化工原理课后习题答案

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

4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测

定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两

吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示

液为水银，煤油的密度为820Kg／?。试求当

压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气

管出口距离ｈ。

分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中1－1′和4－4′为等压面，2－2′和3－3′为等压面，且1－1′和2－2′的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解

解：设插入油层气管的管口距油面高Δh

在1－1′与2－2′截面之间

P1 = P2 + ρ水银gR

∵P1 = P4，P2 = P3

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

联立这几个方程得到

ρ水银gR = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h）-ρ煤油gΔh 即

ρ水银gR =ρ水gH + ρ煤油gh -ρ水gh 带入数据

1.03×103×1 - 13.6×103×0.068 = h(1.0×103-0.82×103)

ｈ= 0.418ｍ

6. 根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强ｐ。压差计中以油和水为指示液，其密度分别为920㎏／ｍ3,998㎏／ｍ3,Ｕ管中油﹑水交接面高度差R = 300 ｍ

ｍ，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

8 .高位槽内的水面高于地面8m，水从φ108×4mm的管

道中流出，管路出口高于地面2m。在本题特定条件下，

水流经系统的能量损失可按∑ｈf = 6.5 u2计算，其中u

为水在管道的流速。试计算：

⑴ A—A'截面处水的流速；

⑵水的流量，以m3/h计。

分析：此题涉及的是流体动力学，有关流体动力学主要是能量恒算问题，一般运用的是柏努

力方程式。运用柏努力方程式解题的关键是找准截面和基准面，对于本题来说，合适的截面

是高位槽1—1,和出管口 2—2,,如图所示，选取地面为基准面。

解：设水在水管中的流速为u ，在如图所示的1—1,，2—2,处列柏努力方程

Z1ｇ + 0 + Ｐ1/ρ= Z2ｇ+ ｕ2／2 + Ｐ2/ρ + ∑ｈf

（Z1 - Z2）g = u2/2 + 6.5u2代入数据

(8-2)×9.81 = 7u2 , u = 2.9m/s

换算成体积流量

V S = uA= 2.9 ×π/4 × 0.12× 3600

= 82 m3/h

10.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定，各部分相对位置如本

题附图所示。管路的直径均为Ф76×2.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66

×103Pa,水流经吸入管与排处管（不包括喷

头）的能量损失可分别按∑ｈf,1=2u2，∑

h f,2=10u2计算，由于管径不变，故式中u为

吸入或排出管的流速ｍ/s。排水管与喷头连

接处的压强为98.07×103Pa（表压）。试求

泵的有效功率。

分析：此题考察的是运用柏努力方程求算管路系统

所要求的有效功率把整个系统分成两部分来处理，从槽面到真空表段的吸入管和从真空表到排出口段的排出管，在两段分别列柏努力方程。

解：总能量损失∑hf=∑hf+，1∑hf，2

u1=u2=u=2u2+10u2=12u2

在截面与真空表处取截面作方程： z0g+u02/2+P0/ρ=z1g+u2/2+P1/ρ+∑hf，1

（ P0-P1）/ρ= z1g+u2/2 +∑hf，1 ∴u=2m/s

∴ w s=uAρ=7.9kg/s

在真空表与排水管-喷头连接处取截面 z1g+u2/2+P1/ρ+W e=z2g+u2/2+P2/ρ+∑hf，2

∴W e= z2g+u2/2+P2/ρ+∑hf，2—（ z1g+u2/2+P1/ρ）

=12.5×9.81+（98.07+24.66）/998.2×103+10×22

=285.97J/kg

N e= W e w s=285.97×7.9=2.26kw

13. 用压缩空气将密度为1100kg/m3的腐蚀性液体自低位

槽送到高位槽，两槽的液位恒定。管路直径均为ф60×

3.5mm，其他尺寸见本题附图。各管段的能量损失为∑ｈf，

AB=∑ｈf，CD=u 2，∑ｈ

f，BC=1.18u

2。两压差计中的指示液均

为水银。试求当R1=45mm，h=200mm时：（1）压缩空气的压强P1为若干？（2）U管差压计读数R2为多少？

解：对上下两槽取截面列柏努力方程

0+0+P1/ρ=Zg+0+P2/ρ+∑ｈf

∴P1= Zgρ+0+P2 +ρ∑ｈf

=10×9.81×1100+1100（2u2+1.18u2）

=107.91×103+3498u2

在压强管的B，C处去取截面，由流体静力学方程得

P B+ρg（x+R1）=P c +ρg（h BC+x）+ρ水银R1g

P B+1100×9.81×（0.045+x）=P c +1100×9.81×（5+x）+13.6×103×9.81×0.045

P B-P C=5.95×104Pa

在B，C处取截面列柏努力方程

0+u B2/2+P B/ρ=Zg+u c2/2+P C/ρ+∑ｈf，BC

∵管径不变，∴u b=u c

P B-P C=ρ（Zg+∑ｈf，BC）=1100×（1.18u2+5×9.81）=5.95×104Pa

u=4.27m/s

压缩槽内表压P1=1.23×105Pa

（2）在B，D处取截面作柏努力方程

0+u2/2+P B/ρ= Zg+0+0+∑ｈf，BC+∑ｈf，CD

P B=（7×9.81+1.18u2+u2-0.5u2）×1100=8.35×104Pa

P B-ρgh=ρ水银R2g

8.35×104-1100×9.81×0.2=13.6×103×9.81×R2

R2=609.7mm

20. 每小时将2×103kg的溶液用泵从反应器输送到高位槽。

反应器液面上方保持26.7×103Pa的真空读，高位槽液面上方

为大气压强。管道为的钢管，总长为50m，管线上有两个全开

的闸阀，一个孔板流量计（局部阻力系数为4），5个标准弯头。

反应器内液面与管路出口的距离为15m 。若泵效率为0.7，求

泵的轴功率。

解：流体的质量流速ωs = 2×104/3600 = 5.56 kg/s

流速u =ωs/(Aρ)=1.43m/s

雷偌准数Re=duρ/μ= 165199 > 4000

查本书附图1-29得 5个标准弯头的当量长度: 5×2.1=10.5m

2个全开阀的当量长度: 2×0.45 = 0.9m

∴局部阻力当量长度∑ιe=10.5 + 0.9 = 11.4m

假定 1/λ1/2=2 lg(d /ε) +1.14 = 2 lg(68/0.3) + 1.14

∴λ= 0.029

检验 d/(ε×Re×λ1/2) = 0.008 > 0.005

∴符合假定即λ=0.029

∴全流程阻力损失∑ｈ=λ×(ι+ ∑ιe)/d × u2/2 + ζ×u2/2

= [0.029×(50+11.4)/(68×103) + 4]×1.432/2

= 30.863 J/Kg

在反应槽和高位槽液面列伯努利方程得

P1/ρ+ We = Zg + P2/ρ+ ∑ｈ

We = Zg + (P1- P2)/ρ+∑ｈ

= 15×9.81 + 26.7×103/1073 + 30.863

= 202.9 J/Kg

有效功率 Ne = We×ωs = 202.9×5.56 = 1.128×103

轴功率 N = Ne/η=1.128×103/0.7 = 1.61×103W

= 1.61KW

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

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

u = V s/A = 10.85×10-3/d2

∵∑ｈf = 6×9.81 = 58.86J/Kg

∑ｈf=(λ·ι/d) u2/2 =λ·150 u2/d

假设为滞流λ= 64/Re = 64μ/duρ

∵H f g≥∑ｈf

∴d≤1.5×10-3

检验得Re = 7051.22 > 2000

∴不符合假设∴为湍流

假设Re = 9.7×104即 duρ/μ= 9.7×104

∴d =8.34×10-2m

则ε/d = 0.0006 查表得λ= 0.021

要使∑ｈf≤H f g 成立则

λ·150 u2/d≤58.86

d≥1.82×10-2m

第二章流体输送机械

3．常压贮槽内盛有石油产品，其密度为760kg/m3，粘度小于20cSt，在贮槽条件下饱和蒸汽压为80kPa，现拟用65Y-60B型油泵将此油品以15m3流量送往表压强为177kPa的设备内。贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5m，吸入管路和排出管路的全部压头损失为1m 和4m 。试核算该泵是否合用。若油泵位于贮槽液面以下1.2m处，问此泵能否正常操作？当地大气压按101.33kPa计.

解: 查附录二十三 65Y-60B型泵的特性参数如下

流量 Q = 19.8m3/s, 气蚀余量△h=2.6 m

扬程H = 38 m

允许吸上高度 H g = (P0- P V)/ρg - △h-Ηf,0-1

= -0.74 m > -1.2

扬升高度 Z = H -Ηf,0-2 = 38 –4 = 34m

如图在1-1,2-2截面之间列方程

u12/2g + P1/ρg + Η = u22/2g + P2/ρg + Ηf,1-2 + △Z

其中u12/2g = u22/2g = 0

管路所需要的压头: Ηe=(P2 – P1)/ρg + △Z + Ηf,1-2

= 33.74m < Z = 34 m

游品流量Q m = 15 m3/s < Q = 19.8m3/s

离心泵的流量,扬升高度均大雨管路要求,且安装高度有也低于最大允许吸上高度

因此,能正常工作

5. 水对某离心泵做实验，得到下列各实验数据：

送液体的管路系统：管径为ф76×4mm，长为355m（包括局部阻力的当量长度），吸入和排出空间为密闭容器，其内压强为129.5kPa（表压），再求此时泵的流量。被输送液体的性质与水相近。

解: ⑴根据管路所需要压头Ηe与液体流量Q e的关系: Ηe= K + BQ e2

而 K =△Z + △P/ρg 且吸入排出空间为常压设备, △P = 0

∴K =△Z = 4.8

B = λ?(ι+ Σιe)/d · 1/2g(60×103A)2

= (0.03×355/0.068)/2×9.81(0.0682×π×60×103/4)2

=1.683×10-4

∴管道特性方程为: Ηe= 4.8 + 1.683×10-4Q e2

由下列数据绘出管道特性曲线Ηe--Q e

绘出离心泵的特性曲线H--Q于同一坐标系中,如图所示: 两曲线的交点即为该泵在运转时的流量

∴泵的流量为400L/min

⑵若排出空间为密闭容器,

则K =△Z + △P/ρg

=4.8 + 129.5×103

/998.2×9.81

= 1.802

∵而B 的值保持不变

∴管路的特性方程为Ηe = 18.02 + 1.683×10-4Q e 2

重新绘出管路的特性曲线和泵的特性曲线

可以得到泵的流量为310L/min

6.用离心泵从敞口贮槽向密闭高位槽输送清水，输水量40m 3

/h 。两槽液面恒定。两槽液面间的垂直距离为12m ，管径为1024mm φ?，管长（包括所有局部阻力的当量长度）为100m ，

密闭高位槽内表压强为9.81×104Pa ，流动在阻力平方区，管路的摩檫系数λ为0.015。已知水的密度3

/1000m kg =ρ，试求：1、管路特性方程；2、泵的压头；3、若所用泵的效

率η＝0.7，则泵的轴功率为多少千瓦。 解：1、管路特性曲线方程

2e e H K BQ =+

由题意：4

9.811012229.811000

p K Z m g ρ??=?+=+=?， 4252424810080.015 1.68910/0.0940.0949.81e l l B s m d d g

λξππ+∑??=+=??=? ?????∑ 即：4222 1.68910e e H Q =+?（Qe 的单位为m 3/s ）

或：2220.0013e e H Q =+（Qe 的单位为m 3/h ）（6分）

2、泵的压头可由管路特性曲线方程求得：

2

44022 1.6891024.13600e H m ??=+?= ???（2分） 3、泵的轴功率

泵的有效功率：4024.110009.81 2.6273600

e N QH g kW ρ==???=

泵的轴功率 2.627 3.750.7

e

N N kW η===(4分) 7. 某型号的离心泵，其压头与流量的关系可表示为H=18 - 0.6×106Q 2（H 单位为m ，Q 单

位为m 3/s ）若用该泵从常压贮水池将水抽到渠道中，已知贮水池截面积为100m 2，池中水深

7m 。输水之初池内水面低于渠道水平面2m ，假设输水渠道水面保持不变，且与大气相通。

管路系统的压头损失为H f =0.4×10 Q 2

（H f 单位为m ，Q 单位为m 3/s ）。试求将贮水池内水全

部抽出所需时间。

解: 列出管路特性方程Ηe = K + H f

K= △Z + △P/ρg

∵贮水池和渠道均保持常压∴△P/ρg = 0

∴K= △Z

∴Ηe = △Z + 0.4×106Q 2

在输水之初△Z = 2m

∴Ηe = 2 + 0.4×106Q 2

联立H=18-0.6×106Q 2 ，解出此时的流量Q = 4×10-3m 3/s

将贮水槽的水全部抽出△Z = 9m

∴Ηe = 9 + 0.4×106Q '2

再次联立H=18-0.6×106Q 2，解出此时的流量Q '= 3×10-3m 3/s

∵ 流量Q 随着水的不断抽出而不断变小

∴ 取Q 的平均值 Q 平均= （Q +Q '）/2 = 3.5×10-3m 3/s

把水抽完所需时间

τ= V/ Q 平均= 55.6 h

8.用两台离心泵从水池向高位槽送水，单台泵的特性曲线方程为 H=25—1×106Q 2管路特性

曲线方程可近似表示为 H=10+1×106Q 2两式中Q 的单位为m 3/s ，H 的单位为m 。 试问两泵

如何组合才能使输液量最大？（输水过程为定态流动）

分析：两台泵有串联和并联两种组合方法 串联时单台泵的送水量即为管路中的总量，泵

的压头为单台泵的两倍；并联时泵的压头即为单台泵的压头，单台送水量为管路总送水量的

一半

解：①串联 H e = 2H

10+ 1×105Q e2 = 2×(25-1×106Q2)

∴ Q e= 0.436×10-2m2/s

②并联 Q = Q e/2

25-1×106× Q e2 = 10 + 1×105( Q e/2)2

∴ Q e = 0.383×10-2m2/s

总送水量 Q e'= 2 Q e= 0.765×10-2m2/s

∴并联组合输送量大

第四章传热

1. 平壁炉的炉壁由三种材料组成，其厚度导热系数列于本题附表中：若耐火砖层内表面的

温度t1为1150℃，钢板外表面温度t4为30℃，又测得通过炉臂的热损失为300W/m2，试计

算导热的热通量。若计算结果与实测的热损失不符，试分析原因和计算附加热阻。

序号材料厚度，mm 导热系数，w/（m·℃）

1（内层）耐火砖 200 1.07

2 绝缘砖 100 0.14

3 钢 6 45

解：提取表中所给出的数据

耐火砖：b1 = 0.2 m ，λ1= 1.07w/（m·℃）

绝缘层： b2 = 0.1 m ，λ2= 0.14 w/（m?℃）

钢： b3 = 0.006 m ，λ3= 45 w/（m?℃）

根据多层平壁热传导速率公式

Q = (t1-t n)/Σ(b i/Sλi) 和 q = Q/S

得 q = (t1-t n)/Σ(b i/λi) = 1242 w/m3

这与实际册得的热损失q' = 300w/m 有一定的差距，因此有可能存在一部分附加

热阻，设此附加热阻为R'

q' = (t1-t n)/[Σ(b i/Sλi) + R' ] = 300

R' = 2.83 m?℃/W

4.蒸汽管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，若将两层材料互换位置，假定其他条件不变，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：根据题意，若令内层导热系数为λ，则外层导热系数为2λ

∵绝热层厚度相同，均为b，假设蒸汽管道半径为r，

则两绝热层外半径分别为r1 = r + b ， r2 = r + 2b

第一层保温层对数平均半径r m1 = (r1 - r)/ln(r1/r)

第一层保温层对数平均半径r m2 = (r2–r1)/ln(r2/r1)

∵r m2 = 2 r m1

∴b/r = 1.618 ，r m1 = 1.0396

两绝热层的对数平均面积（按1 m管长计）

S m1 = 2πr m1L=2×3.14×1.039b×1=6.525b

S m2 = 2πr m2L=2×3.14×2×1.039b×1=13.05b

Q = (t1-t n)/Σ(b i/S miλi)

= (t1-t3)/{[b/（λ1S m1）+ b/（λ2S m2）

=5.22λ1（t1-t3）

将两绝缘层互换后，

Q， = (t1-t n)/Σ(b i/S miλi)

= (t1-t3)/{[b/（λ2S m1）+ b/（λ1S m2）

=4.35λ1（t1-t3）

∴Q/Q*=1.2

∴导热系数大的应该包扎在内层。

6.在列管式换热器中用冷水冷却油。水在直径为ф192mm的列管内流动。已知管内水侧对流传热系数为3490 W/（m2?℃），管外油侧对流传热系数为258 W/（m2?℃）。换热器用一段时间后，管壁两侧均有污垢形成，水侧污垢热阻为0.00026m2?℃/W，油侧污垢热阻0.000176m2?℃/W。管壁导热系数λ为45 W/（m?℃），试求：（1）基于管外表面的总传热系数；（2）产生污垢后热阻增加的百分比。

解：（1）1/K0 =d0/αi d i+1/α0+R si d0/d i+R s0+bd0/λd m

=19/（3490×15）+0.00026×19/15+0.000176+（0.002×19）/（45×16.9）+1/258 ∴K0 =208 m2?℃/W

（2）产生污垢后增加的总热阻：

d0/αi d i + R s0=19/（3490×15）+0.000176=0.00050533

产生污垢前的总热阻：

d0/αi d i+1/α0+ bd0/λd m=19/（3490×15）+（0.002×19）/（45×16.9）+1/258 =0.0043

∴增加的百分比为：0.00050533/0.00429=11.8%

8.重油和原由在单程套换热器中呈并流流动，粮站油的初温分别为243℃和128℃；终温分别为167℃和157 ℃。若维持两种油的流量和初温不变，而将两流体改为逆流，试求此时流体的平均温度差及他们的终温。假设在两种流动情况下，流体的无性和总传热系数均不变，换热器的热损失可以忽略。

解：由题意得：

并流时：热流体（重油）：T1=243℃→ T2=167℃

冷流体（原油）：t1=128℃→ t2=157℃

∴ Q =W h C ph（T1 - T2）=76 W h C ph

=W c C pc（t2-t1）=29W c C pc

=K0S0Δtm

Δt m =（Δt1-Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=43

改为逆流后：热流体（重油）：T1=243℃→ T2，=？

冷流体（原油）：t2，=？← t1=128℃

同理：

Q ，=W h C ph（T1 - T2，）=（243- T2，）W h C ph

=W c C pc（t2，-t1）=（t2，-128）W c C pc

=K0S0，Δtm，

∴29/（t2，-128）=76/（243- T2，）∴T2，=578.45-2.62 t2， --------（1）

Δtm，=[（243- t2，）-（T2，-128）]/ln[（243- t2，）/（T2，-128）] -------（2）

又 Q/Q*= Δtm / Δtm，=29/（t2，-128） ---------（3）

由（1）（2）（3）解得 t2，=161.41℃ T2，=155.443℃Δtm，=49.5℃

10.在逆流换热器中，用初温为20℃的水将1.25kg/s的液体（比热容为1.9kJ/kg?℃，密度为850kg/m），由80℃冷却到30℃。换热器的列管直径为ф252.5mm，水走管方。水侧和液

体侧的对流传热系数分别为0.85 W/（m 2?℃）和1.70 W/（m 2

?℃）。污垢热阻忽略。若水的

出口温度不能高于50℃，试求换热器的传热面积。

解：热流体：T 1=80℃→ T 2=30℃

冷流体：t 2=50℃← t 1=20℃

Δt 1=30℃Δt 2=10℃

∴Δt m =（Δt 1-Δt 2）/ln （Δt 1/Δt 2）=18.205℃

Q =W h C ph （T 1 - T 2 ）=1.9×103×1.25×50=118.75W

又Q= K 0S 0Δtm ，其中 1/ K 0 = d 0/αi d i +1/α0 解得K 0=0.486×103m 2?℃/W

∴0.486×103×18.205 S 0=118.75×103

∴S 0=13.4m 3 11. 在一管壳式换热器中，用冷水将常压下纯苯蒸气冷凝成饱和液体。苯蒸气的

体积流量为1650 m 3/h ，常压下苯的沸点为80.1 ℃，汽化热为394 kJ/kg 。冷却水

的进口温度为20 ℃，流量为36000 kg/h ，水的平均比热容为4.18 kJ/(kg·℃)。若

总传热系数K 0为450 W/(m 2·℃)，试求换热器传热面积S 0。假设换热器的热损失

可忽略。

解：换热器的传热面积m Q k t S =o V o

s s Q W r V r ρ==

其中：

3

33510133078 2.69/8.31510(27880.1)1650 2.6939410 4.86103600PM kg m RT Q w ρ?=

==??+?=??=? 冷水出口温度可由热量衡算求得。即：

521234.86103600()2031.636000 4.1810

(80.120)(80.131.6)54.180.120ln 80.131.6

e pc m Q W C t t t C t C ??=-?=+=??---==--o o V 则：5

24.86102045054.1

S m ?==?o 12.在一传热面积为50m 2

的单程列管式换热器中，用水冷却某种溶液。两流体呈逆流流动。

冷水的流量为33000kg/h，温度由20℃升至38℃。溶液的温度由110℃降至60℃。若换热器清洗后，在两流体的流量和进出口温度不变的情况下，冷水出口温度增至45℃。试估算换热器清洗前后传热面两侧的总污垢热阻。假设（1）两种情况下，流体物性可视为不变，水的比热容可取4.187kJ/（kg?℃）；（2）可按平壁处理，两种工况下αi和α0分别相同；（3）忽略管壁热阻和热损失。

解：换洗前：热流体：T1=110℃→ T2=60℃

冷流体：t2=38℃← t1=20℃

Δt1=72℃Δt2=40℃

∴Δt m =（Δt1-Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=54.4℃

Q= W h C ph（T1 - T2）=50W h C ph

=W c C pc（t2-t1）=18W c C pc

=K0S0Δtm =54.4K0S0

代入数据计算得K0=254 W/（m2?℃）

换洗后：：热流体：T1=110℃→ T2=60℃

冷流体：t2=38℃← t1=20℃

Δt1=72℃Δt2=40℃

∴Δt m =（Δt1-Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=54.4℃

Q= W h C ph（T1 - T2）=（100-T2）W h C ph

=W c C pc（t2-t1）=25W c C pc

=K0，S0Δtm，

∴50/（100-T2）=18/25 →T2=40.56℃

∴Δt m， =（Δt1，-Δt2，）/ln（Δt1，/Δt2，）=35℃

Q= =W c C pc（t2-t1）= K0，S0Δtm，

代入数据计算得K0，=548.3 W/（m2?℃）

∴总污垢热阻为：1/ K0-1/ K0，=1/245-1/548.3

=2.1×10-3 m2?℃/W

18．一定流量的空气在蒸汽加热器中从20 ℃加热到80 ℃。空气在换热器的管内呈湍流流动。绝压为180 kPa的饱和水蒸气在管外冷凝。现因生产要求空气流量

增加20%，而空气的进、出口温度不变。试问应采取什么措施才能完成任务。作

出定量计算。假设管壁和污垢热阻均可忽略。

解：由题义知：0.811,k u αα≈∝

设提高流量后的情况用“'”表示，则'0.8111(1.2) 1.16ααα==

由附录查得180P kPa =时，水蒸气的饱和温度为116.6C o 空气流量增加20o o ，若仍在原换热器中进行操作，则必须提高蒸汽温度(压力)

才能完成任务.

两种情况下，换热器的传热量分别为c p Q W C t =V 和1.2Q .

由传热速率方程：m Q Ks t =V

原流量时.2121

1(116.620)(116.680)81.8.116.620ln ln 116.68081.8m t t t C t t Q S

α----=

==--=o V V V V V 流量增加后，''''1.2 1.16m m Q Q k S t S t α===?V V .

则：'111.281.8 1.16m S S t αα?=V

得：'63.9m t C =o V 即：''''(20)(80)63.9.20ln 80

T T T T ---=-- 解得：'118.5T C =o .

由附录查得，温度为118.5C o 的饱和蒸汽压力为200kPa .

第五章 蒸馏

8.某连续精馏操作中，已知精馏段 y = 0.723x + 0.263；提馏段y = 1.25x – 0.0187

若原料液于露点温度下进入精馏塔中，试求原料液，馏出液和釜残液的组成及回流比。

解：露点进料 q = 0

即 精馏段 y = 0.723x + 0.263 过（x D ，x D ）∴x D = 0.949

提馏段 y = 1.25x – 0.0187 过（x W ，x W）∴x W = 0.0748

精馏段与y轴交于[0 ，x D/（R+1）] 即 x D/（R+1）= 0.263

∴R = 2.61

连立精馏段与提馏段操作线得到交点坐标为（0.5345 ，0.6490）

∴ x F = 0.649

11.用一连续精馏塔分离由组分A?B组成的理想混合液。原料液中含A 0.44，馏出液中含A 0.957（以上均为摩尔分率）。已知溶液的平均相对挥发度为2.5，最回流比为1.63，试说明原料液的热状况，并求出q值。

解：在最回流比下，操作线与q线交点坐标（x q，y q）位于平衡线上；且q线过（x F，x F）可以计算出q线斜率即 q/(1-q)，这样就可以得到q的值

由式1-47 R min = [(x D/x q)-α(1-x D)/(1-x q)]/（α-1）代入数据得

0.63 = [(0.957/x q)-2.5×(1-0.957)/(1-x q)]/（2.5-1）

∴x q = 0.366 或x q = 1.07（舍去）

即 x q = 0.366 根据平衡关系式y = 2.5x/（1 + 1.5x）

得到y q = 0.591

q线 y = qx/（q-1）- x F/（q-1）过（0.44，0.44），（0.366，0.591）

q/（q-1）= （0.591-0.44）/（0.366-0.44）得 q = 0.67

∵ 0 < q < 1 ∴原料液为气液混合物

12.在连续精馏塔中分离某种组成为0.5（易挥发组分的摩尔分率，下同）的两组分理想溶液。原料液于泡点下进入塔内。塔顶采用分凝器和全凝器，分凝器向塔内提供回流液，其组成为0.88，全凝器提供组成为0.95的合格产品。塔顶馏出液中易挥发组分的回收率96％。若测得塔顶第一层板的液相组成为0.79，试求：（1）操作回流比和最小回流比；（2）若馏出液量为100kmol/h，则原料液流量为多少？

解：（1）在塔顶满足气液平衡关系式 y = αx/[1 +(α-1)x] 代入已知数据

0.95 = 0.88α/[1 + 0.88(α-1)] ∴α= 2.591

第一块板的气相组成 y1 = 2.591x1/（1 + 1.591x1）

= 2.591×0.79/（1 + 1.591×0.79）= 0.907

在塔顶做物料衡算 V = L + D

Vy1 = Lx L + Dx D

0.907（L + D）= 0.88L + 0.95D ∴ L/D = 1.593

即回流比为 R = 1.593

由式1-47 R min = [(x D/x q)-α(1-x D)/(1-x q)]/（α-1）泡点进料 x q = x F

∴ R min = 1.031

（2）回收率Dx D/Fx F = 96％得到

F = 100×0.95/（0.5×0.96）= 197.92 kmol/h

第六章吸收

7.在101.33kPa，27℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸汽。甲醇在气，液两相中的浓度都很低，平衡关系服从亨利定律。已知溶解度系数H = 1.995kmol/(m3·kPa)，气膜吸收系数 k G = 1.55×10-5 kmol/(m2·s·kPa)，液膜吸收系数 k L = 2.08×10-5 kmol/(m2·s·kmol/m3)。试求总吸收系数K G，并计算出气膜阻力在总阻力中所的百分数。

解：由1/K G = 1/k G + 1/Hk L可得总吸收系数

1/K G = 1/1.55×10-5 + 1/（1.995×2.08×10-5）

K G = 1.128 ×10-5 kmol/(m2·s·kPa)

气膜阻力所占百分数为：（1/ k G）/（1/k G + 1/Hk L）= Hk L/（Hk L+ k G）

= （1.995×2.08）/（1.995×2.08 + 1.55）

= 0.928 = 92.8％

8.在吸收塔内用水吸收混于空气中的甲醇，操作温度为27℃，压强101.33kPa。稳定操作状况下塔内某截面上的气相甲醇分压为5kPa，液相中甲醇浓度位2.11kmol/m3。试根据上题有关的数据算出该截面上的吸收速率。

解：由已知可得 k G = 1.128×10-5kmol/(m2·s·kPa)

根据亨利定律 P = C/H 得液相平衡分压

P* = C/H = 2.11/1.995 = 1.058kPa

∴N A = K G(P-P*)= 1.128×10-5（5-1.058）= 4.447×10-5kmol/(m2·s)

= 0.16 kmol/(m2·h)

9.在逆流操作的吸收塔中，于101.33kPa，25℃下用清水吸收混合气中的CO2，将其浓度从2％降至0.1％（体积）。该系统符合亨利定律。亨利系数Ｅ=5.52×104kPa。若吸收剂为最小理论用量的1.2倍，试计算操作液气比L/V及出口组成X。

解：⑴ Y1 = 2/98 =0.0204， Y2 = 0.1/99.9 = 0.001

m = E/P总 = 5.52×104/101.33 = 0.0545×104

由（L/V）min= （Y1-Y2）/X1* = （Y1-Y2）/（Y1/m）

= （0.0204-0.001）/（0.0204/545）

= 518.28

L/V = 1.2（L/V）min = 622

由操作线方程 Y = （L/V）X + Y2-（L/V）X2得出口液相组成

X1 = （Y1-Y2）/（L/V）= （0.0204-0.001）/622 = 3.12×10-5

⑵改变压强后，亨利系数发生变化，及组分平衡发生变化，导致出口液相组成变化

m‘ = E/P总’ = 5.52×104/10133 = 0.0545×10-5

（L/V）‘ = 1.2（L/V）min’ = 62.2

X1‘ = （Y1-Y2）/（L/V）’= （0.0204-0.001）/62.2 = 3.12×10-4

15.（15分）有一填料层高度为3m的逆流操作的吸收塔，操作压强为1 atm，温度为23℃，用清水吸收空气中的氨气，混合气体流率为18kmol/m2.h ，其中含氨6%（体积%），吸收率为99%, 清水的流率为43kmol/m2.h，平衡关系为y=0.9x，气相体积总传质系数K Ga与气相质量流率的0.8次方成正比，而受液体质量流率的影响甚小。

试估算在塔径、回收率及其他操作条件不变，而气体流率增加一倍时，所需填料层高

度有何变化？

解：y1=15/17／（1000/22.4）=0.01977 [kmolNH3/kmol B+NH3]

y2=3.954×10-4[kmolNH3/kmol B+NH3]

Y1=y1/(1-y1)=0.01977/(1-0.01977)=0.02017[kmol NH3/kmol B]

Y2=y2/(1-y2)=3.9555×10-4[kmol NH3/kmol B]

V=2500/22.4×(1-0.01977)=109.4[kmol B/h] L=3.6×1000/18=200[kmol B/h] 全塔物料衡算

L(X1-X2)=V(Y1-Y2)

200(X1-0)=109.4(0.02017-3.9555×10-4) 得 X1=0.01072

ΔY1=Y1-Y1*=0.02017-1.2×0.01072=0.0072

ΔY2=Y2-Y2*=0.0004

ΔY m=(0.0072-0.0004)/ln(0.0072/0.0004)=0.00235 ＮOG=(Y1-Y2)/ΔY m=(0.02-0.0004)/0.00235=8.34

Z＝ＮOG×ＮOG=8.34×0.7 =5.84m

第七章干燥

2.利用湿空气的H-I图查出本题附表中空格内的数值，并给出序号4中各数值的求解过程

序号干球温度湿球温度湿度相对湿度焓水气分压露点

℃℃ kg/kg绝干％ kg/kg绝干 kPa ℃

1 60 35 0.03 2

2 140 5 30

2 40 27 0.02 40 90

3 25

3 20 18 0.013 75 50 2 15

4 30 28 0.02

5 85 95 4 25 5．采用如图所示的废气循环系统干燥湿物料,已知数据标于本题附图中。假设系

统热损失可忽略,干燥操作为等始干燥过程。试求:(1)新鲜空气的耗量;(2)进入干

燥器的湿空气的温度及焓;(3)预热器的加热量。

解：（1）新鲜空气消耗量

1

1

1

20

0.25/

110020

w

X kg kg

w

===

--

绝干物料

22250.05263/11005

w X kg kg w ===--绝干物料 11(1)1000(10.2)800G G w kg =-=?-=绝干物料/h

蒸发水量 12()800(0.250.05263)157.9W G X X kg =-=?-=水/h

绝干空气用量 20()L H H W -=

20157.92760.5/0.06720.01

W L kg h H H ===--绝干气 新鲜空气用量 0(1)2760.5 1.012788L H kg h +=?=新鲜空气/

（1） 由于干燥过程为等焓过程，故进出干燥器的空气的焓相等

12I I =

2(1.01 1.880.0672)5024900.0672I =+??+?

224.1=/KJ kg 绝干气

即：1(1.01 1.88)2490224.1m m H t H +?+=

将0.0529m H =/kg kg 绝干气代入上式，解出 183.26t C =o

（m H 的值在第4题中已解出）

所以，进入干燥器的湿蒸汽的温度为83.26C o ，焓为224.1/KJ Kg 绝干气

（2） 预热器的加热量

1()P m m Q L I I =-

其中 442760.611042m L L kg ==?=绝干气/h

所以 511042(224.1180.7) 4.7910/133.1P Q KJ h KW =?-=?=

6.干球温度t 0 = 26℃，湿球温度t ｗ0 = 23℃的新鲜空气，预热到t 1= 95℃后送入连续逆流干燥器内，离开干燥器时温度为t 2= 85℃。湿物料初始状况为：温度θ1= 25℃，含水量ω1=

1.5％

终了时状态为：温度θ2 = 34.5℃ ，ω2 = 0.2％。每小时有9200kg 湿物料加入干燥器内。

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(第二版)上册课后习题答案完整版柴诚敬主编

化工原理(第二版)上册课后习题答案完整版柴诚敬主编

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 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。 （1）水的黏度μ=0.00856 g/(cm·s) （2）密度ρ=138.6 kgf ?s 2/m 4 （3）某物质的比热容C P =0.24 BTU/(lb·℉) （4）传质系数K G =34.2 kmol/(m 2 ?h ?atm) （5）表面张力σ=74 dyn/cm （6）导热系数λ=1 kcal/(m ?h ?℃) 解：本题为物理量的单位换算。 （1）水的黏度 基本物理量的换算关系为 1 kg=1000 g ，1 m=100 cm 则 )s Pa 1056.8s m kg 1056.81m 100cm 1000g 1kg s cm g 00856.044??=??=? ? ? ????????????? ???=--μ （2）密度 基本物理量的换算关系为 1 kgf=9.81 N ，1 N=1 kg ?m/s 2 则 3 24 2m kg 13501N s m 1kg 1kgf N 81.9m s kgf 6.138=?? ??????????????????=ρ （3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为

1 BTU=1.055 kJ ，l b=0.4536 kg o o 51F C 9= 则 ()C kg kJ 005.1C 95F 10.4536kg 1lb 1BTU kJ 055.1F lb BTU 24.0??=?? ????????????? ????????????=p c （4）传质系数 基本物理量的换算关系为 1 h=3600 s ，1 atm=101.33 kPa 则 ()kPa s m kmol 10378.9101.33kPa 1atm 3600s h 1atm h m kmol 2.34252G ???=? ? ? ?????????????????=-K （5）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 m N 104.71m 100cm 1dyn N 101cm dyn 7425 --?=? ? ? ????????????????=σ （6）导热系数 基本物理量的换算关系为 1 kcal=4.1868×103 J ，1 h=3600 s 则 ))C m W 163.1C s m J 163.13600s 1h 1kcal J 104.1868C h m kcall 13 2??=???=?? ????????????????????=λ 2． 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

化工原理课后习题答案

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ο 下C ο80，s cm s cm T T D D 2 5275 .175 .112121044.3344.029*******.0-?==??? ???=??? ? ??= C ο80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 λ-=-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 λ 由上式得：()2351093.8m kN s m kmol a K G -?=

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’～

化工原理课后题答案

化工原理第二版 第1章蒸馏 1.已知含苯（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（℃） 85 90 95 100 105 x 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）/（）= 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 = 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 = 下该溶液的平衡数据。 温度 C 5H 12 K C 6H 14 饱和蒸汽压(kPa) 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 * = 查得P A *= 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 279 289

P A *(kPa) 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 *) =（）/（）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A *x/P = ×1/ = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 279 289 x 1 0 y 1 0 根据平衡数据绘出t-x-y曲线 3.利用习题2的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，并与习题2 的结果相比较。 解：①计算平均相对挥发度 理想溶液相对挥发度α= P A */P B *计算出各温度下的相对挥发度： t(℃) α - - - - - - - - 取275.1℃和279℃时的α值做平均α m = （+）/2 = ②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值 当x = 时， y = ×[1+×]= 同理得到其他y值列表如下 t(℃) 279 289 α

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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

化工原理书课后习题答案

南京工业大学学习资料 绪论习题 1）含水份52%的木材共120kg，经日光照晒，木材含水份降至25%，问：共失去水份多少千克？以上含水份均指质量百分数。 Θ 120(1-0.52)=(120-w)(1-0.25) ∴w=43.2kg 2）以两个串联的蒸发器对NaOH水溶液予以浓缩，流程及各符号意义如图所示，F、G、E皆为NaOH水溶液的质量流量，x表示溶液中含NaOH的质量分数，W表示各蒸发器产生水蒸汽的质量 流量。若，，，，问：W 1、W 2 、E、x 1 各为多少？ W 1kg/s W 2 kg/s F=6.2Kg/s 2 =0.30 X =0.105 W 1:W 2 =1:1.15 , X---(Wt),x 1 ,w 1 ,w 2 ,D,E=? 对控制体I，NaOH物料衡算：Fx 0=Ex 2 即 6.2×0.105=E×0.30 ∴E=2.17 kg/s W 1+W 2 =F-E=6.2-2.17=4.03 kg W 1 =4.03/2.15=1.87 kg/s ，W 2 =4.03-1.87=2.16 kg/s 对控制体II，总的物料衡算：G=F-W 1 =6.2-1.87=4.33 kg/s ΘFx 0=Gx 2 即6.2×0.105=4.33x 1 ,∴x1=0.15

3)某连续操作的精馏塔分离苯与甲苯。原料液含苯0.45（摩尔分率，下同），塔顶产品含苯0.94。已知塔顶产品含苯量占原料液中含苯量的95%。问：塔底产品中苯的浓度是多少？按摩尔分率计。 [解]： Θ 0.95= F D FX DX =45.094 .0? F D 0413 .0545.094.045.045.094.045.0545.0,445.0=∴?+?=+?=?==∴ W W W X X WX D F F W F D 即又 4)导热系数的SI 单位是W/(m ·℃)，工程制单位是kcal/(m ·h ·℃)。试问1kcal/( m ·h ·℃) 相当于多少W/(m ·℃)？并写出其因次式。 1kcal/(m.h.0C)=?J/(m.s.0C)写出导热系数的因次式。 ∵1kcal=4.187×103J,1h=3600s ∴ 1 320030../.163 .1..360010187.4..1--===?=T ML T L L L M T L M C m W C s m J C h m kcal ττττ）（导热系数因次式—时间。——温度，——长度，——质量，—令各基本因次为：

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，为什么泵壳内要灌满液体启动后，液体在泵内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，则泵壳内存在空气。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内。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: 单位时间内泵所输送到液体体积，m3/s, m3/min, m3/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

化工原理课后答案

第一章 3.答案：p= 30.04kPa =0.296atm=3.06mH2O 该压力为表压 常见错误：答成绝压 5.答案：图和推算过程略Δp=(ρHg - ρH2O) g (R1+R2)=228.4kPa 7.已知n=121 d=0.02m u=9 m/s T=313K p = 248.7 × 103 Pa M=29 g/mol 答案：(1) ρ = pM/RT = 2.77 kg/m3 q m =q vρ= n 0.785d2 u ρ =0.942 kg/s (2) q v = n 0.785d2 u = 0.343 m3/s (2) V0/V =(T0p)/(Tp0) = 2.14 q v0 =2.14 q v = 0.734 m3/s 常见错误： （1）n没有计入 （2）p0按照98.7 × 103 pa计算 8. 已知d1=0.05m d2=0.068m q v=3.33×10-3 m3/s （1）q m1= q m2 =q vρ =6.09 kg/s (2) u1= q v1/(0.785d12) =1.70 m/s u2 = q v2/(0.785d22) =0.92 m/s (3) G1 = q m1/(0.785d12) =3105 kg/m2?s G2 = q m2/(0.785d22) =1679 kg/m2?s 常见错误：直径d算错 9. 图略 q v= 0.0167 m3/s d1= 0.2m d2= 0.1m u1= 0.532m/s u2= 2.127m/s (1) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 7.02×103 Pa p A-p B=0.5gρH2O +(ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m (2) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 2.13×103 Pa p A-p B= (ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m 所以R没有变化 12. 图略 取高位储槽液面为1-1液面，管路出口为2-2截面，以出口为基准水平面 已知q v= 0.00139 m3/s u1= 0 m/s u2 = 1.626 m/s p1= 0(表压) p2= 9.807×103 Pa(表压) 在1-1面和2-2面之间立柏努利方程Δz = 4.37m 注意：答题时出口侧的选择： 为了便于统一，建议选择出口侧为2-2面，u2为管路中流体的流速，不为0，压力为出口容器的压力，不是管路内流体压力

化工原理课后习题答案

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 -?=

化工原理上册课后习题及答案 (1)

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。故当压差计中油面下移h 后，油柱高度没有变化，仍为h1，但因右侧水银面也随之下移h ，而左侧水银面必上升h ，故压差计中指示剂读数变为（R-2h ），槽内液面与左侧水银面间的垂直距离变为（H1-H-h ）。 当压差计中油面下移h 后，选左侧支管油与水银交界面为参考面m ，再在右侧支管上找出等压面n （图中未画出m 及n 面），该两面上的表压强分别为： g h H H p m 01)(ρ--= （ ρ为油品密度） 1-1附图 m

化工原理课后习题解析(第一章)

第1章 流体流动 1-1．容器A 中气体的表压力为60kPa ，容器B 中的气体的真空度为Pa 102.14?。试分别求出A 、B 二容器中气体的绝对压力为若干Pa 。该处环境大气压等于标准大气压。（答： A,160kPa ；B,88kPa ） 解：取标准大气压为kPa 100，所以得到： kPa 16010060=+=A P ； kPa 8812100=-=B P 。 1-2．某设备进、出口的表压分别为 12kPa -和157kPa ，当地大气压为101.3kPa ，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa 。 (答：169kPa -) 解：kPa 16915712-=--=-=?出进P P P 。 1-3．为了排除煤气管中的少量积水，用如图示水封设备，水由煤气管道上的垂直支管排出，已知煤气压力为10kPa （表压）。问水封管插入液面下的深度h 最小应为若干？ （答：m 02.1） 解：m 02.18 .910101033 =??=?=g P H ρ 习题1-3 附图 1-4．某一套管换热器，其内管为mm,25.3mm 5.33?φ外管为mm 5.3mm 60?φ。内管流过密度为3 m 1150kg -?，流量为1 h 5000kg -?的冷冻盐水。管隙间流着压力（绝压）为 MPa 5.0，平均温度为C 00，流量为1h 160kg -?的气体。标准状态下气体密度为3m 1.2kg -?， 试求气体和液体的流速分别为若干1 s m -?？ （ 答：1 L s m 11.2U -?=；1g s 5.69m U -?= ） 习题1-4 附图 解：mm 27225.35.33=?-=内 d ，mm 5325.360=?-=外d ； 对液体：1 2 2s m 11.2027 .011503600/500044 /-?=???=== ππρ内d m A V u l l l l l ； 对气体：0101P P =ρρ?356 0101m kg 92.510 01325.1105.02.1-?=???==P P ρρ，

化工原理课后思考题参考答案

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，为什么泵壳内要灌满液体？启动后，液体在泵内是怎样提高压力的？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，则泵壳内存在空气。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内。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: 单位时间内泵所输送到液体体积，m3/s, m3/min, m3/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？

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 ≈

天津大学化工原理上册课后习题答案

大学课后习题解答 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。 （1）水的黏度μ= g/(cm ·s) （2）密度ρ= kgf ?s 2/m 4 （3）某物质的比热容C P = BTU/(lb ·℉) （4）传质系数K G = kmol/(m 2 ?h ?atm) （5）表面张力σ=74 dyn/cm （6）导热系数λ=1 kcal/(m ?h ?℃) 解：本题为物理量的单位换算。 （1）水的黏度 基本物理量的换算关系为 1 kg=1000 g ，1 m=100 cm 则 )s Pa 1056.8s m kg 1056.81m 100cm 1000g 1kg s cm g 00856.044??=??=? ? ? ????????????? ???=--μ （2）密度 基本物理量的换算关系为 1 kgf= N ，1 N=1 kg ?m/s 2 则 3 242m kg 13501N s m 1kg 1kgf N 81.9m s kgf 6.138=?? ??????????????????=ρ （3）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 o o 51F C 9 = 则 ()C kg kJ 005.1C 5F 10.4536kg 1lb 1BTU kJ 055.1F lb BTU 24.0??=?? ? ????????????????????????=p c （4）传质系数 基本物理量的换算关系为 1 h=3600 s ，1 atm= kPa 则 ()kPa s m kmol 10378.9101.33kPa 1atm 3600s h 1atm h m kmol 2.342 52G ???=? ? ??????????????????=-K （5）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 m N 104.71m 100cm 1dyn N 101cm dyn 742 5 --?=????? ??????????????=σ （6）导热系数 基本物理量的换算关系为 1 kcal=×103 J ，1 h=3600 s 则

化工原理课后习题解答杨祖荣主编

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)(43262---?=???-??=-=μρρg d u s t 校核流型 )2~10(1038.210 01.19981002.8103042346-----∈?=?????==μρ 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)(25262---?=???-??=-=μρρg d u s t 校核流型： )2~10(144.010 81.121.11018.710304526----∈=?????==μρ 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==μρ 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)(23==-μρμ ρρρt s du g d 所以