化工原理
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
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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tx
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C5H12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3
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
*)
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=（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1
平衡气相组成以260.6℃为例
当t= 260.6℃时y = P A
*x/P = 13.3×1/13.3 = 1
同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下
t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289
x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0
y 1 0.767 0.733 0.524 0
根据平衡数据绘出t-x-y 曲线
3.利用习题2 的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y 数据，并与习题2 的结果相比较。
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( ℃ ) 248.0 251.0 259.1 260.6 275.1 276.9 279.0 289.0 291.7 304.8
309.3
α - - - - 5.291 5.563 4.178 - - - -
取275.1℃和279℃时的α值做平均αm= （5.291+4.178）/2 = 4.730
②按习题2 的x 数据计算平衡气相组成y 的值
当x = 0.3835 时，
y = 4.73×0.3835/[1+(4.73-1)×0.3835]= 0.746
同理得到其他y 值列表如下
t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289
α 5.291 5.563 4.178
x 1 0.3835 0.3308 0.2085 0
y 1 0.746 0.700 0.555 0
③作出新的t-x-y'曲线和原先的t-x-y 曲线如图
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4.在常压下将某原料液组成为0.6（易挥发组分的摩尔）的两组溶液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏，若汽化率为1/3，试求两种情况下的斧液和馏出液组成。假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y = 0.46x + 0.549
解：①简单蒸馏
由ln(W/F)=∫x
xF dx/(y-x) 以及气液平衡关系y = 0.46x + 0.549
得ln(W/F)=∫x
xF dx/(0.549-0.54x) = 0.54ln[(0.549-0.54x F)/(0.549-0.54x)]
∵汽化率1-q = 1/3 则q = 2/3 即W/F = 2/3
∴ln(2/3) = 0.54ln[(0.549-0.54×0.6)/(0.549-0.54x)] 解得
x = 0.498 代入平衡关系式y = 0.46x + 0.549 得
y = 0.804
②平衡蒸馏
由物料衡算Fx F = Wx + Dy
D + W = F 将W/F = 2/3 代入得到
x F = 2x/3 + y/3 代入平衡关系式得
x = 0.509 再次代入平衡关系式得y = 0.783
5.在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四硫化碳所组成的混合液。已知原料液流量F 为4000kg/h，组成x F为0.3（二硫化碳的质量分率，下同）。若要求釜液组成x W 不大于0.05，馏出液回收率为88％。试求馏出液的流量和组分，分别以摩尔流量和摩尔分率表示。
解：馏出回收率= Dx D/Fx F = 88％得馏出液的质量流量
Dx D = Fx F 88％ = 4000×0.3×0.88 = 1056kg/h
结合物料衡算Fx F = Wx W + Dx D
D + W = F 得x D = 0.943
馏出液的摩尔流量1056/(76×0.943) = 14.7kmol/h
以摩尔分率表示馏出液组成x D = (0.943/76)/[(0.943/76)+(0.057/154)]
= 0.97
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6.在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇0.4 与说.6（均为摩尔分率）的溶液，试求以下各种进料状况下的q 值。（1）进料温度40℃；（ 2）泡点进料；（3）饱和蒸汽进料。
常压下甲醇-水溶液的平衡数据列于本题附表中。
温度t 液相中甲醇的气相中甲醇的温度t 液相中甲醇的气相中甲醇的
℃摩尔分率摩尔分率℃摩尔分率摩尔分率
100 0.0 0.0 75.3 0.40 0.729
96.4 0.02 0.134 73.1 0.50 0.779
93.5 0.04 0.234 71.2 0.60 0.825
91.2 0.06 0.304 69.3 0.70 0.870
89.3 0.08 0.365 67.6 0.80 0.915
87.7 0.10 0.418 66.0 0.90 0.958
84.4 0.15 0.517 65.0 0.95 0.979
81.7 0.20 0.579 64.0 1.0 1.0
78.0 0.30 0.665
解：（1）进料温度40℃
75.3℃时，甲醇的汽化潜热r1 = 825kJ/kg
水蒸汽的汽化潜热r2 = 2313.6kJ/kg
57.6℃时，甲醇的比热C V1 = 2.784kJ/(kg·℃)
水蒸汽的比热C V2 = 4.178kJ/(kg·℃)
查附表给出数据当x A = 0.4 时，平衡温度t = 75.3℃
∴40℃进料为冷液体进料
即将1mol 进料变成饱和蒸汽所需热量包括两部分
一部分是将40℃冷液体变成饱和液体的热量Q1，二是将75.3℃饱和液体变成气体所需
要的汽化潜热Q2 ，即q = （Q1+Q2）/ Q2 = 1 + （Q1/Q2）
Q1 = 0.4×32×2.784×（75.3-40）= 2850.748kJ/kg
Q2 = 825×0.4×32 + 2313.6×0.6×18 = 35546.88 kJ/kg
∴q = 1 +（Q1/Q2）= 1.08
（2）泡点进料
泡点进料即为饱和液体进料∴q = 1
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（3）饱和蒸汽进料q = 0
7.对习题6 中的溶液，若原料液流量为100kmol/h，馏出液组成为0.95，釜液组成为0.04 （以上均为易挥发组分的摩尔分率），回流比为2.5，试求产品的流量，精馏段的下降液体流量和提馏段的上升蒸汽流量。假设塔内气液相均为恒摩尔流。
解：①产品的流量
由物料衡算Fx F = Wx W + Dx D
D + W = F 代入数据得
W = 60.44 kmol/h
∴产品流量D = 100 – 60.44 = 39.56 kmol/h
②精馏段的下降液体流量L
L = DR = 2.5×39.56 = 98.9 kmol/h
③提馏段的上升蒸汽流量V'
40℃进料q = 1.08
V = V' + （1-q）F = D（1+R）= 138.46 kmol/h
∴ V' = 146.46 kmol/h
8.某连续精馏操作中，已知精馏段y = 0.723x + 0.263；提馏段y = 1.25x – 0.0187
若原料液于露点温度下进入精馏塔中，试求原料液，馏出液和釜残液的组成及回流比。解：露点进料q = 0
即精馏段y = 0.723x + 0.263 过（x D ，x D）∴x D = 0.949
提馏段y = 1.25x – 0.0187 过（x W ，x W）∴x W = 0.0748
精馏段与y 轴交于[0 ，x D/（R+1）] 即x D/（R+1）= 0.263
∴R = 2.61
连立精馏段与提馏段操作线得到交点坐标为（0.5345 ，0.6490）
∴ x F = 0.649
9.在常压连续精馏塔中，分离苯和甲苯的混合溶液。若原料为饱和液体，其中含苯0.5（摩尔分率，下同）。塔顶馏出液组成为0.9，塔底釜残液组成为0.1，回流比为2.0，试求理论板层数和加料板位置。苯-甲苯平衡数据见例1-1。
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解：常压下苯-甲苯相对挥发度α= 2.46
精馏段操作线方程y = Rx/（R+1）= 2x/3 + 0.9/3
= 2x/3 + 0.3
精馏段y1 = x D = 0.9 由平衡关系式y = αx/[1 +(α-1)x] 得
x1 = 0.7853 再由精馏段操作线方程y = 2x/3 + 0.3 得
y2 = 0.8236 依次得到x2 = 0.6549 y3 = 0.7366
x3 = 0.5320 y4 = 0.6547
x4 = 0.4353 ∵x4 ﹤ x F = 0.5 < x3
精馏段需要板层数为3 块
提馏段x1
'= x4 = 0.4353
提馏段操作线方程y = L'x/（L'-W）- Wx W/（L'-W）
饱和液体进料q = 1
L'/（L'-W）= （L+F）/V = 1 + W/（3D）
由物料平衡Fx F = Wx W + Dx D
D + W = F 代入数据可得D = W
L'/（L'-W）= 4/3 W/（L'-W）= W/（L+D）= W/3D = 1/3
即提馏段操作线方程y' = 4x'/3 – 0.1/3
∴y'
2= 0.5471
由平衡关系式y = αx/[1 +(α-1)x] 得x'
2 = 0.3293
依次可以得到y'
3= 0.4058 x'
3 = 0.2173
y'
4= 0.2564 x'
4 = 0.1229
y'
5= 0.1306 x'
5 = 0.0576
∵ x'
5 < x W = 0.1 < x4
'
∴提馏段段需要板层数为4 块
∴理论板层数为n = 3 + 4 + 1 = 8 块（包括再沸器）
加料板应位于第三层板和第四层板之间
10.若原料液组成和热状况，分离要求，回流比及气液平衡关系都与习题9 相同，但回流温度为20℃，试求所需理论板层数。已知回流液的泡殿温度为83℃，平均汽化热为3.2×
104kJ/kmol，平均比热为140 kJ/(kmol·℃)
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解：回流温度改为20℃，低于泡点温度，为冷液体进料。即改变了q 的值
精馏段不受q 影响，板层数依然是3 块
提馏段由于q 的影响，使得L'/（L'-W）和W/（L'-W）发生了变化
q = （Q1+Q2）/ Q2 = 1 + （Q1/Q2）
Q1= C pΔT = 140×（83-20）= 8820 kJ/kmol
Q2= 3.2×104kJ/kmol
∴ q = 1 + 8820/(3.2×104)= 1.2756
L'/（L'-W）=[V + W - F(1-q)]/[V - F(1-q)]
= [3D+W- F(1-q)]/[3D- F(1-q)] ∵D = W，F = 2D 得
L'/（L'-W）= (1+q)/(0.5+q)= 1.2815
W/（L'-W）= D/[3D- F(1-q)]= 1/（1+2q）= 0.2815
∴提馏段操作线方程为y = 1.2815x - 0.02815
x1
'= x4 = 0.4353 代入操作线方程得y2
' = 0.5297 再由平衡关系式得到
x2
'= 0.3141 依次计算y3
' = 0.3743
x3
'= 0.1956 y4
' = 0.2225
x4
'= 0.1042 y5
' = 0.1054
x5
'= 0.0457
∵ x5
'< x W = 0.1< x4
'
∴提馏段板层数为4
理论板层数为3 + 4 + 1 = 8 块（包括再沸器）
11.在常压连续精馏塔内分离乙醇-水混合液，原料液为饱和液体，其中含乙醇0.15（摩尔分率，下同），馏出液组成不低于0.8，釜液组成为0.02；操作回流比为2。若于精馏段侧线取料，其摩尔流量为馏出液摩尔流量的1/2，侧线产品为饱和液体，组成为0.6。试求所需的理论板层数，加料板及侧线取料口的位置。物系平衡数据见例1-7。
解：如图所示，有两股出料，故全塔可以分为三段，由例1-7 附表，在x-y 直角坐标图上绘出平衡线，从x D = 0.8 开始，在精馏段操作线与平衡线之间绘出水平线和铅直线构成梯级，当梯级跨过两操作线交点d 时，则改在提馏段与平衡线之间绘梯级，直至梯级的铅直线达到或越过点C(x W ，x W)。
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如图，理论板层数为10 块（不包括再沸器）
出料口为第9 层；侧线取料为第5 层
12.用一连续精馏塔分离由组分A?B 组成的理想混合液。原料液中含A 0.44，馏出液中含A 0.957（以上均为摩尔分率）。已知溶液的平均相对挥发度为2.5，最回流比为1.63，试说明原料液的热状况，并求出q 值。
解：在最回流比下，操作线与q 线交点坐标（x q ，y q）位于平衡线上；且q 线过（x F ，x F）
可以计算出q 线斜率即q/(1-q)，这样就可以得到q 的值
由式1-47 R min = [(x D/x q)-α(1-x D)/(1-x q)]/（α-1）代入数据得
0.63 = [(0.957/x q)-2.5×(1-0.957)/(1-x q)]/（2.5-1）
∴x q = 0.366 或x q = 1.07（舍去）
即x q = 0.366 根据平衡关系式y = 2.5x/（1 + 1.5x）
得到y q = 0.591
q 线y = qx/（q-1）- x F/（q-1）过（0.44，0.44），（ 0.366，0.591）
q/（q-1）= （0.591-0.44）/（0.366-0.44）得q = 0.67
∵ 0 < q < 1 ∴原料液为气液混合物
13.在连续精馏塔中分离某种组成为0.5（易挥发组分的摩尔分率，下同）的两组分理想溶液。原料液于泡点下进入塔内。塔顶采用分凝器和全凝器，分凝器向塔内提供回流液，其组成为0.88，全凝器提供组成为0.95 的合格产品。塔顶馏出液中易挥发组分的回收率96％。若测得塔顶第一层板的液相组成为0.79，试求：（1）操作回流比和最小回流比；（2）若馏
出液量为100kmol/h，则原料液流量为多少？
解：（1）在塔顶满足气液平衡关系式y = αx/[1 +(α-1)x] 代入已知数据
0.95 = 0.88α/[1 + 0.88(α-1)] ∴α= 2.591
第一块板的气相组成y1 = 2.591x1/（1 + 1.591x1）
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= 2.591×0.79/（1 + 1.591×0.79）= 0.907
在塔顶做物料衡算V = L + D
Vy1 = Lx L + Dx D
0.907（L + D）= 0.88L + 0.95D ∴ L/D = 1.593
即回流比为R = 1.593
由式1-47 R min = [(x D/x q)-α(1-x D)/(1-x q)]/（α-1）泡点进料x q = x F
∴ R min = 1.031
（2）回收率Dx D/Fx F = 96％得到
F = 100×0.95/（0.5×0.96）= 197.92 kmol/h
15.在连续操作的板式精馏塔中分离苯-甲苯的混合液。在全回流条件下测得相邻板上的液相组成分别为0.28，0.41 和0.57，试计算三层中较低的两层的单板效率E MV 。
操作条件下苯-甲苯混合液的平衡数据如下：
x 0.26 0.38 0.51
y 0.45 0.60 0.72
解：假设测得相邻三层板分别为第n-1 层，第n 层，第n+1 层
即x n-1 = 0.28 x n = 0.41 x n+ 1 = 0.57 根据回流条件y n+1 = x n
∴ y n = 0.28 y n+1 = 0.41 y n+2 = 0.57
由表中所给数据α = 2.4
与第n 层板液相平衡的气相组成y n
* = 2.4×0.41/（1+0.41×1.4）= 0.625
与第n+1 层板液相平衡的气相组成y n+1
* = 2.4×0.57/（1+0.57×1.4）= 0.483
由式1-51 E MV = （y n-y n+1）/（y n
*-y n+1）
可得第n 层板气相单板效率E MVn = （x n-1-x n）/（y n
*-x n）
= （0.57-0.41）/（0.625-0.41）
= 74.4％
第n 层板气相单板效率E MVn+1 = （x n-x n+1）/（y n+1
*-x n+1）
= （0.41-0.28）/（0.483-0.28）
= 64％
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第六章吸收
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。已知在此浓度范围内溶液服从亨利定律，试求溶解度系数H kmol/(m3·kPa)及
相平衡常数m
解：液相摩尔分数x = （1/17）/[（1/17）+（100/18） = 0.0105
气相摩尔分数y = 0.987/101.33 = 0.00974
由亨利定律y = mx 得m = y/x = 0.00974/0.0105 =0.928
液相体积摩尔分数C = （1/17）/（101×10-3/103）= 0.5824×103 mol/m3
由亨利定律P = C/H 得H = C/P =0.5824/0.987 = 0.590 kmol/(m3·kPa)
2.101.33kPa,10℃时，氧气在水中的溶解度可用P =
3.31×106x 表示。式中：P 为氧在气相中的分压kPa；x 为氧在液相中的摩尔分率。试求在此温度及压强下与空气充分接触的水中每立方米溶有多少克氧。
解：氧在气相中的分压P = 101.33×21％ = 21.28kPa
氧在水中摩尔分率x = 21.28/（3.31×106）= 0.00643×103
每立方米溶有氧0.0064×103×32/（18×10-6）= 11.43g
3．某混合气体中含有2％（体积）CO2，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CO2 在水中的亨利系数E = 1.88×105 kPa，试求溶解度系https://www.wendangku.net/doc/1416413940.html, 三车资料库——学习资源共享专家
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数H kmol/(m3·kPa) 及相平衡常数m，并计算每100g 与该气体相平衡的水中溶有多少gCO2 。解：由题意y = 0.02，m = E/P 总= 1.88×105/506.6 = 0.37×103
根据亨利定律y = mx 得x = y/m = 0.02/0.37×103 = 0.000054 即
每100g 与该气体相平衡的水中溶有CO2 0.000054×44×100/18 = 0.0132 g
H =ρ/18E = 103/（10×1.88×105）= 2.955×10-4kmol/(m3·kPa)
7.在101.33kPa，27℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸汽。甲醇在气，液两相中的浓度都很
低，平衡关系服从亨利定律。已知溶解度系数H = 1.995kmol/(m3·kPa)，气膜吸收系数k G = 1.55×10-5 kmol/(m2·s·kPa)，液膜吸收系数k L = 2.08×10-5 kmol/(m2·s·kmol/m3)。
试求总吸收系数K G，并计算出气膜阻力在总阻力中所的百分数。
解：由1/K G = 1/k G + 1/Hk L 可得总吸收系数
1/K G = 1/1.55×10-5 + 1/（1.995×2.08×10-5）
K G = 1.128 ×10-5 kmol/(m2·s·kPa)
气膜阻力所占百分数为：（ 1/ k G）/（1/k G + 1/Hk L）= Hk L/（Hk L+ k G）
= （1.995×2.08）/（1.995×2.08 + 1.55）
= 0.928 = 92.8％
8.在吸收塔内用水吸收混于空气中的甲醇，操作温度为27℃，压强101.33kPa。稳定操作状况下塔内某截面上的气相甲醇分压为5kPa，液相中甲醇浓度位2.11kmol/m3。试根据上题有关的数据算出该截面上的吸收速率。
解：由已知可得k G = 1.128×10-5kmol/(m2·s·kPa)
根据亨利定律P = C/H 得液相平衡分压
P* = C/H = 2.11/1.995 = 1.058kPa
∴N A = K G(P-P*)= 1.128×10-5（5-1.058）= 4.447×10-5kmol/(m2·s)
= 0.16 kmol/(m2·h)
9.在逆流操作的吸收塔中，于101.33kPa，25℃下用清水吸收混合气中的CO2，将其浓度
从2％降至0.1％（体积）。该系统符合亨利定律。亨利系数Ｅ=5.52×104kPa。若吸收剂为最小理论用量的1.2 倍，试计算操作液气比L/V 及出口组成X。
解：⑴ Y1 = 2/98 =0.0204， Y2 = 0.1/99.9 = 0.001
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m = E/P 总= 5.52×104/101.33 = 0.0545×104
由（L/V）min= （Y1-Y2 ）/X1
* = （Y1-Y2 ）/（Y1/m）
= （0.0204-0.001）/（0.0204/545）
= 518.28
L/V = 1.2（L/V）min = 622
由操作线方程Y = （L/V）X + Y2-（L/V）X2 得出口液相组成
X1 = （Y1-Y2 ）/（L/V）= （0.0204-0.001）/622 = 3.12×10-5
⑵改变压强后，亨利系数发生变化，及组分平衡发生变化，导致出口液相组成变化
m‘= E/P 总
’= 5.52×104/10133 = 0.0545×10-5
（L/V）‘= 1.2（L/V）min
’= 62.2
X1
‘= （Y1-Y2 ）/（L/V）’= （0.0204-0.001）/62.2 = 3.12×10-4
10.根据附图所列双塔吸收的五种流程布置方案，示意绘出与各流程相对应的平衡线和操作线，并用图中边式浓度的符号标明各操作线端点坐标。
11.在101.33kPa 下用水吸收混于空气中的中的氨。已知氨的摩尔分率为0.1，混合气体于40 ℃下进入塔底，体积流量为0.556m3/s，空塔气速为1.2m/s。吸收剂用量为最小用量的1.1 倍，氨的吸收率为95％，且已估算出塔内气相体积吸收总系数K Y a 的平均值为
0.0556kmol/( m3·s).
水在20 温度下送入塔顶，由于吸收氨时有溶解热放出，故使氨水温度越近塔底越高。已根据热效应计算出塔内氨水浓度与起慰问度及在该温度下的平衡气相浓度之间的对应数据，列入本题附表中试求塔径及填料塔高度。
氨溶液温度t/℃氨溶液浓度气相氨平衡浓度
Xkmol(氨)/kmol(水) Y*kmol()/kmol()
20 0 0
23.5 0.005 0.0056
26 0.01 0.010
29 0.015 0.018
31.5 0.02 0.027
34 0.025 0.04
36.5 0.03 0.054
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39.5 0.035 0.074
42 0.04 0.097
44.5 0.045 0.125
47 0.05 0.156
解：混合气流量G = πD2u/4
∴D = (4G/πu)1/2=[(4×0.556)/(3.14×1.2)]1/2= 0.77 m
Y1 = 0.1/0.9 = 0.111
y2 = y1（1-η）= 0.05×0.1 = 0.005
Y2 = 0.005/0.995 = 0.005
根据附表中的数据绘成不同温度下的X-Y*曲线查得与Y1= 0.111 相平衡的液相组
成
X1
*= 0.0425
（L/V）min= （Y1- Y1）/ X1
* = （0.111-0.005）/0.0425 = 2.497
（L/V）= 1.1(L/V)min= 2.75
由操作线方程Y = (L/V)X + Y2 可得X1 = (V/L)(Y1-Y2)
= (0.111-0.005)/2.75
= 0.0386
由曲线可查得与X1相平衡的气相组成Y1
* = 0.092
ΔY m=（ΔY1-ΔY2）/ln(ΔY1-ΔY2)
= [（0.111- 0.092）-0.005]/ln（0.111-0.092）/0.005
= 0.0105
∴ΝOG =（Y1-Y2）/ΔY m = （0.111-0.005）/0.0105
= 10.105
惰性气体流量G' = 0.556×(1-0.1) = 0.556×0.9
= 0.5004m3/s
= （0.5004×101.33×103）/（8.314×313）
= 19.49 mol/s
H OG = V/(K Y aΩ) = (19.49×10-3)/(0.0556π×0.772/4)
= 765.56×10-3 m
填料层高度H =ΝOG × H OG = 10.105×765.56×10-3
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= 7.654m
12.在吸收塔中用请水吸收混合气体中的SO2，气体流量为5000m3（标准）/h，其中SO2 占10 ％，要求SO2的回收率为95％。气，液逆流接触，在塔的操作条件下，SO2 在两相间的平衡关系近似为Y* = 26.7X，试求：
（1）若取用水量为最小用量的1.5 倍，用水量应为多少？
（2）在上述条件下，用图解法求所需理论塔板数；
（3）如仍用（2）中求出的理论板数，而要求回收率从95％提高到98％，用水
量应增加到多少？
解：（1）y2 = y1（1-η）= 0.1×（1-0.95）= 0.005
Y1 = 0.1/0.9 = 0.111 Y2 = 0.005/（1-0.005）= 0.005
（L/V）min=（Y1-Y2）/X1
* = （Y1-Y2）/（Y1/26.7）
= （0.111-0.005）×26.7/0.111
= 25.50
（L/V）=1.5（L/V）min= 38.25
惰性气体流量： V = 5000×0.9/22.4 = 200.89
用水量L = 38.25×200.89 = 7684kmol/h
（2）吸收操作线方程Y = （L/V）X + Y2 代入已知数据
Y = 38.25X + 0.005
在坐标纸中画出操作线和平横线，得到理论板数N T = 5.5 块
14．在一逆流吸收塔中用三乙醇胺水溶液吸收混于气态烃中的H2S，进塔气相中含H2S（体积）2.91％要求吸收率不低于99％，操作温度300Ｋ，压强101.33kPa，平衡关系为Y* = 2X，进塔液体为新鲜溶剂，出塔液体中H2S 浓度为0.013kmol(H2S)/kmol(溶剂)
已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为0.015kmol/(m2·s)，气相体积吸收总系数为0.000395 kmol/(m3·s·kPa)。求所需填料蹭高度。
解：y2 = y1（1-η）=0.0291×0.01 = 0.000291
Y2 = y2 = 0.000291 Y1 = 0.0291/（1-0.0291）= 0.02997
ΔY m = [（Y1-Y1
*）-Y2]/ln[（Y1-Y1
*）/Y2]
= [（0.02997-0.013×2）-0.000291]/ln[（0.02997-0.013×2）/0.000291]
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= 0.0014
∴ΝOG =（Y1-Y2）/ΔY m = （0.02997-0.000297）/0.0014 = 21.2
H OG = V/(K Y aΩ) = 0.015/（0.000395×101.33）
= 0.375
H =ΝOG × H OG = 21.2×0.375 = 7.9m
第七章干燥
1.已知湿空气的总压强为50kPa，温度为60℃相对湿度40％，试求：（1）湿空气中水气的分压；（2）湿度；（3）湿空气的密度
解：（1）查得60℃时水的饱和蒸汽压P S = 19.932kPa
∴水气分压P 水气= P Sф= 19.932×0.4 = 7.973kPa
（2）H = 0.622 P 水气/ （P-P 水气）=0.622×7.973/（50-7.973）
= 0.118 kg/kg 绝干
（3）1kg 绝干气中含0.118kg 水气
x 绝干= (1/29)/[(1/29)+(0.118/18)] = 0.84
x 水气= (0.118/18)/[(1/29)+(0.118/18)] = 0.16
∴湿空气分子量M0 = 18x 水气+ 29x 绝干气= 18×0.16 + 29×0.84
= 27.249 g/mol
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∴湿空气密度ρ= MP/RT = （27.24×10-3×50×103）/（8.314×333）
= 0.493 kg/m3 湿空气
2.利用湿空气的H-I 图查出本题附表中空格内的数值，并给出序号4 中各数值的求解过程序号干球温度湿球温度湿度相对湿度焓水气分压露点
℃℃ kg/kg 绝干％ kg/kg 绝干kPa ℃
1 60 35 0.03 2
2 140 5 30
2 40 27 0.02 40 90
3 25
3 20 18 0.013 75 50 2 15
4 30 28 0.02
5 85 95 4 25
3.干球温度为20℃，湿度为0.009 kg/kg 绝干的湿空气通过预热器加热到50℃，再送往常压干燥器中，离开干燥器时空气的相对湿度为80％。若空气在干燥器中经历等焓干燥过程，试求：
（1） 1m3 原湿空气在预热器过程中焓的变化；
（2） 1m3 原湿空气在干燥器中获得的水分量。
解：（1）原湿空气的焓： I0 = (1.01 + 1.88H0)t + 2490 H0
= (1.01 + 1.88×0.009)×20 + 2490×0.009
= 43 kJ/kg 绝干
通过预热器后空气的焓I1 = (1.01 + 1.88×0.009)×50 + 2490 ×0.0009
= 73.756 kJ/kg 绝干
焓变化ΔH = I1 - I0 = 30.756 kJ/kg 绝干
空气的密度ρ= MP/RT = （29×10-3×101.33×103）/（8.314×293）
= 1.21 kg/m3
∴ 1m3 原湿空气焓的变化为ΔH = 30.756×1.21/1.009 = 36.9 kJ/kg 湿气
（2）等焓干燥I1 = I2 = 73.756 kJ/kg 绝干
假设从干燥器中出来的空气湿度t = 26.8℃，查得此时水蒸汽的饱和蒸汽压
P S = 3.635 kPa
∴ H2 = 0.622φ P S / （P-фP S）
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= 0.622×0.8×3.635/(101.33-0.8×3.635)
= 0.0184 kJ/kg 绝干
由I2 = 73.756 = （1.01 + 1.88H2）t2 + 2490 H2 试差
假设成立
∴ H2 = 0.0184 kJ/kg 绝干
获得水分量：ΔH = H2 - H0 = 0.0184-0.009 = 0.0094 kJ/kg 绝干
= 0.0094×1.21/1.009 = 0.011 kJ/kg 湿气
4.将t0 = 25℃，ф0= 50％的常压新鲜空气，与干燥器排出的t2 = 50℃，ф2= 80％的常压废气混合，两者中绝干气的质量比为1：3。分别用计算法和做图法求混合气体的湿度和焓。解：（1）查得25℃时和50℃时水的饱和蒸汽压分别为3.291 kPa 和12.34kPa
新鲜空气湿度H0 = 0.622φ0 P S / （P-ф0P S）
= 0.622×0.5×3.291/（101.33-0.5×3.291）
= 0.01027 kg 水/kg 绝干
废气湿度H2 = 0.622φ2 P S / （P-ф2P S）
= 0.622×0.8×12.34/（101.33-0.8×12.34）
= 0.20142 kg 水/3kg 绝干
混合气湿度H m = （0.01027+0.06714×3）/（1+3）
= 0.0529 kg 水/kg 绝干
混合气温度t m = （25+50×3）/（1+3）= 43.75℃
∴混合气焓：I m =（ 1.01 + 1.88H m）t m + 2490 H m
=（1.01+1.88×0.0529）×43.75 + 2490×0.0529
= 180.26 kJ/kg 绝干
（2）做图发略
5.干球温度t0 = 26℃，湿球温度tｗ0 = 23℃的新鲜空气，预热到t1= 95℃后送入连续逆流
干燥器内，离开干燥器时温度为t2= 85℃。湿物料初始状况为：温度θ1= 25℃，含水量ω1= 1.5％
终了时状态为：温度θ2 = 34.5℃，ω2 = 0.2％。每小时有9200kg 湿物料加入干燥器内。绝干物料的比热容C S = 1.84 kJ/(kg 绝干·℃)。干燥器内无输送装置，热损失为580kJ/kg https://www.wendangku.net/doc/1416413940.html, 三车资料库——学习资源共享专家
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汽化的水分。试求：
（1）单位时间内回的的产品质量；
（2）写出干燥过程的操作线方程；
（3）在H-I 图上画出操作线；
（4）单位时间内消耗的新鲜空气质量。
解：（1）G = G1（1-ω1）= 9200×（1-0.0015）= 9062kg/h
∴干燥产品质量G2 = G/（1-ω2）= 9080 kg/h
（2）X1 = ω1/ （1-ω1）= 0.01523
X2 = ω2/（1-ω2）= 0.002
当干球温度t0 = 26℃，湿球温度为23℃时由图5-3 查的空气的湿度
H0 = 0.02 kg 水/kg 绝干
I1 = (1.01 + 1.88H1)t1 + 2490 H1
=（1.01+1.88×0.02）×95 + 2490×0.02
= 149.322 kJ/kg 绝干
I1
' - I2
' = C S（θ1 -θ2）+ C W（X1θ1 –X2θ2）
= 1.84×（25-34.5）+ 4.187×（0.01523×25-0.002×34.57）
= -16.17 kJ/kg 绝干
围绕干燥器做物料衡算
L(I1 - I2) + G(I1
' - I2
') = Q L 代入已知条件
L(149.322 - I) –16.17×9062 = 580G（X1-X2）
L(149.322 - I) = 216068.74 ∵绝干气消耗量L=G(X1-X2)/(H2-H1)
∴ L = 119.89/（H2-0.02）
∴ 119.89（149.322-I）= 216068.74（H-0.02）
即H + 0.000555I = 0.1
（3）略
（4）将I2 = (1.01 + 1.88H2)t2 + 2490 H2 代入
H + 0.000555I = 0.1 解得H2 = 0.0212
L= 119.89/（H2-0.02）= 99908.55 kg 干气/h
L W = L（1+H0）= 99908.55×（1+0.02）= 101906.7 kg 新鲜空气/h
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9.某湿物料经过5.5 小时进行干燥操作。物料含水量由X1 = 0.35 kg /kg 绝干降至
X2 = 0.1 kg /kg 绝干。若在相同的条件下，要求将物料含水量由X1 = 0.35 kg /kg 绝干降至X2
' = 0.05 kg /kg 绝干。试求新情况下的干燥时间。物料的临界含水量X C = 0.15 kg
/kg 绝干，平衡含水量X* = 0.04 kg /kg 绝干。假设在降速阶段中干燥速率与物料的自由含水量
（X-X*）成正比。
解：降速干燥阶段dX/dτ= -US/G' 假设U = k（X-X*）
dX/dτ= -Sk(X-X*)/G'
dX/(X-X*) = -Skdτ/G' 积分得
τ2 = G'ln[(X C-X*)/(X2-X*)]/Sk
总干燥时间τ= τ1+τ2 = G'(X1-X C)/SU C + G'ln[(X C-X*)/(X2-X*)]/Sk
= G'ln[(X1-X C)/(X C-X*)]/Sk + G'ln[(X C-X*)/(X2-X*)]/Sk
物料由X1 = 0.35 kg /kg 绝干降至X2 = 0.1 kg /kg 绝干
5.5=（0.35-0.15）G'/[（0.15-0.04）Sk] + G'ln[（0.15-0.04）/（0.1-0.04）]/Sk
= 2.426G'/Sk
G'/Sk = 5.5/2.426 = 2.267
物料由X1 = 0.35 kg /kg 绝干降至X2
'= 0.05 kg /kg 绝干
τ'= τ1+ τ2
'= 1.82 G'/Sk + G'ln[(0.15-0.04)/(0.05-0.04)]/Sk = 4.218 G'/Sk = 9.57h
即新情况下的干燥时间为9.57h
化工原理第一章
一、 选择题 1. 流体阻力的表现，下列阐述错误的是（ ）。 A.阻力越大，静压强下降就越大 B.流体的粘度越大，阻力越大 流体的流动状况是产生流体阻力的根本原因 D.流体的内摩擦力在流体激烈流动时不存在 2. 压强的具有专门名称的国际单位是Pa ，用基本单位表示是（ ）。 A.atm B.mmHg C.Kg/m.s2 D.N/m2 3. 水在直管中流动，现保持流量不变，增大管径，则流速（ ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断 4. 对不可压缩流体，满足( )条件时，才能应用柏努力方程求解。 A.)%(20p p p 1 21式中压强采用表压表示<- B.)%(01p p p 1 21式中压强采用表压表示<- C.)%(20p p p 1 21式中压强采用绝压表示<- D. )%(01p p p 121式中压强采用绝压表示<- 5. 判断流体的流动类型用（ ）准数。 A.欧拉 B.施伍德 C.雷诺 D.努塞尔特 6. 流体在圆形直管中滞流流动时的速度分布曲线为（ ）。 A.直线 B.抛物线 C.双曲线 D.椭圆线 7. 增大流体的流量，则在孔板流量计的孔板前后形成的压强差（ ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断 8. 流体在管内流动时的摩擦系数与（ ）有关。 A.雷诺准数和绝对粗糙度 B.雷诺准数和相对粗糙度 C.欧拉准数和绝对粗糙度 B. 欧拉准数和相对粗糙度 9. 测速管测量得到的速度是流体（ ）速度。 A.在管壁处 B.在管中心 C.瞬时 D.平均 10. 在层流流动中，若流体的总流率不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的（ ）倍。 A. 2； B. 6； C. 4； D. 1。 11. 流体在长为3m 、高为2m 的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为（ ）。 A. 1.2m ； B. 0.6m ； C. 2.4m ； D. 4.8m 。 12. 当流体在园管内流动时，管中心流速最大，滞流时的平均速度与管中心的最大流速的关
化工原理公式和重点概念
《化工原理》重要公式 第一章 流体流动 牛顿粘性定律 dy du μτ= 静力学方程 g z p g z p 2211 +=+ρ ρ 机械能守恒式 f e h u g z p h u g z p +++=+++2222222111 ρρ 动量守恒 )(12X X m X u u q F -=∑ 雷诺数 μμρ dG du ==Re 阻力损失 22 u d l h f λ= ????d q d u h V f ∞∞ 层流 Re 64=λ 或 2 32d ul h f ρμ= 局部阻力 2 2 u h f ζ= 当量直径 ∏ =A d e 4 孔板流量计 ρP ?=20 0A C q V ， g R i )(ρρ-=?P 第二章 流体输送机械 管路特性 242)(8V e q g d d l z g p H πζλ ρ+∑+?+?= 泵的有效功率 e V e H gq P ρ= 泵效率 a e P P =η
最大允许安装高度 100][-∑--=f V g H g p g p H ρρ]5.0)[(+-r NPSH 风机全压换算 ρ ρ''T T p p = 第四章 流体通过颗粒层的流动 物料衡算： 三个去向： 滤液V ，滤饼中固体） （饼ε-1V ，滤饼中液体ε饼V 过滤速率基本方程 )(22 e V V KA d dV +=τ ， 其中 φμ 012r K S -?=P 恒速过滤 τ22 2 KA VV V e =+ 恒压过滤 τ222KA VV V e =+ 生产能力 τ ∑=V Q 回转真空过滤 e e q q n K q -+=2? 板框压滤机洗涤时间(0=e q ,0=S ) τμμτV V W W W W 8P P ??= 第五章 颗粒的沉降和流态化 斯托克斯沉降公式 μρρ18)(2 g d u p p t -=， 2R e
化工原理 第二版 答案
第二章 习题 1. 在用水测定离心泵性能的实验中，当 流量为26 m 3/h 时，泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152 kPa 和24.7 kPa ，轴功率为 2.45 kW ，转速为2900 r/min 。若真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m ，泵的进、出口管径相同，两测压口间管路流动阻力可忽略不计。试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。 解：在真空表和压强表测压口处所在的截面11'-和22'-间列柏努利方程，得 22112212,1222e f p u p u z H z H g g g g ρρ-+++=+++∑ 其中：210.4z z m -=41 2.4710()p P a =-?表压 52 1.5210p Pa =?(表压) 12u u = ,120f H -=∑ 则泵的有效压头为： 5 21213(1.520.247)10()0.418.41109.81 e p p H z z m g ρ-+?=-+=+=? 泵的效率3 2618.4110100%53.2%1023600102 2.45e e Q H N ρη??==?=??
该效率下泵的性能为： 326/Q m h = 18.14H m =53.2%η= 2.45N kW =
3. 常压贮槽内盛有石油产品，其密度为 760 kg/m 3，黏度小于20 cSt ，在贮存条件下饱和蒸气压为80kPa ，现拟用 65Y-60B 型油泵将此油品以15 m 3/h 的流 量送往表压强为177 kPa 的设备内。贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5 m ，吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1 m 和4 m 。试核算该泵是否合用。 若油泵位于贮槽液面以下1.2m 处，问此泵能否正常操作?当地大气压按101.33kPa 计。 解：要核算此泵是否合用，应根据题给条件计算在输送任务下管路所需压头,e e H Q 的值，然后与泵能提供的压头数值 比较。 由本教材附录24 (2)查得65Y-60B 泵的性能如下： 319.8/Q m h =，38e H m =，2950/min r r =， 3.75e N kW =，55%η=，() 2.7r NPSH m = 在贮槽液面11'-与输送管出口外侧截面22'-间列柏努利方程，并以截面11'-
化工原理第10章
第10章习题解答 1 在操作条件下，以纯净的氯苯为萃取剂，在单级接触萃取器中，萃取含丙酮的水溶液。丙酮－水－氯苯三元混合液的平衡数据见本题附表。试求： ⑴在直角三角形坐标系下，绘制此三元体系的相图，其中应包括溶解度曲线、联接线和辅助曲线； ⑵若近似地将前五组数据中B与S视为不互溶，试在X－Y直角坐标图上标绘分配曲线； ⑶若丙酮水溶液质量比分数为0.4，并且m B/m S=2.0，在X－Y直角坐标图上求丙酮在萃余相中的浓度； ⑷求当水层中丙酮浓度为45％（质量%，下同）时，水与氯苯的组成以及与该水层成平衡时的氯苯层的组成； ⑸由0.12kg氯苯和0.08kg水所构成的混合液中，尚需加入多少kg丙酮即可成为三元均相混合液； ⑹预处理含丙酮35％的原料液800kg，并要求达到萃取平衡时，萃取相中丙酮浓度为30％，试确定萃取剂（氯苯）的用量； ⑺求条件⑹下的萃取相和萃余相的量，并计算萃余相中丙酮的组成； ⑻若将条件⑹时的萃取相中的溶剂全部回收，求可得萃取液的量及组成。 解：⑴依平衡数据绘出溶解度曲线如附图1-1所示，图中各点代号与数据的对应关系注于附表1-1中。联结互成平衡的两液层组成点得E1R1、E2R2、E2R2……等平衡联结线。 由E1、E2、E3……各点作平行于AB边的直线，再由R1、R2、R3……各点作平行于AS边的
直线，两组线分别相交于点G、H、I、J、K，连接P、G、H、I、J、K即得辅助曲线。 ⑵将前五组数据转换为质量比浓度，其结果列于附表1-2中，并在X－Y直角坐标图上标绘分配曲线，如图1-2。 附表1-2 ⑶由X F=0.4，在图1-2上，自点X F作斜率为－m B/m S=－2.0的直线与分配曲线相交于点T，点T的横坐标即为丙酮在萃余相中的浓度X R=0.25。 图1-1 图1-2 ⑷水层中各组分的浓度 由所绘制的溶解度曲线如图1-3，在AB边上确定组分A的浓度为45％的点F，由点F绘直线FW平行于三角形底边BS，则FW线上各点表示A的组成均为45％。FW与溶解度曲线左侧的交点R，即代表水层中含A为45％的组成点，由图可读得点R组成为(质量％)： x A=45％x B=52.8％x S=2.2％
化工原理重要概念和公式
《化工原理》重要概念 第一章流体流动 质点含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。 连续性假定假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。 拉格朗日法选定一个流体质点 , 对其跟踪观察，描述其运动参数 ( 如位移、速度等 ) 与时间的关系。 欧拉法在固定空间位置上观察流体质点的运动情况，如空间各点的速度、压强、密度等，即直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。 轨线与流线轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线，是拉格朗日法考察的结果。流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线，是欧拉法考察的结果。 系统与控制体系统是采用拉格朗日法考察流体的。控制体是采用欧拉法考察流体的。 理想流体与实际流体的区别理想流体粘度为零，而实际流体粘度不为零。 粘性的物理本质分子间的引力和分子的热运动。通常液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主。气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主。 总势能流体的压强能与位能之和。 可压缩流体与不可压缩流体的区别流体的密度是否与压强有关。有关的称为可压缩流体，无关的称为不可压缩流体。 伯努利方程的物理意义流体流动中的位能、压强能、动能之和保持不变。 平均流速流体的平均流速是以体积流量相同为原则的。 动能校正因子实际动能之平均值与平均速度之动能的比值。 均匀分布同一横截面上流体速度相同。 均匀流段各流线都是平行的直线并与截面垂直 , 在定态流动条件下该截面上的流体没有加速度 , 故沿该截面势能分布应服从静力学原理。
层流与湍流的本质区别是否存在流体速度 u 、压强 p 的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。 第二章流体输送机械 管路特性方程管路对能量的需求，管路所需压头随流量的增加而增加。 输送机械的压头或扬程流体输送机械向单位重量流体所提供的能量 (J/N) 。 离心泵主要构件叶轮和蜗壳。 离心泵理论压头的影响因素离心泵的压头与流量，转速，叶片形状及直径大小有关。 叶片后弯原因使泵的效率高。 气缚现象因泵内流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象。 离心泵特性曲线离心泵的特性曲线指 H ｅ～ q V ，η～ q V ， P ａ～ q V 。 离心泵工作点管路特性方程和泵的特性方程的交点。 离心泵的调节手段调节出口阀，改变泵的转速。 汽蚀现象液体在泵的最低压强处 ( 叶轮入口 ) 汽化形成气泡，又在叶轮中因压强升高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振动和侵蚀的现象。 必需汽蚀余量 (NPSH)r 泵入口处液体具有的动能和压强能之和必须超过饱和蒸汽压强能多少 离心泵的选型 ( 类型、型号 ) ①根据泵的工作条件，确定泵的类型；②根据管路所需的流量、压头，确定泵的型号。 正位移特性流量由泵决定，与管路特性无关。 往复泵的调节手段旁路阀、改变泵的转速、冲程。 离心泵与往复泵的比较 ( 流量、压头 ) 前者流量均匀，随管路特性而变，后者流量不均匀，不随管路特性而变。前者不易达到高压头，后者可达高压头。前者流量调节用泵出口阀，无自吸作用，启动时关出口阀；后者流量调节用旁路阀，有自吸作用，启动时开足管路阀门。 通风机的全压、动风压通风机给每立方米气体加入的能量为全压 (Pa=J/m 3 ) ，其中动能部分为动风压。
化工原理-第二版答案
化工原理 - 第二版答案
3 第三章 机械分离和固体流态化 2. 密度为 2650 kg/m 3 的球形石英颗粒在 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： 20o C 时， 空气 1.205kg / m 3 , 1.81 10 5 Pa s 对应牛顿公式， K 的下限为 69.1 ， 斯脱克斯区 K 的上限为 2.62 那么，斯托克斯区： ( s )g 2 d max 2.62 57.4 m 1.205 (2650 1.205) 9.81 d min (1.81 10 5)2 69.1 1513 m 1.205 (2650 1.205) 9.81 (1.81 10 5) 2
3.在底面积为40 m2的除尘室内回收气 体中的球形固体颗粒。气体的处理量为 3600 m3/h ，固体的密度3000kg / m3，操 作条件下气体的密度 1.06kg / m3，黏度 为2×10-5 P a·s。试求理论上能完全除去的最小颗粒直径。 解：在降尘室中能被完全分离除去的最小颗粒的沉降速度u t ， 则 ut V s 3600 0.025m / s t bl 400 3600 假设沉降在滞流 区，用斯托克斯公式求算最小颗粒直径。
3 假设合理。求得的最小粒径有效 d min 18 2 10 5 0.025 17.5um (3000 1.06) 9.81 R et 18 u t ( s )g 核算沉降流型： d min u t 17.5 10 6 0.025 1.06 0.023 1 2 10 5 0.023 1
化工原理概念汇总汇总
化工原理知识 绪论 1、单元操作：（Unit Operations）： 用来为化学反应过程创造适宜的条件或将反应物分离制成纯净品，在化工生产中共有的过程称为单元操作（12）。 单元操作特点： ①所有的单元操作都是物理性操作，不改变化学性质。②单元操作是化工生产过程中共有的操作。③单元操作作用于不同的化工过程时，基本原理相同，所用设备也是通用的。单元操作理论基础：（11、12） 质量守恒定律：输入=输出+积存 能量守恒定律：对于稳定的过，程输入=输出 动量守恒定律：动量的输入=动量的输出+动量的积存 2、研究方法： 实验研究方法（经验法）：用量纲分析和相似论为指导，依靠实验来确定过程变量之间的关系，通常用无量纲数群(或称准数)构成的关系来表达。 数学模型法（半经验半理论方法）：通过分析，在抓住过程本质的前提下，对过程做出合理的简化，得出能基本反映过程机理的物理模型。（04） 3、因次分析法与数学模型法的区别：（08B） 数学模型法（半经验半理论）因次论指导下的实验研究法 实验：寻找函数形式，决定参数
第二章：流体输送机械 一、概念题 1、离心泵的压头（或扬程）： 离心泵的压头（或扬程）：泵向单位重量的液体提供的机械能。以H 表示，单位为m 。 2、离心泵的理论压头： 理论压头：离心泵的叶轮叶片无限多，液体完全沿着叶片弯曲的表面流动而无任何其他的流动，液体为粘性等于零的理想流体，泵在这种理想状态下产生的压头称为理论压头。 实际压头：离心泵的实际压头与理论压头有较大的差异，原因在于流体在通过泵的过程中存在着压头损失，它主要包括：1）叶片间的环流，2）流体的阻力损失，3）冲击损失。 3、气缚现象及其防止： 气缚现象：离心泵开动时如果泵壳内和吸入管内没有充满液体，它便没有抽吸液体的能力，这是因为气体的密度比液体的密度小的多，随叶轮旋转产生的离心力不足以造成吸上液体所需要的真空度。像这种泵壳内因为存在气体而导致吸不上液的现象称为气缚。 防止：在吸入管底部装上止逆阀，使启动前泵内充满液体。 4、轴功率、有效功率、效率 有效功率：排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用Ne 表示。 效率： 轴功率：电机输入离心泵的功率,用N 表示，单位为J/S,W 或kW 。 二、简述题 1、离心泵的工作点的确定及流量调节 工作点：管路特性曲线与离心泵的特性曲线的交点，就是将液体送过管路所需的压头与泵对液体所提供的压头正好相对等时的流量，该交点称为泵在管路上的工作点。 流量调节： 1）改变出口阀开度——改变管路特性曲线； 2）改变泵的转速——改变泵的特性曲线。 2、离心泵的工作原理、过程： 开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。 开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在此作用下，从叶轮中心被抛向 g QH N e ρ=η/e N N =η ρ/g QH N =
完整版化工原理第二版答案
2 第四章习题 2.燃烧炉的内层为460mn 厚的耐火砖, 外层为230mm 厚的绝缘砖。若炉的内表 面温度t i 为1400C ,外表面温度t s 为 100°C 。试求导 热的热通量及两砖间的界 面温度。设两层砖接触良好，已知耐火砖 的导热系数为 1 0.9 0.0007t ,绝缘砖的导 热系数为 2 0.3 0.0003t 。两式 中t 可分别 取为各层材料的平均温度，单位 为C ,入 单位为W/(m ?C )。 解：设两砖之间的界面温度为t 2 ,由 热通量 t 1 t 2 b 1 t 2 七3 b 2 ，得 1 2 t 2 100 t t 230 10 /(0.3 0.0003 2 3 ) 2 t 2 949 °C 0.40/0.97 0.0007 t 1 t 2 1400 949 168SW/m 2 1400 t 2 3 460 10 /(0.9 0.0007
3 .直径为60mm 3mm,钢管用30mn厚的软木包扎，其外又用100mn厚的保温灰包扎,以作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为-110 C ,绝热层外表面温度10C。已知软木和保温灰的导热系数分别为 0.043和0.07W/（m「C ）,试求每米管长的冷量损失量。 解：每半管长的热损失，可由通过两层圆筒壁 的传热速率方程求出： Q ________ t i 上 3 __________ 丨丄詩亠心 2 1 r i 2 2 r2 1100 10 1 ~~60 1 , 160 In In 2 3.14 0.04 3 30 2 3.1 4 0.0007 60 25W/m 负号表示由外界向体系传递的热量，即为冷量损失。
化工原理各章节知识点总结
第一章流体流动 质点含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程 却要大得多。 连续性假定假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。 拉格朗日法选定一个流体质点,对其跟踪观察，描述其运动参数(如位移、速度等)与时间的关系。 欧拉法在固定空间位置上观察流体质点的运动情况，如空间各点的速度、压强、密度等，即直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。定态流动流场中各点流体的速度u 、压强p不随时间而变化。 轨线与流线轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线，是拉格朗日法考察的结果。流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线，是欧拉法考察的结果。系统与控制体系统是采用拉格朗日法考察流体的。控制体是采用欧拉法考察流体的。 理想流体与实际流体的区别理想流体粘度为零，而实际流体粘度不为零。粘性的物理本质分子间的引力和分子的热运动。通常液体的粘度随温度增 加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主。气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主。 总势能流体的压强能与位能之和。 可压缩流体与不可压缩流体的区别流体的密度是否与压强有关。有关的称为可压缩流体，无关的称为不可压缩流体。 伯努利方程的物理意义流体流动中的位能、压强能、动能之和保持不变。平均流速流体的平均流速是以体积流量相同为原则的。 动能校正因子实际动能之平均值与平均速度之动能的比值。 均匀分布同一横截面上流体速度相同。 均匀流段各流线都是平行的直线并与截面垂直,在定态流动条件下该截面上
的流体没有加速度, 故沿该截面势能分布应服从静力学原理。 层流与湍流的本质区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。 稳定性与定态性稳定性是指系统对外界扰动的反应。定态性是指有关运动参数随时间的变化情况。 边界层流动流体受固体壁面阻滞而造成速度梯度的区域。 边界层分离现象在逆压强梯度下，因外层流体的动量来不及传给边界层，而形成边界层脱体的现象。 雷诺数的物理意义雷诺数是惯性力与粘性力之比。 量纲分析实验研究方法的主要步骤: ①经初步实验列出影响过程的主要因素； ②无量纲化减少变量数并规划实验； ③通过实验数据回归确定参数及变量适用围，确定函数形式。 摩擦系数 层流区,λ与Re成反比，λ与相对粗糙度无关； 一般湍流区，λ随Re增加而递减，同时λ随相对粗糙度增大而增大； 充分湍流区，λ与Re无关,λ随相对粗糙度增大而增大。 完全湍流粗糙管当壁面凸出物低于层流层厚度，体现不出粗糙度过对阻力 损失的影响时，称为水力光滑管。Re很大，λ与Re无关的区域，称为完全湍流粗糙管。同一根实际管子在不同的Re下，既可以是水力光滑管，又可以是完全湍流粗糙管。 局部阻力当量长度把局部阻力损失看作相当于某个长度的直管，该长度即为局部阻力当量长度。 毕托管特点毕托管测量的是流速，通过换算才能获得流量。 驻点压强在驻点处，动能转化成压强(称为动压强)，所以驻点压强是静压强与动压强之和。 孔板流量计的特点恒截面，变压差。结构简单，使用方便，阻力损失较大。转子流量计的特点恒流速，恒压差，变截面。 非牛顿流体的特性 塑性：只有当施加的剪应力大于屈服应力之后流体才开始流动。
化工原理基本概念
基本定义 理想溶液 ideal solution(s)：溶液中的任一组分在全部浓度范围内都符合拉乌尔定律[1]的溶液称为理想溶液。 这是从宏观上对理想溶液的定义。从分子模型上讲，各组分分子的大小及作用力，彼此相似，当一种组分的分子被另一种组分的分子取代时，没有能量的变化或空间结构的变化。换言之，即当各组分混合成溶液时，没有热效应和体积的变化。即这也可以作为理想溶液的定义。除了光学异构体的混合物、同位素化合物的混合物、立体异构体的混合物以及紧邻同系物的混合物等可以(或近似地)算作理想溶液外，一般溶液大都不具有理想溶液的性质。但是因为理想溶液所服从的规律较简单，并且实际上，许多溶液在一定的浓度区间的某些性质常表现得很像理想溶液，所以引入理想溶液的概念，不仅在理论上有价值，而且也有实际意义。以后可以看到，只要对从理想溶液所得到的公式作一些修正，就能用之于实际溶液。 各组成物质在全部浓度范围内都服从拉乌尔定律的溶液。[2]对于理想溶液，拉乌尔定律与亨利定律反映的就是同一客观规律。其微观模型是溶液中各物质分子的大小及各种分子间力(如由A、B二物质组成的溶液，即为A-A、B-B及A-B 间的作用力)的大小与性质相同。由此可推断：几种物质经等温等压混合为理想溶液，将无热效应，且混合前后总体积不变。这一结论也可由热力学推导出来。理想溶液在理论上占有重要位臵，有关它的平衡性质与规律是多组分体系热力学的基础。在实际工作中，对稀溶液可用理想溶液的性质与规律作各种近似计算。 泡点： 液体混合物处于某压力下开始沸腾的温度，称为在这压力下的泡点。 若不特别注明压力的大小，则常常表示在0.101325MPa下的泡点。泡点随液体组成而改变。对于纯化合物，泡点也就是在某压力下的沸点。 一定组成的液体，在恒压下加热的过程中，出现第一个气泡时的温度，也就是一定组成的液体在一定压力下与蒸气达到汽液平衡时的温度。泡点随液相组成和压力而变。当泡点与液相组成的关系中，出现极小值或极大值时，这极值温度相应称为最低恒沸点或最高恒沸点，这时，汽相与液相组成相同，相应的混合物称为恒沸混合物。汽液平衡时，液相的泡点即为汽相的露点。
化工原理第二章习题及答案
第二章流体输送机械 一、名词解释（每题2分） 1、泵流量 泵单位时间输送液体体积量 2、压头 流体输送设备为单位重量流体所提供的能量 3、效率 有效功率与轴功率的比值 4、轴功率 电机为泵轴所提供的功率 5、理论压头 具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量 6、气缚现象 因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象 7、离心泵特性曲线 在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线 8、最佳工作点 效率最高时所对应的工作点 9、气蚀现象 泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体 10、安装高度 泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离 11、允许吸上真空度 泵吸入口允许的最低真空度 12、气蚀余量 泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值 13、泵的工作点 管路特性曲线与泵的特性曲线的交点 14、风压 风机为单位体积的流体所提供的能量 15、风量 风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计 二、单选择题（每题2分） 1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（） Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少
Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大 Ｃ送水量增加，泵的轴功率不变 Ｄ送水量增加，泵的轴功率下降 A 2、以下不是离心式通风机的性能参数( ) Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压 B 3、往复泵适用于( ) Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合 Ｂ介质腐蚀性特别强的场合 Ｃ流量较小，扬程较高的场合 Ｄ投资较小的场合 C 4、离心通风机的全风压等于( ) Ａ静风压加通风机出口的动压 Ｂ离心通风机出口与进口间的压差 Ｃ离心通风机出口的压力 Ｄ动风压加静风压 D 5、以下型号的泵不是水泵( ) ＡＢ型ＢＤ型 ＣＦ型Ｄｓｈ型 C 6、离心泵的调节阀( ) Ａ只能安在进口管路上 Ｂ只能安在出口管路上 Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可 Ｄ只能安在旁路上 B 7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值( ) Ａ包括内能在内的总能量Ｂ机械能 Ｃ压能Ｄ位能（即实际的升扬高度）B 8、流体经过泵后，压力增大?p N/m2，则单位重量流体压能的增加为( ) A ?p B ?p/ρ C ?p/ρg D ?p/2g C 9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能( ) A 泵壳和叶轮 B 叶轮 C 泵壳 D 叶轮和导轮 C 10、离心泵停车时要( ) Ａ先关出口阀后断电 Ｂ先断电后关出口阀 Ｃ先关出口阀先断电均可 Ｄ单级式的先断电，多级式的先关出口阀 A 11、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O意思是( ) A 输任何条件的气体介质全风压都达100mmH2O B 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100mmH2O C 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH2O D 输送20℃，101325Pa空气，在效率最高时，全风压为100mmH2O D 12、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关( ) Ａ当地大气压力Ｂ输送液体的温度
化工原理基本概念和原理
化工原理基本概念和原理 蒸馏––––基本概念和基本原理 利用各组分挥发度不同将液体混合物部分汽化而使混合物得到分离的单元操作称为蒸馏。这种分离操作是通过液相和气相之间的质量传递过程来实现的。 对于均相物系，必须造成一个两相物系才能将均相混合物分离。蒸馏操作采用改变状态参数的办法（如加热和冷却）使混合物系内部产生出第二个物相（气相）；吸收操作中则采用从外界引入另一相物质（吸收剂）的办法形成两相系统。 一、两组分溶液的气液平衡 1．拉乌尔定律 理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律： p A =p A 0x A p B =p B 0x B =p B 0（1—x A ） 根据道尔顿分压定律：p A =Py A 而P=p A +p B 则两组分理想物系的气液相平衡关系： x A =（P—p B 0）/（p A 0—p B 0）———泡点方程 y A =p A 0x A /P———露点方程 对于任一理想溶液，利用一定温度下纯组分饱和蒸汽压数据可求得平衡的气液相组成；反之，已知一相组成，可求得与之平衡的另一相组成和温度（试差法）。
2．用相对挥发度表示气液平衡关系 溶液中各组分的挥发度v可用它在蒸汽中的分压和与之平衡的液相中的摩尔分率来表示，即v A=p A/x A v B=p B/x B 溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比为相对挥发度。其表达式有： α=v A/v B=（p A/x A）/（p B/x B）=y A x B/y B x A 对于理想溶液：α=p A0/p B0 气液平衡方程：y=αx/[1+（α—1）x] Α值的大小可用来判断蒸馏分离的难易程度。α愈大，挥发度差异愈大，分离愈易；α=1时不能用普通精馏方法分离。 3．气液平衡相图 （1）温度—组成（t-x-y）图 该图由饱和蒸汽线（露点线）、饱和液体线（泡点线）组成，饱和液体线以下区域为液相区，饱和蒸汽线上方区域为过热蒸汽区，两曲线之间区域为气液共存区。 气液两相呈平衡状态时，气液两相温度相同，但气相组成大于液相组成；若气液两相组成相同，则气相露点温度大于液相泡点温度。 （2）x-y图
《化工原理》基本概念、主要公式
《化工原理》基本概念、主要公式 第一章 基本概念： 连续性假定质点拉格朗日法欧拉法定态流动轨线与流线系统与 控制体粘性的物理本质 质量守恒方程静力学方程总势能理想流体与实际流体的区别可压 缩流体与不可压缩流体的区别 牛顿流体与非牛顿流体的区别伯努利方程的物理意义动量守恒方程 平均流速动能校正因子 均匀分布均匀流段层流与湍流的本质区别稳定性与定态性边界层 边界层分离现象因次 雷诺数的物理意义泊谡叶方程因次分析实验研究方法的主要步骤摩 擦系数完全湍流粗糙管 局部阻力当量长度毕托管驻点压强孔板流量计转子流量计的特点 非牛顿流体的特性(塑性、假塑性与涨塑性、触变性与震凝性、粘弹性) 重要公式： 牛顿粘性定律dyduμτ= 静力学方程gzpgzp2211+=+ρρ 机械能守恒式fehugzphugzp+++=+++2222222111ρρ 动量守恒)(12XXmXuuqF?=Σ 雷诺数μμρdGdu==Re 阻力损失22udlfλ=h ????dqduhVf∞∞ 层流Re64=λ或232dulhfρμ= 局部阻力22ufζ=h 当量直径Π=Ae4d 孔板流量计ρPΔ=200ACqV ，gRi)(ρρ?=ΔP 第二章 基本概念： 管路特性方程输送机械的压头或扬程离心泵主要构件离心泵理论压 头的影响因素叶片后弯原因 气缚现象离心泵特性曲线离心泵工作点离心泵的调节手段汽蚀现 象必需汽蚀余量(NPSH)r 离心泵的选型(类型、型号) 正位移特性往复泵的调节手段离心泵与 往复泵的比较(流量、压头) 通风机的全压、动风压真空泵的主要性能参数
重要公式： 管路特性242)(8VeqgddlzgpHπζλρ+Σ+Δ+Δ= 泵的有效功率eVeHgqPρ=
化工原理第二版答案
第三章 机械分离和固体流态化 2. 密度为2650 kg/m 3 的球形石英颗粒在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：20C 时，351.205/, 1.8110kg m Pa s ρμ-==??空气 对应牛顿公式，K 的下限为69.1，斯脱克斯区K 的上限为2.62 那么，斯托克斯区：
3. 在底面积为40 m 2的除尘室内回收气体中的球形固体颗粒。气体的处理量为3600 m 3/h ，固体的密度3/3000m kg =ρ，操作条件下 气体的密度3/06.1m kg =ρ，黏度为2×10-5 P a·s。试求理论上能完全除去的最小颗粒直径。 解：在降尘室中能被完全分离除去的最小颗粒的沉降速度u t ， 则 36000.025/4003600s t V u m s bl ===? 假设沉降在滞流区，用斯托克斯公式求算最小颗粒直径。 核算沉降流型： 假设合理。求得的最小粒径有效。
4. 用一多层降尘室除去炉气中的矿尘。矿 尘最小粒径为8m μ，密度为4000 kg/m 3。除 尘室长4.1 m 、宽1.8 m 、高4.2 m ，气体温 度为427℃，黏度为3.4×10-5 P a·s，密度为 0.5 kg/m 3。若每小时的炉气量为2160标准 m 3，试确定降尘室内隔板的间距及层数。 解：由气体的状态方程PV nRT = 得' 's s T V V T =，则气体的流量为： 假设沉降发生在滞流区，用斯托克斯公式求最小粒径。 核算沉降流型： 假设合理。求得的最小粒径有效。 由以上的计算可知。粒径为8m μ的颗粒沉降必定发生在滞流区。 用斯托克斯公式求沉降速度 层数31.5450.91.8 4.1 4.110s t V n blu -===???取为51层。 板间距/(1) 4.2/(511)80.8h H n mm =+=+= 核算气体在多层降尘室中的流型。 当量直径(对降尘室)
化工原理所有章节试题及答案完整版
化工原理所有章节试题 及答案 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
一、填空题： 1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指______________________________。 ***答案*** 固体微粒，包围在微粒周围的液体 2.（3分）悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。 ***答案*** 重力、阻力、浮力代数和为零沉降速度 3.（2分）自由沉降是 ___________________________________ 。 ***答案*** 沉降过程颗粒互不干扰的沉降 4.（2分）当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。球形粒子的球形度为_________ 。 ***答案*** 小 1 5.（2分）沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在 _________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。 ***答案*** 重离心沉积
6.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________. ***答案*** 粒子所受合力的代数和为零 24/ Rep 7.（2分）降尘宝做成多层的目的是____________________________________ 。 ***答案*** 增大沉降面积，提高生产能力。 8.（3分）气体的净制按操作原理可分为_____________________________________ ___________________.旋风分离器属_________________ 。 ***答案*** 重力沉降、离心沉降、过滤离心沉降 9.（2分）过滤是一种分离悬浮在____________________的操作。 ***答案*** 液体或气体中固体微粒 10.（2分）过滤速率是指___________________________ 。在恒压过滤时，过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ 。 ***答案*** 单位时间内通过单位面积的滤液体积变慢 11.（2分）悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是___________________________ ___________________________________________________。 ***答案*** 在滤饼中形成骨架，使滤渣疏松，孔隙率加大，滤液得以畅流
化工原理E34章
一、填空题： 1.（2分） 自由沉降是___________________________________ 。 2.（2分） 沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在_________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。 3.（3分） 球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________. 4.（2分） 过滤是一种分离悬浮在____________________的操作。 5.（2分） 过滤速率是指___________________________ 。在恒压过滤时，过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ 。 6.（2分） 板框压滤机每个操作循环由______________________________________五个阶段组成。 7.（3分） 某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25 mm，若该机有10块框，其过滤面积约为_________________ m。 8.（4分） 板框压滤机采用横穿洗涤滤渣，此时洗穿过____层滤布及____个滤框厚度的滤渣，流经过长度约为过滤终了滤液流动路程的____倍，而供洗液流通的面积又仅为过滤面积的____。
某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为240 mm,λ=0.25w.m.K ,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁) 10.（6分） 某间壁换热器中,流体被加热时,圆形管内湍流的传热系数表达式为_____________________.当管内水的流速为0.5m.s,计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kw.m.K).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为1.0m.s,此时传热系数α=________________. 11.（4分） 某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为20℃和30℃,此时传热平均温度差△t=_________. 12.（2分） 热量传递的方式主要有三种:_____、_______、__________. 13.（4分） 间壁传热的总传热速率方程为_______.某换热过程中,要求q=30 kw, K=555(w.m.K),△t=30K,则传热面积为______. 14.（2分） 在两流体的间壁换热过程中，计算式Q=K.A.△t，△t表示为____________。 15.（3分） 应用准数关联式求取对流传热系数时，应注意三点：(1)____________ (2)_____________ (3)_________________ 二、选择题：
化工原理概念分析题问答
第1章 流体流动 1.在工程上，为什么将流体定义为由质点所组成的？ 答：工程上仅关注流体分子微观运动所产生的宏观结果。流体质点是由大量分子所组成的微团，质点的运动状态反映并代表着流体的运动状态。 2.流体的连续性假定有何意义？ 答：假定组成流体的质点之间无间隙，则流体在连续运动过程中无间断，从而可以应用连续的数学函数描述流体的连续运动过程。 3.什么叫作流体的轨线？什么叫作流体的流线？ 答：同一个流体质点在运动过程中的轨迹，反映运动过程中不同时间时质点的运动方向。流体的流线是同一时刻，处于运动状态的各不同位置上的流体质点运动方向的连线。 4.描述流体流动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同？ 答：拉格朗日法描述同一个流体质点在运动过程中各运动参数随时间变化的规律。欧拉法描述同一时刻（某时刻），处于某运动状态时的各不同位置上的流体质点的各运动参数之间的关系。 5.流体粘性的物理本质是什么？ 答：流体表现出粘性，是流体分子微观热运动过程中，分子之间的各种化学力相互作用所产生的宏观结果。液体的温度愈高，其分子微观热运动速度愈大，分子之间的间隙变大，分子之间的各种化学力变弱，液体的粘性变小。而气体的温度愈高，其分子微观热运动速度愈大，分子之间发生碰撞的概率愈大，分子之间的各种化学力相互作用愈强，故气体的粘性变大。 6.静压强有什么特性？ 答：自空间任何方向作用于流体某一点的静压强数值相等。 7.为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好？ 答：烟囱拔烟效果好是指(Pout-Pin) 差值大。烟囱出口的水平面上压强相等。当烟囱内的高温气体温度一定（即密度一定），烟囱外大气温度一定（即密度一定）时， ()out in air fluegas air fluegas P P H g H g H g ρρρρ-=-=-，故烟囱愈高，其拔烟效果愈好。 8.柏努利方程式的应用条件有哪些？
化工原理答案 (2)
化工原理复习资料 一、选择题 1、两种不同的流体在进行热交换时，在各种流向中，传热温度差最大的是（②） ①并流②逆流 ③错流④折流 2、描述对流传热过程的基本规律是…………………………………………（③） ①牛顿粘性定律②傅立叶定律 ③牛顿冷却定律④费克定律 3、稳定传热是指传热系统内各点的温度……………………………………（②） ①既随时间而变，又随位置而变②只随位置而变，但不随时间而变 ③只随时间而变，但不随位置而变④既不随时间而变，又不随位置而变 4、表示流体的物理性质对传热膜系数系数的影响的准数是………………（③） ①努塞尔特准数②雷诺准数 ③普兰朗特准数④格拉斯霍夫准数 5、下列材料中导热系数最小的物质应是……………………………………（③） ①金属②建筑材料 ③气体④水 6、总传热速率公式Q＝KSΔt m中，Δt m的物理意义是…………………………（②） ①器壁内外壁面的温度差②器壁两侧流体对数平均温度差 ③流体进出口的温度差④器壁与流体的温度差 7、属于液液传质过程的单元操作是…………………………………………（②） ①气体的吸收②液体的萃取 ③结晶④固体干燥 8、液体中溶质的扩散系数与下列哪个因数无关……………………………（④） ①物系的种类②温度 ③溶质的浓度④压力 9、属于气固传质过程的单元操作是…………………………………………（①） ①固体干燥②液体的萃取 ③结晶④气体的吸收 10、混合物中某组分物质的量的与惰性组分物质的量的比值称为…………（④） ①质量分数②质量比 ③摩尔分数④摩尔比 11、混合气体中溶解度小的组分被称为………………………………………（①） ①吸收质②惰性组分
1-3章化工原理
第一章 一、问答题答案： 1.什么是连续介质假定 答：质点在流体内部紧紧相连，彼此间没有间隙，即流体充满所占空间。在研究流体流动时，常摆脱复杂的分子运动和分子间相互作用，从宏观角度出发，将流体视为由无数流体质点（或微团）组成的连续介质。 2.压力与剪应力的方向及作用面的不同 答：压力－－垂直作用于流体表面的力，其方向指向流体的作用面。流体静压力的方向总是和所作用的面垂直，并指向所考虑的那部分流体的内部即沿着作用面的内法线方向。 剪切力－－平行作用于流体表面的力。 微元面上的表面力 3.黏度的单位，物理意义及影响因素 答：单位：N?s/m2=Pa?s ；1cP=10-3Pa?s。 物理意义：流体的黏度为流体流动时在与流动方向垂直的方向上产生单位速度梯度所需的剪应力。它反映流体粘性大小的物理量，黏度也是流体的物性之一，其值由实验测定。 影响：液体的黏度，随温度的升高而降低，压强对其影响可忽略不计。气体的粘度，随温度的升高而增大，一般情况下也可忽略压强的影响，但在极高或极低的压强条件下需考虑其影响。 4.体积流量与质量流量 答：1）体积流量－－单位时间内流经管道任意截面的流体体积，称为体积流量，以q v表示，单位为m3/s。 2）质量流量－－单位时间内流经管道任意截面的流体质量，称为质量流量，以q m表示，单位为kg/s。体积流量与质量流量的关系为: q m= q v?ρ
5.平均流速与质量流速 答：1）平均流速：单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离，单位为m/s，简称为流速。u ＝q v/A 2）质量流速：单位时间内流经管道单位截面积的流体质量，以G表示，单位为kg/（m2·s）。 质量流速与流速的关系为G= q m /V= q v?ρ/V= u?ρ 6.定态流动与非定态流动 定态流动:流体流动系统中，若各截面上的温度、压强、流速等参量仅随所在空间位置变化，而不随时间变化。 非定态流动:若系统的参变量不但随所在空间位置而变化而且随时间变化，则称为非定态流动。 7. 化工厂哪些计算要应用流体静力学基本方程式 答：主要应用与以下三个方面：（1）压强差与压强的测量。 （2）测量容器内的液面位置（3）计算液封高度。 8. 扼要说明柏努利方程式和流体静力学基本方程式的关系 答：静止流体 120,0,0 e f u u W W ==== ∑。此时柏努利方程式即可化简为静力学基本方程式。所以，静力学基本方程式是柏努利方程式的一个特例。 9.流体流动的类型判断依据 答：层流与湍流。 流体的流动类型可用雷诺数Re判断。 Re=duρ/ Re准数是一个无因次的数群。流体在圆形直管内流动时： （1）当Re≤2000时，流动为层流，此区称为层流区； （2）当Re≥4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区； （3）当2000< Re <4000 时，流动可能是层流，也可能是湍流，与外界干扰有关，该区称为不稳定的过渡区。 10 .雷诺数的物理意义 答：Re反映了流体流动中惯性力与粘性力的对比关系，标志流体流动的湍动程度。其值愈大，流体的湍动愈剧烈，内摩擦力也愈大。 11.湍流黏度与黏度的区别