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化工原理第七章干燥课后习题及答案

化工原理第七章干燥课后习题及答案
化工原理第七章干燥课后习题及答案

第七章 干 燥

湿空气的性质

【7-1】湿空气的总压为.1013kPa ,(1)试计算空气为40℃、相对湿度为%60?=时的湿度与焓;(2)已知湿空气中水蒸气分压为9.3kPa ,求该空气在50℃时的相对湿度?与湿度H 。

解 湿空气总压.1013p kPa =

(1).06?=,40℃时水蒸气的饱和蒸气压.7375s p kPa = 湿度 ..../ (067375)

0622

0622002841013067375

s s p H kg kg p p ???==?=--?.水干气

焓 ()..1011882492I H t H =++

(...)../= 10118800284402492002841133kJ kg +??+?= (2) 湿空气中水汽分压.93V p kPa = 50℃时水的饱和蒸气压.1234s p kPa = 相对湿度 ..93

07541234

V s p p ?===. 湿度 . (93)

0622

=062200629101393

V V p H kg kg p p =?=--.水/干气 【7-2】空气的总压为101.33kPa ,干球温度为303K ,相对湿度%70?=,试用计算式求空气的下列各参数:(1)湿度H ;(2)饱和湿度s H ;(3)露点d t ;(4)焓I ;(5)空气中的水汽分压V p 。

解 总压.,.101333033007p kPa t K ?====℃, (1) 30℃时,水的饱和蒸气压.4241s p kPa = 湿度 ...? (074241)

0622

06220018810133074241

s s p H kg kg p p ???==?=--?..水/干气

(2) 饱和湿度 (4241)

0622

062200272101334241

s s s p H kg kg p p ==?=--.水/干气 (3)露点d t 时的饱和湿度.00188s H kg kg =水/干气 .0622s

s s

p H p p =- (1013300188)

2970622062200188

s s s pH p kPa H ?=

==++

从水的饱和蒸气压为 2.97kPa 查得水的饱和温度为23.3℃,故空气的露点.233℃d t =

(4) .3000188t H kg kg ==℃,水/干气时,空气的焓为

()..1011882492H H t H =++

(...)../= 1011880018830249200188782kJ kg +??+?=干气 (5) t=30℃时的.4241s p kPa =

水汽分压 ...074241297V s p p kPa ?==?=

【7-3】在总压为101.3kPa 下测得湿空气的干球温度为50℃,湿球温度为30℃,试计算湿空气的湿度与水汽分压。

解 湿球温度50℃W t =时,水的饱和蒸气压.1234s p kPa =,比汽化热/2378W r kJ kg = 湿球表面处的湿空气,在总压.1013p kPa =及湿球温度50℃W t =时的湿度为 (1234)

0622

06220086310131234

s W s p H kg kg p p ==?=--...水/干气 空气在50℃t =时的湿度为 ().()..109

0086350300077水/2378

W W H W

H H t t kg kg k r α=-

-=-

-=?干气 湿空气的水汽摩尔分数为 ./..././.00771802

0110077180212895

y =

=+

水汽分压 ...0111013111V p yp kPa ==?=

【7-4】利用湿空气的I H -图填写下表的空白。

【7-5】空气的总压力为101.3kPa ,干球温度为20℃.湿球温度为15℃。该空气经过一预热器,预热至50℃后送入干燥器。热空气在干燥器中经历等焓降温过程。离开干燥器时相对湿度%80?=。利用1-H 图,试求:(1)原空气的湿度、露点、相对湿度、焓及水汽分压;(2)空气离开预热器的湿度、相对湿度及焓;(3)100m 3原空气经预热器加热,所增加的热量;(4)离开干燥器时空气的温度、焓、露点及湿度;(5)100m 3原空气在干燥器中等焓降温增湿过程中使物料所蒸发的水分量。

解 空气总压.1013p kPa =,干球温度t=20℃,湿球温度15℃W t =。

(1)原空气的湿度./000085H kg kg =水干气,露点012℃d t =,相对湿度%060?=,焓/043I kJ kg =干气,水汽分压.013V p kPa =。

(2) 空气离开预热器的温度t=50℃,求得湿度./1000085H H kg kg ==水干气,相对湿度%112?=,焓/172I kJ kg =干气。

(3) 原空气的比体积

()

..(..)30027320

07741244077412440010844273273

H T H m kg υ+=+=+?=..湿气/干气 3100m 原空气在预热器所增加的热量为 ()().10100

100

724334360844

H

Q I I kJ υ=

-?-==

(4) 空气在干燥器中为等焓降温增湿过程,离开干燥器时,已知相对湿度280%?=,

求得温度227℃t =,焓/272I kJ kg =干气,露点2

24℃d t =,湿度./20018H kg kg =水干气。

(5) 3100m 原空气,在干燥器中,等焓降温增湿过程中,使物料所蒸发的水分量为 ()()..21100

100

0.

0180.008511260844

H

W H H kg υ=

-=

-=水 【7-6】在去湿设备中,将空气中的部分水汽除去,操作压力为101.3kPa ,空气进口温度为20℃,空气中水汽分压为6.7kPa ,出口处水汽分压为1.33kPa 。试计算100m 3湿空气所除去的水分量。

解 总压...12101367133v v p kPa p kPa p kPa ===,, 空气进口湿度 .. (11167)

0622

062200441101367v v p H kg kg p p ==?=--.水/干气 空气出口湿度 (3222133)

0622

0622828101013133

v v p H kg kg p p -==?=?--.水/干气 进口湿空气的比体积 ()

() (31293)

07741244077412440.0441=0.89湿气/273273

H T H m kg υ=+=+?干气 100m 3湿空气中含有的干空气量为

.100

089

kg (干气)

,除去的水分量为 ()() (12100100)

00441000828402089089

H H kg -=-=.

.水 【7-7】湿空度的总压为101.3kPa ,温度为10℃,湿度为0.005kg 水/kg 干气。试计算:(1)空气的相对湿度1?;(2)空气温度升到35℃时的相对湿度φ。;(3)温度仍为35℃,总压提高到115kPa 时的相对湿度φ;(4)温度仍为第(1)问的10℃,若总压从101.3kPa 增大到500kPa ,试求此条件下的湿空气饱和湿度s H ,并与原空气的湿度H 比较,求出加压后每千克干空气所冷凝的水分量。

解 (1)总压../10130005p kPa H kg kg ==,湿度水干气 温度t=10℃时水的饱和蒸气压.11227s p kPa = 相对湿度 ().. .(.).11

00051013

06580622062200051227s Hp H p ??===++?..

另一解法:

湿空气中水汽摩尔分数 ./. (00051802)

0005180212895

y =

+//

水汽的分压 ./..././.00051802101308070005180212895v p yp kPa ??

==?= ?+??

相对湿度 (110807)

06581227

v s p p ?===

(2) 温度t=35℃时,水的饱和蒸气压为.25808s p kPa = 相对湿度 (121)

21227065801395808

s s p p ??==?= (3)与(2)问相比,总压由.231013改为115p kPa p kPa == 相对湿度?与总压p 成正比,故

(332)

2115

013901581013

p p ??==?= (4) 温度10℃t =时,水的饱和蒸气压为 .1227500s p kPa p kPa ==,总压

饱和湿度 ..../.1227

0622

06220001535001227

s s s p H kg kg p p ==?=--水干气 原空气的湿度 ./0005H kg kg =水干气 每千克干空气所冷凝的水分量为

.../0005000153000347s H H kg kg -=-=水干气

【7-8】氮气与苯蒸气的混合气体,总压力为102.4kPa 。在24℃时,混合气体的相对湿度为60%。(1)试计算混合气体的湿度(kg 苯蒸气/kg 氮气);(2)试计算使混合气中的苯蒸气冷凝70%时的饱和湿度s H ;(3)若混合气温度降为10℃,试计算总压力增加到多大,才能使苯蒸气冷凝70%。

苯的饱和蒸气压s p 用附录十的Antoine 方程计算。 解 总压.102424℃p kPa t ==,温度,相对湿度.106?=。 (1) 计算湿度1 H ..111024,06p kPa ?== 苯在24℃时的饱和蒸气压1s p 计算 .lg (11211033)

6030551212422079

s p kPa =-

=+

氮的摩尔质量./2802g M kg kmol =,苯的摩尔质量./7811V M kg kmol =。

... .. (111111*********)

=02132802102406121

v s g s M p H kg M p p ???=

??=--?苯蒸气/kg 氮气 (2) 苯蒸气冷凝70%时的饱和湿度s H 计算

.11

07s

H H H -= ()

.....111070303021300639s H H H kg =-==?=苯蒸气/kg 氮气 (3) 温度210℃t =,苯蒸气冷凝70%,总压力2p =? 苯在10℃时的饱和蒸气压2s p 计算

.lg .,..221211033

6030556071022079

s s p p kPa =-

=+

222

v s s g s M p H M p p =?

- (27811607)

006392802607p =?- 总压力增加到270.9kPa 时,才能使苯蒸气冷凝70%

干燥过程的物料衡算与热量衡算

【7-9】某干燥器的湿物料处理量为100kg 湿料/h ,其湿基含水量为10%(质量分数),干燥产品湿基含水量为2%(质量分数)。进干燥器的干燥介质为流量500kg 湿空气/h 、温度85℃、相对湿度10%的空气,操作压力为101.3kPa 。试求物料的水分蒸发量和空气出干燥器时的湿度H 2。

解 操作压力.1013p kPa =

湿物料处理量1100L kg =湿料/h ,湿基含水量.101ω=。干基含水量为 (1110101)

110109X ωω=

==

-- 产品湿基含水量.2002ω=,干基含水量为 (222002002)

11002098

X ωω=

==

-- (1) 物料的水分蒸发量W 湿物料中绝干物料的质量流量为

()().11110010190干料/c L L kg h ω=-=-=

水分蒸发量为 ()..(

)...120100290816水分/09098

c W L X X kg h =-=-= (2) 空气出干燥器时的湿度H 2计算

空气的流量为500kg 湿空气/h ,温度t=85℃时,水的饱和蒸气压.5874s p kPa =,相对湿度.01?=

空气进干燥器的湿度 .. (1015874)

0622

0622003831013015874

s s p H kg kg p p ???==?=--?...水/干气

干空气的质量流量为 .15005004821003831

G kg H =

==++干气/h H 2的计算如下

()21W G H H =-

(218160038300552482)

W H H kg G =

+=+=水/kg 干气

【7-10】某干燥器的生产能力为700kg 湿料/h ,将湿物料由湿基含水量0.4(质量分数)干燥到湿基含水量0.05(质量分数)。空气的干球温度为20℃,相对湿度为40%,经预热器加热到100℃,进入干燥器,从干燥器排出时的相对湿度为%60?=。若空气在干燥器中为等焓过程,试求空气消耗量及预热器的加热量。操作压力为101.3kPa 。

解 湿物料流量L=700kg 湿料/h ,湿基含水量.04ω=1,则干基含水量为 (1110404)

110406X ωω=

==

-- 产品湿基含水量.2005ω=,干基含水量为 (222005005)

11005095

X ωω=

==

-- 湿物料中绝干物料的质量流量为

()()./11700104420c L L kg h ω=-=-=干料

物料中的水分蒸发量为

()....120400542030206095c W L X X kg ??

=-=-= ???

水分/h

空气温度020℃t =,相对湿度.104?=,从I H -图上查得湿度./100057H kg kg =水干气。

经预热器加热,温度升到1100℃t =,湿度未变,为./1000057H H kg kg ==水干气,焓/1116I kJ kg =干气。

空气从干燥器出来时的相对湿度.206?=,从空气进干燥器的状态点1沿

()/116I kJ kg =干气的等I 线,直到.206?=时,空气出干燥器的湿度./20029H kg kg =水干

气。

空气消耗量 / (203023600)

36干气/002900057

W G kg s H H ===--

预热器的加热量为

()()()...1001036101188p H Q Gc t t H t t =-=?+- ()()

....361011880005710020294kW =+?-= 【7-11】在常压干燥器中将某物料从湿基含水量0.05(质量分数)干燥到湿基含水量0.005(质量分数)。干燥器的生产能力为7200kg 干料/h ,物料进、出口温度分别为25℃与65℃。热空气进干燥器的温度为120℃,湿度为0.007kg 水/kg 干气,出干燥器的温度为80℃。空气最初温度为20℃。干物料的比热容为./()18 ℃kJ kg ?。若不计热损失,试求:(1)干空气的消耗量G 、空气离开干燥器时

习题7-11附图

的湿度H 2;(2)预热器对空气的加热量。

解 已知数据如习题7-11附图所示。 物料的干基湿含量为 ..1110055

1100595

X ωω===

-- ..22200055

110005995

X ωω=

==

-- 水分蒸发量为 ()

/./125

572003439599500952c W L X X kg h kg s

=-??=?-= ???

=

(1)干空气消耗量G 与空气离开干燥器时的湿度2H 的计算 空气进、出干燥器的焓为

()()......1111I 101188H 2492H 101188000712024920007t =++=+?+?

/140kJ kg =干气

()() (2222222)

1011882492101188802492 =80.8+2642H I H t H H H =++=+??+?

物料进、出干燥器的焓为

()'.../11151841872550595s w I c X c kJ kg θ??

=+=+?= ???干料

()'

.../2225184187651184995s w I c X c kJ kg θ??=+=+?= ???

干料

干燥器的热量衡算

()()''1221c G I I L I I -=-

()()...2140808264272001184505G H --=- ().25922642788900

G H -=

(a )

干空气消耗量 .212343

0007

W G H H H =

=

--

(b )

由式()a 与式()b 求得

干空气消耗量 .441610G kg =?干气/h

空气离开干燥器时的湿度 H=0.0152kg 水/kg 干气

(2)预热器对空气的加热量Q p 计算 空气进预热器的焓为

()()......0000101188249210118800072024920007I H t H =++=+??+?

./379kJ kg =干气

()()..4

P 10416101403791180kW 36003600

G Q I I ?=-=-=

干燥速率与干燥时间

【7-12】 在恒速干燥阶段,用下列4种状态的空气作为干燥介质,试比较当湿度H 一定而温度t 升高及温度t 一定而湿度H 增大时,干燥过程的传热推动力w t t t ?=-与水汽化传质推动力m H H -H ?=有何变化,并指出哪种情况下的推动力最大。

(1) t=50℃,H=0.01 kg 水/kg 干气;(2) t=100℃,H=0.01 kg 水/kg 干气; (3) t=100℃,H=0.05 kg 水/kg 干气;(4) t=50℃,H=0.05 kg 水/kg 干气; 解 (1) t=50℃,H=0.01 (2) t=100℃.H=0. 01 w 2525t t =?=,..w 00210011H H =?= w 3565t t =?= ..w 00370027

H H =?=

(3) t=100℃,H=0.05 (4) t=50℃,H=0.05 ..475525w t t =?=,..0072500225w H H =?= ..42575w t t =?=,..w 0053

H 0003

H =?=

(2)与(1)比较,H 一定,t 增大,则w t 增大,w H 增大,t ?增大,H ?增大。 (3)与(2)比较,t 一定,H 增大,则w t 堵大,w H 增大,但t ?减小,H ?减小。 (3)与(4)比较,H 一定,t 增大,则w t 增大,w H 增大,t ?增大,H ?增大。 (4)与(1)比较,t 一定,H 增大,则w t 增大,w H 增大,但t ?减小,H ?减小。 结果是:t 增大,能使t ?、H ?都增大, H 增大,能使t ?、H ?都减小,

H 较小时,使t 增大,对t ?、H ?的增大效果显着。 第(2)种情况的推动力最大。

【7-13】在恒定干燥条件下,将物料从/X =0.33kg kg 1水干料,干燥至.X=009kg 水/kg

干料,共需7h ,问继续干燥至'

./2X 007kg kg =水干料,再需多少时间?已知物料的临界

含水量为0. 16 kg 水/kg 干料,平衡含水量为0.05kg 水/kg 干料(以上均为干基含水量)。降速阶段的干燥速率与物料的含水量近似呈线性关系。

解 已知./l X 033kg kg =水干料,./c X 016kg kg =水干料 ./2X 0 09kg kg =水干料,*./X 005kg kg =水干料

127h ττ+=

干燥时间计算式为

()11c

c c

L X X Au τ=

- *

c

X c u K X X =

-

()*****22211c c c c X c L X X X X X X Lc

n n AK X X Au X X τ-????--=

= ? ?--????

()***12121n c

C C C

c

L X X X X X X Au X X ττ????-+=

-+-?? ?-?????

? 将已知数据代入,得 ()........01600570330160160051n 009005C c L Au ?-???=-+- ???-???

? ./249C

c

L kg h kg Au =?水干料 当.2007X = (kg 水/kg 干料)时, ().........120160052490330160160051n 007005ττ?

-?

??+=-+-

???-????

=8.9h

需增加的时间为 8.9-7=1.9h

干燥综合题

【7-14】现将25o C ,湿度为0.01kg/kg 绝干气的空气在预热器中升温至90o C 后进入一干燥面积为48㎡的常压绝热干燥器,将1500kg 湿物料从含水量为18%(湿基)降至1.5%(湿基)。已知物料的临界含水量X C =0.1kg/kg 绝干料,平衡含水量X *

=0.01kg/kg 绝干料,恒定干燥条件下测得恒速阶段干燥速率为 2.2kg/(㎡·h),降速干燥阶段干燥速率与自由含水量呈直线变化。求:

(1) 完成上述干燥任务需消耗多少kg 新鲜空气?

(2) 若忽略预热器的热损失,蒸汽冷凝潜热为2205kJ/kg ,预热器中加热蒸汽的消耗量

(kg ).

(3) 所需干燥时间为小时?

(1) 消耗空气量

1230kg 0.18115001

L L 11C =ω)-()=-(= 0.21950.18

-10.18

-1X 111==ωω=

0.015230.015

-10.015

-1X 222==ωω=

251.30.01523)-51230(0.219)X -(X L W 21C ===kg

因为干燥过程为绝热过程,空气进出干燥器为等焓过程,即

222490H 50)1.88H (1.010.012490900.01)1.88(1.01+?+=?+??+

解得H 2=0.02593kg/kg 绝干气 绝干气消耗量绝干气-=-=-=

kg 101.5780.01

0.02593251.3

H H W H H W G 40212?=

原空气消耗G ‘=G (1+H 0)=1.587×104(1+0.01)=1.594×104kg 新鲜空气 (2) 预热器中蒸汽消耗量

Q P =G (1.01+1.88H 0)(t 1-t 0)=1.578×104(1.01+1.88×0.01)(90-25)=1.055×106kJ 加热蒸汽消耗量为

478.6kg 2205

101.055r Q D 6p

=?==

(3) X 2X C ,干燥过程包括恒速阶段和降速阶段,总干燥时间为

()()

() 4.375h 0.01-0.015230.01-0.10.01)ln -(0.10.1-0.21952.2481230 X -X X -X ln X -X X -X Au L *2*C *

C C 1c C 21=??

?

???+?=?

?????+τττ=+=

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

化工原理试题及答案

中南大学考试试卷(A) 2013 ~ 2014 学年2 学期时间110分钟化工原理课程48 学时 3 学分考试形式: 闭卷 专业年级:化工?制药?应化11级总分100分,占总评成绩70 % 一、选择填空(35分) 1?(2分) 某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ,当地大气压为101kPa,则泵入口处的绝对压强为( )? A. 74.3kPa; B. 101kPa; C. 127.6kPa? 2?(2分) 水在圆形直管中作滞流流动,流速不变,若管子直径增大一倍,则阻力损失为原来的( )? A. 1/4; B. 1/2; C. 2倍? 3?(4分) 当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为100mmHg,则该体系的绝对压强为Pa,真空度为Pa? 4?(2分) 一球形石英颗粒,分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降,若系统温度升高,则其在水中的沉降速度将,在空气中的沉降速度将? 5?(5分) 套管由Φ57×2.5mm和Φ25×2.5mm的钢管组成,则环隙的流通截面积等于,润湿周边等于,当量直径等于? 6?(2分) 板框压滤机中,最终的过滤速率是洗涤速率的( )? A.一倍 B.一半 C.四倍 D.四分之一

7?(4分) 冷热水通过间壁换热器换热,热水进口温度为90o C,出口温度为50o C,冷水进口温度为15o C,出口温度为53o C,冷热水的流量相同,且假定冷热水的物性为相同,则热损失占传热量的( )? A?5%; B?6%; C?7%; D?8%; 8?(2分) 为了减少室外设备的热损失,保温层外所包的一层金属皮应该是( ) A?表面光滑,颜色较浅; B?表面粗糙,颜色较深; C?表面粗糙,颜色较浅; D?表面光滑,颜色较深; 9?(4分) 黑体的表面温度从300℃升至600℃,其辐射能力增大到原来的倍?10?(1分) 采用多效蒸发的目的是为了提高( )? A. 完成液的浓度; B. 加热蒸汽经济程度; C. 生产能力 11、(1分) 多效蒸发中,蒸汽消耗量的减少是通过增加( )而换取的? A. 传热面积; B. 加热蒸汽压力; C. 传热系数 12?(1分) ( )加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大,致使后效的传热系数降低? A. 并流; B. 逆流; C. 平流 13?(1分) 离心泵的调节阀( ) , A.只能安在进口管路; 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 14?(1分) 泵的工作点( )? A 由泵铭牌上的流量和扬程所决定; B 即泵的最大效率所对应的点; C 由泵的特性曲线所决定; D 是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点?15?(3分) 在旋风分离器中,某球形颗粒的旋转半径为0.4 m,切向速度为15 m/s ?当颗粒与流体的相对运动属层流时,其分离因数K c为?

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’~

(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

化工原理试卷及答案

化工原理试卷及答案 1填空题(每空 1 分,共 20 分) 1.某容器内的绝对压强为200 kPa ,当地大气压为101.3 kPa ,则表压为______。 2.在重力沉降操作中,影响沉降速度的因素主要有 、 和 。 3.热量传递的基本方式有 、 和 。 4.吸收因子A 可表示为 ,它是 与 的比值。 5.空气的干球温度为t ,湿球温度为t w ,露点温度为t d ,当空气的相对湿度等于1时,则t 、 t w 和t d 的大小关系为 。 6.吸收操作一般用于分离 混合物,其原理是利用原料中各组分 差异来达到分离的目的;精馏操作则一般用于分离 混合物,其原理是利用原料中各组分的 差异来达到分离的目的。 7.恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括 阶段和 阶段。 8.全回流(R = ∞)时,精馏段操作线的斜率为 ,提馏段操作线的斜率为 ,对相同的x D 和x W ,部分回流比全回流所需的理论板数 。 一、 选择题(每小题 2 分,共 20 分) 1.不可压缩流体在圆管内作稳定流动,流动速度与管径的关系是 ( ) A . 21221()u d u d = B .2112 2 ()u d u d = C . 11 22 u d u d = D . 12 21 u d u d = 2.离心泵的特性曲线是在哪种情况下测定 ( ) A .效率一定 B .功率一定 C .转速一定 D .管路(l +∑l e )一定 3. 对一台正在工作的列管式换热器,已知α1=11600 W?m -2?K -1 ,α2=116 W?m -2?K -1,要提高总传热系数K ,最简单有效的途径是 ( ) A .设法增大α1 B .设法增大α2 C .同时增大α1和α2 D .不确定 4.在降尘室内,要使微粒从气流中除去的条件是 ( )

化工原理作业答案

化工原理作业答案 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】

Pa ,乙地区的平均大气压力为 kPa ,在甲地区的某真空设备上装有一个真空表,其读数为20 kPa 。若改在乙地区操作,真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地 区 操 作 时相同? 解:(1)设备内绝对压力 绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=?-? (2)真空表读数 真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=?-? 5.如本题附图所示,流化床反应器上装有两个U 管压差计。读数分别为R 1=500 mm ,R 2=80 mm ,指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散,于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水,其高度R 3=100 mm 。试求A 、B 两点的表压力。 解:(1)A 点的压力 ()(表)Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ?=??+??=+=gR gR p ρρ (2)B 点的压力 13.如本题附图所示,用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。已知储罐内液面维持恒定,其上方压力为? Pa 。流体密度为800 kg/m 3。精馏塔进口处的塔内压力为? Pa ,进料口高于储罐内的液面8 m ,输送管道直径为φ68 mm ?4 mm ,进料量为20 m 3/h 。料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg ,求泵的有效功率。 解:在截面-A A '和截面-B B '之间列柏努利方程式,得 19.用泵将2×104 kg/h 的溶液自反应器送至高位槽(见本题附图)。反应器液面上方保持×103 Pa 的真空度,高位槽液面上方为大气压。管道为φ76 mm ×4 mm 的钢管, 总长 为35 m ,管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计(局部阻力系数为4)、五个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为17 m 。若泵的效率 为,求泵的轴功率。(已知溶液的密度为1073 kg/m 3,黏度为? Pa ?s 。管壁绝对粗糙度可取为0.3 mm 。) 解:在反应器液面1-1,与管路出口内侧截面2-2,间列机械能衡算方程,以截面1-1,为基准水平面,得 22b1b2121e 2f 22u u p p gz W gz h ρρ +++=+++∑ (1) 式中 z 1=0,z 2=17 m ,u b1≈0 p 1=×103 Pa (表),p 2=0 (表) 将以上数据代入式(1),并整理得

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

化工原理试题及答案

化工原理试题及答案(绝密请勿到处宣扬) 12月25日 一、填空题(共15空,每空2分,共30分) 1. 一容器真空表读数为10 kpa,当地大气压强为100 kpa,则此容器的绝对压强和表压强(以kpa计)分别为:(90kpa)和( -10kpa)。 2. 热传导只发生在固体和(静止)的或(滞)流动的流体中。 3. 物体的吸收率越(大),其辐射能力越(大)。(填大或小) 4. 蒸发中以(二次蒸汽)是否再利用而分为单效或多效蒸发。 5. 蒸发中的温度差损失主要由溶液中的(不挥发溶质)、液柱的(静压头)和管路(阻力)所引起的沸点升高三部分组成。 6. 一容器压力表读数为10 kpa,当地大气压强为100 kpa,则此容器的绝对压强(以kpa计)为:(90kpa)。 7. 对于同种流体,自然对流时的对流传热系数比时的(小)。(填大或小) 8. 物体的吸收率越大,其辐射能力越(大),所以黑体的辐射能力比灰体的(大)。(填大或小) 9. 蒸发操作所用的设备称为(蒸发器)。 10. 按二次蒸汽是否被利用,蒸发分为(单效蒸发)和(多效蒸发)。 二、选择题(共5题,每题2分,共10分) 1. 对吸收操作有利的条件是:(D) A. 操作温度高、压强高; B. 操作温度高、压强低; C. 操作温度低、压强低; D. 操作温度低、压强高 2. 精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板(A ),液相温度较下层塔板() A. 高,低; B. 低,高; C. 高,高; D. 低,低 3. (D )是塔内气液两相总体上呈逆流流动,而在每块塔板上呈均匀的错流流动。 A. 板式塔的传质意图; B. 板式塔的设计过程; C. 板式塔的恒摩尔流要求; D. 板式塔的设计意图 4. 恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的(C)及与物料的接触方式都不变。 A. 温度、焓值、湿度; B. 流速、压强、湿度; C. 流速、温度、湿度; D. 温度、湿度、压强 5. 对于湿物料的湿含量,下面哪种说法是正确的?(B) A. 平衡水一定是自由水; B. 平衡水一定是结合水; C. 自由水一定是结合水; D. 自由水一定是非结合水 6. 当二组分液体混合物的相对挥发度为( C)时,不能用普通精馏方法分离。当相对挥发度为( A )时,可以采用精馏方法

化工原理 第一章 习题及答案

化工原理第一章习题及答案

第一章流体流动 问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件? 答1.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。 质点是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。问题2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点? 答2.前者描述同一质点在不同时刻的状态;后者描述空间任意定点的状态。 问题3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降? 答3.分子间的引力和分子的热运动。 通常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;温度上升,热运动加剧,粘度上升。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,温度上升,分子间的引力下降,粘度下降。 问题4. 静压强有什么特性? 答4.静压强的特性:①静止流体中任意界面

上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力;②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等;③压强各向传递。 问题 5. 图示一玻璃容器内装有水,容器底面积为8×10-3m2,水和容器总重10N。 (1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向); (2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少?哪一侧的压力大?为什么? 题5附图题6附图 答5.1)图略,受力箭头垂直于壁面、上小下

大。 2)内部压强p=ρgh=1000×9.81×0.5=4.91kPa ; 外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa<内部压强4.91kPa 。 因为容器内壁给了流体向下的力,使内部压强大于外部压强。 问题 6. 图示两密闭容器内盛有同种液体,各接一U 形压差计,读数分别为R 1、R 2,两压差计间 用一橡皮管相连接,现将容器A 连同U 形压差计一起向下移动一段距离,试问读数R 1与R 2有何变化?(说明理由) 答6.容器A 的液体势能下降,使它与容器B 的液体势能差减小,从而R 2减小。R 1不变,因为该 U 形管两边同时降低,势能差不变。 问题7. 为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好? 答7.由静力学方程可以导出Δp=H(ρ冷-ρ热)g ,所以H 增加,压差增加,拔风量大。 问题8. 什么叫均匀分布? 什么叫均匀流段? 答8.前者指速度分布大小均匀;后者指速度方向平行、无迁移加速度。 问题9. 伯努利方程的应用条件有哪些?

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

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’~

化工原理期末试题及答案

模拟试题一 1当地大气压为745mmHg测得一容器内的绝对压强为350mmHg,则真空度为395 mmHg。测得另一容器内的 表压强为1360 mmHg,则其绝对压强为2105mmHg ____ 。 2、流体在管内作湍流流动时,在管壁处速度为0 ,临近管壁处存在层流底层,若Re值越大,则该层厚 度越薄 3、离心泵开始工作之前要先灌满输送液体,目的是为了防止气缚现象发生:而且离心泵的安装高度也不能 够太高,目的是避免汽蚀现象发生。4、离心泵的气蚀余量越小,则其抗气蚀性能越强。 5、在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气,总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数,而壁温接近于 饱和水蒸汽侧流体的温度值。 6、热传导的基本定律是傅立叶定律。间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻_大(大、小)一侧的:?值。间壁换热器管壁温度t w接近于:?值大(大、小)一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中,所用材料的导热系数愈小,则该壁面的热阻愈大(大、小),其两侧的温差愈大(大、小)。 7、Z=(V/K Y a. Q.(y i —Y2)/ △ Y m,式中:△ Y m称气相传质平均推动力,单位是kmol吸收质/kmol惰气;(Y i—丫2) /△ Y m称气相总传质单元数。 8、吸收总推动力用气相浓度差表示时,应等于气相主体摩尔浓度和同液相主体浓度相平衡的气相浓度之 差。 9、按照溶液在加热室中运动的情况,可将蒸发器分为循环型和非循环型两大类。 10、______________________________________________________________________________________ 蒸发过程中引起温度差损失的原因有:溶液蒸汽压下降、加热管内液柱静压强、管路阻力。____________________________ 11、工业上精馏装置,由精馏塔塔、冷凝器、再沸器等构成。 12、分配系数k A是指』A/X A—,其值愈大,萃取效果越好。 13、萃取过程是利用溶液中各组分在某种溶剂中溶解度的差异而达到混合液中组分分离的操作。 14、在实际的干燥操作中,常用干湿球温度计来测量空气的湿度。 15、对流干燥操作的必要条件是湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水分分压;干燥过程是热量传递和质 量传递相结合的过程。 1、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动,则各截面上的( D ) A.速度不等 B.体积流量相等 C.速度逐渐减小 D.质量流速相等 2、装在某设备进口处的真空表读数为-50kPa,出口压力表的读数为100kPa,此设备进出口之间的绝对压强差为 (A A. 50 B. 150 C. 75 D .无法确定 3、离心泵的阀门开大时,则( B )。A ?吸入管路的阻力损失减小 C .泵入口处真空度减小 D .泵工作点的扬程升高 4、下列(A )不能实现对往复泵流量的调节。 A .调节泵出口阀的开度 C .改变活塞冲程D.改变活塞往复频率 5、已知当温度为T时,耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力,则铝的黑度( B .泵出口的压力减小 B ?旁路调节装置 D )耐火砖的黑度。 ,使空气温度由20 C升至80 C,

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 2 22322642d lu u d l du u d l h f ρμμ ρλ= ??=??= 得 1624 4 212 212 212212121 2==??? ? ??=???? ??????? ??==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 55 2121421 2211221 2==??? ? ??=????? ??==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

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

化工原理习题 含答案

·流体 流动部分 1.某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3 的重油(如附图所示),油面最高时离罐底9.5 m ,油面上方与大气相通。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔,其中心距罐底1000 mm ,孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ,问至少需要几个螺钉(大气压力为101.3×103 Pa )? 解:由流体静力学方程,距罐底1000 mm 处的流体压力为 作用在孔盖上的总力为 每个螺钉所受力为 因此 2.如本题附图所示,流化床反应器上装有两个U 管压差计。读数分别为R 1=500 mm ,R 2=80 mm ,指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散,于右 侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水,其高度R 3=100 mm 。试求A 、B 两点的表压力。 习题2附图 习题1附图

解:(1)A点的压力 (2)B点的压力 3、如本题附图所示,水在管道内流动。为测量流体压力,在管道某截面处连接U管压差计,指示液为水银,读数R=100毫米,h=800mm。为防止水银扩散至空气中,在水银液面上方充入少量水,其高度可忽略不计。已知当地大气压为101.3KPa试求管路中心处流体的压力。 解:设管路中心处流体的压力为p P A =P A P + ρ 水gh + ρ 汞 gR = P P=p 0- ρ 水 gh - ρ 汞 gR =(101.3×103-1000×9.8x0.8 - 13600×9.8×0.1) P=80.132kpa 4、如本题附图所示,高位槽内的水位高于地面7 m,水从φ108 mm×4 mm的管道中流出,管路出口高于地面1.5 m。已知水流经系统的能量损失可按∑h f=5.5u2计算,其中u为水在管内的平均流速(m/s)。设流动为稳态,试计算(1)A-A'截面处水的平均流速;(2)水的流量(m3/h)。

化工原理作业答案 (1)

Pa ,乙地区的平均大气压力为 kPa ,在甲地区的某真空设备上装有一个真空表,其读数为20 kPa 。若改在乙地区操作,真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同? 解:(1)设备内绝对压力 绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=?-? (2)真空表读数 真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=?-? 5.如本题附图所示,流化床反应器上装有两个U 管压差计。读数分别为R 1=500 mm , R 2=80 mm ,指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散,于右侧的U 管与大气连通的玻璃 管内灌入一段水,其高度R 3=100 mm 。试求A 、B 两点的表压力。 解:(1)A 点的压力 ()(表)Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ?=??+??=+=gR gR p ρρ

(2)B 点的压力 13.如本题附图所示,用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。已知储罐内液面维持恒定,其上方压力为? Pa 。流体密度为800 kg/m 3。精馏塔进口处的塔内压力为? Pa ,进料口高于储罐内的液面8 m ,输送管道直径为φ68 mm ?4 mm ,进料量为20 m 3/h 。料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg ,求泵的有效功率。 解:在截面-A A '和截面-B B '之间列柏努利方程式,得 19.用泵将2×104 kg/h 的溶液自反应器送至高位槽(见本题附图)。反应器液面上方保持×103 Pa 的真空度,高位槽液面上方为大气压。管道为φ76 mm ×4 mm 的钢管,总长为35 m ,管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计(局部阻力系数为4)、五个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为17 m 。若泵的效率为,求泵的轴功率。(已知溶液的密度为1073 kg/m 3,黏度为? Pa ?s 。管壁绝对粗糙度可取为 mm 。) 解:在反应器液面1-1,与管路出口内侧截面2-2,间列机械能衡算方程,以截面1-1,为基准水平面,得 22b1b2121e 2f 22u u p p gz W gz h ρρ +++=+++∑ (1) 式中 z 1=0,z 2=17 m ,u b1≈0 p 1=×103 Pa (表),p 2=0 (表) 将以上数据代入式(1),并整理得 =×17+24312.+1073109.253?+f h ∑=+f h ∑

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

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