化工原理第四版第一章课后习题答案

第一章 流体的压力

【1-1】容器A 中的气体表压为60kPa ，容器B 中的气体真空度为.?41210Pa 。试分别求出A 、B 二容器中气体的绝对压力为若干帕，该处环境的大气压力等于标准大气压力。

解 标准大气压力为101.325kPa

容器A 的绝对压力 ..p kPa ==A 101325+60161325 容器B 的绝对压力 ..B p kPa =-=1013251289325

【1-2】某设备进、出口的表压分别为-12kPa 和157kPa ，当地大气压力为101.3kPa 。试求此设备的进、出口的绝对压力及进、出的压力差各为多少帕。

解 进口绝对压力 ..进101312893 =-=p kPa

出口绝对压力 ..出101 31572583 =+=p kPa 进、出口的压力差

..p kPa p kPa ?=--=+=?=-=157（12）15712169 或 258 389 3169

流体的密度

【1-3】正庚烷和正辛烷混合液中，正庚烷的摩尔分数为0.4，试求该混合液在20℃下的密度。

解 正庚烷的摩尔质量为/k g k m o l 100，正辛烷的摩尔质量为/k g k m o l 114。 将摩尔分数换算为质量分数 正庚烷的质量分数 (104100)

03690410006114

ω?=

=?+?

正辛烷的质量分数 ..2103690631ω=-=

从附录四查得20℃下正庚烷的密度/kg m ρ=31684，正辛烷的密度为/kg m ρ=32703 混合液的密度 /..3169603690631

684703

ρ=

=+m kg m

【1-4】温度20℃，苯与甲苯按4:6的体积比进行混合，求其混合液的密度。 解 20℃时，苯的密度为/3879kg m ，甲苯的密度为/3867kg m 。

混合液密度 ../3879

048670．68718 ρ=?+?=m k g m

【1-5】有一气柜，满装时可装36000m 混合气体，已知混合气体各组分的体积分数为

2

2

2

4

H N CO

CO CH .04 0.2 0.32 0.07 0.01

操作压力的表压为5.5kPa ，温度为40℃。试求：(1)混合气体在操作条件下的密度；(2)混合气体的量为多少kmol 。

解 ...T K p k P a =+=

=+=27340313，101 35 5106 8

（绝对压力）

混合气体的摩尔质量

....../2042802280324400716001186 =?+?+?+?+?=m M kg kmol

(1)混合气体在操作条件下的密度为

.../.m m pM kg m RT ρ?=

==?31068186

0763 *******

(2)混合气体36000=V m ，摩尔体积为./.m

m

M m kmol ρ=

3

1860763

混合气体的量为 ..m m

V n kmol M ρ?=

==60000763

246 186

流体静力学

【1-6】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m ，当地大气压力为101.2kPa 。试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？

解 管中水柱高出槽液面2m ，h=2m 水柱。 (1)管子上端空间的绝对压力绝p 在水平面11'-处的压力平衡，有

.绝绝大气压力

1012001000981281580 （绝对压力）

ρ+==-??=p gh p Pa

(2)管子上端空间的表压 表p

表绝 -大气压力=8158010120019620 =-=-p p Pa

(3)管子上端空间的真空度真p

()真表=-=-1962019620 p p Pa -=

(4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度'h

'ccl

h h ρρ=

4

水 常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为/ccl kg m ρ=4

31594

'.h m ?=

=10002

125 1594

【1-7】在20℃条件下，在试管内先装入12cm 高的水银，再在其上面装入5cm 高的水。水银的密度为/313550kg m ，当地大气压力为101kPa 。试求试管底部的绝对压力为多少Pa 。

习题1-6附图

解 水的密度/3水=998ρkg m

()....331011001213550005998981117410=?+?+??=?p Pa

【1-8】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为/31250kg m 的液体，液面高度为3.2m 。容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m 及1m ，容器上部空间的压力（表压）为29.4kPa 。试求：(1)压差计读数（指示液密度为/31400kg m ）；(2)A 、B 两个弹簧压力表的读数。

解 容器上部空间的压力.29 4（表压）=p k P a 液体密度 /31250ρ=kg m ，指示液密度/301400ρ=kg m (1)压差计读数R=? 在等压面''1111上-=p p

()()()()().'...p p h R g p p h g R g p h R g p h g R g Rg ρρρρρρρρ=+-++=+-++++++=+++-=11000 321 32212222 0

()0因g 0，故0ρρ-≠=R

(2) ().....A p p g Pa ρ=+-=?+??=?333212941022125098156410

().....333222941012125098144110ρ=+-=?+??=?B p p g Pa

【1-9】如习题1-9附图所示的测压差装置，其U 形压差计的指示液为水银，其他管中皆为水。若指示液读数为150=R mm ，试求A 、B 两点的压力差。

解 等压面''1111，-=p p

1水ρ=-A p p H g

()'.1汞水05g ρρ=-+++B p p H R g R

由以上三式，得

().汞水05ρρ-=-+A B p p R g R g

已知./3汞015，13600ρ==R m kg m ，

().....01513600981050151000981-=??-+??A B p p

习题1-8附图

习题1-9附图

..31364101364 =?=Pa kPa

【1-10】常温的水在如习题1-10附图所示的管路中流动，为测量A 、B 两截面间的压力差，安装了两个串联的U 形管压差计，指示液为汞。测压用的连接管中充满水。两U 形管的连接管中，充满空气。若测压前两U 形压差计的水银液面为同一高度，试推导A 、B 两点的压力差?p 与液柱压力汁的读数12、R R 之间的关系式。

解 设测压前两U 形压差计的水银液面，距输水管中心线的距离为H 。

在等压面'22-处

11

221汞水气22ρρρ+????

=++-+ ? ?????A R R R p p H g R g g '222汞水2ρρ?

?=+-+ ??

?B R p p H g R g

因'22=p p ，由上两式求得 ()水气12汞g 2ρρρ+?

?-=+- ???

A B p p R R

因气水ρρ<<

故 () 水12汞-2ρρ?

?

-=+ ???

A B p p R R g

【1-11】力了排除煤气管中的少量积水，用如习题1-11附图所示水封设备，使水由煤气管路上的垂直管排出。已知煤气压力为10kPa （表压），试计算水封管插入液面下的深度h 最小应为若干米。

解 ..31010

1021000981

ρ?=

==?p h m g 流量与流速

【1-12】有密度为/31800kg m 的液体，在内径为60mm 的管中输送到某处。若其流速为

/0．8m s ，试求该液体的体积流量()3

／m h 、质量流量()/kg s 与质量流速()/2?????

kg m s 。 解 (1) 体积流量 ./.2233

3

0．060．8226

10814 ／4

4

π

π

-

=

=

??=?=V q d u m s m h

(2) 质量流量 ../m V q q kg s ρ-==??=3226101800407 (3) 质量流速 ./().22

407

=

==1440 0064

m q kg m s A ωπ?? 【1-13】如习题1-13附图所示的套管式换热器，其内管为.mm .mm 335325φ?，外管为

mm .mm 6035φ?。内管中有密度为/31150kg m 、流量为/5000kg h

的冷冻盐水流动。内、外管之

习题1-11附图

习题1-10附图

间的环隙有绝对压力为0．5MPa ，进、出口平均温度为0℃，流量为/160kg h 的气体流动。在标准状态下(0℃，101.325)kPa ，气体的密度为./312kg m 。试求气体和盐水的流速。

解 液体 /3

1150 ρ=k g m

内管内径 ...

d m m m =-?==内3353252270027

液体质量流量 /5000=m q kg h ，体积流量 3

5000／1150

=V q m h 流速 /./.液22

内

50001150211 36000027

4

4

V

q u m s d

π

π

=

=

=?

?

气体质量流量 /m q k g h

=160 密度 .../63气051012592101325

ρ?=?=kg m

体积流量 .3

160／592

=V q m h 流速 ()

/../..u m s π

=

=?

-气2

2

160592

567 36000053

00335

4

习题1-13附图 习题1-14附图

【1-14】如习题1-14附图所示，从一主管向两支管输送20℃的水。要求主管中水的流速约为.10／m s ，支管1与支管2中水的流量分别为//20与10t h t h 。试计算主管的内径，并从无缝钢管规格表中选择合适的管径，最后计算出主管内的流速。

解 .//33水: 20℃，99821000 t kg m kg m ρ==≈

主管的流量 //3122010303010=+=+==?m m m q q q t h kg h 体积流量 /333010

301000

ρ?===m

V q q m h ，流速 .10／=u m s

管径

.d m mm =

==0103103

选择1084mm mm φ?无缝钢管，内径为100=d mm ， 主管内水的流速 //./(.)

m q u m s d

π

π

=

=

=?2

2

3600

303600

106 014

4

连续性方程与伯努利方程

【1-15】常温的水在如习题1-15附图所示的管路中流动。在截面1处的流速为./05m s ，管内径为200mm ，截面2处的管内径为100mm 。由于水的压力，截面1处产生1m 高的水柱。试计算在截面1与2之间所产生的水柱高度差h 为多少（忽略从1到2处的压头损失）?

解 ./105=u m s

.,.d m d m ==1202 01

.()/2

212120522??

==?= ???

d u u m s d

221

12222

ρρ+=+p u p u ..222212

21205187522

ρ

---===p p u u

..121875187510001875ρ?=-==?=p p p Pa

..187501911911000981

ρ?=

===?p h m mm g

另一计算法

22

1122

22ρρ+=+p u p u g g g g

...2

222

1221205019122981

ρ---====?p p u u h m g g

计算液柱高度时，用后一方法简便。

【1-16】在习题1-16附图所示的水平管路中，水的流量为./25L s 。已知管内径15=d cm , .225=d cm ，液柱高度11=h m 。若忽略压头损失，试计算收缩截面2处的静压头。

解 水的体积流量 ././33252510 -==?V q L s m s ， 截面1处的流速 ../.3

122

1

25101274005

4

4

π

π

-?=

=

=?V

q u m s d

截面2处的流速 .../.2

2

1212005127451

0025????

==?= ? ?????

d u u m s d 在截面1与2之间列伯努利方程，忽略能量损失。

习题1-15附图

习题1-16附图

22

1122

22ρρ+=+

p u p u g g g g

..11100511002522

ρ=+=+=+p d h g ()

()

(2)

2

2127451100252981

2981

++

=+

??h

截面2处的静压头 .20218=-h m 水柱 负值表示该处表压为负值，处于真空状态。

【1-17】如习题1-17附图所示的常温下操作的水槽，下面的出水管直径为.5735mm mm φ?。当出水阀全关闭时，压力表读数为30.4kPa 。而阀门开启后，压力表读数降至20.3kPa 。设压力表之前管路中的压头损失为0.5m 水柱，试求水的流量为多少/3m h ?

解 出水阀全关闭时，压力表读数30. 4kPa （表压）能反映出水槽的水面距出水管的高度h

...p h m g ρ?===?3

表

3304103110981

阀门开启后，压力表读数 .2203=p kPa （表压）

从水槽表面至压力表处的管截面列出伯努利方程，以求出水管的流速2u

2

22

1++2ρ=∑f p u Z H g g

.,.13105水柱==∑=f Z h m H m

(23)

232031031052981

10981?=++??u

./.2323005==u m s d m

水的流量

..././22333200532363410228 4

4

V q d u m s m h π

π

-=

=

??=?=

【1-18】若用压力表测得输送水、油（密度为/3880kg m ）、98%硫酸(密度为/31830kg m )的某段水平等直径管路的压力降均为49kPa 。试问三者的压头损失的数值是否相等？各为多少米液柱？

解 从伯努利方程得知，等直径水平管的压头损失f H 与压力降?p 的关系为ρ?=

f p H g

。 ..f p H m g ρ??==?3

水水4910=499 水柱1000981

..f p H m g ρ??==?3

油油4910=568 油柱880981

习题1-17附图

..f p

H m g ρ??==?3

硫酸硫酸4910=273 硫酸柱1830981

【1-19】如习题1-19附图所示，有一高位槽输水系统，管径为.mm mm φ?5735。已知水在管路中流动的机械能损失为2

452

∑=?f u h (u 为管内流速)。试求水的流量为多少/3m h 。

欲使水的流量增加20%，应将高位槽水面升高多少米？

解 管径.005=d m ， 机械能损失2452

∑=?f u h

(1) 以流出口截面处水平线为基准面，

,,,1212500？

Z m Z u u ==== 22

22

14522

=+?u u Z g

./u m s =

=2146 水的流量 ().../.V q d u m s m h

π

π

-=

=??=?=2

2

3

3

32

00514628710103 ／4

4

(2) ()'..10212=+=V V V q q q '..../221212146175 ==?=u u m s '(')2

1223=Z g u (.)'..Z m ?==2

123175781 981

高位槽应升高 ..m -=7185218

【1-20】 如习题1-20附图所示，用离心泵输送水槽中的常温水。泵的吸入管为.mm mm φ?3225，管的下端位于水面以下2m ，

并装有底阀与拦污网，该处的局部压头损失为2

82u g

?。若截面'

22-处的真空度为39.2kPa ，由'11-截面至'-22截面的压头损失为

2122?u g

。试求：(1)吸入管中水的流量，/3m h ；(2)吸入口'11-截面的表压。

解 管内径...00320002520027=-?=d m m ，水密度/31000ρ=kg m 截面'-22处的表压.2392=-p kPa ，水槽表面10=p （表压） (1) 从'''---00至22， 00为基准面，

,,,?1202030====Z Z m u u

压头损失 222

222118+=822222?

?∑=??+ ???f u u u H g g g

22

0022

1222ρρ++=+++∑f p u p u Z Z H g g g g

习题1-19附图

习题1-20附图

(223223921010381000981298122981)

-??

?=++++ ?

?????u u ./2143=u m s

水的流量 ()..223236000．0271433600295

／44

π

π

=

?=??

?=V q d u m h (2) 从'',,1211至2205--==Z Z

.......()

p p u Z g g g

p p Pa kPa ρρ=++-?=++?

???=?=2

122

232

1311223921011435100098110009812298110410104表压 流体的黏度

【1-21】当温度为20℃及60℃时，从附录查得水与空气的黏度各为多少？说明黏度与温度的关系。

解 20℃ 60℃ 水 .3100510-??Pa s .3046910-??Pa s

空气 .618110 -??Pa s .620110-??Pa s

水温度升高，黏度减小；空气温度升高，黏度增大。

雷诺数与流体流动类型

【1-22】 25℃的水在内径为50mm 的直管中流动，流速为2m/s 。试求雷诺数，并判断其流动类型。

解 25℃，水的黏度.30893710μ-=??Pa s ，密度/3997ρ=kg m ，管内径.005=d m ，流速/2=u m s

.Re ..53

0052997

112104000 为湍流0893710

du ρ

μ

-??=

=

=?>? 【1-23】 (1)温度为20℃、流量为/4L s 的水，在.mm mm φ?5735的直管中流动，试判断流动类型；(2)在相同的条件下，水改为运动黏度为./244cm s 的油，试判断流动类型。

解 (1) .,/.,./V d m q m s Pa s kg m μρ--==?=??=3333005 410，1005109982 流速 ./(.)

V

q u m s d

π

π

-?=

=

=?3

2

2

4102038 0054

4

雷诺数 ...R e ..5

3

00520389982101104000为湍流100510

ρ

μ

-??=

=

=?>?du

(2) ././v cm s m s -==?242444410 雷诺数 ..Re .4

00520382322000为层流4410-?=

==

【1-24】 20℃的水在mm mm φ?2196的直管内流动。试求：(1)管中水的流量由小变大，当达到多少/m s 3时，能保证开始转为稳定湍流；(2)若管内改为运动黏度为./cm s 2014的某种液体，为保持层流流动，管中最大平均流速应为多少？

解 (1) 水，20℃，./.,.339982，1005100207ρμ-==??=kg m Pa s d m ..Re ./.3

02079982 4000 001945100510du u u m s ρ

μ

-??=

=

=?

体量流量 ()../2

243

020********.5410

4

4

V q d u m s π

π

-=

=

??=? (2) ././24201401410υ-==?cm s m s

Re du

υ

=

..4

0207200001410

-=

?u

./0135=u m s 管内流体流动的摩擦阻力损失

【1-25】如习题1-25附图所示，用U 形管液柱压差计测量等直径管路从截面A 到截面B 的摩擦损失∑f h 。若流体密度为ρ，指示液密度为0ρ，压差计读数为R 。试推导出用读数R 计算摩擦损失∑f h 的计算式。

解 从截面A 到截面B 列伯努利方程，截面A 为基准面，则得

() A

B

f A B f

p p Hg h p p p Hpg h ρρ

ρ

=+

+∑?=-=+∑ 1

液柱压差计1-1为等压面

() A B p R g p H g R g

ρρρ+=++0 2

()0ρρρ?=-=-+A B p p p R g H g

由式()()1与式2得 ()0ρρρ

-∑=

f R g

h

此式即为用U 形管压差计测量流体在两截面之间流动的摩擦损失的计算式。

【1-26】如习题1-26附图所示，有.5735mm mm φ?的水平管与垂直管，其中有温度为20℃的水流动，流速为/3m s 。在截面A 与截面B 处各安装一个弹簧压力表，两截面的距离为6m ，管壁的相对粗糙度/.d ε=0004。试问这两个直管上的两个弹簧压力表读数的差值是否相同？如果不同，试说明其原因。

如果用液柱压差计测量压力差，则两个直管的液柱压力计的读数R 是否相同？指示液为汞，其密度为/313600kg m 。

习题1-25附图

解 已知管内径.005=d m ，水的温度t=20℃

密度./39982ρ=kg m ，黏度.3100410μ-=??Pa s ，流速/3=u m s 雷诺数..Re ..53

00539982

14910100410

ρ

μ

-??=

=

=??du 湍流 管壁相对粗糙度

.0004ε

=d

查得摩擦系数 .00293λ=

这两个直管的摩擦阻力损失相同，为

./.f l u h J kg d λ==??=22

630．0293158 20052

(1) 弹簧压力表读数之差值 ①水平管

在A 、B 两截面列伯努利方程

A

A

B B A B f p u p u gZ gZ h ρρ++=+++22

22

因，==A B A B Z Z u u ，故得

...9982158157701577ρ-==?==A B f p p h Pa kPa

②垂直管

在A 、B 两截面间列伯努利方程，以截面A 为基准面，

,,A B A B Z Z L m u u ====06

A

B

B f p p gZ h ρ

ρ

+

+=

.....998298169982158745307453 A B B f p p gZ h Pa kPa ρρ-=+=??+?==

上述计算结果表明，垂直管的-A B p p 大于水平管的-A B p p 。这是因为流体在垂直管中从下向上流动时，位能增大而静压能减小。

(2)U 形管液柱压差计的读数R

①水平管与前面相同，由伯努利方程得 () A B f

p p h a ρ-=

另从U 形管压差计等压面处力的平衡，求得

汞ρρ+=+A B p R g p R g

()()

A B p p R b g ρρ-=-汞

由式()a 与式()b ，求得

....().(.)

f h R m mm

g ρρρ?=

===-?-汞9982158

01276 汞柱1276 汞柱981136009982

②垂直管与前面相同，由伯努利方程得

()

A B f

p p gL h c ρρ-=+ 另从U 形管压差计等压面处力的平衡，求得

汞ρρρ+=++A B p R g p L g R g

()

()

A B p p L g R d g ρρρ--=

-汞

由式()()与式c d ，求得

()

汞ρρρ=-f

h R g

从上述推导可知，垂直管与水平管的液柱压差计的读数R 相同。有了读数R 值，就可以分别用式()() 及式b d 求得水平管及垂直管的()-A B p p 。

【1-27】有一输送水的等直径（内径为d ）垂直管路，在相距H 高度的两截面间安装一U 形管液柱压差计。当管内水的流速为u 时，测得压差计中水银指示液读数为R 。当流速由u 增大到'u 时，试求压差计中水银指示液读数'R 是R 的多少倍。设管内水的流动处于粗糙管完全湍流区。

解 从习题2-25与习题2-28可知，U 形管液柱压差计的读数R 与两截面间流体流动的摩擦损失f h 成正比，即f R h ∝。

又知道，在粗糙管完全湍流区为阻力平方区，即摩擦损失f h 与流体流速u 的平方成正比，f h u ∝2。

由上述分析可知 R u ∝2 因此 ''

''222

2=

=R u u R R R u u

【1-28】水的温度为10℃，流量为330／L h ，在直径.mm mm φ?5735、长为100m 的直管中流动。此管为光滑管。(1)试计算此管路的摩擦损失；(2)若流量增加到990／L h ，试计算其摩擦损失。

解 水在10℃时的密度.39997／ρ=kg

m ，黏度.,.,Pa s d m l m μ-=??==3130610 005 100，光滑管。

(1) 体积流量 /.V q L h m h ==3330033／ 流速 ../.V

q u m s d π

π

=

==?

?

?2

2

03300467 360036000054

4

雷诺数 . Re .3

0．050．04679997

1787层流130610ρ

μ

-??=

=

=?du

摩擦系数 Re 6464

0．03581787

λ=

== 摩擦损失 (.)

/.f l u h J kg d λ==??22

100004670．0358=0．0781 20052

(2) 体积流量 /.3990099 ／==V q L h m h

因流量是原来的3倍，故流速../u m s =?=004673014 雷诺数Re 178735360=?=湍流

对于光滑管，摩擦系数λ用Blasius 方程式计算

.....Re ()025025

031640316400375360λ=

== 也可以从摩擦系数λ与雷诺数Re 的关联图上光滑管曲线上查得，.0037λ=。

摩擦损失 (.)

/.22100014=0．037=0．725 20052

f l u h J k

g d λ=??

【1-29】试求下列换热器的管间隙空间的当量直径：(1)如习题1-29附图(a)所示，套管式换热器外管为mm mm φ?2199，内管为mm mm φ?1144；(2)如习题1-29附图(b)所示，列管式换热器外壳内径为500mm ，列管为mm mm φ?252的管子174根。

习题1-29附图

解 (1)套管式换热器，内管外径.10114=d m ，外管内径.20201=d m 当量直径 ...21020101140087=-=-=e d d d m

(2) 列管式换热器，外壳内径.205=d m ，换热管外径.10025=d m ，根数174=n 根

当量直径 ()

(.)(.)

.()..2222

21210517400254400291051740025

π

π--?=?==++?e d nd d m d nd

【1-30】常压下35℃的空气，以12m/s 的流速流经120m 长的水平管。管路截面为长方形，高300mm ，宽200mm ，试求空气流动的摩擦损失，设

0．0005ε=e

d 。

解 空气，./.3635℃,1147,188510 ρμ-===??t kg m Pa s ，流速/12=u m s 。管路截面的高

习题1-31附图 习题1-32附图

..a m b m ==03，宽 02。

当量直径 (220302)

0240302

??===++e ab d m a b 雷诺数 ..Re ..5

6

024121147

17510湍流188510

ρ

μ

-??=

=

=??e d u

.,,00005 查得=0．0192 120e

l m d ελ==

摩擦损失 ./.22120120019269120242

f e l u h J k

g d λ==??=

【1-31】把内径为20mm 、长度为2m 的塑料管（光滑管），弯成倒U 形，作为虹吸管使用。如习题1-31附图所示，当管内充满液体，一端插入液槽中，另一端就会使槽中的液体自动流出。液体密度为/31000kg m ，黏度为1?mPa s 。为保持稳态流动，使槽内液面恒定。要想使输液量为./m h 317，虹吸管出口端距槽内液面的距离h 需要多少米？

解 已知,,/330．02210,=1d m l m kg m mPa s ρμ===?，体积流量./317=V q m h 流速 ././.2

2

173600

1504002

4

4

V

q u m s d π

π

=

=

=?

从液槽的液面至虹吸管出口截面之间列伯努利方程式，以虹吸管出口截面为基准面

22

22u l u

h g d g λξ??=++ ?

??

∑ ..Re .4

3

00215041000

30110湍流110

ρ

μ

-??=

=

=??du

光滑管，查得.00235λ=，管入口突然缩小.ξ=05 U 形管（回弯头）.15ξ=

(2)

21504

100235051506170022981h m ??=+?++= ????

【1-32】如习题1-32附图所示，有黏度为.17?mPa s 、密度为/3765kg m 的液体，从高位槽经直径为mm mm φ?1144的钢管流入表压为0．16MPa 的密闭低位槽中。液体在钢管中的流速为m/1s ，钢管的相对粗糙度/0．002ε=d ，管路上的阀门当量长度50=e l d 。两液槽的液面保持不变，试求两槽液面的垂直距离H 。

解 在高位槽液面至低位槽液面之间列伯努利方程计算H ，以低位槽液面为基准面。

,.p p Pa u u ==?==61212（0表压）01610，两槽流速 0， ,,/,.120管内流速1管径0106====Z H Z u m s d m

液体密度/.33765，黏度1710ρμ-==??kg m Pa s 雷诺数.Re ..4

3

01061765

47710湍流1710

ρ

μ

-??=

=

=??du

/..0002，查得00267ελ==d 管长30160190=+=l m ，阀门50=e

l d

，高位槽的管入口0．

5ξ=，低位槽管出口=1ξ，90°弯头.075ξ=

2

22λξρ+??=++ ?

??

∑e l l p u

H g d g ........62016101901002675005107523976598101062981?????=+?++++?= ?????????

m

【1-33】如习题1-33附图所示，用离心泵从河边的吸水站将20℃的河水送至水塔。水塔进水口到河水水面的垂直高度为34.5m 。管路为1144mm mm φ?的钢管，管长1800m ，包括全部管路长度及管件的当量长度。若泵的流量为/m h 330，试求水从泵获得的外加机械能为多少？钢管的相对粗糙度

.0002ε

=d

。

解 水在20℃时./39982ρ=kg m ，.3100410Pa s μ-=?? .,0106 1800e d m l l m =+=

流量 /330=V q m h 流速 / ./(.)22

303600

09448010644V

q u m s d ππ=

==? ...Re ..43

0106094489982

99610100410

ρ

μ

-??=

=

=??du 湍流 查得.00252λ=

摩擦阻力损失 ../.22

18000944800252191201062

e f l l u h J kg d λ+==??=∑

以河水水面为基准面，从河水水面至水塔处的水管出口之间列伯努利方程。 外加机械能 .../22

209448345981191530 22

f u W Z

g

h J kg =++∑=?++=

【1-34】如习题1-34附图所示，在水塔的输水管设计过程中，若输水管长度由最初方案缩短25%，水塔高度不变，试求水的流量将如何变化？变化了百分之几？水在管中的流动在阻力平方区，且输水管较长，可以忽略局部摩擦阻力损失及动压头。

习题1-33附图

解 在水塔高度H 不变的条件下，输水管长度缩短，输水管中的水流量应增大。 从水塔水面至输水管出口之间列伯努利方程，求得

2

2λ=∑=?f l u H H d g

因水塔高度H 不变，故管路的压头损失不变。 管长缩短后的长度'l 与原来长度l 的关系为 '0．75=l l 在流体阻力平方区，摩擦系数恒定不变，有

'''(')'.(')22

222207522λλλλλλ=∑=∑==f f H H l u l u d g d g l u l u d g d g

故流速的比值为

'.1155==u u 流量的比值为

'.1155=V

V

q q 流量增加了15.5% 管路计算

【1-35】用1689mm mm φ?的钢管输送流量为/60000kg h 的原油，管长为100km ，油管最大承受压力为.MPa 157。已知50℃时油的密度为/3890kg m ，黏度为181?mPa s 。假设输油管水平铺设，其局部摩擦阻力损失忽略不计，试问为完成输油任务，中途需设置几个加压站？

解 .,,/m d m l k m q k g h

==

=

015 100 60000 /,/./33

890181600003600=001873 890

ρμ==?=V kg m mPa s

q m s

../.2

2

001873

106015

4

4

V

q u m s d

π

π

=

=

=?

..Re 3

015106890

782层流18110ρ

μ

-??=

=

=?du

.Re 646400818782

λ=

== 因为是等直径的水平管路，其流体的压力降为

....f l u p h Pa MPa d ρρλ??=∑=????=232

710010106=8900．0818=27310273 20152

油管最大承受压力为.MPa 157 加压站数 (273)

174

157

=

=n

习题1-34附图

需设置2级加压，每级管长为50km ，每级的./.27321365?==p MPa ，低于油管最大承受压力。

【1-36】如习题1-36附图所示，温度为20℃的水，从水塔用mm mm φ?1084钢管，输送到车间的低位槽中，低位槽与水塔的液面差为12m ，管路长度为150m （包括管件的当量长度）。试求管路的输水量为多少3m /h ，钢管的相对粗糙度.／0002ε=d 。

解 水，./.3320℃,9982,=100410ρμ-==??t kg m Pa s 由伯努利方程，得管路的摩擦阻力损失为

./12981118 ∑==?=f h Hg J kg

管内水的流速u 未知，摩擦系数λ不能求出。本题属于已知.l m d m ==150、01、/./f d h J kg ε=∑=0002、 118，求与V u q 的问题。

/.37d u ε? =- ?

..000237?=- ?

./255 m s = 验算流动类型 ...R e ..5

3

012559982

25410湍流100410

du ρ

μ

-??==

=??

体积流量 () (2)

233600012553600721／4

4

V q d u m h π

π

=

?=

???=

习题1-36附图 习题1-37附图

【1-37】如习题1-37附图所示，温度为20℃的水，从高位槽A 输送到低位槽B ，两水槽的液位保持恒定。当阀门关闭时水不流动，阀前与阀后的压力表读数分别为80kPa 与30kPa 。当管路上的阀门在一定的开度下，水的流量为./m h 317，试计算所需的管径。输水管的长度及管件的当量长度共为42m ，管子为光滑管。

本题是计算光滑管的管径问题。虽然可以用试差法计算，但不方便。最好是用光滑管的摩擦系数计算式..Re 02503164λ=（适用于.R e 35

251010?<<）与22f

l u h d λ∑=及2

4π=V q u d ，推导一个与及∑f V h q d 之间的计算式。

解 水在./.3320℃时9982,100410ρμ-==??kg m Pa s 水的流量.317／m h ，管长及管件当量长度42=l m

阀门关闭时，压力表可测得水槽离压力表测压点的距离与A B H H 。

(3)

3

8010817998298130103069982981

ρρ?===??=

==?A A B B p H m

g p H m g

两水槽液面的距离...817306511=-=-=A B H H H m

以低位槽的液面为基准面，从高位槽A 的液面到低位槽B 之间列伯努利方程，得管路的摩擦损失∑f h 与H 的关系式为

.../511981501 ∑==?=f h Hg J kg

对于水力光滑管，∑f h 与V q 及d 之间的计算式为

(025)

175

475

0241μρ??

= ?

??

∑V f q h l d (025)

175

475

0241μρ??

= ?

??

∑V f

q d

l h 代入已知数

....(./)..025

3175

475

1004101736000．241429982501

-??

?=?? ?

??

d

求得管内径为 .00205=d m 验证Re 范围

..Re ...V q du d ρρμπμ-??

====???317

49982436002900031410041000205

湍流 符合λ计算式中规定的Re 范围

【1-38】 如习题1-38附图所示，水槽中的水由管C 与D 放出，两根管的出水口位于同一水平面，阀门全开。各段管内径及管长（包括管件的当量长度）分别为

AB BC BD

d 502525mm mm mm 20711e

l l m m

m +

试求阀门全开时，管C 与管D 的流量之比值，摩擦系数均取0.03。

解 从水槽的水面至出水口之间列伯努利方程，以出水口的水平面为基准面，得

习题1-38附图

2222=+∑+∑=+∑+∑C D

fAB fBC fAB fBD u u H H H H H g g

（a ）

BC 管的压头损失

()e BC C

fBC

BC l l u H

d g λ

+=∑22 （b ） BD 管的压头损失 ()22e BD D

fBD

BD l l u H d g

λ

+∑= （c ） 将式()()()与式代入式b c a ，得

()()e BC e BD C D BC BD l l l l u u d d λλ????+++=+???????

?22

11

.C D

u u ==

=123 因=BC BC d d ，故流量之比值

.

= 123=VC C VD D

q u q u 【1-39】有一并联管路，输送20℃的水。若总管中水的流量为/m h 39000，两根并联管的管径与管长分别为,;,11225001400700800====d mm l m d mm l m 。试求两根并联管中的流量各为若干？管壁绝对粗糙度为.03mm 。

解 用试差法求解，设各支管的流体流动处于完全湍流粗糙管的阻力平方区。 两根支管的相对粗糙度分别为

...,.1

20303

000060000429500700

εε=

===d d 从教材的图1-28查得.,.120017700162λλ== 总流量/39000=V q m h 支管1的流量

1=

=V q

././..m h m s ?=

==+33900000355

2137059003550114

支管2的流量

././..V q m h m s ?=

==+33290000114

6863191003550114

下面核算λ值

Re 2

44

ρρ

ρπ

μ

μπμ

=

=?

?

=V

V q q du d d d

水在20℃时，./.339982,100410ρμ-==??kg m Pa s

.Re ..6349982126610100410π-?=

?=???V V

q q d

d 故 .Re (661059)

1266101491005

=??

=? .Re ...=??

=?662191

1266103451007

由Re ..d ε=?611

14910与=00006，从图上查得0．0177λ=，与原假设相同。

由Re ..d ε=?622

34510与=0000429，从图上查得20．0164λ=，与原假设的20．0162λ=接近。故

以上计算结果正确。

流量的测定

【1-40】 在管径3258mm mm φ?的管路中心处安装皮托测速管，测量管路中流过的空气流量。空气温度为21℃，压力为.514710?Pa （绝对压力）。用斜管压差计测量，指示液为水，读数为200mm ，倾斜角度为20度。试计算空气的质量流量。

解 空气温度27321294

=+=T K ，绝对压力147=p kPa ，空气的密度为 ./.314729

1748314294

ρ?=

==?pM kg m RT 'sin sin ..2002068400684====R R a mm m

水的密度 /301000ρ=kg m

max ./278=

=u m s

空气的黏度.5181510μ-=??Pa s

max max ...Re ..55

0309278174

82410181510

ρ

μ

-??=

=

=??du 查得

max

.086=u u .../086278239=?=u m s

空气质量流量().../220．309239174312 4

4

π

π

ρ=

=

???=m q d u kg s

【1-41】 20℃的水在mm mm φ?1084的管路中输送，管路上安装角接取压的孔板流量计测量流量，孔板的孔径为50mm 。U 形管压差计指示液为汞，读数R=200mm 。试求水在管路中的质量流量。

解 水在20℃时./.339982,=100410ρμ-=??kg m Pa s

孔板孔径 .,.m d m D ==0005 管径01

化工原理课后习题答案上下册(钟理版)

下册第一章蒸馏 解： 总压 P=75mmHg=10kp 。 由拉乌尔定律得出 0 A p x A ＋0 B p x B =P 所以 x A = 000B A B p p p p --；y A =p p A 00 00B A B p p p p --。 因此所求得的t-x-y 数据如下： t, ℃ x y 113.7 1 1 114.6 0.837 0.871 115.4 0.692 0.748 117.0 0.440 0.509 117.8 0.321 0.385 118.6 0.201 0.249 119.4 0.095 0.122 120.0 0 0. 2. 承接第一题，利用各组数据计算 （1）在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度i α,取各i α的算术平均值为α，算出α对i α的最大相对误差。 （2）以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y-x ”关系,算出由此法得出的各组y i 值的最大相对误差。 解： （1）对理想物系，有 α＝00B A p p 。所以可得出

t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 i α 1.299 1.310 1.317 1.316 1.322 1.323 1.324 1.325 1.326 算术平均值α= 9 ∑i α=1.318。α对i α的最大相对误差＝ %6.0%100)(max =?-α ααi 。 （2）由x x x x y 318.01318.1)1(1+=-+= αα得出如下数据： t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 x 1 0.837 0.692 0.558 0.440 0.321 0.201 0.095 0 y 1 0.871 0.748 0.625 0.509 0.384 0.249 0.122 0 各组y i 值的最大相对误差= =?i y y m ax )(0.3%。 3.已知乙苯(A )与苯乙烯(B )的饱和蒸气压与温度的关系可按下式计算: 95.5947 .32790195.16ln 0 -- =T p A 72 .6357.33280195.16ln 0 --=T p B 式中 0 p 的单位是mmHg,T 的单位是K 。 问:总压为60mmHg(绝压)时，A 与B 的沸点各为多少?在上述总压和65℃时,该物系可视为理想物系。此物系的平衡气、液相浓度各为多少摩尔分率？ 解： 由题意知 T A ==-- 0195.1660ln 47 .327995.59334.95K ＝61.8℃ T B ==--0195 .1660ln 57 .332872.63342.84K=69.69℃ 65℃时，算得0 A p ＝68.81mmHg ；0 B p =48.93 mmHg 。由0 A p x A ＋0 B p （1－x A ）=60得 x A ＝0.56， x B =0.44; y A =0 A p x A /60=0.64; y B =1-0.64=0.36。 4 无

化工原理课后答案

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

化工原理例题与习题

化工原理例题与习题标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]

第一章流体流动 【例1-1】已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。 解：根据式1-4 =（+）10-4=×10-4 ρ m =1372kg/m3 【例1-2】已知干空气的组成为：O 221%、N 2 78%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在 压力为×104Pa及温度为100℃时的密度。 解：首先将摄氏度换算成开尔文 100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量 M m =32×+28×+× =m3 根据式1-3a气体的平均密度为： 【例1-3 】本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h1=、密度ρ 1 =800kg/m3，水层高度h2=、密度ρ2=1000kg/m3。 （1）判断下列两关系是否成立，即p A=p'A p B=p'B （2）计算水在玻璃管内的高度h。 解：（1）判断题给两关系式是否成立p A=p'A的关系成立。因A与A'两点在静止的连通着的同一流体内，并在同一水平面上。所以截面A-A'称为等压面。 p B =p' B 的关系不能成立。因B及B'两点虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通 着的同一种流体，即截面B-B'不是等压面。 （2）计算玻璃管内水的高度h由上面讨论 知，p A=p'A，而p A=p'A都可以用流体静力学基本方程式计算，即 p A =p a +ρ 1 gh 1 +ρ 2 gh 2 p A '=p a +ρ 2 gh 于是p a+ρ1gh1+ρ2gh2=p a+ρ2gh 简化上式并将已知值代入，得 800×+1000×=1000h 解得h= 【例1-4】如本题附图所示，在异径水平管段两截面（1-1'、2-2’）连一倒置U管压差计，压差计读数R=200mm。试求两截面间的压强差。 解：因为倒置U管，所以其指示液应为水。设空气和水的密度分别为ρg与ρ，根据流体静力学基本原理，截面a-a'为等压面，则 p a =p a ' 又由流体静力学基本方程式可得 p a =p 1 －ρgM

化工原理课后习题答案第4章传热习题解答

习题 1. 如附图所示。某工业炉的炉壁由耐火砖λ１=1.3W/(m·K ）、绝热层λ2＝0.18W/(m·K ）及普通砖λ３=０.93W/(m·K ）三层组成。炉膛壁内壁温度1100o Ｃ,普通砖层厚12cm ，其外表面温度为5０ o C 。通过炉壁的热损失为１20０W ／ｍ2,绝热材料的耐热温度为9０0 o Ｃ。求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。 设各层间接触良好，接触热阻可以忽略。 已知:λ1=1.3Ｗ/m·K ，λ2=０.18W/m·Ｋ，λ3＝0.93W/m·K,T 1＝110０ o C ，T 2=900 o Ｃ，Ｔ 4=50o C,3δ=1２c ｍ,ｑ＝1２0０Ｗ／m 2,Rc ＝０ 求：1δ=?2δ＝? 解:∵δλT q ?= ∴1δ ＝m q T T 22.01200 90011003.1211=-?=-λ 又∵332242343323 22λδλδδλδλ+-=-=-=T T T T T T q ∴W K m q T T /579.093 .012.01200509002334222?=--=--=λδλδ 得:∴m 10.018.0579.0579.022=?==λδ 习题1附图习题2附图 2． 如附图所示。为测量炉壁内壁的温度，在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶，测得t 2=３00 o Ｃ,t ３=50 o C 。求内壁温度t 1。设炉壁由单层均质材料组成。 已知:Ｔ2=300o C,T ３=50o C

求: Ｔ1=？ 解：∵δλδλ3 1323T T T T q -=-= ∴T 1-Ｔ3＝3(T ２-T ３） T 1=2(Ｔ２－T ３)+T 3＝３×(3０0-50)+50＝800 ｏＣ 3. 直径为?60×３m ｍ的钢管用30mm 厚的软木包扎,其外又用10０ｍｍ厚的保温灰包扎，以作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为–110ｏ C,绝热层外表面温度10o C 。已知软木 和保温灰的导热系数分别为0.043和０.07 Ｗ/(m·o C ），试求每米管长的冷量损失量。 解：圆筒壁的导热速率方程为 ()2 3 212131ln 1ln 12r r r r t t L Q λλπ+-= 其中 ｒ１=30m ｍ，r 2=60mm,r 3=16０ｍｍ 所以()2560 160ln 07.013060ln 043.01101002-=+--=πL Q Ｗ／m 负号表示由外界向系统内传热，即为冷量损失量。 4． 蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层，设外层的平均直径为内层的两倍。其导热系数也为内层的两倍。若将二层材料互换位置，假定其它条件不变,试问每米管长的热损失将改变多少？说明在本题情况下，哪一种材料包扎在内层较为合适? 解：设外层平均直径为ｄm,2，内层平均直径为d m,1，则 d ｍ,2= 2d ｍ,1且 λ２＝2λ１ 由导热速率方程知 1 1111122114522λππλπλλλb L d t L d b L d b t S b S b t Q m m m m m ???=+?=+?= 两层互换位置后 1 1111122λππλπλb L d t L d b L d b t Q m m m ??=+?=' 所以25.14 5=='='q q Q Q

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：，

化工原理习题解答

第一章 流体流动与输送机械 1. 某烟道气的组成为CO 2 13％，N 2 76％，H 2O 11％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。 解：混合气体平均摩尔质量 k g /m o l 1098.2810)1811.02876.04413.0(33--?=??+?+?=∑=i i m M y M ∴ 混合密度 33 3kg/m 457.0) 500273(31.81098.28103.101=+????== -RT pM ρm m 2．已知20℃时苯和甲苯的密度分别为879 kg/m 3和867 kg/m 3,试计算含苯40％及甲苯60％（质量％）的混合液密度。 解： 867 6 .08794.01 2 2 1 1 += + = ρρρa a m 混合液密度 3 k g /m 8.871=m ρ 3．某地区大气压力为101.3kPa ，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？ 解： ' '表表绝＋p p p p p a a =+= ∴kPa 3.15675)1303.101)(' '=-==＋（ －＋真表a a p p p p 4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。试计算液面到下方测压口的距离。 解：液面下测压口处压力 gh p z g p p ρρ+=?+=10 m 36.255.081 .990010)4258(3 0101=+??-=+ρ-=ρ-ρ+=?∴h g p p g p gh p z 5. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。在容器底部开孔与玻璃管相连。已知油与水的密度分别为800 kg/m 3和1000 kg/m 3。 （1）计算玻璃管内水柱的高度； 题4 附图 B D 题5 附图

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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

化工原理计算题例题

三 计算题 1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知 管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m ，其中压力表之后的管路长度为80m ， 管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ， 水的密度为1000Kg/m 3，泵的效率为0.85， 输水量为15m 3/h 。求： （1）整个管路的阻力损失，J/Kg ； （2）泵轴功率，Kw ； （3）压力表的读数，Pa 。 解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ； 由题意知， s m A V u s /12.2) 4 05.03600(15 2 =??==π 则kg J u d l h f /1.1352 12.205.010003.022 2=??=??=∑λ （2）泵轴功率，kw ； 在贮槽液面0-0′与高位槽液面1-1′间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有： ∑-+++=+++10,1 21020022f e h p u gH W p u gH ρ ρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+?=+=∑ 又 s kg V W s s /17.410003600 15 =?= =ρ 故 w W W N e s e 5.1381=?=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η 2 （15分）如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定 不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg ，压力表读数为2.452×

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 -?=

化工原理典型习题解答

化工原理典型习题解答 王国庆陈兰英 广东工业大学化工原理教研室 2003

上 册 一、选择题 1、 某液体在一等径直管中稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半，假定管内的相对粗糙度不变，则 (1) 层流时，流动阻力变为原来的 C 。 A ．4倍 B ．8倍 C ．16倍 D ．32倍 (2) 完全湍流(阻力平方区)时，流动阻力变为原来的 D 。 A ．4倍 B ．8倍 C ．16倍 D ．32倍 解：(1) 由222322642d lu u d l du u d l h f ρμμ ρλ=??=??=得 1624 4 212212 2122 121212==??? ? ??=???? ??????? ??==d d d d d d d u d u h h f f (2) 由 2222u d l d f u d l h f ????? ??=??=ελ得 322 5 5 21214 212 2112212==???? ??=????? ??==d d d d d d d u d u h h f f 2． 水由高位槽流入贮水池，若水管总长（包括局部阻力的当量长度在内）缩短25%，而高位槽水面与贮水池水 面的位差保持不变，假定流体完全湍流流动(即流动在阻力平方区)不变，则水的流量变为原来的 A 。 A ．1.155倍 B ．1.165倍 C ．1.175倍 D ．1.185倍 解：由 f h u p gz u p gz ∑+++=++2 22 2 22211 1ρρ得 21f f h h ∑=∑ 所以 ()()2 222222 11 1u d l l u d l l e e ?+?=?+? λλ 又由完全湍流流动，得 ?? ? ??=d f ελ 所以 ()()2 2 2211u l l u l l e e ?+=?+，而 24 d u uA V π ?== 所以 ()()1547.175 .01 2 11 2 12== ++==e e l l l l u u V V 3． 两颗直径不同的玻璃球分别在水中和空气中以相同的速度自由沉降。已知玻璃球的密度为2500kg/m 3，水 的密度为998.2kg/m 3，水的粘度为 1.005?10-3Pa ?s ，空气的密度为 1.205kg/m 3，空气的粘度为1.81?10-5Pa ?s 。 （1）若在层流区重力沉降，则水中颗粒直径与空气中颗粒直径之比为 B 。 A ．8.612 B ．9.612 C ．10.612 D ．11.612 （2）若在层流区离心沉降，已知旋风分离因数与旋液分离因数之比为2，则水中颗粒直径与空气中颗粒 直径之比为 D 。 A ．10.593 B ．11.593 C ．12.593 D ．13.593 解：(1) 由 ()μ ρρ182g d u s t -=，得 ()g u d s t ρρμ-= 18

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

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

化工原理习题(2)

化工原理

第一章 练习 1． 湍流流动的特点是 脉动 ，故其瞬时速度等于 时均速度 与 脉动速度 之和。 2．雷诺准数的物理意义是 黏性力和惯性力之比 。 3．当地大气压为755mmHg ，现测得一容器内的绝对压力为350mmHg ，则其真空度为405 mmHg 。 4．以单位体积计的不可压缩流体的机械能衡算方程形式为 ρρρρρρf s w p u gz w p u gz +++=+++22 2 212112 2。 5．实际流体在管道内流动时产生阻力的主要原因是 黏性 。 6．如图所示，水由敞口恒液位的高位槽流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，管路总阻力损失（包括所有局部阻力损失）将 （1） 。 (1)不变 (2)变大 (3)变小 (4)不确定 7．如图所示的并联管路，其阻力关系是 （C ） 。 （A ）(h f )A1B (h f )A2B （B ）(h f )AB =(h f )A1B +(h f )A2B （C ）(h f )AB =(h f )A1B =(h f )A2B （D ）(h f )AB (h f )A1B =(h f )A2B 8．孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒 截面 、变 压头 ，而后者是恒 压头 、变 截面 。 9．如图所示，水从槽底部沿内径为100mm 的水平管子流出，阀门前、后的管长见图。槽中水位恒定。今测得阀门全闭时，压力表读数p=。现将阀门全开，试求此时管内流量。 已知阀门（全开）的阻力系数为，管内摩擦因数=。 答：槽面水位高度m g p H 045.681 .91000103.593 =??==ρ 在槽面与管子出口间列机械能衡算式，得： 2 4.60.1 5.01.0203081.9045.62 u ??? ??++++=?λ 解得：s m u /65.2= h m s m u d V /9.74/0208.065.21.04 14 1 3322==??==ππ 反 应 器 题7附图 1 A B 2 题8附图 p 30m 20m 题1附图

化工原理课后思考题参考答案

第二章 流体输送机械 2-1 流体输送机械有何作用？ 答：提高流体的位能、静压能、流速，克服管路阻力。 2-2 离心泵在启动前，为什么泵壳要灌满液体？启动后，液体在泵是怎样提高压力的？泵入口的压力处于什么状体？ 答：离心泵在启动前未充满液体，则泵壳存在空气。由于空气的密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵。虽启动离心泵，但不能输送液体（气缚）； 启动后泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转变为静压能。 泵入口处于一定的真空状态（或负压） 2-3 离心泵的主要特性参数有哪些？其定义与单位是什么？ 1、流量q v : 单位时间泵所输送到液体体积，m 3/s, m 3/min, m 3/h.。 2、扬程H ：单位重量液体流经泵所获得的能量，J/N ，m 3、功率与效率： 轴功率P ：泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。 有效功率P e ：gH q v ρ=e P 效率η：p P e =η 2-4 离心泵的特性曲线有几条？其曲线的形状是什么样子？离心泵启动时，为什么要关闭出口阀门？ 答：1、离心泵的H 、P 、η与q v 之间的关系曲线称为特性曲线。共三条； 2、离心泵的压头H 一般随流量加大而下降 离心泵的轴功率P 在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。 η与q v 先增大，后减小。额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵的设计点，对应的值称为最佳工况参数。 3、关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以保护电动机。 2-5 什么是液体输送机械的扬程？离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的？液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响？ 答：1、单位重量液体流经泵所获得的能量 2、在泵的进、出口管路处分别安装真空表和压力表，在这两处管路截面1、2间列伯努利方程得： f V M H g u u g P P h H ∑+-+-+=221220ρ 3、离心泵的流量、压头均与液体密度无关，效率也不随液体密度而改变，因而当被输送液体密度发生变化时，H-Q 与η-Q 曲线基本不变，但泵的轴功率与液体密度成正比。当被输送液体的粘度大于常温水的粘度时，泵液体的能量损失增大，导致泵的流量、扬程减小，效率下降，但轴功率增加，泵的特性曲线均发生变化。 2-6 在测定离心泵的扬程与流量的关系时，当离心泵出口管路上的阀门开度增大后，泵出口压力及进口处的液体压力将如何变化？

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 ≈