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

P1 = P2 + ρ水银gR

∵P1 = P4，P2 = P3

且P3 = ρ煤油gΔh ， P4 = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h）

联立这几个方程得到

ρ水银gR = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h）-ρ煤油gΔh 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：ｈ1﹦2.3m，ｈ2=1.2m, ｈ3=2.5m,ｈ4=1.4m。锅中水面与基准面之间的垂直距离ｈ5=3m。大气压强ｐa= 99.3×103ｐａ。

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Ｐ1

对左边的Ｕ管取ａ-ａ等压面，由静力学基本方程

Ｐ0 + ρ水g(h5-h4) = Ｐ1 + ρ水银g(h3-h4) 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(h3-h2) = ρ水银g(h1-h2) + 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 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

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98.7×103Pa

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

d0为33mm的钢管相连，槽内无液体补充，其液面高

度h0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

h1g=u2/2+∑h f =u2/2+20u2

∴u=(0.48h)1/2=0.7h1/2

槽面下降dh，管内流出uA2dt的液体

∴Adh=uA2dt=0.7h1/2A2dt

∴dt=A1dh/（A20.7h1/2）

对上式积分：t=1.⒏h

12.本题附图所示为冷冻盐水循环系统，盐水的密度为

1100kg／m3，循环量为36m3。管路的直径相同，盐水由A

流经两个换热器而至B的能量损失为98.1J／kg，由B流

至A的能量损失为49J／kg，试求：（1）若泵的效率为70%

时，泵的抽功率为若干kw？（2）若A处的压强表读数为245.2×103Pa时，B处的压强表读数为若干Pa？

分析：本题是一个循环系统，盐水由A经两个换热器被冷却后又回到A继续被冷却，很明显可以在A-换热器-B和B-A两段列柏努利方程求解。

解：（1）由A到B截面处作柏努利方程

0+u A2/2+P A/ρ1=Z B g+u B2／2+P B／ρ+9.81

管径相同得u A=u B∴（P A-P B）/ρ=Z B g+9.81

由B到A段，在截面处作柏努力方程B Z B g+u B2／2+P B/ρ+W e=0+u A2+P A/ρ+49 ∴W e=（P A-P B）/ρ- Z B g+49=98.1+49=147.1J/kg

∴W S=V Sρ=36/3600×1100=11kg/s

N e= W e×W S=147.1×11=1618.1w

泵的抽功率N= N e /76%=2311.57W=2.31kw

（2）由第一个方程得（P A-P B）/ρ=Z B g+9.81得

P B=P A-ρ（Z B g+9.81）

=245.2×103-1100×(7×9.81+98.1)

=6.2×104Pa

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）=5.95×104

Pa 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=8.35×104

Pa 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

14. 在实验室中,用玻璃管输送20℃的70%醋酸.管内径为1.5cm,流量为10kg/min,用SI 和物理单位各算一次雷诺准数,并指出流型。

解：查20℃，70％的醋酸的密度ρ= 1049Kg/m3,粘度μ = 2.6mPa·s

用SI单位计算：

d=1.5×10-2m,u=W S/(ρA)=0.9m/s

∴Re=duρ/μ=(1.5×10-2×0.9×1049)/(2.6×103)

=5.45×103

用物理单位计算：

ρ=1.049g/cm3, u=W S/(ρA)=90cm/s,d=1.5cm

μ=2.6×10-3Pa?S=2.6×10-3kg/(s?m)=2.6×10-2g/s?cm-1

∴Re=duρ/μ=(1.5×90×1.049)/(2.6×10-2)

=5.45×103

∵5.45×103 > 4000

∴此流体属于湍流型

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 A2/2+P A/ρ=z B g+u B2/2+P B/ρ+∑hf

∴1kg水流经A，B的能量损失：

∑hf= （u A2-u B2）/2+（P A- P B）/ρ=（u A2-u B2）/2+ρgR/ρ=4.41J/kg

（2）.压强降与能量损失之间满足：

∑hf=ΔP/ρ∴ΔP=ρ∑hf=4.41×103

16. 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）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 =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

y2 = -2p（u-u m）

当ｕ=0时 ,y2 = r2 = 2pu m∴ p = r2/2 = d2/8

当ｕ=ｕ平均=0.5ｕmax= 0.5m/s时,

y2= - 2p（0.5-1）= d2/8

=0.125 d2

∴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 + Z1g = u 22/2 + P B/ρ+ Z2g + ∑ｈf

∵ u 1 = u 2 , Z1 = Z2

∴ P A/ρ= P B/ρ+ ∑ｈf

损失能量ｈf=（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×（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

17 . 流体通过圆管湍流动时，管截面的速度分布可按下面经验公式来表示：u r=u max（y/R）1/7 ，式中y为某点与壁面的距离，及y=R—r。试求起平均速度u与最大速度u

max的比值。分析：平均速度u为总流量与截面积的商，而总流量又可以看作是速度是u r的流体流过

2πrdr的面积的叠加即：V=∫0R u r×2πrdr

解：平均速度u = V/A =∫0R u r×2πrdr/（πR2）

=∫0R u max（y/R）1/7×2πrdr/（πR2）

= 2u max/R15/7∫0R（R – r）1/7rdr

= 0.82u max

u/ u max=0.82

18. 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，而管径减至原有的1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的若干倍？

解：∵管径减少后流量不变

∴u1A1=u2A2而r1=r2

∴A1=4A2∴u2=4u

由能量损失计算公式∑ｈf=λ?（ι/d）×（1/2u2）得

∑ｈf，1=λ?（ι/d）×（1/2u12）

∑ｈf，2=λ?（ι/d）×（1/2u22）=λ?（ι/d）× 8（u1）2

=16∑ｈf，1

∴h f2 = 16 h f1

19. 内截面为1000mm×1200mm的矩形烟囱的高度为30 A1m。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 rН= A/п= (1×1.2)/2(1+1.2)=0.273m

当量直径 d e= 4rН=1.109m

流体流经烟囱损失的能量

∑ｈf=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 + P0 = 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+∑ｈf

∴∑ｈf= (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ωs= 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ωs = 2×104/3600 = 5.56 kg/s

流速 u =ωs/(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∑ιe=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+ ∑ιe)/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

P1/ρ+ We = Zg + P2/ρ+ ∑ｈ

We = Zg + (P1- P2)/ρ+∑ｈ

= 15×9.81 + 26.7×103/1073 + 30.863

= 202.9 J/Kg

有效功率 Ne = We×ωs = 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ωs = 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 + P1/ρ+ We = Zg + u2/2 + P2/ρ + ∑ｈ

We = Zg + (P2- P1)/ρ+∑ｈ

而1-1﹑2-2两截面处的压强差 P2- P1 = P2-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×ωs= 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 P1 =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 + P1/ρ + ∑ｈ

而∑ｈ= ［λ(ι+Σιe)/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ωs= 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

P1'/ρ = u2/2 + 0.025×(15+ι'/d)u2/2

∴P1' = 3.7×104Pa

23. 10℃的水以500L/min 的流量流过一根长为300m 的水平管，管壁的绝对粗糙度为0.05。有6m 的压头可供克服流动阻力，试求管径的最小尺寸。

解:查表得10℃时的水的密度ρ= 999.7Kg/m3μ = 130.77×10-5 Pa·s

u = V s/A = 10.85×10-3/d2

∵∑ｈf = 6×9.81 = 58.86J/Kg

∑ｈf=(λ·ι/d) u2/2 =λ·150 u2/d

假设为滞流λ= 64/Re = 64μ/duρ

∵H f g≥∑ｈf

∴d≤1.5×10-3

检验得Re = 7051.22 > 2000

∴不符合假设∴为湍流

假设Re = 9.7×104即 duρ/μ= 9.7×104

∴d =8.34×10-2m

则ε/d = 0.0006 查表得λ= 0.021

要使∑ｈf≤H f g 成立则

λ·150 u2/d≤58.86

d≥1.82×10-2m

24. 某油品的密度为800kg/m3，粘度为41cP，

由附图所示的A槽送至B槽，A 槽的液面比B槽的液面高出1.5m。输送管径为ф89×3.5mm （包括阀门当量长度），进出口损失可忽略。试求：（1）油的流量（m3/h）；（2）若调节阀门的开度，使油的流量减少20%，此时阀门的当量长度为若干m？

解：⑴在两槽面处取截面列伯努利方程 u2/2 + Zg + P1/ρ= u2/2 + P2/ρ+ ∑ｈf

∵P1= P2

Zg = ∑ｈf= λ·(ι/d)· u2/2

1.5×9.81= λ?(50/82×10-3)·u2/2 ①

假设流体流动为滞流,则摩擦阻力系数

λ=64/Re=64μ/duρ②

联立①②两式得到u =1.2m/s 核算Re = duρ/μ=1920 < 2000 假设成立

油的体积流量ωs=uA=1.2×π/4(82×103)2×3600

=22.8m3/h

⑵调节阀门后的体积流量ωs'= 22.8×(1-20％)=18.24 m3/h

调节阀门后的速度 u=0.96m/s

同理由上述两式 1.5×9.81= λ?(ι/82×10-3)·0.962/2

λ=64/Re=64μ/duρ可以得到ι= 62.8m

∴阀门的当量长度ιe=ι-50 =12.8m

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＋∑ιe/d)· u 2/2 ＋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ιe=150m

∑ｈf1=λ·(ι1＋∑ιe1/d)· u12/2 + 5 u12

=0.02×(50+150)/0.2· u12/2 + 5 u12

∑ｈf2=λ·(ι2＋∑ιe2/d)· u22/2 + 4 u12

= 0.02×(50+150)/0.2· u22/2 + 4 u12

∵∑ｈf1=∑ｈf2

∴u12/ u22=11.75/12.75 即 u1 = 0.96u2

又∵V s= V s1 + V s2

= u1A1+ u2A2 , A1 = A2 =(0.2)2π/4=0.01π

= (0.96u2+ u2)? 0.01π

= 0.3

∴ u2=4.875m/s u1A=4.68 m/s

即两塔的通气量分别为V s1 =0.147 m3/s, V s12=0.153 m3/s

⑵总的能量损失∑ｈf=∑ｈf1=∑ｈf2

=0.02×155/0.2· u12/2 + 5 u12

= 12.5 u12 = 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/cm2，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

Z0g + We = u2/2 + P0/ρ+∑ｈf∵总管流动阻力不计∑ｈf=0

We = u2/2 + P0/ρ-Z0g

=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

Z0g + We = Z1g + P1/ρ+ ∑ｈf1

Z0g + We = Z2g + P2/ρ+ ∑ｈf2得到两支管的能量损失分别为

∑ｈf1= Z0g + We –(Z1g + P1/ρ)

= 2×9.81 + 176.38 –(16×9.81 + 0)

=39.04J/Kg

∑ｈf2=Z0g + We - (Z2g + P2/ρ)

=2×9.81 + 176.38 –(8×9.81 + 101.33×103/998.2)

=16.0 J/Kg

∴压头损失 H f1 = ∑ｈf1/g = 3.98 m

H f2 = ∑ｈf2/g = 1.63m

27. 用效率为80%的齿轮泵将粘稠的液体从

敞口槽送至密闭容器中，两者液面均维持恒

定，容器顶部压强表读数为30×103Pa。用旁

路调节流量，起流程如本题附图所示，主管

流量为14m3/h，管径为φ66×3mm，管长为

80m（包括所有局部阻力的当量长度）。旁路的流量为5m3/h，管径为Φ32×2.5mm，管长为20m（包括除阀门外的管件局部阻力的当量长度）两管路的流型相同，忽略贮槽液面至分支点o之间的能量损失。被输送液体的粘度为50mPa·s，密度为1100kg/m3，试计算：（1）泵的轴功率（2）旁路阀门的阻力系数。

解：⑴泵的轴功率

分别把主管和旁管的体积流量换算成流速

主管流速 u = V/A = 14/[3600×(π/4)×(60)2×10-6]

= 1.38 m/s

旁管流速 u1 = V1/A = 5/[3600×(π/4)×(27)2×10-6]

= 2.43 m/s

先计算主管流体的雷偌准数

Re = duρ/μ= 1821.6 < 2000 属于滞流

摩擦阻力系数可以按下式计算

λ= 64/ Re = 0.03513

在槽面和容器液面处列伯努利方程

We = Z2g + P2/ρ+ ∑ｈf

= 5×9.81 + 30×103/1100 + 0.03513×1.382×80/(60×10-3)

=120.93 J/Kg

主管质量流量ωs= uAρ= 1.38×(π/4)×(60)2×1100

= 5.81Kg/s

泵的轴功率 Ne/η= We×ωs/η = 877.58 W

=0.877KW

⑵旁路阀门的阻力系数

旁管也为滞流其摩擦阻力系数λ1 = 64/ Re1 = 0.04434

有效功We = 0+ u12/2 + 0 + ∑ｈf

= u12/2 + λ·u12/2 ·20/d1 + ε?u12/2

∴旁路阀门的阻力系数ε= (We -u12/2 -λ·u12/2·20/d1)- 2/u12= 7.11

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

u0A0 = u1A1 u0π382/4 = u1π322/4

∴ u0 = 0.71u1

分别在槽面与C-C,B-B截面处列出伯努利方程

0 + 0 + Z0g = u12/2 + 0 + 0 + ∑ｈf,AC

0 + 0 + Z1g = u02/2 + 0 + 0 + ∑ｈf,AB

而∑ｈf,AC = λ?(ιAB/d0 )·u02/2 + λ?(ιBC/d1)·u12/2

= O.03×(58000/38) ×u02/2 + 0.03·(12500/32)×u12/2 = 22.89 u02 + 5.86 u12

∑ｈf,AB = λ?(ιAB/d0)·u02/2

= O.03×(58000/38)×u02/2

= 22.89 u02

∴u1 = 2.46m/s

BC支管的排水量 V S,BC = u1A1 = 7.1m3/s

⑵所有的阀门全开

V S,AB = V S,BC + V S,BD

u0A0 = u1A1 + u2A2 u0π382/4 = u1π322/4 + u2π262/4

u0382 = u1322 + u2262 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

Z0g = u12/2 + ∑ｈf,AC

= u12/2 +λ?(ιAB/d0 )·u02/2 + λ?(ιBC/d1)·u12/2 ② Z0g = u22/2 + ∑ｈf,AD

= u22/2 +λ?(ιAB/d0 )·u02/2 +λD?(ιBD/d2)·u22/2 ③联立①②③求解得到 u1 = 1.776 m/s, u2= 1.49 m/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

(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

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 ≈