化工原理(杨祖荣主编)课后习题解答
、第二章 非均相物系分离
1、试计算直径为30μm 的球形石英颗粒（其密度为2650kg/ m 3），在20℃水中和20℃常压空气中的自由沉降速度。
解：已知d =30μm 、ρs =2650kg/m 3
（1）20℃水 μ=1.01×10-3Pa·s ρ=998kg/m 3 设沉降在滞流区，根据式（2-15）
m/s 1002.810
01.11881.9)9982650()1030(18)(43
262---?=???-??=-=μρρg d u s t 校核流型
)2~10(1038.210
01.19981002.81030423
46-----∈?=?????==
μ
ρ
t t du Re 假设成立， u t =8.02×10-4m/s 为所求
（2）20℃常压空气 μ=1.81×10-5Pa·s ρ=1.21kg/m 3 设沉降在滞流区
m/s 1018.710
81.11881.9)21.12650()1030(18)(25
262---?=???-??=-=μρρg d u s t 校核流型：
)2~10(144.010
81.121.11018.710304
5
26----∈=?????==
μ
ρ
t t du Re 假设成立，u t =7.18×10-2m/s 为所求。
2、密度为2150kg/ m 3的烟灰球形颗粒在20℃空气中在层流沉降的最大颗粒直径是多少？ 解：已知ρs =2150kg/m 3
查20℃空气 μ=1.81×10-5Pa.s ρ=1.21kg/m 3
当2==
μ
ρ
t t du Re 时是颗粒在空气中滞流沉降的最大粒径，根据式（2-15）并整理
218)(2
3==-μρ
μ
ρρρt s du g d 所以
μm 3.77m 1073.721
.181.9)21.12150()1081.1(36)(36532
532=?=??-??=-=--ρρρμg d s
3、直径为10μm 的石英颗粒随20℃的水作旋转运动，在旋转半径R ＝0.05m 处的切向速度为12m/s ，，求该处的离心沉降速度和离心分离因数。 解：已知d =10μm 、 R =0.05m 、 u i =12m/s 设沉降在滞流区，根据式（2-15）g 改为u i / R 即
cm/s 62.2m/s 0262.005.0121001.118)9982650(1018)(2
3
1022==???-?=?-=--R u d u i s r μρρ
校核流型
)2~10(259.010
01.19980262.0104
3
5---∈=???==
μ
ρ
r t du Re u r =0.0262m/s 为所求。
所以 29481
.905.0122
2=?==
Rg u K i c
4、某工厂用一降尘室处理含尘气体，假设尘粒作滞流沉降。下列情况下，降尘室的最大生产能力如何变化？
（1） 要完全分离的最小粒径由60μm 降至30μm ； （2） 空气温度由10℃升至200℃；
（3） 增加水平隔板数目，使沉降面积由10m 2增至30 m 2。
解： 根据μ
ρρ18)(2g d u s c tc -= 及V S =blu tc
（1）4
1)6030()(22''
'====c c tc tc s s d d u u V V
（2）查10℃空气 μ=1.76×10-5Pa·s 200℃空气 μ‘
=2.60×10-5Pa·s
677.010
60.21076.15
5'''=??===--μμtc tc s s u u V V （3）0.310
30)()(''===bl bl V V s s
5、已知含尘气体中尘粒的密度为2300kg/ m 3。气体流量为1000 m 3/h 、黏度为3.6×10－
5Pa.s 、密
度为0.674kg/ m 3，若用如图2-6所示的标准旋风分离器进行除尘，分离器圆筒直径为400mm ，试估算其临界粒径及气体压强降。
解：已知ρs =2300kg/m 3 、V h =1000m 3/h 、μ=3.6×10-5Pa.s 、 ρ=0.674 kg/m 3、 D =400mm=0.4m ，
根据标准旋风分离器 h =D /2 、B =D /4 故该分离器进口截面积 A =hB =D 2/8 所以 m /s 89.134.03600810002
=??==
A V u s i 根据式（2-26） 取标准旋风分离器N =5 则
μm 8m 108.089
.132300514.34
/4.0106.39π955=?=??????==
--i s c u N B d ρμ
根据式（2-30） 取ξ=8.0
Pa 5202
89.13674.00.822
=??==?i
f u p ρξ
6、有一过滤面积为0.093m 2的小型板框压滤机，恒压过滤含有碳酸钙颗粒的水悬浮液。过滤时间为50秒时，共得到2.27×10-3 m 3的滤液；过滤时间为100秒时。共得到3.35×10-3 m 3的滤液。试求当过滤时间为200秒时，可得到多少滤液？
解：已知A =0.093m 2 、t 1=50s 、V 1=2.27×10-3m 3 、t 2=100s 、V 2=3.35×10-3m 3 、t 3=200s
由于 33
111041.24093.01027.2--?=?==A V q 33
221002.36093
.01035.3--?=?==A V q 根据式（2-38a ）
2
22
2
112122Kt q q q Kt q q q e e =+=+
K
q K q e e 1001002.362)1002.36(501041.242)1041.24(3
2
3323=??+?=??+?----
联立解之：q e =4.14×10-3 K =1.596×10-5
因此 5
332310596.12001014.42--??=??+q q
q 3=0.0525
所以 V 3=q 3A =0.0525×0.093=4.88×10-3m 3
7、某生产过程每年须生产滤液3800 m 3，年工作时间5000h ，采用间歇式过滤机，在恒压下每一操作周期为2.5h ，其中过滤时间为1.5h ，将悬浮液在同样操作条件下测得过滤常数为K =4×10-6m 2/s ； q e =2.5×10-2m 3/m 2。滤饼不洗涤，试求：
（1） 所需过滤面积，
（2） 今有过滤面积8m 2的过滤机，需要几台？
解：已知生产能力为3800m 3滤液/年，年工作日5000h ， T =2.5h ，t =1.5h ，
K =4×10-6m 2/s ，q e =2.5×10-2m 3/m 2 ， （1） 因为 Q =3800/5000=0.76m 3滤液/h 由式（2-42） 5
.2360076.0V
T V =
=
所以 V=2.5×0.76=1.9 m 3
由式（2-38a ）
A
A A
A Kt A V
q A V e 2226222105.961.31016.236005.1104)9
.1(105.22)9.1()(2)(----?+=????=??+=+ 解之 A=14.7 m 2≈15 m 2
(2) 因为过滤机为8 m 2/台， 所以需2台过滤机。
8、BMS50/810-25型板框压滤机，滤框尺寸为810×810×25mm ，共36个框，现用来恒压过滤某悬浮液。操作条件下的过滤常数为K =2.72×10-5 m 2/s ；q e =3.45×10-3m 3/m 2。每滤出1 m 3滤液的同时，生成0.148 m 3的滤渣。求滤框充满滤渣所需时间。若洗涤时间为过滤时间的2倍，辅助时间15min ，其生产能力为多少？
解：滤框总容积V 0=0.812×0.025×36=0.590 m 3 过滤面积 A =0.812×2×36=47.2 m 2
s 2831072.20845.01045.320845.02/m m 0845.02
.47148.0590.05
322230=????+=+==?===
--K q q q t vA V A V q e
生产总周期为T =283+2×283+15×60=1749s 由
vA V A V 0= 得一个周期滤液量为 30m 99.3148
.0590
.0===v V V
所以生产能力为h /m 21.81749
99
.3360036003滤液=?==T V Q
9、有一直径为1.75m ，长0.9m 的转筒真空过滤机过滤水悬浮液。操作条件下浸没度为126o ，转速为1r/min ，滤布阻力可以忽略，过滤常数K 为5.15×10-6m 2/s ，求其生产能力。
解：因为过滤面积 A =πDL =3.14×1.75×0.9=4.95m 2
浸没度ψ=126°/360°=0.35 由式（2-45a ）
h
/m 09.31015.535.016095.46060603
6滤液=??????==-K n A Q ψ
10、某转筒真空过滤机每分钟转2转，每小时可得滤液4 m 3。若过滤介质阻力可以忽略，每小时获得6 m 3滤液时转鼓转速应为多少？此时转鼓表面滤饼的厚度为原来的多少倍？操作中所用的真空度维持不变。
解：已知 Q 1=4m 3/h ，n 1=2r/min ，Q 2=6m 3/h ，V e =0 由式（2-45a ）两边平方，得
122160)60(Kn A Q ψ?= ①
222
260)60(Kn A Q ψ?= ②
②/①
21
2212Q Q n n = 所以 r /m i n
5.42)46
(22=?=n
由式（2-35）得111V A L v =
2
22V A
L v = 而v 1=v 2 又A 不变，以1小时为计算基准， 则Q 1=V 1 Q 2=V 2 故
2211V L V L = 1111225.1)4
6
()(L L L V V L ===
第三章 传热
1. 红砖平壁墙，厚度为500mm ，内侧温度为200℃，外侧温度为30℃，设红砖的平均导热系数为0.57 W/(m·℃)。试求：（1）单位时间、单位面积导出的热量；（2）距离内侧350mm 处的温度。 解：（1）()()8.193302005
.057.021=-=-=t t b
q λ
W/m 2
(2) ()()8.193'20035
.057.0''
1=-=-=
t t t b q λ
解得：t ’=81℃
2. 在外径100mm 的蒸汽管道外包一层导热系数为0.08 W/(m·℃)的绝热材料。已知蒸汽管外壁150℃，要求绝热层外壁温度在50℃以下，且每米管长的热损失不应超过150W/m ，试求绝热层厚度。 解：()15050
ln 5015008.014.32ln 1)(221221=-???=-==
r r r t t L
Q q λπ
解得：r 2=69.9mm ； 壁厚：r 2-r 1=19.9mm
3. 某燃烧炉炉墙由耐火砖、绝热砖和普通砖三种砌成，它们的导热系数分别为1.2W/(m·℃)，0.16 W/(m·℃)和0.92 W/(m·℃)，耐火砖和绝热转厚度都是0.5m ，普通砖厚度为0.25m 。已知炉内壁温为1000℃，外壁温度为55℃，设各层砖间接触良好，求每平方米炉壁散热速率。 解： 11213
3
221141λλλλb t t b b b t t q -=+
+-=
2/81.24792.025.016.05.02.15.055
1000m W =++-=
4. 燃烧炉炉墙的内层为460mm 厚的耐火砖，外层为230mm 厚的绝热砖。若炉墙的内表面温度t 1为1400℃，外表面温度t 3为100℃。试求导热的热通量及两种砖之间的界面温度。设两种砖接触良好，已知耐火砖的导热系数为λ1＝0.9+0.0007t ，绝热砖的导热系数为λ2＝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℃，λ单位为W ／(m·℃)。 解：)(211
11t t b q q -=
=λ)(322
22t t b q -=
=λ
（a ）
20007
.09.02
11t t ++=λ 2
0003.03.0322t t ++=λ 14001=t ℃，1003=t ℃；460b 1=mm ，2302=b mm
将以上数据代入(a)式解得：9492=t ℃；1689=q （Ｗ／m 2）
5. 设计一燃烧炉时拟采用三层砖围成其炉墙，其中最内层为耐火砖，中间层为绝热砖，最外层为普通砖。耐火砖和普通砖的厚度分别为0.5m 和0.25m ，三种砖的导热系数分别为1.02 W/(m·℃)、0.14 W/(m·℃)和0.92 W/(m·℃)，已知耐火砖内侧为1000℃，普通砖外壁温度为35℃。试问绝热砖厚度至少为多少才能保证绝热砖内侧温度不超过940℃，普通砖内侧不超过138℃。
解：11213
3221141λλλλb t t b b b t t q -=+
+-=
02.15.0100092.025.014.002.15.035
100022t b -=++-=
（a ）
将t 2=940℃代入上式，可解得b 2=0.997m 3
34333221141λλλλb t t b b b t t q -=+
+-=
92.025.03592.025.014.002.15.035
100032-=++-=
t b (b)
将t 3=138oC 解得b 2=0.250m
将b 2=0.250m 代入(a)式解得：t 2=814.4℃ 故选择绝热砖厚度为0.25m
6. 550?φmm 的不锈钢管，其材料热导率为21W/m·K ；管外包厚40mm 的石棉，其材料热导率为
0.25W/(m·K)。若管内壁温度为330℃，保温层外壁温度为105℃，试计算每米管长的热损失； 解：这是通过两层圆筒壁的热传导问题，各层的半径如下
m 02.0mm 201==r 管内半径,
m 025.0mm 252==r 管外半径
()m 065.004.0025.03=+=+r 保温层厚度管外半径
每米管长的热损失：
9.3682565ln 25.012025ln 211)
105330(14.32ln
1ln 1)(22
3212131=+-??=+-=r r r r t t l
Q λλπW/m
7. 蒸汽管道外包有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层，设外层的对数平均直径为内层的2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变为原来的多少倍？说明在本题情况下，哪一种材料放在内层较为适合?解：内外m m d d 2=
内外m m r r 2=
12122
3
23ln )
(2ln r r
r r r r r r -=- 因为1223r r r r -=-，所以1
223ln ln
2r r
r r = 位置互换前，λλ=内，λλ2=外，则每米管长的热损失 231231ln 1ln 1)(π2r r r r t t l
Q
外内
λλ+-=2
32331ln 21
ln 2)
(π2r r r r t t λλ+-=
位置互换后，λλ=外，λλ2=内，每米管长热损失q ′ 231231ln 1ln 1)(π2‘
r r r r t t l
Q 外内
λλ+-=2
32331ln 1ln 221
)
(π2r r r r t t λλ+??-=
25.11
12/12'=++=Q Q 故位置互换前，即导热系数小的材料放在内层时，会取得较好的保温效果。
8 常压下温度为20℃的空气以60m 3/h 的流量流过直径为φ57?3.5mm 、长度为3m 的换热管内，被加热升温至80℃，试求管内壁对空气的对流传热系数。 解：空气的定性温度：502
80
20=+=
t ℃。在此温度查得空气的物性数据如下： K J/kg 005.1p ?=k c ，K W/m 0283.0?=λ
，s Pa 1096.15??=-μ 3kg/m 854.0=ρ
()50.8105.3257785.03600
/604
6
22
=??-?=
=
-d
q u V π
m/s
10000185181096.1854.05.805.0Re 5
>=???=
=
-μρ
du
696.00283
.01096.110005.1Pr 5
3p =???==-λμ
c
l/d=3/0.05=60
2.29696.01851805
.00283.0023.0Pr Re 023.04.08.04.08.0=???==d
λαW/m 2
?K
9. 96%的硫酸在套管换热器中从90℃冷却至30℃。硫酸在直径为φ25×2.5mm 、长度为3m 的内管中流过，流率为800kg ／h 。已知在管内壁平均温度下流体的粘度为9.3cP 。试求硫酸对管壁的传热膜系数。已知硫酸在定性温度下的物性如下：K J/kg 6.1p ?=k c ，
K W/m 36.0?=λ
s Pa 100.83??=-μ 3k g /m 1836=ρ
解：385.01836
)02.0(4
π
3600800
2=??=
u ｍ/s
176710
81836
385.002.03
=???=
=
-μ
ρ
du Re （层流）
6.3536
.0108106.13
3=???==-λμ
p c Pr
由于管子很细，液体黏度较大，故可忽略自然对流的影响，α可用下式计算：
14
.031)()(86
.1W
l d RePr d μμλ
α= 245)3
.98()3000206.351767(02.036.086.114
.031=???
= W/m 2?K 10. 98％的硫酸以0.6m/s 的流速在套管换热器的环隙间流动。 硫酸的平均温度为70℃，换热器内管直径为φ25×2.5mm ，外管直径是φ51×3mm 。试求：硫酸的对流传热系数。已知定性温度下
硫酸的物性为： K J/kg 58.1p ?=k c ，K W/m 36.0?=λ s Pa 104.63??=-μ 3kg/m 1836=ρ；壁温60℃下硫酸黏度67.=w μcP
解：以d 1及d 2分别代表内管外径和外管内径，则当量直径d e 为
02.0025.0045.0ππ4π4π4122
12122e =-=-=+-=d d d d d d d m 3442104.618366.002.03
e =???=
=
-μρ
u d Re （过渡区）
1.2836
.0104.61058.13
3=???==-λμ
p c Pr
湍流时的对流传热系数：
14.031
8.0)(
027
.0'w e
Pr
Re d μμλα=974)6
.74.6()1.28()3442(02.036.0027.014.0318.0=?= W/m 2
?K 校正系数：742.0)
3442(1061Re
10618
.158
.15=?-
=?-
=f
过渡区时对流传热膜系数：'ααf =5.722973742.0=?= W/m 2?K
11 水在一定流量下流过某套管换热器的内管，温度可从20℃升至80℃，此时测得其对流传热系数为1000W/(m 2?K)。试求同样体积流量的苯通过换热器内管时的对流传热系数为多少？已知两种情况下流动皆为湍流，苯进、出口的平均温度为60℃。 解： 由
()℃502
8020=+查得水物性：K)kJ/(kg 174.4p
?=c
，K)W/(m 6473.0?=λ，3kg/m 1.988=ρ，
s Pa 1092.545??=-μ。查得℃60时，苯的物性：K)kJ/(kg 851.1p ?='c ，K)W/(m 136.0?='λ，
3kg/m 836='ρ，s Pa 104.03??='-μ
541.36473
.01092.5410174.4Pr 5
3p =???==-λμ
c
αλρμ=??
?
?
?002308
04
.Pr ..d du
444.5136
.0104.010851.1r P 3
3p
=???='''='-λμc
2814.0541.3444.54.01.9885492.08366473.0136.0Pr r P '4
.08
.04
.08
.0=??
? ????
? ????=??
?
??'???
?
??''='ρμρμλλαα
K)W/(m 4.28110002814.02?=?='α
12 150℃的饱和水蒸汽在一根外径为100mm 、长0.75m 的管外冷凝，已知管外壁温度为110℃。
分别求该管垂直和水平放置时的蒸汽冷凝传热系数。 解：（1）假定冷凝液为层流流动，则
4
/13
213.1???
?
???=t l g r μλρα垂直
膜温为（150+110）/2=130℃，此温度下水的物性为：ρ=934.8kg/m 3；μ=0.218mPa ?s ；λ=0.686W/(m ?K) 150℃时水的相变焓为：r =2119kJ/kg 。所以
()()
K m W/5.618311015075.010218.0686.081.98.93410211913.124
/133
23?=???
?
??-????????=-垂直
α
校核冷凝液膜的流动是否为层流。冷凝液膜流动雷诺数计算如下：
μ
αr t l ?=
垂直4Re
将相关数据代入上式可得：()1800160610218.010211911015075.05.61834Re 3
3<=???-???=-
层流假定成立，以上计算有效。
（2）当管水平放置时，直接用如下公式计算蒸汽冷凝传热系数：
062.11.075.0642.013.1725.025
.025
.0=?
?
?
???=??
? ??=d l 垂直
水平αα
9.65665.6183062.1062.1=?==垂直水平αα W/m 2?K
13. 竖直放置的蒸汽管，管外径为l00mm ，管长3.5m 。若管外壁温度110℃，周围空气温度为30℃，试计算单位时间内散失于周围空气中的热量。
解：定性温度
702
30
110=+℃下，空气的物理性质为： c P ＝1.009kJ/（kg·℃），λ＝0.0297Ｗ/（ｍ·℃），μ＝2.06×10-5Pa ?s ，ρ＝1.029kg/ｍ3 体积膨胀系数
131091.2)
15.27370(1
1--?=+==
K T β 格拉斯霍夫准数()()
112
52
332
2
31044.21006.2029.15.33011081.91091.2?=???-???=
?=
--μ
ρβtl g Gr
普朗特准数 700.00297
.01006.210009.1Pr 5
3=???==-λμ
p c
则 11810708.1700.01044.2Pr ?=??=?Gr
36.6)10708.1(5
.30297.0135.0Pr)(135.031
3111=??=?=Gr l λαW/m 2
·℃
Q =αA Δt =6.36×π×0.1×3.5×（110-30）= 559.2W
14 在一套管式换热中用的冷却水将流量为1.25kg/s 的苯由80℃冷却至40℃。冷却水进口温度
为25℃，其出口温度选定为35℃。试求冷却水的用量。
解：苯的平均温度为60℃，查得该温度下其比热为：1.860kJ/kg·℃ 水的平均温度为30℃，查得该温度下其比热为：4.174kJ/kg·℃ 热平衡方程：()()12222111t t c q T T c q Q p m p m -=-=
冷却水用量：()()
()()
23.2253510174.4408010860.125.1331221112=-??-???=--=
t t c T T c q q p p m m kg/s=8021kg/h
15 流量为10000m 3/h （标准状况）的空气在换热器中被饱和水蒸汽从20℃加热至60℃，所用水蒸汽的压强为400kPa （绝压）。若设备热损失为该换热器热负荷的6%，试求该换热器的热负荷及加热蒸汽用量。
解：查得空气在平均温度40℃下的比热容为：c p2=1.005kJ/kg·℃。400kP 下水的相变焓为2138kJ/kg 。
空气的质量流量：12946294
.2210000
2=?=
m q kg/h 热负荷：()()6.1443600/206010005.11294631222=-???=-=t t c q Q p m kW 考虑热损失的热平衡方程：()r q Q m 1%61=+ 加热蒸汽用量：h kg s kg r Q q m /1.258/0717.02138
6
.14406.106.11==?==
16 在一套管换热器中用饱和水蒸汽加热某溶液。水蒸汽通入环隙，其对流传热系数为10000 W/m 2?℃；溶液在φ25?2.5mm 的管内流动，其对流传热系数为800 W/m 2?℃。换热管内污垢热阻为1.2?10-3 m 2?℃/W ，管外污垢热阻和管壁忽略不计。试求该换热器以换热管的外表面为基准的总热系数及各部分热阻在总热阻中所占的百分数。 解：
33211212110163.320
25102.120258001100001111--?=??+?+=++=d d Rs d d K αα m 2
?℃/W K=316.2 W/m 2?℃ 蒸汽侧热阻/总热阻=
%16.310163.310000/13
=?-
溶液侧污垢热阻/总热阻=()%4.4910163.320/25800/13
=??-
管内污垢热阻/总热阻=
%4.4710163.320
/25102.13
3=???--
17. 以三种不同的水流速度对某台列管式换热器进行试验。第一次试验在新购进时进行；第二次试验在使用了一段时间之后进行。试验时水在管内流动，且为湍流，管外为饱和水蒸气冷凝。管子直径为φ25×2.5mm 的钢管，其材料导热系数为45 W/（m ?℃）。两次试验结果如下
（1）第一次试验中蒸汽冷凝传热系数；
（2）第二次实验时水侧的污垢热阻（蒸汽侧污垢热阻忽略不计）。
解：第一次试验时没有污垢生成，则可用下面方法求得蒸汽冷凝的传热系数α1（以下标1.0、1.5及3分别代表三种不同流速下的情况）。
()2
0.121110.11
1d d d bd K m αλα+
+= （a ）
()2
5.121115.11
1d d d bd K m αλα+
+= （b ） 在两次试验中管壁热阻及α1相同，上二式相减得：
()()???
?
??-=-5.120.12215.10.11
111αααd d K K 解得：
()()5125
.10.15
.120.121075.725
202660121151111
1
-?=???? ??-=???? ??-=-
d
d K K
αα m 2?℃/W (c)
因为水在管内是湍流，所以()0.12α与()5.12α 存在如下关系
()()()()0.120.128.00.128
.00
.15.15.12383.1)5.1()(
αααα===u u (d)
式(c)与(d)联立求解可得：()3.35730.12=αW/（m 2?℃），49425.1=αW/（m 2?℃） 由式(a)：
()520.12110.11
1013.620
3.3573255.2245250025.02115111
-?=?-??-=--=
d d d bd K m αλα m 2
?℃/W 163131=αW/（m 2?℃）
（2）在同一水流速度1.0m/s 下，两次试验中总传热系数不同是由于在管壁表面上产生污垢。第二次实验时：
()2
1220.121110.11
'1d d R d d d bd K s m +++=αλα 水侧污垢热阻：5
120.10
.121037.7252021151177011'1
-?=???? ?
?-=???? ??-=d d K K R s m 2?℃/W 18 在一石油热裂装置中，所得热裂物的温度为300℃。今拟设计一列管式换热器，用来将热石油由25℃预热到180℃，要求热裂物的终温低于200℃，试分别计算热裂物与石油在换热器中采用逆流与并流时的平均温差。
解：在逆流时：0.14618030025
200ln 180********ln
(1
2211221=-----=-----=
?）
（）（）（）逆t T t T t T t T t m ℃
在并流时：()()
3.97180
20025300ln
)
180200()25300(ln 2
2112211=-----=
-----=
?t T t T t T t T t m ℃
19 拟在列管式换热器中用初温为20℃的水将流量为1.25kg ／s 的溶液（比热容为1.9kJ ／kg ?℃、密度为850kg ／m 3）由80℃冷却到30℃。换热直径为φ25×2.5mm 。水走管程、溶液走壳程，两流体逆流流动。水侧和溶液侧的对流传热系数分别为0.85kW ／(m 2?℃)和1.70kW ／(m 2?℃)，污垢热阻和管壁热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50℃，试求换热器的传热面积。 解：热负荷： ()()5321111019.13080109.125.1?=-???=-=T T c q Q p m W 平均传热温差：2.18203050
80ln 20305080ln
(1
2211221=-----=-----=
?）
（）（）（）t T t T t T t T t m ℃
总传热系数：
33311221006.210
7.11201085.02511-?=?+??=+=ααd d K m 2
·℃/W 解得：K =485.44W/(m 2·℃)
由总传热速率方程可得：5.132
.1844.4851019.15=??=?=
m t K Q A m 2
20 在列管式换热器中用水冷却油，并流操作。水的进、出口温度分别为15℃和40℃，油的进、出口温度分别为150℃和100℃。现因生产任务要求油的出口温度降至80℃，假设油和水的流量、进口温度及物性均不变，原换热器的管长为lm ，试求在换热管根数不变的条件下其长度增至多少才能满足要求。设换热器的热损失可忽略。 解：原工况：())(12222111t t c q T T c q p m p m -=-
5.0100
15015
4021122
211=--=--=
T T t t c q c q p m p m
()()
5.924010015
150ln 4010015150ln
1
212=-----=???-?=
?t t t t t m ℃ 新工况：热容流率比与原工况相同，即
5.080
15015'''221122
211=--=--=
t T T t t c q c q p m p m ，可得0.50'2=t ℃
()()
8.69508015
150ln 508015150''ln
'''1
212=-----=???-?=
?t t t t t m ℃ 热负荷之比：
4.115
4015
50''1212=--=--=t t t t Q Q
换热管长之比：
86.18
.695.924.1'''''=?=??==m m t K t K Q Q A A l l （总传热系数相同） 即换热管长需增至1.86m
21 一列管冷凝器，换热管规格为25×2.5mm ，其有效长度为3.0m 。水以0.65m/s 的流速在管内流过，其温度由20℃升至40℃。流量为4600kg/h 、温度为75℃的饱和有机蒸汽在壳程冷凝为同温度的液体后排出，冷凝潜热为310kJ/kg 。已知蒸汽冷凝传热系数为820 W/ m 2?℃，水侧污垢热阻为0.0007m 2?K/W 。蒸汽侧污垢热阻和管壁热阻忽略不计。试核算该换热器中换热管的总根数及管程数。 解：定性温度下水的物性如下：
c p2=4.17kJ/kg ?K ，ρ2=995.7kg/m 3，λ2=0.618W/m ?K ，μ2=0.801×10-3Pa ?s 冷凝放热量W 1096.3103103600
4600
531m ?=??==r q Q 则冷却水用量()()
kg/s 75.420401017.41096.335
12p2m2
=-???=-=t t c Q q 每程的管数可由水的总流量和每管中水的流速求出：
37.237
.99565.002.0785.075
.44
22
2
m2
i =???=
=
ρπ
u d q n ，取为n i =24根
每管程的传热面积为：2o i i m 65.50.3025.014.324=???==l d n A π 100001616010801.07.99565.002.0Re 3
>=???=
=
-μ
ρ
du
40.5618
.010801.01017.4Pr 3
3p =???==-λμ
c
()()324640.51616002
.0618
.0023
.0Pr Re 023.04.08.04.08.02===d
λα W/ m 2?℃ 321221211048.220
25
0007.02025324618201111-?=++=++=d d Rs d d K αα； 403=K W/ m 2
?℃
3.4440
752075ln
2040m
=---=?t ℃
2.223
.444031096.35m =??=?=t K Q A m
2
管程数93.365
.52
.22===
i A A N
取管程数N =4 总管数：n =N n i =96根
22 在某四管程的列管式换热器中，采用120℃的饱和水蒸汽加热初温为20℃的某种溶液。溶液走管程，流量为70000kg/h ，在定性温度下其物性为：粘度3.0×10-3Pa·s ，比热1.8kJ/kg·K ，导热系数0.16W/m·K 。溶液侧污垢热阻估计为6×10-4 m 2·℃/ W ，蒸汽冷传热系数为10000 W/m 2·℃，管壁热阻忽略不计。换热器的有关数据为：换热管直径mm 5.225?φ，管数120，换热管长6米。试求溶液的出口温度。
解：四管程，每一程的流通截面积：2322i m 1042.902.04
14.3412044-?=??=?=d n A π 溶液在管内流动的雷诺数：137613600
1042.910370000
02.0Re 33i m =?????==
=
--A dq du μμ
ρ
普朗特准数：75.3316
.0103108.1Pr 3
3p =???==-λμ
c
管程对流传热系数：()()153875.331376102.016
.0023.0Pr Re 023.04.08.04.08.02===d λαW/m 2?K
总传热系数3421121211066.120
25106202515381100001111--?=?++=++=d d Rs d d K αα m 2
·
℃/ W 4.601=K W/m 2
?K
总传热面积：20m 5.566025.014.3120=???==l d n A π 饱和蒸汽加热，由式（3-22）：()971.0108.13600/700005
.564.601ln 3
p2m221=???==--c q KA t T t T 即 971.012020
120ln
2
=--t
解得：1.822=t ℃
23 有一逆流操作的列管换热器，壳程热流体为空气，其对流传热系数1001=αW/(m 2?K)；冷却水走管内，其对流传热系数20002=αW/(m 2?K)。已测得冷、热流体的进、出口温度为：201=t ℃、852=t ℃、1001=T ℃、702=T ℃。两种流体的对流传热系数均与各自流速的0.8次方成正比。忽略
管壁及污垢热阻。其它条件不变，当空气流量增加一倍时，求水和空气的出口温度2't 和2'T ，并求现传热速率Q ’比原传热速率Q 增加的倍数。 解：在原工况中
167.270
10020
852112p2
m2p1m1=--=--=
T T t t c q c q
2.95200011001111121=??? ??+=?
??
? ?+=ααK W/ (m 2
?℃) 当空气流量加倍时，由上面的结果可知：???
? ??-=
--p2m2p1m11
m11221'1''''ln
c q c q c q A
K t T t T p 其中
334.4167.222'p2
m2p1m1p2
m2p1m1=?==
c q c q c q c q
2.160200011002111211'8.0218.0=??? ??+?=???
? ??+=ααK W/ (m 2?℃)。 于是 40.2167.21334.415.02.952.160167.21334.41''ln ''ln
m1m11221122
1=--??=--=???? ?
?--???? ?
?
--q q K K t T t T t T t T ，
原工况中 204.120
7085
100ln ln
1221-=--=--t T t T 所以 ()89.2204.140.2''ln
1
22
1-=-?=--t T t T 22'0556.0112.101'T t -=
新工况下的热量衡算： )'100(334.420)'(''221p2
m2p1m112T T T c q c q t t -+=-+
=
22'334.44.453'T t -=
以上两线性方程联立求解可得：3.82'2=T ℃；5.96'2=t ℃
18.170
10034.821002)()'(''''21p1m121p1m1m m =--?=--=??=T T c q T T c q t K t K Q Q 24 两平行的大平板相距8mm ，其中一平板的黑度为0.2，温度为420K ；另一平板的黑度为0.07，温度为300K ，试计算两板之间的辐射传热热通量。
解：这属于表3-9中所列的第一种情况，故：1=?，而 31.01
07.0/12.0/1669
.51/1/121021=-+=-+=
-εεC C
4.71100300100420131.010********
41212
1=???
???????? ??-??? ????=??????????? ??-??? ??=--T T C q ?W/m 2
25 试计算一外径为48mm ，长为12m 的氧化钢管，其外壁温度为300℃时的辐射热损失。若将此管放置于：
（1）空间很大的的厂房内，其刷有石灰粉的墙壁温度为27℃，石灰粉刷壁的黑度为0.91； （2）截面为200?200mm 的红砖砌成的通道中，通道壁面的温度为27℃。
解：查得氧化钢管的黑度为0.8，红砖的黑度为0.93。以下计算中，变量下标1指氧化钢管，下标2指石灰粉刷壁或红砖。
（1）这属于很大的物体2包括物体1，故： A=A 1；总辐射系数1021εC C =-；1=?
????
??????? ??+-??? ??+?????=???????????? ??-???? ?
?=--4442
41212
110015.2732710015.27330012048.014.38.0669.5100100T T A C Q ?=8158.8W
（2）此尺寸红砖墙包围钢管，前者的面积既不很大，它也不是恰好包住，这属于表3-9中所列的第5种情况。故：A=A 1；1=?；而 ()484.412
2.0412048.014.319
3.018.01669
.5/1/1/12
1210
21=?????
?? ??-+=
-+=
-A A C C εε
???
?
??????? ??+-??? ??+?????=??????????? ??-??? ??=--4442
41212
110015.2732710015.27330012048.014.31484.4100100T T A C Q ?
=8066.7W
第四章 蒸发
1、用一单效蒸发器将2500kg/h 的NaOH 水溶液由10%浓缩到25%（均为质量百分数），已知加热蒸气压力为450kPa ，蒸发室内压力为101.3kPa,溶液的沸点为115℃，比热容为3.9kJ/(kg ·℃)，热损失为20kW 。试计算以下两种情况下所需加热蒸汽消耗量和单位蒸汽消耗量。（１）进料温度为25℃；（2）沸点进料。 解：
（1） 求水蒸发量W 应用式（4-1）
kg/h 1500)25
.01
.01(2500)1(10=-=-
=x x F W （2）求加热蒸汽消耗量 应用式（4-4）
r
Q Wr t t FC D L
010')(++-=
由书附录查得450kPa 和115℃下饱和蒸汽的汽化潜热为2747.8和2701.3kJ/kg 则进料温度为25℃时的蒸汽消耗量为：
kg/h 18208
.2747102.71005.41078.88.27473600203.27011500)25115(2500465=?+?+?=?+?+-?=D
单位蒸汽消耗量由式（4-5a ）计算，则
21.1=W
D
原料液温度为115℃时
kg/h 15008
.27473600
203.270115002=?+?=
D
单位蒸汽消耗量
0.12
=W
D 由以上计算结果可知，原料液的温度愈高，蒸发1 kg 水所消耗的加热蒸汽量愈少。
2、试计算30%（质量百分数，的NaOH 水溶液在60 kPa （绝）压力下的沸点。
解：
'
'ΔT t A +=
T ‘
查 蒸汽在600kPa 下的饱和温度为85.6℃，汽化潜热为2652kJ/kg
'Δ由式（4-9） 常''f ΔΔ=可求
其中 f 由式（4-10）求得，即
785.01
.2652)
2736.85(0162.0')273'(0162.02=+=+=r T f
查附录 常'Δ为160℃ 则 常'Δ=160-100=60℃ 1.47785.060'
=?=∴Δ℃ 即 7.1321.476.85=+=A t ℃
3、在一常压单效蒸发器中浓缩CaCl 2水溶液，已知完成液浓度为35.7％（质分数），密度为1300kg/m 3，若液面平均深度为1.8m ，加热室用0.2MPa （表压）饱和蒸汽加热，求传热的有效温差。 解：
确定溶液的沸点t 1 (1)计算'
Δ
查附录 p =101.3kPa, T ‘
=100℃,r ’=2677.2 kJ/kg
查附录 常压下35%的CaCl 2水溶液的沸点近似为115=A t ℃ 15100115'
=-=∴Δ℃ (2)计算'
'Δ kPa 128.12
8
.181.91300103.1012
33av av ?=??+
?=??+
=h
g p p ρ
查附录 当p av =1.128?103kPa 时,对应的饱和蒸汽温度 T pav =102.7℃ 7.21007.102'
'=-=∴Δ℃ (3)取1'
''=Δ℃ (4)溶液的沸点
化工原理课后习题答案上下册(钟理版)
下册第一章蒸馏 解： 总压 P=75mmHg=10kp 。 由拉乌尔定律得出 0 A p x A ＋0 B p x B =P 所以 x A = 000B A B p p p p --；y A =p p A 00 00B A B p p p p --。 因此所求得的t-x-y 数据如下： t, ℃ x y 113.7 1 1 114.6 0.837 0.871 115.4 0.692 0.748 117.0 0.440 0.509 117.8 0.321 0.385 118.6 0.201 0.249 119.4 0.095 0.122 120.0 0 0. 2. 承接第一题，利用各组数据计算 （1）在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度i α,取各i α的算术平均值为α，算出α对i α的最大相对误差。 （2）以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y-x ”关系,算出由此法得出的各组y i 值的最大相对误差。 解： （1）对理想物系，有 α＝00B A p p 。所以可得出
t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 i α 1.299 1.310 1.317 1.316 1.322 1.323 1.324 1.325 1.326 算术平均值α= 9 ∑i α=1.318。α对i α的最大相对误差＝ %6.0%100)(max =?-α ααi 。 （2）由x x x x y 318.01318.1)1(1+=-+= αα得出如下数据： t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 x 1 0.837 0.692 0.558 0.440 0.321 0.201 0.095 0 y 1 0.871 0.748 0.625 0.509 0.384 0.249 0.122 0 各组y i 值的最大相对误差= =?i y y m ax )(0.3%。 3.已知乙苯(A )与苯乙烯(B )的饱和蒸气压与温度的关系可按下式计算: 95.5947 .32790195.16ln 0 -- =T p A 72 .6357.33280195.16ln 0 --=T p B 式中 0 p 的单位是mmHg,T 的单位是K 。 问:总压为60mmHg(绝压)时，A 与B 的沸点各为多少?在上述总压和65℃时,该物系可视为理想物系。此物系的平衡气、液相浓度各为多少摩尔分率？ 解： 由题意知 T A ==-- 0195.1660ln 47 .327995.59334.95K ＝61.8℃ T B ==--0195 .1660ln 57 .332872.63342.84K=69.69℃ 65℃时，算得0 A p ＝68.81mmHg ；0 B p =48.93 mmHg 。由0 A p x A ＋0 B p （1－x A ）=60得 x A ＝0.56， x B =0.44; y A =0 A p x A /60=0.64; y B =1-0.64=0.36。 4 无
(完整版)化工原理下册习题及章节总结(陈敏恒版)
第八章课堂练习： 1、吸收操作的基本依据是什么？答：混合气体各组分溶解度不同 2、吸收溶剂的选择性指的是什么：对被分离组分溶解度高，对其它组分溶解度低 3、若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为难溶气体。 4、易溶气体溶液上方的分压低，难溶气体溶液上方的分压高。 5、解吸时溶质由液相向气相传递；压力低，温度高，将有利于解吸的进行。 6、接近常压的低浓度气液平衡系统，当总压增加时，亨利常数E不变，H 不变，相平衡常数m 减小 1、①实验室用水吸收空气中的O2，过程属于（B ） A、气膜控制 B、液膜控制 C、两相扩散控制 ②其气膜阻力（C）液膜阻力A、大于B、等于C、小于 ２、溶解度很大的气体，属于气膜控制 ３、当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m的直线时，则1/Ky=1/ky+ m /kx 4、若某气体在水中的亨利常数E值很大，则说明该气体为难溶气体 5、总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+1/HkG，当(气膜阻力1/HkG) 项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。 1、低含量气体吸收的特点是L 、G 、Ky 、Kx 、T 可按常量处理 2、传质单元高度HOG分离任表征设备效能高低特性，传质单元数NOG表征了（分离任务的难易）特性。 3、吸收因子A的定义式为L/（Gm），它的几何意义表示操作线斜率与平衡线斜率之比 4、当A<1时，塔高H=∞，则气液两相将于塔底达到平衡 5、增加吸收剂用量，操作线的斜率增大，吸收推动力增大，则操作线向（远离）平衡线的方向偏移。 6、液气比低于（L/G）min时，吸收操作能否进行？能 此时将会出现吸收效果达不到要求现象。 7、在逆流操作的吸收塔中，若其他操作条件不变而系统温度增加，则塔的气相总传质单元高度HOG将↑，总传质单元数NOG 将↓，操作线斜率（L/G）将不变。 8、若吸收剂入塔浓度x2降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率↑，出口气体浓度↓。 9、在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组成x2增大，其它条件不变，则气相总传质单元高度将（ A ）。 A.不变 B.不确定 C.减小 D.增大 吸收小结： 1、亨利定律、费克定律表达式 2、亨利系数与温度、压力的关系；E值随物系的特性及温度而异，单位与压强的单位一致；m与物系特性、温度、压力有关（无因次） 3、E、H、m之间的换算关系 4、吸收塔在最小液气比以下能否正常工作。 5、操作线方程（并、逆流时）及在y~x图上的画法 6、出塔气体有一最小值，出塔液体有一最大值，及各自的计算式 7、气膜控制、液膜控制的特点 8、最小液气比(L/G)min、适宜液气比的计算 9、加压和降温溶解度高，有利于吸收 减压和升温溶解度低，有利于解吸
化工原理课后答案
3．在大气压力为101.3kPa 的地区，一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少？ 解：KPa .1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝 1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的U 形压差计，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=0.8m,R=0.45m 。试计算容器中液面上方的表压。 解： kPa Pa gm ρgR ρp gh ρgh ρp 53529742.70632.600378 .081.990045.081.9106.133 00==-=??-???=-==+ 1-10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×3.5mm 。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。 解: (1) 大管: mm 476?φ (2) 小管: mm 5.357?φ 质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50 68 (69.0)( 222112=== 1-11． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。 解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～
化工原理课后答案
3．在大气压力为的地区，一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少 解：KPa .1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝 1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的U 形压差计，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=,R=。试计算容器中液面上方的表压。 解： kPa Pa gm ρgR ρp gh ρgh ρp 53529742.70632.600378.081.990045.081.9106.133 00==-=??-???=-==+ 1-10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。 解: (1) 大管: mm 476?φ (2) 小管: mm 5.357?φ 质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50 68 (69.0)( 222112=== 1-11． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。 解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～
化工原理课后习题解答
化工原理课后习题解答（夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大学出版社,2005.） 第一章流体流动 1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为 98.7×103 Pa。 解：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到： 设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa =8.54×103 Pa 设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa 2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/?的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ， 问至少需要几个螺钉？ 分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即 P油≤σ螺 解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762 150.307×103 N σ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n P油≤σ螺得 n ≥ 6.23 取 n min= 7
至少需要7个螺钉 3．某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，如本题附 图所示。测得R1 = 400 mm ， R2 = 50 mm，指示液为水 银。为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气 连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3= 50 mm。试求A﹑B 两处的表压强。 分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a– a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分 别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。 解：设空气的密度为ρg，其他数据如图所示 a–a′处 P A + ρg gh1 = ρ水gR3 + ρ水银ɡR2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 即：P A = 1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05 = 7.16×103 Pa b-b′处 P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1 P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103 =6.05×103Pa 4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测 定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两 吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示 液为水银，煤油的密度为820Kg／?。试求当 压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气 管出口距离ｈ。 分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中1－1′和4－4′为等压面，2－2′和3－3′为等压面，且1－1′和2－2′的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解 解：设插入油层气管的管口距油面高Δh 在1－1′与2－2′截面之间
化工原理下册课后思考题答案
第六章传热 问题1.传热过程有哪三种基本方式答1．直接接触式、间壁式、蓄热式。 问题2.传热按机理分为哪几种答2．传导、对流、热辐射。 问题3.物体的导热系数与哪些主要因素有关答3．与物态、温度有关。 问题4.流动对传热的贡献主要表现在哪儿答4．流动流体的载热。 问题5.自然对流中的加热面与冷却面的位置应如何放才有利于充分传热答5．加热面在下，制冷面在上。 问题6.液体沸腾的必要条件有哪两个答6．过热度、汽化核心。 问题7.工业沸腾装置应在什么沸腾状态下操作为什么答7．核状沸腾状态。以免设备烧毁。 问题8.沸腾给热的强化可以从哪两个方面着手答8．改善加热表面，提供更多的汽化核心；沸腾液体加添加剂，降低表面张力。问题9.蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体答9．避免其积累，提高α。 问题10.为什么低温时热辐射往往可以忽略,而高温时热辐射则往往成为主要的传热方式 答10．因Q与温度四次方成正比，它对温度很敏感。 问题11.影响辐射传热的主要因素有哪些答11．温度、黑度、角系数（几何位置）、面积大小、中间介质。 问题12.为什么有相变时的对流给热系数大于无相变时的对流给热系数 答12．①相变热远大于显热；②沸腾时汽泡搅动；蒸汽冷凝时液膜很薄。 问题13.有两把外形相同的茶壶，一把为陶瓷的，一把为银制的。将刚烧开的水同时充满两壶。实测发现，陶壶内的水温下降比银 壶中的快，这是为什么 答13．陶瓷壶的黑度大，辐射散热快；银壶的黑度小，辐射散热慢。 问题14.若串联传热过程中存在某个控制步骤,其含义是什么 答14．该步骤阻力远大于其他各步骤的阻力之和，传热速率由该步骤所决定。 问题15.传热基本方程中,推导得出对数平均推动力的前提条件有哪些 答15．K、qm1Cp1、qm2Cp2沿程不变；管、壳程均为单程。 问题16.一列管换热器，油走管程并达到充分湍流。用133℃的饱和蒸汽可将油从40℃加热至80℃。若现欲增加50%的油处理量， 有人建议采用并联或串联同样一台换热器的方法，以保持油的出口温度不低于80℃，这个方案是否可行 答16．可行。 问题17.为什么一般情况下,逆流总是优于并流并流适用于哪些情况 答17．逆流推动力Δtm大，载热体用量少。热敏物料加热，控制壁温以免过高。 问题18.解决非定态换热器问题的基本方程是哪几个 答18．传热基本方程，热量衡算式，带有温变速率的热量衡算式。 问题19.在换热器设计计算时，为什么要限制Ψ大于 答19．当Ψ≤时，温差推动力损失太大，Δtm小，所需A变大，设备费用增加。 第七章蒸发 问题1.蒸发操作不同于一般换热过程的主要点有哪些 答1．溶质常析出在加热面上形成垢层；热敏性物质停留时间不得过长；与其它单元操作相比节能更重要。 问题2.提高蒸发器内液体循环速度的意义在哪降低单程汽化率的目的是什么 答2.不仅提高α，更重要在于降低单程汽化率。减缓结垢现象。 问题3.为什么要尽可能扩大管内沸腾时的气液环状流动的区域 答3.因该区域的给热系数α最大。
化工原理课后答案
第一章 3.答案：p= 30.04kPa =0.296atm=3.06mH2O 该压力为表压 常见错误：答成绝压 5.答案：图和推算过程略Δp=(ρHg - ρH2O) g (R1+R2)=228.4kPa 7.已知n=121 d=0.02m u=9 m/s T=313K p = 248.7 × 103 Pa M=29 g/mol 答案：(1) ρ = pM/RT = 2.77 kg/m3 q m =q vρ= n 0.785d2 u ρ =0.942 kg/s (2) q v = n 0.785d2 u = 0.343 m3/s (2) V0/V =(T0p)/(Tp0) = 2.14 q v0 =2.14 q v = 0.734 m3/s 常见错误： （1）n没有计入 （2）p0按照98.7 × 103 pa计算 8. 已知d1=0.05m d2=0.068m q v=3.33×10-3 m3/s （1）q m1= q m2 =q vρ =6.09 kg/s (2) u1= q v1/(0.785d12) =1.70 m/s u2 = q v2/(0.785d22) =0.92 m/s (3) G1 = q m1/(0.785d12) =3105 kg/m2?s G2 = q m2/(0.785d22) =1679 kg/m2?s 常见错误：直径d算错 9. 图略 q v= 0.0167 m3/s d1= 0.2m d2= 0.1m u1= 0.532m/s u2= 2.127m/s (1) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 7.02×103 Pa p A-p B=0.5gρH2O +(ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m (2) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 2.13×103 Pa p A-p B= (ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m 所以R没有变化 12. 图略 取高位储槽液面为1-1液面，管路出口为2-2截面，以出口为基准水平面 已知q v= 0.00139 m3/s u1= 0 m/s u2 = 1.626 m/s p1= 0(表压) p2= 9.807×103 Pa(表压) 在1-1面和2-2面之间立柏努利方程Δz = 4.37m 注意：答题时出口侧的选择： 为了便于统一，建议选择出口侧为2-2面，u2为管路中流体的流速，不为0，压力为出口容器的压力，不是管路内流体压力
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第四章多组分系统热力学 4.1有溶剂A与溶质B形成一定组成的溶液。此溶液中B的浓度为c B，质量摩尔浓度为b B，此溶液的密度为。以M A，M B分别代表溶剂和溶质的摩尔质量，若溶液的组成用B的摩尔分数x B表示时，试导出x B与c B，x B与b B之间的关系。 解：根据各组成表示的定义 4.2D-果糖溶于水（A）中形成的某溶液，质量分数，此溶液在20 C时的密度。求：此溶液中D-果糖的（1）摩尔分数；（2）浓度；（3）质量摩尔浓度。 解：质量分数的定义为
4.3在25 C，1 kg水（A）中溶有醋酸（B），当醋酸的质量摩尔浓度b B介于 和之间时，溶液的总体积 。求： （1）把水（A）和醋酸（B）的偏摩尔体积分别表示成b B的函数关系。（2）时水和醋酸的偏摩尔体积。 解：根据定义
当时 4.460 ?C时甲醇的饱和蒸气压是84.4 kPa，乙醇的饱和蒸气压是47.0 kPa。二者可形成理想液态混合物。若混合物的组成为二者的质量分数各50 %，求60 ?C 时此混合物的平衡蒸气组成，以摩尔分数表示。 解：质量分数与摩尔分数的关系为 求得甲醇的摩尔分数为
根据Raoult定律 4.580 ?C是纯苯的蒸气压为100 kPa，纯甲苯的蒸气压为38.7 kPa。两液体可形成理想液态混合物。若有苯-甲苯的气-液平衡混合物，80 ?C时气相中苯的摩尔分数，求液相的组成。 解：根据Raoult定律 4.6在18 ?C，气体压力101.352 kPa下，1 dm3的水中能溶解O2 0.045 g，能溶解N2 0.02 g。现将 1 dm3被202.65 kPa空气所饱和了的水溶液加热至沸腾，赶出所溶解的O2和N2，并干燥之，求此干燥气体在101.325 kPa，18 ?C下的体积及其组成。设空气为理想气体混合物。其组成体积分数为：，
化工原理(下)练习题
化工原理（下）练习题 一、填空 1. 精馏和普通蒸馏的根本区别在于；平衡蒸馏（闪蒸）与简单蒸馏（微分蒸馏）的区别是。 2. 双组分精馏，相对挥发度的定义为α＝___ ____，其值越表明两组分越。α＝1时，则两组分。 3.精馏的原理是，实现精馏操作的必要条件是和。 4.精馏计算中，q值的含义是___ ______，其它条件不变的情况下q值越_______表明精馏段理论塔板数越，q线方程的斜率(一般)越。当泡点进料时，q＝，q线方程的斜率＝。 5.最小回流比是指，适宜回流比通常取为倍最小回流比。 6. ____ 操作条件下，精馏段、提馏段的操作线与对角线重叠。此时传质推动力，所需理论塔板数。 7.精馏塔进料可能有种不同的热状况，对于泡点和露点进料，其进料热状况参数q值分别为和。 8. 气液两相呈平衡状态时，气液两相温度，液相组成气相组成。 9. 精馏塔进料可能有种不同的热状况，当进料为气液混合物且气液摩尔比为2 : 3时，则进料热状况参数q值为。 10. 对一定组成的二元体系，精馏压力越大，则相对挥发度，塔操作温度，从平衡角度分析对该分离过程。 11．板式精馏塔的操作中，上升汽流的孔速对塔的稳定运行非常重要，适宜的孔速会使汽液两相充分混合，稳定地传质、传热；孔速偏离适宜范围则会导致塔的异常现象发生，其中当孔速
过低时可导致_________，而孔速过高时又可能导致________。 12. 对于不饱和空气，表示该空气的三个温度，即：干球温度t, 湿球温度t w和露点t d间的关系为___________; 对饱和空气则有____ _____。 13. 用相对挥发度α表达的气液平衡方程可写为，根据α的大小，可以用来，若α=1，则表示。14.吸收操作是依据，以达到分离混合物的目的。 15.若溶质在气相中的组成以分压p、液相中的组成以摩尔分数x表示，则亨利定律的表达式为，E称为，若E值很大，说明该气体为气体。 16.对低浓度溶质的气液平衡系统，当总压降低时，亨利系数E将，相平衡常数m 将，溶解度系数H将。在吸收过程中，K Y和k Y是以和为推动力的吸收系数，它们的单位是。 17含低浓度难溶气体的混合气，在逆流填料吸收塔内进行吸收操作，传质阻力主要存在于中；若增大液相湍动程度，则气相总体积吸收系数K Y a值将；若增加吸收剂的用量，其他操作条件不变，则气体出塔浓度Y2将，溶质A的吸收率将；若系统的总压强升高，则亨利系数E将，相平衡常数m 将。 18.亨利定律表达式p*＝E x，若某气体在水中的亨利系数E值很小，说明该气体为气体。 19．吸收过程中，若减小吸收剂用量，操作线的斜率，吸收推动力。20．双膜理论是将整个相际传质过程简化为。21. 脱吸因数S可表示为，它在Y—X图上的几何意义是。若分别以S1、S2，S3表示难溶、中等溶解度、易溶气体在吸收过程中的脱吸因数，吸收过程中操作条件相同，则应有S1 S2 S3。 22.不饱和湿空气预热可提高载湿的能力，此时H ，t ，φ，传热传质推动力。
化工原理上册课后习题及答案
第一章：流体流动 二、本章思考题 1-1 何谓理想流体？实际流体与理想流体有何区别？如何体现在伯努利方程上？ 1-2 何谓绝对压力、表压和真空度？表压与绝对压力、大气压力之间有什么关系？真空度与绝对压力、大气压力有什么关系？ 1-3 流体静力学方程式有几种表达形式？它们都能说明什么问题？应用静力学方程分析问题时如何确定等压面？ 1-4 如何利用柏努利方程测量等直径管的机械能损失？测量什么量？如何计算？在机械能损失时，直管水平安装与垂直安装所得结果是否相同？ 1-5 如何判断管路系统中流体流动的方向？ 1-6何谓流体的层流流动与湍流流动？如何判断流体的流动是层流还是湍流？ 1-7 一定质量流量的水在一定内径的圆管中稳定流动，当水温升高时，Re 将如何变化？ 1-8 何谓牛顿粘性定律？流体粘性的本质是什么？ 1-9 何谓层流底层？其厚度与哪些因素有关？ 1-10摩擦系数λ与雷诺数Re 及相对粗糙度d / 的关联图分为4个区域。每个区域中，λ与哪些因素有关？哪个区域的流体摩擦损失f h 与流速u 的一次方成正比？哪个区域的 f h 与2 u 成正比？光 滑管流动时的摩擦损失 f h 与u 的几次方成正比？ 1-11管壁粗糙度对湍流流动时的摩擦阻力损失有何影响？何谓流体的光滑管流动？ 1-12 在用皮托测速管测量管内流体的平均流速时，需要测量管中哪一点的流体流速，然后如何计算平均流速？ 三、本章例题 例1-1 如本题附图所示，用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。已知贮槽直径D 为3m ，油品密度为900kg/m3。压差计右侧水银面上灌有槽内的油品，其高度为h1。已测得当压差计上指示剂读数为R1时，贮槽内油面与左侧水银面间的垂直距离为H1。试计算当右侧支管内油面向下移动30mm 后，贮槽中排放出油品的质量。 解：本题只要求出压差计油面向下移动30mm 时，贮槽内油面相应下移的高度，即可求出 排放量。 首先应了解槽内液面下降后压差计中指示剂读数的变化情况，然后再寻求压差计中油面下移高度与槽内油面下移高度间的关系。 设压差计中油面下移h 高度，槽内油面相应 下移H 高度。不管槽内油面如何变化，压差计右侧支管中油品及整个管内水银体积没有变化。 故当 1-1附图
化工原理第二版(下册)夏清贾绍义课后习题解答带图资料
化工原理第二版夏清，贾绍义 课后习题解答 （夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津大学出版） 社,2011.8.） 第1章蒸馏 1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯 和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t（℃） 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B *，P A *，由于总压 P = 99kPa，则由x = (P-P B *)/(P A *-P B *)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x 图数据。
以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃ 2.正戊烷（C 5H 12 ）和正己烷（C 6 H 14 ）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa下该 溶液的平衡数据。 温度 C 5H 12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C 6H 14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相同温度下C 5H 12 （A）和C 6 H 14 （B）的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 P B * = 1.3kPa 查得P A *= 6.843kPa 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3 P A *(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 P B *(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以260.6℃时为例 当t= 260.6℃时 x = (P-P B *)/(P A *-P B *) =（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A *x/P = 13.3×1/13.3 = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289 x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0
化工原理课后习题答案
化工原理课后习题答案 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
第七章 吸收 1,解：（1）008.0=* y 1047.018 100017101710=+=x （2）KPa P 9.301= H,E 不变，则2563.010 9.3011074.73 4 ??==P E m (3)0195.010 9.301109.53 3=??=* y 01047.0=x 2，解：09.0=y 05.0=x x y 97.0=* 同理也可用液相浓度进行判断 3，解：HCl 在空气中的扩散系数需估算。现atm P 1=，,293k T = 故()( ) s m D G 2 52 17571071.11 .205.2112915.361293102 1212 1 --?=+?+?= HCl 在水中的扩散系数L D .水的缔和参数,6.2=α分子量,18=s M 粘度(),005.1293CP K =μ 分子体积mol cm V A 33.286.247.3=+= 4，解:吸收速率方程()()()12A A BM A P P P P RTx D N --= 1和2表示气膜的水侧和气侧，A 和B 表示氨和空气 ()24.986.1002.962 1 m kN P BM =+=代入式 x=0.000044m 得气膜厚度为0.44mm. 5，解：查s cm D C 2256.025=为水汽在空气中扩散系数 下C 80，s cm s cm T T D D 2 5275 .175 .112121044.3344.029*******.0-?==??? ???=??? ? ??= C 80水的蒸汽压为kPa P 38.471=，02=P 时间s NA M t 21693 .041025.718224=???==-π 6,解：画图 7,解：塔低：6110315-?=y s m kg G 234.0=' 塔顶：621031-?=y 02=x 的NaOH 液含3100405.2m kgNaOH l g =? 的NaOH 液的比重＝液体的平均分子量： 通过塔的物料衡算，得到()()ZA L y y P K A y y G m G m -=-21 如果NaOH 溶液相当浓，可设溶液面上2CO 蒸汽压可以忽略，即气相阻力控制传递过 程。 ∴在塔顶的推动力6210310-?=-=y 在塔底的推动力61103150-?=-=y 对数平均推动力()()66 105.12231 3151031315--?=?-= -In L y y m 由上式得：()2351093.8m kN s m kmol a K G -?=
化工原理下册练习题答案
精馏练习 一．选择题 1． 蒸馏是利用各组分（ ）不同的特性实现分离的目的。 C A 溶解度； B 等规度； C 挥发度； D 调和度。 2．在二元混合液中，沸点低的组分称为（ ）组分。 C A 可挥发； B 不挥发； C 易挥发； D 难挥发。 3．（ ）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。 A A 液相回流； B 进料； C 侧线抽出； D 产品提纯。 4．在（ ）中溶液部分气化而产生上升蒸气，是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少 条件。 C A 冷凝器； B 蒸发器； C 再沸器； D 换热器。 5．再沸器的作用是提供一定量的（ ）流。 D A 上升物料； B 上升组分； C 上升产品； D 上升蒸气。 6．冷凝器的作用是提供（ ）产品及保证有适宜的液相回流。 B A 塔顶气相； B 塔顶液相； C 塔底气相； D 塔底液相。 7．冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的（ ）回流。 B A 气相； B 液相； C 固相； D 混合相。 8．在精馏塔中，原料液进入的那层板称为（ ）。 C A 浮阀板； B 喷射板； C 加料板； D 分离板。 9．在精馏塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）称为（ ）。 B A 精馏段； B 提馏段； C 进料段； D 混合段。 10．某二元混合物，进料量为100 kmol/h ，x F = 0.6，要求塔顶x D 不小于0.9，则塔顶最大产 量为（ ）。 B A 60 kmol/h ； B 66.7 kmol/h ； C 90 kmol/h ； D 100 kmol/h 。 11．精馏分离某二元混合物，规定分离要求为D x 、w x 。如进料分别为1F x 、2F x 时，其相 应的最小回流比分别为1min R 、2min R 。当21F F x x >时，则 （ ）。 A A ．2min 1min R R <； B ．2min 1min R R =； C ．2min 1min R R >； D ．min R 的大小无法确定 12． 精馏的操作线为直线，主要是因为（ ）。 D A ． 理论板假定； C. 理想物系； B ． 塔顶泡点回流； D. 恒摩尔流假定 13． 某二元理想物系，其中A 为易挥发组分。液相组成5.0=A x 时相应的泡点为1t ，气相 组成3.0=A y 时相应的露点为2t ， 则（ ） B A ．21t t =； B ．21t t <； C ．21t t >； D ．无法判断 14．某二元理想物系，其中A 为易挥发组分。液相组成5.0=A x 时泡点为1t ，与之相平衡 的气相组成75.0=A y 时，相应的露点为2t ，则 （ ）。 A
天津大学化工原理(第二版)上册课后习题答案
天津大学化工原理（第二版）上册课后习题答案 -大学课后习题解答之 化工原理(上)-天津大学化工学院-柴诚敬主编 09化工2班制作 QQ972289312 绪论 1. 从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI单位。水的黏度μ= g/(cm·s) 密度ρ= kgf ?s2/m4 某物质的比热容CP= BTU/(lb·℉) 传质系数KG= kmol/(m2?h?atm) 表面张力σ=74 dyn/cm 导热系数λ=1 kcal/(m?h?℃) 解：本题为物理量的单位换算。 水的黏度基本物理量的换算关系为 1 kg=1000 g，1 m=100 cm ??10?4kg?m?s???10?4Pa?s ?????则????cm?s??1000g??1m?密度基本物理量的换算关系为 1 kgf= N，1 N=1 kg?m/s2 ?g??1kg??100cm??kgf?s2????1kg?ms2?3???1350kgm??????4则 ?m??1kgf??1N?从附录二查出有关基本物理量的换算关系为 1 BTU= kJ，l b= kg 1oF?5oC
9 1 则 ?BTU????1lb??1?F?cp????1BTU????59?C???kg??C? lb?F????????传质系数基本物理量的换算关系为 1 h=3600 s，1 atm= kPa 则 ?kmol??1h??1atm?KG??2??10?5kmol?m2?s?kPa? ??????m?h?atm??3600s???表面张力基本物理量的换算关系为 1 dyn=1×10–5 N 1 m=100 cm 则 ?dyn??1?10N??100cm???74???10?2Nm ??????cm??1dyn??1m?导热系数基本物理量的换算关系为 1 kcal=×103 J，1 h=3600 s 则 3?kcall???10J??1h???1?2???????m?s??C???m??C? 1kcal3600s?m?h??C??????52．乱堆25cm拉西环的填料塔用于精馏操作时，等板高度可用下面经验公式计算，即 HE???10?4G?????BC13??L?L 式中 HE—等板高度，ft； G—气相质量速度，lb/(ft2?h)； D—塔径，ft； Z0—每段填料层高度，ft；α—相对挥发度，量纲为一；μL —液相黏度，cP；ρL—液相密度，lb/ft3
化工原理下(天津大学版)_习题答案
第五章蒸馏 1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t（℃）80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B*，P A*，由于总压 P = 99kPa，则由x = (P-P B*)/(P A*-P B*)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x图数据。 以t = 80.1℃为例x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃
2.正戊烷（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 1 3.3kPa下该溶液的平衡数据。 温度C5H12223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C6H14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相同温度下C5H12（A）和C6H14（B）的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时P B* = 1.3kPa 查得P A*= 6.843kPa 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3 P A*(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 P B*(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以260.6℃时为例 当t= 260.6℃时x = (P-P B*)/(P A*-P B*)
化工原理课后习题解答
化工原理课后习题解答
6. 根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管 路中气体的表压强ｐ。压差计中 以油和水为指示液，其密度分别为920㎏／ｍ 3 ,998㎏／ｍ3,Ｕ管中油﹑水交接面高度差R = 300 ｍｍ，两扩大室的内径D 均为60 ｍｍ， Ｕ管内径ｄ为 6 ｍｍ。当管路内气体压强等 于大气压时，两扩大室液面平齐。 分析：此题的关键是找准等压面，根据扩大室一端与大气相通，另一端与管路相通，可以列出两个方程，联立求解 解：由静力学基本原则，选取1－1‘为等压面， 对于Ｕ管左边ｐ表 + ρ油g(h1+R) = Ｐ1 对于Ｕ管右边Ｐ2 = ρ水gR + ρ油gh2 ｐ表 =ρ水gR + ρ油gh2 -ρ油g(h1+R) =ρ水gR - ρ油gR +ρ油g（h2-h1） 当ｐ表= 0时，扩大室液面平齐 即π（D/2）2（h2-h1）= π（d/2）2R h2-h1 = 3 mm ｐ表= 2.57×102Pa
10.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定， 各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为Ф76×2.5mm，在 操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66×103Pa,水流经吸入管 与排处管（不包括喷头）的能量损失可分别按∑ｈf,1=2u2，∑h f,2=10u2 计算，由于管径不变，故式中u为吸入或排出管的流速ｍ/s。排水管 与喷头连接处的压强为98.07×103Pa（表压）。试求泵的有效功率。 分析：此题考察的是运用柏努力方程求算管路系统所要求的有效功率把整个系统分成两部分来处理，从槽面到真空表段的吸入管和从真空表到排出口段的排出管，在两段分别列柏努力方程。 解：总能量损失∑hf=∑hf+，1∑hf，2 u1=u2=u=2u2+10u2=12u2 在截面与真空表处取截面作方程： z0g+u02/2+P0/ρ=z1g+u2/2+P1/ρ+∑hf，1 （ P0-P1）/ρ= z1g+u2/2 +∑hf，1 ∴u=2m/s ∴ w s=uAρ=7.9kg/s
化工原理-吸收课后答案
第二章 吸收习题解答 1从手册中查得101.33KPa 、25℃时,若100g 水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa 。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。 解: (1) 求H 由33NH NH C P H * = .求算. 已知:30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出: 以100g 水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为 31000/kg m .则: 3333 3 1 170.582/1001 1000 0.5820.590/()0.987 NH NH a NH C kmol m C H kmol m kP P * ==+∴===? (2).求m .由333 333330.987 0.00974 101.33 1 170.0105 11001718 0.009740.928 0.0105 NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y P x y m x ** * *== = ===+=== 2: 101.33kpa 、1O ℃时,氧气在水中的溶解度可用p o2=3.31×106x 表示。式中:P o2为氧在气相中的分压,kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与
空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧. 解:氧在空气中的摩尔分数为0.21.故 222 26 6 101.330.2121.2821.28 6.43103.31106 3.3110 O O a O O P Py kP P x -==?====??? 因2O x 值甚小,故可以认为X x ≈ 即:2266.4310O O X x -≈=? 所以:溶解度6522322()()6.431032 1.141011.4118()()kg O g O kg H O m H O --????==?=????? 3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2,其余为空气。混合气体的温度为30℃,总压强为506.6kPa 。从手册中查得30℃时C02在水中的亨利系数E=1.88x105KPa,试求溶解度系数H(kmol/（m 3·kPa 、）)及相平衡常数m,并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO 2。 解:(1).求H 由2H O H EM ρ = 求算 2435 1000 2.95510/()1.881018 a H O H kmol m kP EM ρ -= = =???? (2)求m 5 1.8810371506.6 E m ρ?=== (2) 当0.02y =时.100g 水溶解的2CO (3) 2255 506.60.0210.1310.13 5.3910 1.8810CO a CO P kP P x E ** -=?====?? 因x 很小,故可近似认为X x ≈