化工原理答案
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 02.1
8
.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3m 1150kg -?，流量为1h 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1s 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：122s m 11.2027
.011503600/500044
/-?=???===
ππρ内d m A V u l l l l l ； 对气体：0101P P =ρρ?3
5
60101m kg 92.510
01325.1105.02.1-?=???==P P ρρ，
()
2
24
内外
内外D d A A A g -=
-=π
()
2322
m 1032.10335.0053.04
?=-=
π
，
1
3
s m 69.592
.51032.13600/160/--?=??=
=
=
g
g
g g
g g A m A V u ρ。 1-5．C 250水在内径为50mm 的管内流动，流速为1s 2m -?。试求雷诺准数为若干？ （ 答： 51012.1? ）
解：51012.1Re ?===
μ
ρdu
。
（C 250下水的ρ，μ查物性手册） 1-6．（1）设流量为1s 4L -?，水温C 200，管径为mm 5.3mm 57?φ，试判断流动类型。
（2）条件与上相同，但管中流过的是某种油类，油的运动黏度为12s cm 4.4-??，试判断流动类型。 （答：（1）51001.1?，湍流 ；(2) 2000231<，层流） 解：⑴mm 5025.357=?-=d ，
123
2s m 04.205
.010444--?=???===ππd q A q u V V ， 查物性手册得C 200
下水的密度和粘度分别为：
3m kg 2.998-?=ρ，s Pa 10004.13??=-μ，
40001001.110
004.104.205.02.998Re 5
3
>?=???==-μρdu 所以流体在管内的流动类型为湍流； ⑵ρμν=
?2000231104.404
.205.0Re 4
<=??===
-νμρdu du 所以流体在管内的流动类型为层流。
1-7．密度为3m 1800kg -?的某液体经一内径为mm 60的管道输送到某处，若其流速为1s 8m .0-?，求该液体的体积流量1
3
h
m -?，质量流量1s kg -?和质量流速12
s m
kg --??。
（答：13h m 148-??；1s kg 074-??；12s m kg 1440--??） 解：4
8
.006.04
22??=
=
=ππu
d Au q V
13133h m 148s m 1026.2---??=??=，
13s kg 07418001026.2--??=??==ρV m q q ， 122s m kg 1440)06.00785/(07.4/--??=?==A q u m m 。
1-8．有一输水管路，C 200的水从主管向两支管流动，主管内水的流速为1
s m 06.1-?，
支管1与支管2的水流量分别为13h kg 1020-??与1
3h
kg 1010-??。支管为
mm 5.3mm 89?φ。试求：
（1）主管的内径；（2）支管1内水的流速。 (答：（1）0.1m d =；（2）1s 1.053m
-?)
习题1-8 附图
解：⑴Au q ρ=，21q q q +=
?233m 1088.706
.12.9983600/10)1020(-?=??+==u q A ρ， 4
2
d A π=
?m 1.01088.7443
=??=
=-π
π
A
d ；
⑵11Au q ρ=，
?()4
23111025.3892.9983600
/10204-??-????==
πρA q u 12s m kg 053.1--??=。
1-9．已知水在管中流动。在截面1处的流速为1s 0.5m -?。管内径为0.2m ，由于水的压力产生水柱高为1m ；在截面2处管内径为0.1m 。试计算在截面1、2处产生水柱高度差h 为多少？（忽略水由1到2处的能量损失） （答：0.191m ）
习题1-9 附图
解：12
2
2
1
12s m 21.02.05.0-?=??? ???=???
? ??=d
d u u ， 对截面1与截面2列伯努利方程：
g P
g u g P g u ρρ22
212
122+=+
?g
u u g P P 2_2
1
2
221=
-ρ， gh P P P ρ=-=?21，
∴m 191.08
.925.022_222
12
221=?-==-=?=g u u g P P g P h ρρ。
1-10．图示吸液装置中，吸入管尺寸为mm 5.2mm 32?φ，管的下端位于水面下m 2，
并装有底阀及拦污网，该处的局部压头损失为g
u 282
。若截面2-2'处的真空度为kPa 2.39，
由1-1'截面至2-2'截面的压头损失为g
u 2212 。求：（1）吸入管中水的流量，1
3h m -?;（2）
吸入口1-1'处的表压。 (答：（1）13h 2.95m -? ；（2）Pa 101.044
?)
习题1-10 附图
解：以水面为基准面，在基准面与1-1'截面间列伯努利方程：
f h u
P g Z u P g Z ∑+++=++2
22
111200
0ρρ，
00=Z ,00=P （表压），00=u ，m 21-=Z ，g
u
h f 282
1=∑，
代入上式得：
g
u
u P 2828.9202
1211
+++?-=ρ
?2
962.192
11
u
P -=ρ ……①
在1-1'截面与2-2'截面间列伯努利方程：
212
222211
12
2-∑+++=++f h u
P g Z u P g Z ρρ，
m 21-=Z ，21u u =，m 32=Z ，kPa 2.392-=P （表压）
，g
u h f 2212
1
2
1=
∑-， 代入上式得：
4
1000102.398.951
2
1
3u P +
?-+?=ρ ……② 由①与②解得： 1
1s m 43.1-?=u ， 1214
u d Au q V π
=
=()1342h m 95.4360043.11025.2324
--?=????-=
π
；
由①式可以解得：
Pa 1004.14
1?=P 。
1-11．在图示装置中，出水管直径为mm 5.3mm 57?φ 。当阀门全闭时，压力表读数为
30.4kPa ,而在阀门开启后，压力表读数降至20.3kPa ，设总压头损失为0.5m （水柱），求
水的流量为若干13h m -? ? ( 答：1
3h 22.8m -? )
习题1-11附图
解：取水面为00'-截面，压力表处为11'-截面，以压力表管中心线为基准面。故00=P ，
01=Z 。
当阀门全关闭时：kPa 4.301=P ， 由流体静力学原理得： ρ
ρ
1
10
0P g Z P g Z +
=+
m 1.38
.91000104.303
10=??==?g P Z ρ，
当阀门打开后，在00'-截面与11'-截面间列伯努利方程：
f h
g u
g P Z g u g P Z +++=++222
1112
000ρρ
式中00=u ，kPa 3.201=P ，水柱m 5.0=hf ， 11s m 22.3-?=?u ，
12
14
u d Au q V π
=
=()132h m 8.2236004
22
.325.357-?=???-?=
π。
1-12．在水平管道中，水的流量为1
3-3s m 102.5-??,已知管内径cm 5.25cm,21==d d ,及1m 1=h 。若忽略能量损失，问联接于该管收缩断面上的水管，可将水自容器内吸上高度2h 为多少？ （ 答：0.234m + ）
习题1-12 附图
解：123
21s m 27.105
.0105.244--?=???===ππd q A q u V V ， 1
2
2
2
1
12s m 08.5025.005.027.1-?=??? ???=?
??
? ??=d
d u u ， 以管中心线为基准面，取1d 处为1-1'面，2d 处为2-2'面，在1-1' 面与2-2'面
间列伯努利方程：
g u
g P Z g u g P Z 222
2222
111++=++ρρ，
又有021==Z Z ∴g
u u g P P 22
1
2
221
-=-ρ， m 234.018
.9227.108.522
212
12
222=-?-=--=-=h g u u g P h ρ。
1-13．求常压下C 350的空气以1s m 21-?的流速流经m 120长的水平通风管的能量损失，
管道截面为长方形，高300mm ，宽200mm 。（005.0=d
ε
设） （答：66.1m 气柱，这个答案与读图很有关系） 解：()()m 24.02.03.022
.03.0424=+??=+=
b a ab de ，
5
6
108.110
35.181224.01465.1Re ?=???==-μρdeu ， 由0005.0=d
ε
，查图得018.0=λ，
气柱m 1.668
.921224.0120018.022
2=???==g u de l h f λ。
1-14．如图所示，某一输油管路未装流量计，但在A 与B 点压力表读数分别为
MPa 47.1=A p ,MPa 43.1=B p 。试估计管路中油之流量。已知管路尺寸为
mm 4mm 89?φ的无缝钢管，A 、B 两点间长度为m 40，其间还有6个090弯头，油的密
度为3
m 820kg -?，黏度为s mPa 121?。（答：13h 17.6m -?）
习题1-14 附图
解：取A 点的水平面为基准面，在A 与B 间列伯努利方程：
f B B B A A
A h u
P g Z u P g Z ∑+++=++2
22
2ρρ
式中：B A u u =，0=A Z ，m 15.05.1=-=B Z
ρB
A B f P P g Z h -+-=∑?
()16
kg J 98.38820
1043.147.18.91-?=?-+?-=……①，
2
2
u d l l h e f ??? ??+=∑λ ……②，
①代入②得：
22
91.3512356081.04098.38u u
λλ=??? ???+=
111.02
=?u λ ……③，
假设为层流，则：
u
u du 117
.0820081.010*******Re 643=
???===-ρμλ ……④， 将④代入③中得： 1
s m 949.0-?=u ，
校核Re 6.52210
121952
.0081.0820Re 3=???==
-μρdu 与假设相符， ()
1
32h m 6.173600949.0081.04
-?=??=
=?πAu q V 。
1-15．水从水塔用mm 4mm 108?φ有缝钢管引至车间的低位水槽中，水槽与水塔的液位差为12m ，管路长度为150m （包括管件的当量长度）。水温为C 120，试求此管路输水
量为若干13h m -?（设002.0=d
ε）。 （答：1
3h m 3.72-?）
解：由C 12?=t 查得：s Pa 00124
.0?=μ， 取低位水槽水面为基准面，在低位水槽和水塔间列伯努利方程：
f B B B A A
A h u
P g Z u P g Z ∑+++=++2
22
2ρρ
式中：m 12=-B A Z Z ，B A P P =，B A u u =
()2
2
u d l h Z Z g f B A λ=∑=-?
2
1.0150122
u g λ=?
157.02=?u λ，
u u du 41006.800124
.01.04.999Re ?=?==μρ，
由002.0=d
ε
查图并用试差法求得： 024.0=λ，1
s m 56.2-?=u ，
()132h m 3.72360056.21.04
-?=??=
=?π
Au q V 。
1-16．在管径为mm 8mm 325?φ的管道中心装一皮托管，以测定管道中流过的空气流量，空气温度为C 210
，压力为Pa 1047.15
?（绝压），用斜管压差计测量，其读数为O 200mmH 2。斜管压差计的倾斜角度为20度。问这时空气质量流量为若干？ （答：1
s 2.98kg -?）
解：mm 4.6820sin 200sin =?='=θR R ，
()
3
5
5m kg 75.1212731001.1293.12731047.1-?=+?????=''='T P T P ρρ， ()ρρρ'
'-=
0max 2gR u ()1s m 7.2775.175.110000684.08.92-?=-???=，
5
5
m a x m a x 103.81081.17.27309.075.1Re ?=???==-μρdu ， 查图得：82.0max
=u u
，
1max s m 7.227.2782.082.0-?=?==u u ， ()12s k 98.275.17.22309.04
-?=??=
=?g Au q m π
ρ。
1-17．密度为3m 1000kg -?的液体，以1s 319kg -?的流量流经一内径为0.5m 的管道，该液体的黏度为s mPa 29.1? ,若流过孔板的压力降不超过24.5kPa ,问孔板的孔径为若干? (答：m 3.00=d )
解：ρ
π
P
d C q V ?=24
2
式中：13s m 319.01000
319
-?==
=
ρ
m
V q q ，kPa 5.24=?P ， 3m kg 1000-?=ρ
495.51000
105.2424319.03
2
00=??=?π
d C
06.0495
.5319
.02
00==
?d C ， 202
02
1
02
425.0d d d
d ==???
? ??=β ， 查图并用试差法得：36.02
=β，67.00=C ，
故m 3.00=d ， 验证：
A dq du V μρμρ==
Re ()
5
23
103.65.01029.1319.05.010004?=??????=-π （在直线段）， 所以得到：m 3.00=d 。
第2章 流体输送
2-1．某离心泵以C 150
水进行泵性能实验，体积流量为1
3
h 540m -?，泵出口压力表读
数为kPa 350，泵入口真空表读数为30kPa 。若压力表和真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管和压出管内径分别为350mm 及310mm ，试求泵的扬程。（ 答：39.2m ）
解：1313s m 15.0h m 540--?=?=V q ，
()1
2
22s m 99.131.015.04-?=??==
πA q u V ， ()
1
2
11s m 56.135.015.04-?=??==πA q u V ， g
u u g P g P h g u u H H h H 222
1
22
2102122210-+++=-+++=ρρ m 2.398
.9256.199.18.9100010308.910001035035.02
233=?-+??+??+
=。
2-2．在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换热器送到另一个高位槽。已知高位槽液面比贮水池液面高出10m ，管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为
400m ，管内径为75mm ，换热器的压头损失为g
u 2322
，在上述条件下摩擦系数可取为
03.0，离心泵在转速1min r 2900-?=n 时的q H -特性曲线数据如下表所示。
13s 0.0045m 20m,H -?==V q ）
解：设管路特性曲线为2
V Bq A H +=，
22
28.9108
.9232075.040003.010232u u
g u d l Z H +=???? ??++=??? ??++?=∴λ，
()
2
075.04??==πV
V q A q u 代入上式得：()2
54
22
1003.510075.0168.910V V
q q H ?+=??+=π，
由图可以看出，泵的工作点为两条特性曲线的交点。
工作点：m 20=H ，13s m 0045.0-?=V q 。 2-3．某离心泵的额定流量为1
3
h
16.8m -?，扬程为18m 。试问此泵是否能将密度为
3m 1060kg -?、流量为13h 15m -?的液体，从敞口贮槽向上输送到表压为30kPa 的设备中，敞口贮槽与高位设备的液位的垂直距离为8.5m 。已知管路的管径为mm 75.3mm 5.75?φ，管长为124m （包括直管长度与所有管件的当量长度），摩擦系数为0.03=λ。 （答：此
泵合用） 解：()1
2
s m 15.13600
200375.00755.0154-?=??-??==
πA q u V 18m m 1.158
.9215.1068.012403.08.9106010305.822
32<=?+??+=+?+?=g u d l g P Z H λρ
离心泵的送液能力和扬程都大于管路系统所要求的，故此泵合用。
2-4．由山上的湖泊中引水至某贮水池，湖面比贮水池面高出m 45，管道流量达到
13s m 085.0-?,试选择管直径为多少？假定所选管道的磨檫系数0.02=λ。经长期使用，输水管内壁锈蚀，其磨檫阻力系数增大至0.03=λ。问此时水的流量减至若干？（答：m 235.0=d ，13s m 069.0-?=v q ）
解：22211.0085.044d
d d q A q u V V =?===
ππ， 因为水在管内的流速一般取1s m 3~1-?，我们取1
s m 2-?=u ，
此时：m 235.02
11
.0==d ，选用mm 19273?φ的热轧无缝钢管。
在湖面和贮水池面之间列伯努利方程得：
f h u
P g Z u P g Z ∑+++=++2
22
222211
1ρρ
式中：m 451=Z ，21P P =，21u u =，02=Z ，g
u d l h f
22
2
λ=∑ g
u d l 2452
λ=?，又 24d q A q u V V π==
?2
22211V V q q λλ=， ?131212s m 069.0085.003
.002.0-?=?==
V V q q λλ 2-4．由山上的湖泊中引水至某贮水池，湖面地面高出45m ，管道总长4000m （包括直管长度和局部阻力当量长度），要求流量达到13
s m
085.0-?。若使用新铸铁管，其
摩擦阻力系数0.02=λ，则铸铁内径需多大？经长期使用，铸铁管内壁腐蚀，其摩擦阻力
系数增大至0.03=λ，问此时水流量减至若干？ 解：在湖面和贮水池面之间列伯努利方程得：
g
u d l g u g p Z g u g p Z 2222
2
2222111λρρ+++=++
因为 021==p p （表压），0,021==u u
所以 g
u d 2400002.0452
= （1）
因为085.04
2=?=
u d V π
所以2
1082.0d
u =
代入式(1)得 00106.05=d 所以m d 254.0=: 当0.03=λ时,代入式(1)得 g
u 20254400003.0452=
1367.1-?=s m u
1320692.0367.10254785.0-?=??=s m V
2-5．某工艺装置的部分流程如下图所示。已知各段管路均为 3.5mm 57mm ?φ的无缝钢管，AB 段和BD 段的总长度（包括直管与局部阻力当量长度）均为00m 2，BC 段总长度
为20m 1。管中流体密度为3
m kg 800-?,管内流动状况均处于阻力平方区，且0.025=λ，
其它条件如图所示，试计算泵的流量和扬程。（答：34.0m =H ，13h m 8.16-?=v q ）
图2-27 习题2-5附图
解：以地面为基准面。
在E 和F 之间列伯努利方程得：
F
E f
F F F E E E h g
u
g P Z g u g P Z -∑+++=++222
2ρρ
其中：R Z Z F E =-，F E P P =，F E u u =，g
u
h F F
E f
22
ξ=∑-
?R g u F =22
ξ1s m 00.15
.423
.08.922-?=??==?ξgR u F ，
即在BD 段中流体的流速1
s m 00.1-?=u ，
在B 与右侧贮液器之间列伯努利方程得：
r
B f r r r B B B h g
u
g P Z g u g P Z -∑+++=++222
2ρρ ……①
在B 与C 之间列伯努利方程得：
C
B f
C C C B B B h g
u g P Z g u
g P Z -∑+++=++222
2ρρ ……②
由①②得：
C B f C C C r
B f r r r h g
u g P Z h g u
g P Z --∑+++=∑+++222
2ρρ 其中：m 4=r Z ，Pa 1001.15
?=r P ，0=r u ，m 5.14=C Z ，
Pa 1001.1760945??=C P ，g
u h D
r B f 205.0200025.02
?=∑-，
g
u h C
r
B f 205.0120025.02
?
=∑- ? 8
.9205.0120025.08.928.98007601001.1945.148.9200.105.0200025.008.98001001.142
2
525??
+?+????+=??++??+C
C u u ?2
1.31.160.22C u += ?1s m 38.11
.31.160.22-?=-=C u ，
由分支管路特性知：D C B u d u d u d 222+=
?1s m 38.200.138.1-?=+=B u ，
在B 与左侧贮液器之间列伯努利方程得：
H g
u g P Z h g u
g P Z l l l l B f B B B +++=∑+++-222
2ρρ
其中：m 4=l Z ，Pa 1001.15
?=l P ，0=l u ，g
u h B
l
B f 205.0200025.02
?
=∑-， m 0.2222
=++g
u
g P Z B B B ρ
?m 0.3408.98001001.148.9238.205.0200025.00.225
2=-??--??
+=H ?泵的流量()132
2h m 8.16360038.205.04
4-?=??===ππB V u d Au q
第3章 沉降过滤
3-1、试求直径μm 70，密度为3m 650kg 2-?的球形石英粒子，在C 200水中及在C 200空气中的沉降速度。（答：1
3
s m 1038.4--??，1
1
s m 1097.3--??） 解：⑴在C 20?水中的沉降速度
先假定此沉降属层流区，可按斯托克斯定律求t u ，
查表得C 20?水的3m kg 2.998-?=ρ，s Pa 10004.13??=-μ，
()()
()1
33
2
62s m 1038.410
004.1188.92.9982650107018----??=???-??=-=μρρg d u s t 复核：147.010
004.12
.9981079.61070Re 3
36<=?????==---μρt t du 与假定相符； ⑵在C 20?空气中的沉降速度
先假定此沉降属层流区，按按斯托克斯定律求t u ，
查表得C 20?空气的3m kg 205.1-?=ρ，s Pa 1081.15??=-μ，
()()
()1
5
2
62s m 39.010
81.1188.9205.12650107018---?=???-??=-=μρρg d u s t 复核：182.110
81.1205
.139.01070Re 5
6>=????==--μρt t du 与假定不符， 再设该沉降属于过渡区，按艾伦定律求t u ，
()6
.0Re 27
.0t
s t g
d u ρ
ρρ-=
()()6.0682.1205
.18
.9205.12650107027
.0?-?=- 1
111097.3s m 397.0---??=?=s m
复核：864.110
81.1205
.1397.01070Re 5
6=????==--μρt t du 属于过渡区，与假定相符。 3-2、有一玉米淀粉水悬浮液，温度C 200
，淀粉颗粒平均直径为μm 15，淀粉颗粒吸
水后的密度为3
m kg 1020-?，试求颗粒的沉降速度。
（答：16s m 1066.2--??=t u ） 解：先假定此沉降属层流区，按按斯托克斯定律求t u ， 已知：m m d 6101515-?==μ，31020-?=m kg s ρ，
查表得20℃的水的3
2.998-?=m kg ρ，s Pa ??=-3
10004.1μ，
()1
63
2621066.210
004.1188.9)2.9981020()1015(18----??=???-?=-=s m g d u s t μρρ 检验et R 值：
11096.310
005.12.9981066.2101553
66
----μ
ρ
t et du R 计算结果表明，与假设相符，故算得的161066.2--??=s m u t 正确。
3-3、密度为3m kg 2650-?的球形石英微粒在C 200空气中自由沉降，计算服从斯托克斯公式的最大微粒直径及服从牛顿公式的最小微粒直径。（答：μm 3.57，μm 1510）
解：⑴层流区Re 的上限值：1Re ==
μ
ρ
t c t u d ，
()μ
ρρρμ
182
g d d u s c c t -=
= 查表得C 20?空气的3m kg 205.1-?=ρ，s Pa 1081.15??=-μ，
()3
2
18g
d s p ρρρμ-=
()
()m 57.3m 1073.58
.9205.1205.1265010
81.11853
2
5
μ=?=??-??=-- ⑵湍流区Re 的下限值：1000Re ='=μ
ρ
t c t u d ，
()ρ
ρρρμ
g d d u s
c c t -'='=74.11000 ()()3
2621074.1g
d s p ρρρμ-?=
()()()m 5101m 10510.18
.9205.1205.126501081.11074.133
2562μ=?=?-???=--
3-4、气流中悬浮某种球形微粒，其中最小微粒为10μm ，沉降处于斯托克斯定律区。今用一多层隔板降尘室以分离此气体悬浮物。已知降尘室长度10m ，宽度5m ，共21层，每层高100mm ，气体密度为3m kg 1.1-?，粘度cp 0218.0=μ，微粒密度为3m 000kg 4-?。试问：（1）为保证最小微粒的完全沉降，可允许的最大气流速度为多少？（2）此降沉室最
多每小时能处理多少3
m 气体？（答：1
s m 1-?，1
3
h m 37800
-?） 解：⑴()()
()1
3
2
62s m 01.010
0218.0188.91.14000101018---?=???-??=-=μρρg d u s t 水平流速1s m 11
.01001.0-?=?=?=H l u u t
； ⑵13h m 37800360001.021510-?=????==t V Au q 。
3-5、一除尘室用以除去炉气中的硫铁矿尘粒。矿尘最小粒径μm 8，密度为3m 000kg 4-?。除尘室内长4.1m ，宽1.8m ，高4.2m 。室内温度为C 2740，在此温度下
炉气的黏度为s Pa 104.35??-，密度为3
m .5kg 0-?。若每小时需处理炉气2160标准3m ，试计算除尘室隔板间的距离及除尘室的层数。（答：m 084.0，50）
解：13s m 54.1273
427
27336002160-?=+?=
V q ，
水平流速1s m 20.02
.48.154
.1-??==
bH q u V ， 假定此沉降属层流区，按按斯托克斯定律求t u ，
()()
()1
35
2
62s m 101.4104.3188.95.0400010818----??=???-??=-=μρρg d u s t ， 每层间距m 084.01.420.0101.43
=??==-l u u h t ， 层数50084
.02.4===
h H n ， 复核：1108.410
4.3
5.0101.41084
5
36
μm 200以上的油滴。槽的宽度为4.5m ，深度为0.8m 。在出口端，除油后的水可不断从下
部排出，而汇聚成层的油则从顶部移去。油的密度为3m 70kg 8-?，水温为C 200
。若每分
钟处理废水3m 20，求所需槽的长度L 。 （答：m 6.26≥L ）
解：假定此沉降属层流区，按按斯托克斯定律求t u ，
查表得20℃的水的32.998-?=m kg ρ，s Pa ??=-310004.1μ，
()()
()1
33
2
62s m 1079.210
004.1188.92.9988701020018----??-=???-??=-=μρρg d u s t 负号代表油滴向上运动，
复核：1557.010
004.12
.9981079.2102003
36<=?????==---μρ
t et du R 与假定相符， 油滴从槽底升至表面所需的时间s 2871079.28
.03
=?--=
-t ， 故废水在槽中通过的时间应大于s 287，即：
废水在槽内通过的时间2878
.05.4≥?=
'L
t ?m 6.26≥L
3-7、过滤含20%（质量）固相的水悬浮液，得到3
15m 滤液。滤渣内含有30%水分。
求所得干滤渣的量。 （答：kg 4200
） 解：设悬浮液量1G ，湿滤渣量2G ，干滤渣量()30.0123-=G G 1000
1521?+=G G ()30.0120.0231-==?G G G
由上面两式可得：kg 210001=G ，kg 60002=G ，kg 42003=G 。
3-8、用一台25-BMS50/810型板框压滤机过滤某悬浮液，悬浮液中固相质量分率为0.139，固相密度为3m 200kg 2-?，液相为水。每一3m 滤饼中含500kg 水，其余全为固相。
已知操作条件下的过滤常数1
25s m 1072.2--??=K ，233m m 1045.3--??=e q 。滤框尺寸为mm 25810?，共38个框。试求：（1）过滤到滤框内全部充满滤渣所需的时间及所得滤
液体积；（2）过滤完毕用3
0.8m 清水洗涤滤饼，求洗涤时间。洗水温度及表压与滤浆的相
同。（答：min 04.4，3
m 88.3，min 38.6）
解：滤框尺寸：mm 25810810??，共38个框， 框内实际总容积为3
m 615.0，
滤饼体积等于全部滤框内的实际总容积即3
m 615.0，
滤饼中含水量kg 5.307500615.0=?，体积为3
m 3075.0， 滤饼中固相体积3
m 3075
.03075.0615.0=-， 滤饼中固相质量kg 9845.3075.676=+，
悬浮液的质量kg 91.4866139.0/5.676=， 滤液的质量kg 91.388298491.4866=-
滤液的体积3
m 88.31000/91.3882
==V ， 过滤面积2
9.4923881.081.0m A =???=，
单位面积的滤液量23m m 0778.09.49/8829.3-?==q ， 由()()e e K q q θθ+=+2
式中：1
2
5
s m 1072.2--??=K ，2
33m m 1045.3--??=e q ，K
q e e 2
=θ
? 4.04min s 2.242==θ（过滤时间）
清洗时间()()
6.28min s 3839
.491072.28
.01045.30178.0885
3==????+=+=--KA V q q w e w θ。
第4章 传热
4-1、燃烧炉的平壁由下列三种材料构成: 耐火砖的热导率为,K m
W 05.111
--??=λ
厚度 mm 230=b ；绝热砖的热导率为11K m W 151
.0--??=λ；普通砖的热导率为11K m W 93.0--??=λ。若耐火砖内侧温度为C 10000 , 耐火砖与绝热砖接触面最高温度
为C 9400
,绝热砖与普通砖间的最高温度不超过C 1300
(假设每两种砖之间接触良好界面
上的温度相等) 。试求：（1）绝热砖的厚度。绝热砖的尺寸为：mm 230mm 113mm 65??; (2) 普通砖外测的温度。普通砖的尺寸为：mm 240mm 1200mm 5??。(答： ⑴m 460.02=b ；⑵C 6.344?=t )
解：⑴第一层：
1
1
2
1λb t t A Q -=
第二层：
2
232λb t t A
Q -=
?()()322
22111t t b t t b -=-λ
λ
?
()()130940151.0940100023.005
.12
-=-b ?m 446.02=b
因为绝热砖尺寸厚度为mm 230，故绝热砖层厚度2b 取m 460.0，
校核：
()()3940460.0151.0940100023.005
.1t -=- ?C 3.1053?=t ；
⑵
()()433
3
2111
t t b t t b -=
-λλ
?C 6.344?=t 。
4-2、某工厂用mm 5mm 170?φ的无缝钢管输送水蒸气。为了减少沿途的热损失，在
管外包两层绝热材料：第一层为厚mm 30的矿渣棉，其热导率为1
1K m 0.065W --?? ;第二
层为厚mm 30的石棉灰，其热导率为11K m 0.21W --??。管内壁温度为C 3000
，保温层外
表面温度为C 400。管道长m 50。试求该管道的散热量。无缝钢管热导率为1
1K m 45W --?? （答：kW 2.14=Q ）
解：已知：11棉K m 0.065W --??=λ，11灰K m 0.21W --??=λ 查表得：11K m W 54--??=钢λ
()3
4323212141ln 1ln 1ln 12d d d d d d t t l
Q λλλπ++-=
其中：0606.016.017
.0ln ln 12==d d ，
302.017.023
.0ln ln 23==d d ，
231.023
.029
.0ln ln 34==d d
()1m W 28421
.0231.0065.0302.0450606.0403002-?=++-=πl
Q ， kW 2.14W 1042.1502844
=?=?=Q 。
4-3、冷却水在mm 1mm 19?φ，长为m 0.2的钢管中以1
s 1m -?的流速通过。水温由88K 2升至K 298。求管壁对水的对流传热系数。 (答：12K m 4260W --??)
解：设为湍流
水的定性温度K 2932
298
288=+=
t ， 查表得：11C kg kJ 183.4--???=p c ，
11
K m W 5985
.0--??=λ，
s Pa 10004.13
??=-μ， 3m kg 2.998-?=ρ，
m 2=l ，m 017.0=d ，
507.117017
.02
>==d
l
，
4
46101069.110
004.12.9981017.0Re >?=???==-μρdu 与假设相符，
01.75985
.010004.110183.4Pr 33=???==-λμ
p c ， 4
.08.0Pr Re 023.0d
λα=
()()124
.08.04K m W 426001.71069.1017.05985.0023
.0--??=?=。 4-4、空气以1
s 4m -?的流速通过一mm 75.3mm 5.75?φ的钢管，管长20m 。空气入口
温度为C 320
，出口为C 680
。试计算空气与管壁间的对流传热系数。如空气流速增加一倍。其它条件不变，对流传热系数又为多少？（答：12
K m
18.3W --?? ，12K m W 7.31--??）
解：设为湍流
空气的定性温度C 502
68
32?=+=
t ， 查表得：11C kg kJ 005.1--???=p c ，
11
2
K m W 1083.2---???=λ，
s Pa 1096.15??=-μ，
3m kg 093.1-?=ρ，
m 20=l ，mm 6875.325.75=?-=d ， 50294068
.020
>==d
l
，
4
451010517.110
83.2093.14068.0Re >?=???==-μρdu 与假设相符， 698.010
83.21096.110005.1Pr 25
3=????==--λμp c ， 4.08.0Pr Re 023
.0d
λ
α=
()()
124
.08
.042
K m W 3.18698.010517.1068
.01083.2023
.0---??=??=，
当u u 2='时
128.08.04.08.0K m W 7.3123.182Pr e R 023
.0--??=?=?='='αλ
αd
。
()1
214.031
K m W 1990555.0302.020097602.0293.086.1--??=??
? ????=。
4-5、有一套管式换热器，外管尺寸为mm 5.2mm 38?φ，内管为mm 5.2mm 25?φ的
钢管，冷水在管内以1s 0.3m -?的流速流动。水进口温度为C 200，出口为C 400
。试求管
壁对水的对流传热系数。（答：1
2K m 1640W --??）
解：设为湍流
水的定性温度C 302
40
20?=+=
t ， 查表得：1
1C kg kJ 174.4--???=p c ，
11
K m W 618.0--??=λ， s Pa 105.8016
??=-μ，
3m kg 7.995-?=ρ，
46
10745610
5.8017
.9953.002.0Re <=???=
=
-μρ
du 与假设不符，为过度流， 41.5618
.0105.80110174.4Pr 6
3=???==-λμp c ， 4
.08.0Pr Re 023.0d λα=湍
()()124.08.0K m W 175341.5745602.0618
.0023
.0--??==， 9358.07456
1061Re 10618
.05
8.05=?-=?-=f ， 12K m W 164017539358.0--??=?=?=湍过ααf 。
4-6、现测定套管式换热器的总传热系数，数据如下：甲苯在内管中流动，质量流量为
1h 5000kg -?，进口温度为C 800，出口温度为C 500；水在环隙中流动，进口温度为C 150
，出口为C 300。逆流流动。冷却面积为2
m 5.2。问所测得得总传热系数为若干？ （答：12K m 737W --?? ）
解：甲苯的定性温度C 652
50
80?=+=
t ， 查表得：11C kg kJ 88.1--???=p c ，
()()kW 3.7850801088.13600
5000
321=-???=
-=t t Gc Q p ， C 50308021?=-=-T t ， C 35155012?=-=-T t ，
23550< ，C 5.422
3550?=+=?∴m t ， 123
K m W 7375
.425.2103.78--??=??=?=m t A Q K 。
4-7、在一套管式换热器中，内管为mm 10mm 180?φ的钢管，内管中热水被冷却，热
水流量为1
h 3000kg -?，进口温度为C 900，出口为C 600。环隙中冷却水进口温度为C 200，
出口温度为C 500，总传热系数1
2K m 2000W K --??=。试求：
（1）冷却水用量；
（2）并流流动时的平均温度差及所需的管子长度； （3）逆流流动时的平均温度差及所需的管子长度。
（答：（1）1h 3000kg -? ；（2）C 30.6? ，3.4m ；（3）C 40? ，.6m 2 ）
解：⑴1
1
C kg kJ 186.4--???=p c ， ()()122211T T c G t t c G Q p p -=-=
()()
12h kg 30002050186.46090186.43000-?=-?-??=
G ；
⑵C 70209011?=-=-T t ， C 10506022?=-=-T t ，
C 6.3010
ln 50
70?=-=
?m t ，
()23m 71.16.3020003600609010186.43000=??-???=?=m t K Q A ， m 4.316
.014.371.1=?==
d A L π； ⑶C 40509021?=-=-T t ， C 40206012?=-=-T t ，
24040< ，C 4024040?=+=?∴m t ， ()23m 31.14020003600609010186.43000=??-???=?=m t K Q A ， m 6.216
.014.331.1=?==
d A L π 4-8、一套管式换热器内流体的对流传热系数121K m W 200--??=α，管外流体的对流传热系数122K m W 350--??=α。已知两种流体均在湍流情况下进行换热。试回答下列问
题：
（1）假设管内流体流动增加一倍； （2）假设管外流体流速增加二倍。
其它条件不变，试问总传热系数是原来的多少倍？管壁热阻及污垢热阻可不计。 （答：（1）37.1倍 ；（2）27.1倍 ） 解：121K m W 200--??=α，122K m W 350--??=α 122121K m W 127350
200350
200--??=+?=+?=
ααααK ；
⑴管内流速增加一倍，即11
2u u ='， 因为是湍流情况下的换热，故：
74.128.08
.01111==???
? ??'='u u αα， 1211
K m W 34820074.174.1--??=?=='αα， 122121K m W 5.174350348350
348--??=+?=+'?'='ααααK ，
倍37.1127
5.174=='K K ； ⑵管外流速增加二倍，即22
3u u ='， 因为是湍流情况下的换热，故：
408.238.08
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22==???
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122
121K m W 6.1618.8422008
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倍27.1127
6
.161==''K K 。
化工原理答案
蒸馏 5、在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四氯化碳所组成的混合液。已知原料液流量为4000kg/h ，组成为0.3（二硫化碳质量分数），要求釜液组成不大于0.05，馏出液回收率为88%。试求馏出液的流量和组成，分别以摩尔质量和摩尔分数表示。 解：全塔物料衡算（质量分数表示） W D F Wx Dx Fx W D F +=+= 由题意得：F=4000，x F =0.3，x W =0.5，88.0%100=?=F D D Fx Dx η代入上式得 故 943.01120 3.0400088.0/112028804000/288005.03.0400012.0=??===-===??D Fx x h kg D h kg W W F D D η 下面用摩尔分数表示 h kmol x D /36.14760.9741120D 974.0154/057.076/943.076/943.0=?==+= 18 6 在常压操作的连续精馏塔中分离甲醇0.4与水0.6（均为摩尔分数）溶液，试求以下各种进料状况下的q 值。（1）进料温度为40℃（2）泡点进料（3）饱和蒸汽进料 （1） 查得甲醇汽化潜热1150kJ/kg ，水的汽化热为2300 kJ/kg ，故平均汽化热为： kg /kJ 27.167618 6.0324.01823006.0186.0324.03211504.0r =?+???+?+???= 由题中数据可得x=0.4时，溶液泡点温度为75.3℃，则平均温度为： 65.572403.75=+= m t ℃ 查平均温度下甲醇比热为65kJ/kg·K 溶液平均比热为 K kg kJ ?=?+???+?+???=/35.318 6.0324.01818.46.0186.0324.03265.24.0cp 最后由热状态参数q 定义得： 07.127 .167627.1676)403.75(35.3=+-?=+?=r r t c q p
化工原理带答案
化工原理带答案 This manuscript was revised on November 28, 2020
第一章流体力学 1.表压与大气压、绝对压的正确关系是（A）。 A. 表压＝绝对压-大气压 B. 表压＝大气压-绝对压 C. 表压＝绝对压+真空度 2.压力表上显示的压力，即为被测流体的（ B ）。 A. 绝对压 B. 表压 C. 真空度 D. 大气压 3.压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为（ B ）。 A.真空度 B.表压强 C.绝对压强 D.附加 压强 4.设备内的真空度愈高，即说明设备内的绝对压强（ B ）。 A. 愈大 B. 愈小 C. 愈接近大气压 D. 无法确定 5.一密闭容器内的真空度为80kPa,则表压为（ B ）kPa。 A. 80 B. －80 C. 某设备进、出口测压仪表中的读数分别为p1（表压）=1200mmHg和p2（真空度）=700mmHg，当地大气压为750mmHg，则两处的绝对压强差为 （ D ）mmHg。 7.当水面压强为一个工程大气压，水深20m处的绝对压强为 （ B ）。 A. 1个工程大气压 B. 2个工程大气压 C. 3个工程大气压 D. 4个工程大气压
8.某塔高30m，进行水压试验时，离塔底10m高处的压力表的读 数为500kpa，（塔外大气压强为100kpa）。那么塔顶处水的压强（ A ）。 A．403．8kpa B. 698. 1kpa C. 600kpa D. 100kpa 9.在静止的连续的同一液体中，处于同一水平面上各点的压强（ A ） A. 均相等 B. 不相等 C. 不一定相等 10.液体的液封高度的确定是根据( C ). A.连续性方程 B.物料衡算式 C.静力学方程 D.牛顿黏性定律 11.为使U形压差计的灵敏度较高，选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差 （ρ指-ρ）的值（ B ）。 A. 偏大 B. 偏小 C. 越大越好 12.稳定流动是指流体在流动系统中，任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量（ A ）。 A. 仅随位置变，不随时间变 B. 仅随时间变，不随位置变 C. 既不随时间变，也不随位置变 D. 既随时间变，也随位置变
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 带答案
第一章流体力学 1.表压与大气压、绝对压的正确关系是（A）。 A. 表压＝绝对压-大气压 B. 表压＝大气压-绝对压 C. 表压＝绝对压+真空度 2.压力表上显示的压力，即为被测流体的（B ）。 A. 绝对压 B. 表压 C. 真空度 D. 大气压 3.压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为（B ）。 A.真空度 B.表压强 C.绝对压强 D.附加压强 4.设备内的真空度愈高，即说明设备内的绝对压强（ B ）。 A. 愈大 B. 愈小 C. 愈接近大气压 D. 无法确定 5.一密闭容器内的真空度为80kPa,则表压为（ B ）kPa。 A. 80 B. －80 C. 21.3 D.181.3 6.某设备进、出口测压仪表中的读数分别为p1（表压）=1200mmHg和p2（真空度）=700mmHg，当地大气压为750mmHg，则两处的绝对压强差为（D ）mmHg。 A.500 B.1250 C.1150 D.1900 7.当水面压强为一个工程大气压，水深20m处的绝对压强为（B ）。 A. 1个工程大气压 B. 2个工程大气压 C. 3个工程大气压 D. 4个工程大气压
8.某塔高30m，进行水压试验时，离塔底10m高处的压力表的读数为500kpa，（塔外大气压强为100kpa）。那么塔顶处水的压强（A ）。 A．403．8kpa B. 698. 1kpa C. 600kpa D. 100kpa 9.在静止的连续的同一液体中，处于同一水平面上各点的压强（A ） A. 均相等 B. 不相等 C. 不一定相等 10.液体的液封高度的确定是根据( C ). A.连续性方程 B.物料衡算式 C.静力学方程 D.牛顿黏性定律 11.为使U形压差计的灵敏度较高，选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差 （ρ指-ρ）的值（ B ）。 A. 偏大 B. 偏小 C. 越大越好 12.稳定流动是指流体在流动系统中，任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量（A ）。 A. 仅随位置变，不随时间变 B. 仅随时间变，不随位置变 C. 既不随时间变，也不随位置变 D. 既随时间变，也随位置变 13.流体在稳定连续流动系统中，单位时间通过任一截面的（ B ）流量都相等。 A. 体积 B. 质量 C. 体积和质量 D.摩尔
化工原理(上册)答案
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 k 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R 1 = 400 mm ， R 2 = 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R 3 = 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 gh 1 = ρ水gR 3 + ρ水银ɡR 2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记
化工原理试题及答案
化工原理试题及答案(绝密请勿到处宣扬) 12月25日 一、填空题（共15空，每空2分，共30分） 1. 一容器真空表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强和表压强（以kpa计）分别为：（90kpa）和（ -10kpa）。 2. 热传导只发生在固体和（静止）的或（滞）流动的流体中。 3. 物体的吸收率越（大），其辐射能力越（大）。（填大或小） 4. 蒸发中以（二次蒸汽）是否再利用而分为单效或多效蒸发。 5. 蒸发中的温度差损失主要由溶液中的（不挥发溶质）、液柱的（静压头）和管路（阻力）所引起的沸点升高三部分组成。 6. 一容器压力表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强（以kpa计）为：（90kpa）。 7. 对于同种流体，自然对流时的对流传热系数比时的（小）。（填大或小） 8. 物体的吸收率越大，其辐射能力越（大），所以黑体的辐射能力比灰体的（大）。（填大或小） 9. 蒸发操作所用的设备称为（蒸发器）。 10. 按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为（单效蒸发）和（多效蒸发）。 二、选择题（共5题，每题2分，共10分） 1. 对吸收操作有利的条件是：（D） A. 操作温度高、压强高； B. 操作温度高、压强低； C. 操作温度低、压强低； D. 操作温度低、压强高 2. 精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板（A ），液相温度较下层塔板（） A. 高，低； B. 低，高； C. 高，高； D. 低，低 3. （D ）是塔内气液两相总体上呈逆流流动，而在每块塔板上呈均匀的错流流动。 A. 板式塔的传质意图； B. 板式塔的设计过程； C. 板式塔的恒摩尔流要求； D. 板式塔的设计意图 4. 恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的（C）及与物料的接触方式都不变。 A. 温度、焓值、湿度； B. 流速、压强、湿度； C. 流速、温度、湿度； D. 温度、湿度、压强 5. 对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确的？（B） A. 平衡水一定是自由水； B. 平衡水一定是结合水； C. 自由水一定是结合水； D. 自由水一定是非结合水 6. 当二组分液体混合物的相对挥发度为（ C）时，不能用普通精馏方法分离。当相对挥发度为（ A ）时，可以采用精馏方法
化工原理课后答案
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
化工原理第四版答案
第二章 流体输送机械 【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。 解 水在15℃时./39957kg m ρ=，流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =，真空表30V p kPa =-（表压） 压力表与真空表测压点垂直距离00.35 h m = 管径..12035031d m d m ==， 流速 / ./(.) 122 1 540360015603544V q u m s d ππ == =? . ../.2 2 1212035156199031d u u m s d ???? ==?= ? ????? 扬程 2 2 2102M V p p u u Ηh ρg g --=++ ()(.)(.)....?--?-=++ ??3322 35010301019915603599579812981 ....m =++=0353890078393 水柱 【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3的水溶液，其他性质可视为与水相同。若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：(1)泵的压头（扬程）有无变化；(2)若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；(3)泵的轴功率有无变化。 解 (1)液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。（见教材） (2)液体密度增大，则出口压力表读数将增大。 (3)液体密度ρ增大，则轴功率V q gH P ρη = 将增大。 【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？ 解 (1)已知/,/V q m h H m kg m ρ===33 1820 1000水柱， 有效功率 .e V P q gH W ρ== ???=18 1000981209813600 (2) 转速 /min 11450n r =时流量3118V q m h =／，扬程1220m H O H =柱
化工原理答案
6. 在并流换热器中，用水冷却油。水的进出口温度分别为15℃，40℃，油的进出口温度分别为150℃和100℃。现生产任务要求油的出口温度降至80℃℃，假设油和水的流量，进出口温度及物性不变，若换热器的管长为1m，试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。设换热器的热损失可忽略。 解：根据题意列出关系式： 热流体（油）：T1=150℃→ T2=100℃ 冷流体（水）：t1=15℃→ t2=40℃ 现在要求：热流体（油）：T1=150℃→T2=80℃ 冷流体（水）：t1=15℃→ t2=开始： Q= W h C ph（T1 - T2）=50 W h C ph =W c C pc（t2-t1）=25W c C pc =K0S0Δtm Δt m=（Δt1-Δt2）/ln（Δt1/Δt2）=（135-60）/ln（135/60）= 改变后： Q，=W h C ph（T1 - T2）=700 W h C ph =W c C pc（t2，-t1）=（t2，-15）W c C pc =K0S0，Δtm， ∴25/（t2，-15）=50/70 ∴t2，=50℃ Δt m， =（Δt1-Δt2，）/ln（Δt1/Δt2，）= ∴Q/Q*= K0SΔtm / K0S，Δtm，= LΔtm / L，Δtm，=50/70 ∴ L，== 7.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：
化工原理 第二版 答案
第二章 习题 1. 在用水测定离心泵性能的实验中，当 流量为26 m 3/h 时，泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152 kPa 和24.7 kPa ，轴功率为 2.45 kW ，转速为2900 r/min 。若真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m ，泵的进、出口管径相同，两测压口间管路流动阻力可忽略不计。试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。 解：在真空表和压强表测压口处所在的截面11'-和22'-间列柏努利方程，得 22112212,1222e f p u p u z H z H g g g g ρρ-+++=+++∑ 其中：210.4z z m -=41 2.4710()p P a =-?表压 52 1.5210p Pa =?(表压) 12u u = ,120f H -=∑ 则泵的有效压头为： 5 21213(1.520.247)10()0.418.41109.81 e p p H z z m g ρ-+?=-+=+=? 泵的效率3 2618.4110100%53.2%1023600102 2.45e e Q H N ρη??==?=??
该效率下泵的性能为： 326/Q m h = 18.14H m =53.2%η= 2.45N kW =
3. 常压贮槽内盛有石油产品，其密度为 760 kg/m 3，黏度小于20 cSt ，在贮存条件下饱和蒸气压为80kPa ，现拟用 65Y-60B 型油泵将此油品以15 m 3/h 的流 量送往表压强为177 kPa 的设备内。贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5 m ，吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1 m 和4 m 。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：要核算此泵是否合用，应根据题给条件计算在输送任务下管路所需压头,e e H Q 的值，然后与泵能提供的压头数值 比较。 由本教材附录24 (2)查得65Y-60B 泵的性能如下： 319.8/Q m h =，38e H m =，2950/min r r =， 3.75e N kW =，55%η=，() 2.7r NPSH m = 在贮槽液面11'-与输送管出口外侧截面22'-间列柏努利方程，并以截面11'-
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化工原理——带答案 (D O C) 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
第一章流体力学 1.表压与大气压、绝对压的正确关系是（A）。 A. 表压＝绝对压-大气压 B. 表压＝大气压-绝对压 C. 表压＝绝对压+真空度 2.压力表上显示的压力，即为被测流体的（ B ）。 A. 绝对压 B. 表压 C. 真空度 D. 大气压 3.压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为（ B ）。 A.真空度 B.表压强 C.绝对压强 D.附加压强 4.设备内的真空度愈高，即说明设备内的绝对压强（ B ）。 A. 愈大 B. 愈小 C. 愈接近大气压 D. 无法确定 5.一密闭容器内的真空度为80kPa,则表压为（ B ）kPa。 A. 80 B. －80 C. 某设备进、出口测压仪表中的读数分别为p1（表压）=1200mmHg和p2（真空度）=700mmHg，当地大气压为750mmHg，则两处的绝对压强差为（D ）mmHg。 7.当水面压强为一个工程大气压，水深20m处的绝对压强为 （ B ）。 A. 1个工程大气压 B. 2个工程大气压 C. 3个工程大气压 D. 4个工程大气压
8.某塔高30m，进行水压试验时，离塔底10m高处的压力表的读数为500kpa，（塔外大气压强为100kpa）。那么塔顶处水的压强（A ）。 A．403．8kpa B. 698. 1kpa C. 600kpa D. 100kpa 9.在静止的连续的同一液体中，处于同一水平面上各点的压强（A ） A. 均相等 B. 不相等 C. 不一定相等 10.液体的液封高度的确定是根据( C ). A.连续性方程 B.物料衡算式 C.静力学方程 D.牛顿黏性定律 11.为使U形压差计的灵敏度较高，选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差 （ρ指-ρ）的值（B ）。 A. 偏大 B. 偏小 C. 越大越好 12.稳定流动是指流体在流动系统中，任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量（A ）。 A. 仅随位置变，不随时间变 B. 仅随时间变，不随位置变 C. 既不随时间变，也不随位置变 D. 既随时间变，也随位置变 13.流体在稳定连续流动系统中，单位时间通过任一截面的 （ B ）流量都相等。 A. 体积 B. 质量 C. 体积和质量 D.摩尔 14.在稳定流动系统中，水由粗管连续地流入细管，若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（ B ）倍。W=vpA
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化工原理复习资料 一、选择题 1、两种不同的流体在进行热交换时，在各种流向中，传热温度差最大的是（②） ①并流②逆流 ③错流④折流 2、描述对流传热过程的基本规律是…………………………………………（③） ①牛顿粘性定律②傅立叶定律 ③牛顿冷却定律④费克定律 3、稳定传热是指传热系统内各点的温度……………………………………（②） ①既随时间而变，又随位置而变②只随位置而变，但不随时间而变 ③只随时间而变，但不随位置而变④既不随时间而变，又不随位置而变 4、表示流体的物理性质对传热膜系数系数的影响的准数是………………（③） ①努塞尔特准数②雷诺准数 ③普兰朗特准数④格拉斯霍夫准数 5、下列材料中导热系数最小的物质应是……………………………………（③） ①金属②建筑材料 ③气体④水 6、总传热速率公式Q＝KSΔtm中，Δtm的物理意义是…………………………（②） ①器壁内外壁面的温度差②器壁两侧流体对数平均温度差 ③流体进出口的温度差④器壁与流体的温度差 7、属于液液传质过程的单元操作是…………………………………………（②） ①气体的吸收②液体的萃取 ③结晶④固体干燥 8、液体中溶质的扩散系数与下列哪个因数无关……………………………（④） ①物系的种类②温度 ③溶质的浓度④压力 9、属于气固传质过程的单元操作是…………………………………………（①） ①固体干燥②液体的萃取 ③结晶④气体的吸收 10、混合物中某组分物质的量的与惰性组分物质的量的比值称为…………（④） ①质量分数②质量比 ③摩尔分数④摩尔比 11、混合气体中溶解度小的组分被称为………………………………………（①） ①吸收质②惰性组分 ③吸收剂④溶 12、描述分子扩散过程的基本规律是…………………………………………（④） ①亨利定律②拉乌尔定律 ③傅立叶定律④费克定律 13、属于散装（乱堆）填料的是…………………………………………………（③） ①格栅填料②脉冲填料 ③鲍尔环④波纹填料 14、在吸收操作中，吸收操作线总是位于平衡线的…………………………（①）
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第六章 蒸 馏 11、在连续精馏操作中，已知精馏段操作线方程及q 线方程分别为y =+；y = +,试求：（1）进料热状况参数q 及原料液组成x F ；（2）精馏段和提馏段两操作线交点坐标。 解：由q 线方程 y = +知 5.01 -=-q q 故q =1/3 又675.01 =-- q x F 故x F =（1-q ）=×（1 -1/3）= 因为精馏段操作线与提馏段操作线交点也是精馏段操作线与q 线的交点，所以 y q = + y q =+ 联立求解 x q = y q = 12、用逐板计算习题10中泡点进料时精馏段所需理论板层数。在该组成范围内平衡关系可近似表达为y =+ 解：由习题10知 x F = 、x D = 、R = 设塔顶为全凝器，故y 1=x D = 由平衡关系 y 1=+= 得 x 1= 由精馏段操作线方程 26.072.06 .395.06.36.2111+=+=+++= +n n D n n x x R x x R R y 得 y 2=×+= 又 += 得 x 2= 同理 y 3=×+= 又 += 得 x 3= y 3=×+= 又 += 得 x 4= 26.06 .395 .016.295.01==+=+R x D 在图中确定b 点，并连接ab 为精馏段操作线。 已知原料为饱和液体，故q =1 ，q 线为e 点出发的一条垂直线，与精馏段操作线交于d 点，连接cd 为提馏段操作线。绘阶梯数为9，故N T =8（不包括再沸器）。 由图可知第五块为进料板。 14、在常压下用连续精馏塔分离甲醇－水溶液。已知原料液中甲醇含量为（摩尔分数，下同）馏出液及釜液组成分别为和，泡点进料，塔顶为全凝器，塔釜为间接蒸汽加热， 操作回流比为最小回流比的 2倍。求（1）理论板层数及进料板位置；（2）从塔顶向下第二块理论板上升的蒸汽组成。平衡数据见习题10。 解： （1）根据第10题的平衡数据作出y-x 图，由图中可知q 线与平衡线交点坐标为 x q = 、y q = 由式（6-36）得 71.035 .025 .035.070.070.095.0min ==--= --= q q q D x y y x R R =2R min =2×= 由精馏段操作线截距 39.042 .295 .01==+R x D 与a 点连接，作出精馏段操作线ab 。 ab 与q 线交于d ，连接cd 即为提馏段操作线。绘出阶梯数为8，故理论板层数为8（包括再沸器），进料板为第6块 （2）图中查得从塔顶第二块板上升的蒸汽组成为 。 15、用简捷法求算习题13中连续精馏塔所需的理论板层数。 解： 由习题13图中读得q 线与平衡线交点坐标为 x q = y q = 由式（6-36）得 习题6－13附图 习题6－14附 图 第六章 蒸 馏 11、在连续精馏操作中，已知精馏段操作线方程及q 线方程分别为y =0.8x +0.19；y = -0.5x +0.675,试求：（1）进料热状况参数q 及原料液组成x F ；（2）精馏段和提馏段两操作线交点坐标。 解：由q 线方程 y = -0.5x +0.675知 5.01 -=-q q 故q =1/3 又675.01 =-- q x F 故x F =0.675（1-q ）=0.675×（1 -1/3）=0.45 因为精馏段操作线与提馏段操作线交点也是精馏段操作线与q 线的交点，所以 y q = -0.5x q +0.675 y q =0.8x q +0.18 联立求解 x q =0.373 y q =0.489 12、用逐板计算习题10中泡点进料时精馏段所需理论板层数。在该组成范围内平衡关系可近似表达为y =0.46x +0.545 解：由习题10知 x F =0.4 、x D =0.95 、R =2.6 设塔顶为全凝器，故y 1=x D =0.95 由平衡关系 y 1=0.46x 1+0.545=0.95 得 x 1=0.88 由精馏段操作线方程 26.072.06 .395.06.36.2111+=+=+++= +n n D n n x x R x x R R y 得 y 2=0.72×0.88+0.26=0.89 又 0.46x 2+0.545=0.89 得 x 2=0.75 同理 y 3=0.72×0.75+0.26=0.80 又 0.46x 3+0.545=0.80 得 x 3=0.55 y 3=0.72×0.55+0.26=0.66 又 0.46x 4+0.545=0.66 得 x 4=0.25 化工原理上册答案 The latest revision on November 22, 2020 1.某设备上真空表的读数为×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×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 = ×103 Pa ×103 Pa =×103 Pa 设备内的表压强 P 表 = -真空度 = - ×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 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×106 Pa k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××××=×103 N σ螺 = ×103×××n ,P油≤σ螺得 n ≥ 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R 1 = 400 mm ， R 2 = 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R 3 = 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 gh 1 = ρ水gR 3 + ρ水银ɡR 2 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 = ×103×× + ×103×× = ×103 Pa b-b ′处 P B + ρg gh 3 = P A + ρg gh 2 + ρ水银gR 1 P B = ×103×× + ×103 =×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 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 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化工原理答案
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