的是什么答2.不仅提高α，更重要在于降低单程汽化率。减缓结垢现象。问题3.为什么要尽可能扩大管内沸腾时的气液环状流动的区域答3.因该区域的给热系数α最大。

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(下)练习题

化工原理（下）练习题一、填空 1. 精馏和普通蒸馏的根本区别在于；平衡蒸馏（闪蒸）与简单蒸馏（微分蒸馏）的区别是。 2. 双组分精馏，相对挥发度的定义为α＝___ ____，其值越表明两组分越。α＝1时，则两组分。 3.精馏的原理是，实现精馏操作的必要条件是和。 4.精馏计算中，q值的含义是___ ______，其它条件不变的情况下q值越_______表明精馏段理论塔板数越，q线方程的斜率(一般)越。当泡点进料时，q＝，q线方程的斜率＝。 5.最小回流比是指，适宜回流比通常取为倍最小回流比。 6. ____ 操作条件下，精馏段、提馏段的操作线与对角线重叠。此时传质推动力，所需理论塔板数。 7.精馏塔进料可能有种不同的热状况，对于泡点和露点进料，其进料热状况参数q值分别为和。 8. 气液两相呈平衡状态时，气液两相温度，液相组成气相组成。 9. 精馏塔进料可能有种不同的热状况，当进料为气液混合物且气液摩尔比为2 : 3时，则进料热状况参数q值为。 10. 对一定组成的二元体系，精馏压力越大，则相对挥发度，塔操作温度，从平衡角度分析对该分离过程。 11．板式精馏塔的操作中，上升汽流的孔速对塔的稳定运行非常重要，适宜的孔速会使汽液两相充分混合，稳定地传质、传热；孔速偏离适宜范围则会导致塔的异常现象发生，其中当孔速

过低时可导致_________，而孔速过高时又可能导致________。 12. 对于不饱和空气，表示该空气的三个温度，即：干球温度t, 湿球温度t w和露点t d间的关系为___________; 对饱和空气则有____ _____。 13. 用相对挥发度α表达的气液平衡方程可写为，根据α的大小，可以用来，若α=1，则表示。14.吸收操作是依据，以达到分离混合物的目的。 15.若溶质在气相中的组成以分压p、液相中的组成以摩尔分数x表示，则亨利定律的表达式为，E称为，若E值很大，说明该气体为气体。 16.对低浓度溶质的气液平衡系统，当总压降低时，亨利系数E将，相平衡常数m 将，溶解度系数H将。在吸收过程中，K Y和k Y是以和为推动力的吸收系数，它们的单位是。 17含低浓度难溶气体的混合气，在逆流填料吸收塔内进行吸收操作，传质阻力主要存在于中；若增大液相湍动程度，则气相总体积吸收系数K Y a值将；若增加吸收剂的用量，其他操作条件不变，则气体出塔浓度Y2将，溶质A的吸收率将；若系统的总压强升高，则亨利系数E将，相平衡常数m 将。 18.亨利定律表达式p*＝E x，若某气体在水中的亨利系数E值很小，说明该气体为气体。 19．吸收过程中，若减小吸收剂用量，操作线的斜率，吸收推动力。20．双膜理论是将整个相际传质过程简化为。21. 脱吸因数S可表示为，它在Y—X图上的几何意义是。若分别以S1、S2，S3表示难溶、中等溶解度、易溶气体在吸收过程中的脱吸因数，吸收过程中操作条件相同，则应有S1 S2 S3。 22.不饱和湿空气预热可提高载湿的能力，此时H ，t ，φ，传热传质推动力。

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

化工原理第二版(下册)夏清贾绍义课后习题解答带图资料

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

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 -?=

化工原理下册练习题答案

精馏练习一．选择题 1．蒸馏是利用各组分（）不同的特性实现分离的目的。 C A 溶解度； B 等规度； C 挥发度； D 调和度。 2．在二元混合液中，沸点低的组分称为（）组分。 C A 可挥发； B 不挥发； C 易挥发； D 难挥发。 3．（）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。 A A 液相回流； B 进料； C 侧线抽出； D 产品提纯。 4．在（）中溶液部分气化而产生上升蒸气，是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。 C A 冷凝器； B 蒸发器； C 再沸器； D 换热器。 5．再沸器的作用是提供一定量的（）流。 D A 上升物料； B 上升组分； C 上升产品； D 上升蒸气。 6．冷凝器的作用是提供（）产品及保证有适宜的液相回流。 B A 塔顶气相； B 塔顶液相； C 塔底气相； D 塔底液相。 7．冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的（）回流。 B A 气相； B 液相； C 固相； D 混合相。 8．在精馏塔中，原料液进入的那层板称为（）。 C A 浮阀板； B 喷射板； C 加料板； D 分离板。 9．在精馏塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）称为（）。 B A 精馏段； B 提馏段； C 进料段； D 混合段。 10．某二元混合物，进料量为100 kmol/h ，x F = 0.6，要求塔顶x D 不小于0.9，则塔顶最大产量为（）。 B A 60 kmol/h ； B 66.7 kmol/h ； C 90 kmol/h ； D 100 kmol/h 。 11．精馏分离某二元混合物，规定分离要求为D x 、w x 。如进料分别为1F x 、2F x 时，其相应的最小回流比分别为1min R 、2min R 。当21F F x x >时，则（）。 A A ．2min 1min R R <； B ．2min 1min R R =； C ．2min 1min R R >； D ．min R 的大小无法确定 12．精馏的操作线为直线，主要是因为（）。 D A ．理论板假定； C. 理想物系； B ．塔顶泡点回流； D. 恒摩尔流假定 13．某二元理想物系，其中A 为易挥发组分。液相组成5.0=A x 时相应的泡点为1t ，气相组成3.0=A y 时相应的露点为2t ，则（） B A ．21t t =； B ．21t t <； C ．21t t >； D ．无法判断 14．某二元理想物系，其中A 为易挥发组分。液相组成5.0=A x 时泡点为1t ，与之相平衡的气相组成75.0=A y 时，相应的露点为2t ，则（）。 A

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

化工原理下(天津大学版)_习题答案

第五章蒸馏 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（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 1 3.3kPa下该溶液的平衡数据。温度C5H12223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C6H14 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C5H12（A）和C6H14（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*)

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 ≈