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化工原理(上册)课后习题

1、某湿物料原含水量为10%，在干燥器内干燥至含水量为%（以上均为质量%）。试求每吨湿物料除去的水量。

解：

方法一：设G 1 =1t=1000Kg 。已知w 1=10%、w 2=%

物料衡算：%1.1)1(11?-+=W G W G ω 解：W=90Kg

方法二：)1)(()1(211

1ωω--=-W G G

解：W=90Kg

2、采用两个连续操作的串联蒸发器以浓缩NaOH 水溶液，每小时有10吨12%的NaOH 水溶液送入第一个蒸发器，经浓缩后的NaOH 水溶液再送入第二个蒸发器进一步浓缩至50%的碱液（以上均为质量%）排出。若每个蒸发器蒸发水量相等，试求送入第二个蒸发器的溶液量及其组成（用NaOH 的质量%表示）。

解：不变组份衡算式

kg W W F F /38005

.0)210(12.010442200=??-=??=ωω

h kg W F F /620038001000001=-=-=∴

以第一蒸发器为衡算范围：%

4.19620012.01011

41100=?=??=ωωωωF F

3、一间壁式换热器用冷却水将间壁另一侧1500kg/h 、800

C 的某有机液体冷却到400

C ，

冷却水的初温为300C ，出口温度为350C ，已知该有机液体的平均定压比热容为（kg ·0

C ）。试求冷却水用量。

解：)(86.140

C kg kJ C ?=ρ水

)11()(1500t t C W t t C

p o o -'?=-'?ρ水液

h Kg W /3956=?

第一章

1、试求氨在（表压）和160

C 下的密度。已知当地大气压强为100kPa 。解：

kPa P 2650100105.523

=+?=绝

375.18289

314.817

2650m kg RT

P =??=

绝

2、某气柜内压强为 Mpa(表压)，温度为400

C ，混合气体中各组分的体积百分数为：

试求混合气的密度。当地大气压强为100kPa 。解：

kPa 175100100.0753

=+?=绝

kmol kg M 8.16100

144728322820240=?+?+?+?+?=

325.1313

314.86.18175m kg RT PM =??==ρ

3、在大气压强为100kPa 地区，某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为90kPa 。若在

大气压强为87kPa 地区，仍要求塔顶绝压维持在相同数值下操作，问此时真空表读数应为多少kPa

解：

kPa 10100P P P =?=-=绝绝大真

kPa 77P P P =-='

绝大真

4、计算20°C 下苯和甲苯等体积混合时的密度及平均分子量。设苯—甲苯混合液为理想溶液。

解：20°C kg/m3879=苯ρ 867kg/m3=甲苯ρ 等体积时

312879867873/2m m kg m v ρ++=

== 879867

84.4/8798677892

m M kg mol n +===+

5、用普通U 形管压差计测量原油通过孔板时的压降，指示液为汞，原油密度为

8603

/kg m ，

压差计上测得的读数为cm 。计算原油通过孔板时的压强降，kP a 解(P ρ

?=汞

-ρ

油）

gR =(13600-860) 9.810.18723.37kPa ??=

6、一敞口烧杯底部有一层深度为51mm 的常温水，水面上方有深度为120mm 的油层，大

气压强为745mmHg 柱，温度为30°C ，已知油的密度为8203

/kg m 。试求烧杯底部所受的绝对压强，kPa

解：

h h P P P P g g gR 2

1ρ

水

油

油+

=++=

136009.810.7458209.810.12995.79.810.051100.81kPa =?????+??=

7、如图所示，用连续液体分离器分离互相不溶的混合液。混合液由中心管进入，依靠两液

的密度差在器内分层，密度为8603

/kg m 的有机液体通过上液面溢流口流出，密度10503

/kg m 的水溶液通过U 形管排出。若要求维持两液层分界面离溢流口的距离为2m ，问液封高度0z 为多少m

解：0P P

+油

10gR P ρ

=+水

2gR 28609.812

1.63810509.81

R m ??∴=

8、用来测量气体导管中某截面上的压强，压差计的一侧与导管测点相连，另一侧敞口。已知大气压强为750mmHg ，指示液为水和轻油，它们的密度分别为10003

/kg m 和8603

/kg m ，压差计读数为150mm 。试求被测气体导管截面上的绝对压强

解：10(P P ρ

-=水

-ρ

油

gR ）

1P ρ

?=汞

0.75(1000860)0.15100.268g g kPa ?+-??=

9、一异径串联管路，小管内径为φ50mm ，大管内径为φ100mm 。水由小管流向大管，其

体积流量为15m 3

/h,试分别计算水在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。

解：解: (1) 大管:

h kg V W s s /150********=?=?=ρ s m d V u s /531.01.0785.03600

/15785.02

21=?==

s m kg u G ?=?==2

11/8.5301000531.0ρ (2) 小管:

质量流量不变 h kg W s /150002=

s m d V u s /123.205.0785.03600

/15785.02

22=?==

或: s m d d u u /123.2)50

100(531.0)(

22112=== s m kg u G ?=?=?=2

22/21231000123.2ρ

10、水以173

/m h 的流量经一水平扩大管段，小官内径140,d mm =大管内径

280,d mm =。如图所示的倒U 形管压差计上的读数R 为170mm 。求水流经1、2截面

间扩大管段的阻力损失为多少/J kg 。

解：222211

221212122222f f p u p u u p p u gz gz h h ρρρ

-++=+++?=-+∑∑ 12

17/3600

3.76/0.7850.04u m s

217/3600

0.94/0.7850.082

u m s =

21p p gR ρ-= 22

3.760.949.810.17

4.962

f h -∴=-?=∑J/kg

11、某一高位槽供水系统如附图所示，高位槽高于地面8m ，管子规格为φ108×4.0mm 。

埋于地面以下1m ，出口管高出地面2m 。能量损失可以表示为)2

(452

u h f =∑J/kg （u 为水在

管内的流速）。试求：

（1）水在管内的流量（m 3

/h ）。

（2）欲使水量增加10%，应将高位槽的液面增高多少m ；

解: (1)

h m Vs u u u h u p g Z u p g Z f /2.4523

.961.0785.036002381

.962

14521000081.962

121322

222

222211

1=??

??=∴?=

??+++=++??∑+++=++

ρρ(2) h m Vs /72.491.12.45'3

=?=

s m u /76.11.0785.03600

/72.49'2

=?=

z m

z z 26.18226.726.723

.976.1=-+=?∴=??=

12、如图所示水槽，页面恒定，底部引出管为1084φ?无缝钢管。当阀门A 全闭时，近阀门处的玻璃管中水位高为h 为1m ，当阀门调至一定开度时，h 降为400mm ，此时

水在该系统中的阻力损失为300mm 水柱，试求管中谁的流量，3

/m h

解：0u = 0

z =1p m g ρ= 后0z =0.4p m g

ρ= /0.3hf g m =∑

2.4/u m s ?== 233600 2.40.7850.168.7/s V m h ∴=???=

13、25℃水在φ76×3mm 的管道中流动，流量为30m 3

/h ，试判断流型；若保证管内流体

作层流流动，则管内最大平均流速应为多少。

解: 查附录25℃水物性:

cP m kg 903.0,

/95.9963

==μρ

s m d V u s /1665.207.0785.0360030

785.02

2=?== 40001067.110

903.01665

.295.99607.0Re 53

??=???=

-μ

du ∴ 为湍流

s m u u

du /0259.010

903.095.99607.020003

=????=

-μ

15、某输液管输送20°C 某有机液体，其密度为10223

/kg m ，粘度为。管子为热轧无缝钢管φ57 3.5?，要求输液量为3

1/m h ，管子总长为10m 。试求：①流过此管的阻力损失，/J kg ；②若改用无缝钢管25 2.5φ?，阻力损失为多少/J kg 钢管的绝对粗糙度可取为0.2mm

解：31022/kg m ρ= 3

4.310u Pa s -=?? 31/S V m h = 10L le m +

=∑

500.05d mm m ==

1/3600

0.14/0.7850.7850.05S V u m s d ===?

①3

10220.0536000.7850.05216814.310e du

R ρμ

-??

??=

==? 64640.038Re 1684

λ=

100.140.0380.0765/20.052f L Le u h J kg d λ+=??=??=∑∑

②

1/3600

0.885/0.7850.7850.02S V u m s d =

==?

10220.020.885

Re 42054.310-??=

=? 0.2/0.0120d ε== 0.05λ∴=

100.8850.259.79/20.022f L Le u h J kg d λ+=??=??=∑∑

16、水以3

2.710/m s -?的流量流过内径为50mm 的铸造管。操作条件下的粘度为

mPa s ?，密度为9923/kg m 。求水通过75m 水平管段的阻力损失，/J kg

解

：

332.710/S V m s

-=?

0.05d m

31.0910u Pa s -=??

9921/kg m ρ= 75L m = 3

222.710 1.38/0.7850.7850.05S V u m s d -?===?

0.05 1.38992

Re 6.28101.0910

du ρ

-??=

=?? 0.75

/0.0150

d ε=

=查得0.046λ= 22

75 1.380.04665.7/20.052f l u h J kg d λ=??=??=∑

17、某液体流过普通普通热轧无缝钢管27311.0,φ?管壁粗糙度为2.5mm ，管长为150 mm ，允许阻力损失为5.3m 液柱。已知该液体的运动粘度为6

2.310/m s -?，试确定其体积流量，3

/m h

解：2

25.30.1742f l u u H d g

λλ=??=??= 设0.02λ= 则 2.95/u m s = 5

60.251 2.95 3.2102.310e du R ρ

-?=

=??

2.50.01251

d ε== 查得0.038λ=

进入完全平方区0.038λ∴= 则 2.14u m s =

m h 3

3812.140.2510.7853600V =???=

18、原油以3

/m h 流过一普通热轧无缝钢管，总管长为530m ，允许阻力损失为80/J kg ，原油在操作条件下的密度为8903

/kg m ，粘度为mPa s ?。管壁粗糙度可取为0.5mm 。试选择适宜的管子规格。

解

：

28.90.01023

36000.785u d d =

? 245

5300.010********.642d d d λ

λ=???=

设0.025λ= 0.097d m = 则 1.1u m s =

0.097 1.1890

2.510

3.810e R -??=

=?? 0.5

0.00597

d ε== 查得0.035λ=

设0.035λ= 0.104d m =则0.95u m s =

0.950.104890

2.310

3.810e R -??=

=?? 0.5

0.005104

d ε==查得0.035λ=

104d m = 1144φ?

19、如图示用泵将贮槽中的某油品以403

/m h 的流量输送到高位槽。两槽的液位差为20m 。输送管内径为100mm ，管子总长为450 mm 。试计算泵所需的有效功率。设两槽液面恒定。油品的密度为8903

/kg m ，粘度为Pa s ?。

解：2

40 1.436000.7850.1u m s =

=?? 0.1 1.4890

673.650.187

e R ??== 64

0.95e

λ=

= 2

530 1.40.0954190.12

f h J k

g =??=∑

222

21122e f u u P P g g h W Z z ρρ

++=+++∑ 2

1.4209.814196162

e J kg W ?=?++=

61689040

6.13600

e e s kW w v P ρ??==

20、用玻璃虹吸管将槽内某酸溶液自吸出来，溶液密度为3

1200/kg m ，粘度为cP .

玻璃虹吸管内径为25mm ，总长为4m ，其上有两个90标准弯头。若要使输液量不小于3

0.510/m s -?，高位槽液面至少要比出口高出多少m 设高位槽内液面恒定。

解：320.510 1.020.7850.025u m s -?=? 30.025 1.021200

4703.66.510

R -??==?

0.250.3164

0.038e

λ=

= 2

() 3.962

l u hf g J kg d λ=?+=∑∑

1.02 3.960.2620.4839.81

h ++==m

24、某流体在光滑圆形直管内作湍流流动，总管长和管径均不变，而流量增加为原来的两倍，问因流动阻力而产生的阻力损失为原来的多少倍摩擦系数可用柏拉修斯公式计算。

解：22f l u h d λ=? 0.150.3164

e R λ= S V u A

212122S S V V U U =?= 2121

0.151

e e R R λλ=?=

20.15

14 3.362

f f h h ?∴=

?=?

第二章

1、某离心泵在转速为1450/min r 下用20°C 清水做性能试验，测得流量为2403

/m h ，入口真空泵的读数为0.01MPa ，出口压强表读数为MPa ，两表间垂直距离为m 。试求此时对应的扬程值。

解： 3

998.2kg m ρ=

(0.430.01)1021

0.445.3998.29.81

e O P P m H g h ρ-+?=+=+=? 2、某离心泵输水时得到下列数据：转速1450/min n r =，流量Q=603

/m h ，扬程H=52m ，轴功率N=kW 。试求：此泵的效率；若要求流量增加至803

/m h ，转速应增加多少并估算此时相应的扬程和功率。（假设泵的功率不变）

解：0.528e

QH h N N N ρη=

== 28

111933min 6

22Q n r Q n n ==?=

2162

2()91

1n H n H == 292.4m H ?= 326422()38.12711N n kW N N n ==?=

3、用内径为106mmd 镀锌钢管输送20°C 的水溶液（其物性与水基本相同）。管路

中直管长度为180mm,全部管件、阀门等的局部阻力的当量长度为60mm ，摩擦系数可取为。要求液体由低位槽送入高位槽，两槽均敞口且液面维持恒定，两液面见垂直距离为16m ，试列出该管路的特性方程（流量Q 以3

/m h 计）。

解：16P

A z m g

ρ?=?+

= 2

()0.03(18060)()20.10629.8136000.7850.106e f l u Q

H d

l λ+?+=?=

?????

522

0.03240 3.43100.10629.8136000.785

B -?==?????

3216 3.4310e

Q H

-=+?

5．已知某离心清水泵在一定转速下的特性方程为：2

27.015H Q =-式中Q 为

3/min m 。此泵安装在一管路系统中，要求输送贮罐中密度为31200/kg m 的液体至高

位槽中，罐与槽中的液位差为10m,且两槽均与大气想通。已知当流量为33

1410/m s -?时，所需扬程为20m 。试求该泵在管路中的工作点。

解：设管路2

10H BQ =+

2010(141060)14.17B B -=+???=2

1014.17Q Q ?=+① 2

27.015H Q =-② 联立①②解2

0.5845.8Q Q m h =?=

18.3H m =

6．将密度为15003

/kg m 的硝酸由地面贮槽送入反应釜。流量为73

/m h ，反应器

内液面与贮槽液面间垂直距离为8m ，釜内液面上方压强为200kPa （表压），贮槽液面上方为常压，管路阻力损失为30kPa 。试选择一台耐腐蚀泵，并估算泵的轴功率。

解: 3

(20030)10823.615009.81

e m H +?=+

=?依据37Q m = 23.6H m = 选4026F -型

15009.8123.63600 1.530.44

N kW ???==

7．某厂将50C 重油由地下贮油罐送往车间高位槽，流量为40/t h ，升扬高度为20m ，

油管总长为300m(包括局部阻力的当量长度在内)。输送管采用无缝钢管1084φ?。

已知50C 下重油密度为8903

/kg m ，粘度为187mPa s ?。试选择一台适宜的油泵。

解：34010344.9890Q m h ?== 1.5936000.7850.01

u m s ==??

756.4e du R u ρ

= 640.085e

R λ=

= 2

2052.72

e l u m H d λ=+??= 所以应选8060Y

第三章

1．试计算直径为50m μ的球形石英颗粒（其密度为26503

/kg m ），在20C 水中和20C 常压空气中的自由沉降速度。

解：在水中

2()

0.002518p

t gdp m s u

u ρρ-=

= 0.112et du u

R ρ

==<成立在空气中

2()

0.218p

t gdp m s u

u ρρ-=

= 0.672et du u

R ρ

=<成立 2．求密度为21503

/kg m 的烟灰球粒在20C 空气中作层流沉降的最大直径

解：

77.3p um d =

4．温度为200C 的常压烟道气，以3

/m s （操作状态）的流量，送入长?宽?高为10m ?2m ?2m 的降尘室。已知烟尘密度为48803

/kg m ，求可以完全分离下来的最小烟尘的直径。

解

；

28e P d m μ===

1.6

0.08210

S t V BL μ=

==? 65

28100.8 1.2050.1421.810

c c e p t t

d R μρ

--?????=

m 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，共获得3

-?3m 滤液。问过滤时间为200秒时，共获得多少滤液

解：32

1 2.2710 2.44100.093q --?=

=? 322 3.3510 3.6100.093

q --?==? 34.110e q -=? 51.5910k -=? ∴200秒时2352 4.110200 1.5910q q --+??=??

0.0526q = 330.05260.093 4.8910V qA m -==?=?

10．BMS50/810-25型板框压滤机，滤框尺寸为??mm ，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K 为5

-?2/m s ，e q 为3.45310-?m ，每滤出13m 滤液同

时，生成3

m 滤渣。求滤框充满滤渣所需的时间.

解；0.59

3.9860.108

V =

= A 总=220.8123647.239m ??= V 总=23

0.810.025360.59m ??= 222e V VV KA t +=

23523.9862 3.986 3.451047.239 2.721047.239t --?+????=???

283t s =

第四章

3．某蒸汽管外径为159mm,管外保温材料的导热系数0.110.0002/tW m C λ=+?，蒸汽管外壁温度为150C 。要求保温层外壁温度不超过50C ，每米管长的热损失不超过200

/W m ，问保温层厚度应为多少

解

：

01215050

10022t t t C ++=

==0.110.00020.110.00021000.13/t W m C λ=+=+?=? 21

15050

200ln 1592ln /20.13

1592Q t r r l δππλ

?-=?=

+? 1592ln 0.1340.1159

mm δπδ+=??=

4．763φ?的钢管外包一层厚30mm 的软木后，又包一层厚30mm 的石棉。软木和石棉的

导热系数分别为 /W m C ?和 /W m C ?。已知管内壁温度为-110C ，最外侧温度为10C 求每米管道所损失的冷量。

解

：

14324123

123

11010

2244.8/386898ln /45ln /0.04ln /0.16ln /ln /ln /353868t t Q W m

r r r l r r r ππλλλ---===-+++

6．常压空气在内径为20mm 的管内由20C 加热至100C ，空气的平均流速为12/m s ，试求水与空气侧的对流给热系数。

解：60t c = 3

1.06/kg m ρ= 1.005/cp kj kg = 2

0.02896/W m C λ∴=?

545

0.0212 1.06

2.010 1.27100.0110

e R μ--??=?=

=?? 35

1.00510

2.01100.69750.02896

r P -???==

40.80.420.02896

0.023(1.2710)0.697555.3/0.02

W m C α=?

??=?

7．水以 /m s 的流速在长3m 的25 2.5φ?的管内由20C 加热至40C ，试求水与管壁之间的对流给热系数若水流量增大50%，对流给热系数为多少

解：3

995.7/kg m

ρ= 3

4.1710/()p C J kg C =?? 2

0.6176)W m C λ=?

30.810Pa s μ-=??

0.02 1.0995.7

2.5100.810e R -??=

=?? 5.4r p = 40.80.430.6176

0.023(2.510) 5.4 4.6100.02α=???=?2/W m C ?

8．在常压下用套管换热器将空气由20C 加热至100C ，空气以60/kg h 的流量流过套管环隙，已知内管57 3.5mm φ?，外管83 3.5mm φ?，求空气的对流给热系数

解：20100

602

t C +=

=查31.060/kg m ρ=、31.00510/()P J kg C C =?? 2

0.02896)W m C λ=?、5

2.0110Pa s μ-=??、

0.696r

1921mm d d d e =-= 5

222160

360079422300() 2.01104

e e e d u d R d d ρρ

?=?

=>?-??

0.6975P r C P μ

= 5

1.861010.9437942f ?=-= 0.80.40.40.80.02896

20.023

Re 0.023

0.69750.94337.7()79420.019

r f W m C P d e

α=??=??=??

9．某种粘稠液体以/m s 的流速在内径为50mm ，长4m 的管内流过，若管外用蒸汽加热，试求管壁对流体的给热系数。已知液体的物性数据为：3

900/kg m ρ=，

1.89/p C kJ kg C =?，0.128/W m C λ=?，0.01Pa s μ=?。

解：0.050.3900

135023000.01

e du R ρ

??=

31.89100.01

147.666700

0.128

p r c P μ

λ??===<

0.051350147.662492104

e r d R P l ??

=??=> 10.1431.86()()e r W

d R P d l λ

αμ=???1

30.1281.8624920.9561.30.05=?

??=2/W m C ? 11．温度为52C 的饱和蒸汽在长3m,外径为32mm,的单根黄铜管表面上冷凝，铜管垂直放置，管外壁温度为20C ，试求每小时苯蒸气的冷凝量若将管水平放置，苯蒸气的冷凝量为多少

解：已知

52s

C t

= 48W C t = 032d mm =

5248

502

m C t +=

= 查得850()kg m C ρ=? 20.14()W m C λ=? 30.4510u Pa s -=?? 1.8()P kJ kg C c =? 52C 时，394r kJ kg =

（1）水平放置：1

232400.725()2462()g r W m C d t ρλαμ

==??

24620.03234

27.139410Q A t Wr W kg h πα????=?=?==?

（2）垂直放置：假设

2000e

241.13()0.50.524621233.2()0.725W m C l

d ααα''==?=?=?

4333.92000e l t

r R αμ

=<（假设成立） 0.513.5W W kg h '==

13．流体的质量流量为1000/kg h ，试计算以下各过程中流体放出或得到的热量。 ①煤油自130C 降至40C ，取煤油比热容为2.09/kJ kg C ?；

解：341000 2.0910(13040)

5.23103600

Q W ???-=

=? ②比热容为/kJ kg C ?的NaOH 溶液，从30C 加热至100C ;

解：341000 3.771070

7.33103600

Q W ???=

=? ③常压下将30C 的空气加热至140C ；

解: 341000 1.01510(14030)

3.1103600

Q W ???-=

=? ④常压下100C 的水汽化为同温度的饱和水蒸气；

解; 3

51000225810 6.27103600

Q W ??=

=? ⑤100C 的饱和水蒸气冷凝，冷却为50C 的水。

解: 3351000(225810 4.1861050)

6.85103600

Q W ??+??=

=? 15．在一套管换热器中，内管为57 3.5φ?的钢管，流量为2500/kg h ，平均比热容为

2.0/kJ kg C ?的热液体在内管中从90C 冷却为50C ，环隙中冷水从20C 被加热至

40C ，已知总传热系数为2002

/W m C ?，试求；①冷却水用量，/kg h ②并流流动时的平均温度差及所需的套管长度，m ；③逆流流动时平均温度差及所需的套管长度，m 。

解：①

2500 2.0(9050) 4.186(4020)h

c W C W C t

W T ?=????-=??-

2500 2.0(9050)

23904.186(4020)

c kg h W ??-=

=?-?

②

并

流

：

1902070C

t ?=-=

2504010C t ?=-=

7010

30.8370ln 10

m C t -?=

= 32

2500 2.0(9050)10/3600

920030.83

h h Ph m Q KA A m W C t T ??-?=?=??==?

00950.53.140.057

A A d l l m d ππ=?=

==? ③逆流：1904050C t ?

=-= 2502030C t ?=-= 5030

402

m C t +?=

= 3

2500

2.04010360038.820040

3.140.057

l m ???==???

16．一列管式换热器，管子直径为25 2.5φ?，管内流体的对流给热系数为2

/W m K ?，管外流体的给热系数为20002

/W m K ?，已知两流体均为湍流换热，取钢管导热系数

245/W m K λ=?，管内外两侧污垢热阻为2/m K W ?,试问；①传热系数K 及各部分热阻

的分配；②若管内流体流量提高一倍，传热系数有何变化③若管外流体流量提高一倍，传热系数有何变化

解：

01110.002525250.00118250.001182000

4522.51002020Si so m i i i K d d d R R d d d δλαα?=++++=++?++?

63.6()K W m K ?=?

0.80.023

n e r

i e

R P

α=流量增加一倍，流速增加一倍,

增加0.8

2倍，

所以

0.8

2174.11i

'==

112525

0.0104 1.512000174.1120

K K K K '=-+=?='? 10.55

0.14

0.36

(

)e r

R P

μμα

= 0.5522928.17αα''== 11110.01554 1.0120002928.17

K K K K ''=-+=?=''

17．一传热面积为152

m 的列管换热器，壳程用110C 的饱和水蒸气将管程某溶液由20C 加热至80C ，溶液的处理量为4

2.510/kg h ?，比热容为4/kJ kg C ?，试求此操作条件下的传热系数

解：4362.510410(8020) 1.67103600Q W ?=???-=? m t ?逆9030

54.6190ln 30

C -==

21.67102038.7()1554.61

m Q K W m C A t ?===???

20．某换热器的传热面积为302

m ，用100C 的饱和水蒸气加热物料，物料的进口温度

为30C ，流量为2/kg s ，平均比热容为4/kJ kg C ?，换热器的传热系数为2

125/W m C ?，

求；①物料出口温度，②水蒸气的冷凝量，/kg h 。

解：3

22410(30)Q t =???-

12211

(100)(100)70100ln ln

100100m t t t t t t t t ----

=---

2410(30)1253070ln

100m

Q KA t

t t t -=?

????-=??- 3

227012530

56.21002410C t t ??=?=-??

352410(56.230) 2.110Q W ?=???-=?

2258100.93334h

h Q kg s kg h W W =

???== 21．363K 的丁醇在逆流换热器中被冷却至323K ，换热器的面积为302

m ，传热系数为

2150/W m k ?。已知丁醇流量为2000/kg h ，冷却水的进口温度为303K ，试求冷却水的流

量和出口温度。

解

：

34122000 2.9710(363323)

() 6.6103600h Ph Q W

W C T T ???-=-==?4

6.61014.6715030

m m Q KA C t t ?=???==?

2236320

14.67363ln

m t t t --?=

=- 试差：2343K t =时，20m C t ?=

353K t

=14.43m C t ?=

350K t =时，16.25m C t ?= 2

352K t =时，15.05m C t ?= 2

352.5K t

=时，14.74m C t ?=

22．一定流量的物料在蒸汽加热器中从20C 加热至40C ，物料在管内为湍流，对流给热系数为2

1000/W m C ?，温度为100C 的饱和水蒸气在管外冷凝，对流给热系数为

4210/W m C ?。现生产要求将物料流量增大一倍，求；①物料出口温度为多少②蒸汽冷凝

量增加多少设管壁和污垢热阻可略。

32、流量为30kg/s 的某油品在列管换热器壳程流过，从150°C 降至100°C ，将管程的原油从25°C 加热至60°C 。现有一列管换热器的规格为：壳径600mm ，壳方单程，管方四程，共有368根直径为219?φ，长6m 的钢管，管心距为25mm ，正三角型排列，壳程装有缺口（直径方向）为25%的弓形挡板，挡板间距为200mm 。试核算此换热器能否满足换热

解：36

()30 2.2010(130110) 2.6410h Ph Q W W C T T =

-=???-=? 6

32.641037.981.9861035c kg s W ?==??

m t ?逆121

87.5ln C t t t t ?-?=

=?? 2111

0.28P t t t T -==- 1221 1.14R T T t t -

==- m t ?0.9587.583.1C =?=

①

管程：

223680.7850.0150.0162444

i i

n m S d π

=??= 37.980.0162c i

W u S

ρρ

= 437.98

0.0150.0162 1.2100.0029

i i

d u R

ρμ

0.8

0.333

40.80.33

20.027 1.05

0.136 1.986100.00290.027(1.210)() 1.051622)0.0150.136

i e

i i

W m C R P

λα=????=?

???=?

② 壳程：h=200mm 6

11290.2

B l N h =-=-=

2000.019

(1)0.20.6(1)0.02880.025

S hD m t d =-=??-=

0.0288h W u

ρρ

22)240.017e

m d d

πρπ-=

3405.4e

u R

ρμ

96.1P

0.55

230.1190.363405.596.10.95961()0.017

W m C α

=????=?

11119190.0050.0010.00358896116221515

K =++?+?= 2

278.7()K W m C ?=?

A 计6

22.6410114278.783.1

m Q m K t ?===??

A 实2368 3.140.0196131.7n l m d

==???=

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

化工原理下册答案

第五章蒸馏一、选择与填空 1、精馏操作的依据是混合液中各组分挥发度的差异。实现精馏操作的必要条件是塔顶液相回流和塔底上升蒸汽。 2、汽液两相呈平衡状态时，汽液两相温度_相同_，但液相组成_小于_汽相组成。 3、用相对挥发度α表达的汽液平衡方程可写为1(1)x y x αα= +-。根据α的大小，可用来判定用蒸馏方法分离的难易程度，若α=1则表示不能用普通的蒸馏方法分离该混合液。 4、在精馏操作中，若降低操作压强，则溶液的相对挥发度增加，塔顶温度降低，塔釜温度降低，从平衡角度分析对该分离过程有利。 5、某二元物系，相对挥发度α=3，在全回流条件下进行精馏操作，对第n 、n+1两层理论板，已知 y n =0.4，则 y n+1=_0.182_。全回流通常适用于开工阶段或实验研究。 6、精馏和蒸馏的区别在于精馏必须引入回流；平衡蒸馏和简单蒸馏的主要区别在于前者为连续的稳态过程而后者是间歇的非稳态过程。 7、精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因是塔底压强高和塔底难挥发组分含量高。

8、在总压为101.33kPa 、温度为85℃下，苯和甲苯的饱和蒸汽压分别为p A 0 =116.9kPa,p B 0 =46 kPa ，则相对挥发度α= 2.54，平衡时液相组成x A = 0.78 ，气相组成y A = 0.90 。 9、某精馏塔的精馏段操作线方程为y=0.72x+0.275，则该精馏塔的操作回流比为_2.371_，馏出液组成为_0.982_。 10、最小回流比的定义是在特定分离任务下理论板数为无限多时的回流比，适宜回流比通常取 1.1~2.0 R min 11、精馏塔进料可能有 5 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q 值为 0.6 。注：23() 550.6V V L V F V L V L I I I I I q I I I I -+-===-- 12、在塔的精馏段测得 x D =0.96、x 2=0.45、x 3=0.40（均为摩尔分率），已知R=3 ，α=2.5，则第三层塔板的气相默弗里效率 E MV _44.1%_。注：1 * 1 n n MV n n y y E y y ++-= - 13、在精馏塔设计中，若F 、x F 、q 、D 保持不变，若增加回流比R ，则x D 增加, x W 减小 ,V 增加,L/V 增加。 14、在精馏塔设计中，若F 、x F 、x D 、x W 及R 一定，进料由原来的饱和蒸气改为饱和液体，则所需理论板数N T 减小。精馏段上升蒸气量V 不变、下降液体量L 不变；

(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

化工原理考试习题有答案

化工原理（上）考试复习题及答案一、选择题（将正确答案字母填入括号内、四选一） 1．遵循流体动力学规律的单元操作是（ A ）。 A、沉降 B、蒸发 C、冷冻 D、干燥 2．U型管液柱压力计两管的液柱差稳定时，在管中任意一个截面上左右两端所受压力（ A ）。 A、相等 B、不相等 C、有变化 D、无法确定 3．以下有关全回流的说法正确的是（ A ）。 A、精馏段操作线与提馏段操作线对角线重合 B、此时所需理论塔板数量多 C、塔顶产品产出量多 D、此时所用回流比最小 4．吸收操作是利用气体混合物中各种组分（ B ）的不同而进行分离的。 A、相对挥发度 B、溶解度 C、气化速度 D、电离度 5．压力表在刻度盘上有红线是表示（ C ）。 A、设计压力、 B、公称压力 C、最高工作压力 D、最低工作压力 6．某车间测得一精馏塔得真空度为540mmHg，绝对压强为100mm/Hg，则当地大气压为（ C ）mmHg。 A、440 B、540 C、640 D、760 7. 用水吸收混合气体中的二氧化碳时，（ A ）下吸收效果最好。 A．低温高压B．高温高压 C．高温低压D．低温低压 8. 表压值是从压强表上读得的，它表示的是（ A ）。 A．比大气压强高出的部分 B．设备的真实压力 C．比大气压强低的部分 D．大气压强 9. 离心泵在停泵时，应先关闭出口阀，再停电机，这是为了防止（ C ）。 A．汽蚀现象 B．电流过大 C．高压流体倒流 D．气缚现象 10. 吸收操作的作用是分离（ A ）。 A．气体混合物 B．液体均相混合物 C．互不溶液体混合物 D．气液混合物 11．当液体内部任一点的压强有变化时，将使液体内部其它各点的压强（ B ）。 A．发生变化 B．发生同样大小的变化 C．不变化 D．发生不同情况的变化 12. 气体压送机械的出口压强与进口压强之比在4以上的是（ B ）。 A．鼓风机 B．压缩机 C．通风机 D．真空泵 13．某气相混合物由甲.乙两组分组成，甲组分占体积70%，乙组分占体积30%，那么( B )。 A．甲组分摩尔分率是0.3 B．乙组分压力分率是0.3 C．乙组分质量分率是0.7 D．甲组分质量分率是0.7 14．下列四个定律中哪个是导热的基本定律。（C） A．牛顿冷却定律 B．斯蒂芬-波尔茨曼定律 C．傅里叶定律 D．克希霍夫定律 15．三层不同材料组成的平壁稳定热传导，若各层温度差分布 t1> t2> t3,则热阻最大的是（ A ）。 A．第一层 B．第二层 C．第三层 D．无法确定 16．在列管换热器中，用水将80℃某有机溶剂冷却至35℃，冷却水进口温度为30℃，出口温度不低于35℃，两流体应（B）操作。 A．并流B．逆流C．都可以D．无法确定 17．当压力不变时，气体溶解度随着温度升高的情况是（ B ）。 A、增大 B、减小 C、不变 D、不一定 18．一定量的理想气体，在等温过程中体积增加一倍，则该气体的压力的变化情况是（ A ）。 A、减少一半 B、没有变化 C、增加一倍 D、无规律可循 19．流体在流动过程中损失能量的根本原因是（ D ）。 A、管子太长 B、管件太多 C、管壁太粗糙 D、流体有粘性 20．泵的特性曲线是以水作实验介质测定的，当泵输送的液体沸点低于水的沸点时，则泵的安装高度应该（ B ）。 A、加大 B、减小 C、不变 D、不一定 21．若将泵的转速增加一倍，则该泵的轴功率将为原来的（ C ）倍。 A、4 B、2 C、8 D、16 22．将泵的转速增加一倍，则泵的流量将为原流量的（ C ）倍。 A、1 B、2 C、4 D、8 23．将泵的转速增加一倍，则泵的扬程将增加（ B ）倍。 A、2 B、4 C、8 D、10 24．含有泥砂的水静置一段时间后，泥砂沉积到容器底部，这个过程称为（ B ）。 A、泥砂凝聚过程 B、重力沉降过程 C、泥砂析出过程 D、泥砂结块过程 25．工业上常将待分离的悬浮液称为（ B ）。 A、滤液 B、滤浆 C、过滤介质 D、滤饼 26．在一定操作压力下，过滤速率将随着操作的进行而（ B ）。 A、逐渐增大 B、逐渐降低 C、没有变化 D、无法确定 27．热量传递是由于物体之间（ B ）不同。 A、热量 B、温度 C、比热 D、位置 28．炉膛内烟气对炉管之间的传热方式是（ B ）传热。 A、对流 B、辐射 C、导热 D、对流、辐射和导热 29．平壁导热过程中，传热推动力是（ B ）。 A、物质的导热系数 B、平壁两侧温 C、导热速率 D、平壁两侧热量差 30．能够全部吸收辐射能的物体称为（ B ）。 A、白体 B、黑体 C、热透体 D、导热体 31．工业上常采用带翅片的暖气管代替圆管，其目的是（ B ）。 A、增加热阻，减少热损失 B、增加传热面积，提高传热效果 C、节省钢材 D、增加观赏性

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’～

化工原理答案下册

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 y 1 0.767 0.733 0.524 0 根据平衡数据绘出t-x-y曲线 3.利用习题2的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，并与习题2 的结果相比较。

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

化工原理下册答案

化工原理（天津大学第二版）下册部分答案第8章 2. 在温度为25 ℃及总压为 kPa 的条件下，使含二氧化碳为%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350 g/m 3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨利系数51066.1?=E kPa ，水溶液的密度为 kg/m 3。解：水溶液中CO 2的浓度为对于稀水溶液，总浓度为 3t 997.8kmol/m 55.4318 c ==kmol/m 3 水溶液中CO 2的摩尔分数为由 54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==???=kPa 气相中CO 2的分压为 t 101.30.03kPa 3.039p p y ==?=kPa < *p 故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。以CO 2的分压表示的总传质推动力为 *(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ?=-=-=kPa 3. 在总压为 kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。测得在塔的某一截面上，氨的气、液相组成分别为0.032y =、3 1.06koml/m c =。气膜吸收系数k G =×10-6 kmol/(m 2skPa)，液膜吸收系数k L =×10-4 m/s 。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数H ＝ kmol/(m 3kPa)。（1）试计算以p ?、c ?表示的总推动力和相应的总吸收系数；（2）试分析该过程的控制因素。解：(1) 以气相分压差表示的总推动力为 t 1.06*(110.50.032)kPa 2.0740.725 c p p p p y H ?=-=- =?-=kPa 其对应的总吸收系数为 6G 1097.4-?=K kmol/(m 2skPa) 以液相组成差表示的总推动力为其对应的总吸收系数为（2）吸收过程的控制因素气膜阻力占总阻力的百分数为气膜阻力占总阻力的绝大部分，故该吸收过程为气膜控制。 4. 在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。操作压力为 kPa ，操作温度为25 ℃。在操作条件下平衡关系符合亨利定律，甲醇在水中的溶解度系数为 kmol/(m 3kPa)。测得塔内某截面处甲醇的气相分压为 kPa ，液相组成为 kmol/m 3，液膜吸收系数k L =×10-5 m/s ，气相总吸收系数K G ＝×10-5 kmol/(m 2skPa)。求该截面处（1）膜吸收系数k G 、k x 及k y ；（2）总吸收系数K L 、K X 及K Y ；（3）吸收速率。解：(1) 以纯水的密度代替稀甲醇水溶液的密度，25 ℃时水的密度为 0.997=ρkg/m 3 溶液的总浓度为

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。

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化工原理试题库（上册）第一章流体流动一、选择题 1?连续操作时，物料衡算通式中的过程积累量GA为（A ）。A.零 B.正数C负数 D.任意值 2.热量衡算中，物料的焓为相对值，通常规定（A ）的焓为零。 AO C液体BO C气体 C.1O0C液体 D.100C气体3.流体阻力的表现，下列阐述错误的是（D ）。 A.阻力越大，静压强下降就越大B流体的粘度越大，阻力越大 C.流体的流动状况是产生流体阻力的根本原因 D.流体的内摩擦力在流体激烈流动时不存在4.压强的具有专门名称的国际单位是Pa,用基本单位表示是（C ）。 A.atm B.mmHg C.Kg/m.s2 D.N/m2 5?水在直管中流动，现保持流量不变，增大管径，则流速（B ）。A.增大 B.减小C不变 D.无法判断 6.对可压缩流体，满足（C ）条件时，才能应用柏努力方程求解。 A. ）%（20ppp121式中压强采用表压表示 B. ）%（01ppp12 ）%（20ppp121式中压强采用绝压表示 D. )%(01ppp1

1式中压强采用表压表示 C. ）%（20ppp121式中压强采用绝压表示 D. )%(01ppp1

B 施伍德 C 雷诺 D.努塞尔特8.流体在圆形直管中滞流流 9.增大流体的流量，则在孔板流量计的孔板前后形成的压强差（ A ）。A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断10.流体在管内流动时的摩擦系数与（B ）有关。A.雷诺准数和绝对粗糙度 B.雷诺准数和相对粗糙度 C.欧拉准数和绝对粗糙度 D.欧拉准数和相对粗糙度11.测速管测量得到的速度是流体（C ）速度。A.在管壁处 B 在管中心 C 瞬时 D.平均 12. 在层流流动中，若流体的总流率不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的（C ）倍。A. 2； B. 6; C. 4; D. 1。 13. 流体在长为3m 、高为2m 的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为（C ）。 A. 1.2m ； B. 0.6m C. 2.4m D. 4.8m 2 14. 流体在长为2m 、高为1m 的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为（A ） o A. 1.33m ； B. 2.66m C. 0.33m D. 0.66nr 。15.流体在内管外径为25mm ，外管内径为70mm 的环隙流道内流动，则该环隙流道的当量直径为（D ） o A. 25mm ； B. 70mm ； C. 95mm ； D. 45mm 。 16.当流体在园管内流动时，管中心流速最大，滞流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为（C ） A. u = 3/2.umax B. u = 0.8 umax C. u = 1式中压强采用绝压表示 7.判断流体的流动类型用（ C ）准数。 A.欧拉动时的速度分布曲线为（B ）。A.直线 B.抛物线 C 双曲线 D.椭圆线

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(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。

化工原理试题库(1-9)

化工原理试题库试题一一：填空题（18分） 1、某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH =__________Pa. 该地区的大气压为 720mmHg 。 2、常温下水的密度为1000 3m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动，其流动类型为 ______________。 3、流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范围为_______________________s m 。 6、离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中，由于_________________________________________，其传热效果好。二：问答题（36分） 1、一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损失变为原来的多少倍？ 2、何谓气缚现象？如何防止？ 3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？ 4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问：（1）传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？（2）传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？（3）那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 6、单效减压蒸发操作有何优点？三：计算题(46分) 1、如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数为03.0=λ，现发现压力表上的读数为052mH ，若管径为100mm,求流体的流量及阀的局部阻力糸数？ 2、在一列管式换热器中，用冷却将C 0100的热水冷却到C 050，热水流量为h m 360，冷却水在管内流动，温度从C 020升到C 0 45。已知传热糸数K 为C m w .20002 ，换热管为mm 5.225?φ的钢管，长为3m.。求冷却水量和换热管数（逆流）。

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

化工原理下册计算答案

j06a10013 用不含溶质的吸收剂吸收某气体混合物中的可溶组分A，在操作条件下，相平衡关系为Y=mX。试证明：(L/V)min ＝mη，式中η为溶质A的吸收率。 j06a10103 一逆流操作的常压填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A，入塔气体中含A 1%(摩尔比)，经吸收后溶质A 被回收了80%，此时水的用量为最小用量的1.5倍，平衡线的斜率为1，气相总传质单元高度为1m，试求填料层所需高度。 j06a10104 在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质A，进塔气体中溶质A的含量为8%（体积%），吸收率为98%，操作条件下的平衡关系为y=2.5x，取吸收剂用量为最小用量的1.2倍，试求： ①水溶液的出塔浓度； ②若气相总传质单元高度为0.6 m，现有一填料层高为6m的塔，问该塔是否合用？注：计算中可用摩尔分率代替摩尔比，用混合气体量代替惰性气体量，用溶液量代替溶剂量。 j06a10105 在20℃和760 mmHg，用清水逆流吸收空气混合气中的氨。混合气中氨的分压为10mmHg，经吸收后氨的分压下降到0.051 mmHg。混合气体的处理量为1020kg/h，其平均分子量为28.8，操作条件下的平衡关系为y=0.755x。若吸收剂用量是最小用量的5 倍，求吸收剂的用量和气相总传质单元数。 j06a10106 在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S 吸收混合气体中的可溶组分A。入塔气体中A的摩尔分率为0.03，要求吸收率为95%。已知操作条件下的解吸因数为0.8，物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03(摩尔分率)。试计算： ①操作液气比为最小液气比的倍数； ②出塔液体的浓度； ③完成上述分离任务所需的气相总传质单元数N OG。 j06a10107 某厂有一填料层高为3m 的吸收塔，用水洗去尾气中的公害组分A。测得浓度数据如图，相平衡关系为y=1.15x。试求：该操作条件下，气相总传质单元高度H OG为多少m ？参见附图：j06a107.t j06a10108 总压100kN/m2，30℃时用水吸收氨，已知k G=3.84?10-6kmol/[m2·s(kN/m2)]， k L=1.83?10-4kmol/[m2·s(kmol/m3)]，且知x=0.05时与之平衡的p*=6.7kN/m2。求：k y、K x、K y。（液相总浓度C 按纯水计为55.6 kmol/m3） j06a10109 有一逆流填料吸收塔，塔径为0.5m，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。入塔(惰性/混合？？)气体量为100kmol/h，，溶质浓度为0.01（摩尔分率），回收率要求达到90% ，液气比为1.5，平衡关系y=x。试求： ①液体出塔浓度； ②测得气相总体积传质系数K y a=0.10kmol/（m3·s），问该塔填料层高度为多少？ (提示：N OG=1/(1-S)ln[(1-S)(y1-m x1)/(y2-m x2)+S]) j06b10011 当系统服从亨利定律时，对同一温度和液相浓度，如果总压增大一倍则与之平衡的气相浓度（或分压）(A) y 增大一倍；(B) p增大一倍；(C) y减小一倍；(D) p减小一倍。 j06b10019 按图示流程画出平衡线与操作线示意图： 1. ⑴低浓度气体吸收 2. ⑴低浓度气体吸收 ⑵部分吸收剂循环⑵气相串联