化工原理-第四版课后答案详解(全)
化工原理第四版王志魁刘丽英刘伟编课后答案(化学工业出版社)讲义
绪 论【0-1】 1m 3水中溶解0.05kmol CO 2，试求溶液中CO 2的摩尔分数，水的密度为100kg/m 3。
解 水33kg/m kmol/m 1000100018=CO 2的摩尔分数 (4005)89910100000518-==⨯+x 【0-2】在压力为101325Pa 、温度为25℃条件下，甲醇在空气中达到饱和状态。
试求：(1)甲醇的饱和蒸气压A p ；(2)空气中甲醇的组成，以摩尔分数A y 、质量分数ωA 、浓度A c 、质量浓度ρA 表示。
解 (1)甲醇的饱和蒸气压A p.lg ..1574997197362523886=-+Ap.169=ApkPa(2) 空气中甲醇的组成 摩尔分数 (169)0167101325==A y质量分数 ...(.)01673201810167321016729ω⨯==⨯+-⨯A浓度 3..kmol/m .A A p c RT -===⨯⨯316968210 8314298质量浓度 ../A A A c M kg m ρ-=⨯⨯=3368210320218 =【0-3】1000kg 的电解液中含NaOH 质量分数10%、NaCl 的质量分数10%、2H O 的质量分数80%，用真空蒸发器浓缩，食盐结晶分离后的浓缩液中含NaOH 50%、NaCl 2%、2H O 48%，均为质量分数。
试求：(1)水分蒸发量；(2)分离的食盐量；(3)食盐分离后的浓缩液量。
在全过程中，溶液中的NaOH 量保持一定。
解 电解液1000kg 浓缩液中NaOH 1000×0.l=100kg NaOH ω=0.5（质量分数） NaOH 1000×0.l=100kg NaCl ω=0.02（质量分数） 2H O 1000×0.8=800kg 2H O ω=0.48（质量分数）在全过程中，溶液中NaOH 量保持一定，为100kg浓缩液量为/.10005200=kg 200kg 浓缩液中，水的含量为200×0.48=96kg ，故水的蒸发量为800-96=704kg 浓缩液中 NaCl 的含量为200×0.02=4kg ，故分离的 NaCl 量为100-4=96kg第一章 流体流动流体的压力【1-1】容器A 中的气体表压为60kPa ，容器B 中的气体真空度为.⨯41210Pa 。
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00.35h m = 管径..12035031d m d m ==，流速 / ./(.)1221540360015603544V q u m s d ππ===⨯. ../.221212035156199031d u u m s d ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭扬程 222102M V p p u u Ηh ρg g--=++()(.)(.)....⨯--⨯-=++⨯⨯332235010301019915603599579812981....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 gHP 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===331820 1000水柱， 有效功率 .e V P q gH W ρ==⨯⨯⨯=181000981209813600(2) 转速 /min 11450n r =时流量3118V q m h =／，扬程1220m H O H =柱 转速 /min 21250n r = 流量 ./322111250181551450V V n q q m h n ==⨯= 扬程 .2222121125020149m H O 1450n H H n ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭柱 【2-4】用离心泵将水由敞口低位槽送往密闭高位槽，高位槽中的气相表压为98.1kPa ，两槽液位相差4m 且维持恒定。
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化工原理第四版课后思考题答案
化工原理第四版课后思考题答案1、何谓绝对压力、表压和真空度？表压和绝对压力、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>由空气质量产生的压力称为大气压力，简称大气压。
<2>以绝对真空为基准度量得到得到的压力，称为绝对压力。
<3>以大气压为基准度量得到的压力，称为相对压力。
通常用压力表测得液压系统中的压力数值是相对压力，所以又将相对压力称为表压力。
<4>当液体中某点的绝对压力低于大气压时，绝对压力比大气压力小的那部分压力数值，称为该处的真空度。
<5>大气压力、绝对压力、相对压力和真空度之间的关系是绝对压力=大气压力+相对压力；相以压力=绝对压力-大气压力；真空度=大气压力-绝对压力。
<6>在液压系统中所提到的压力，一般均指相对压力（表压力）。
第二章流体输送机械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qv: 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，m3、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Pe：效率：2-6 在测定离心泵的扬程与流量的关系时，当离心泵出口管路上的阀门开度增大后，泵出口压力及进口处的液体压力将如何变化？答：泵出口压力变小，进口处真空度增加2-10 何谓离心泵的气蚀现象？如何防止发生气蚀？答：1、当叶片入口附近的最低压力等于或小于输送温度下液体的饱和蒸汽压时，液体将在此处汽化或者是溶解在液体中的气体析出并形成气泡。
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绪 论【0-1】 1m 3水中溶解0.05kmol CO 2，试求溶液中CO 2的摩尔分数，水的密度为100kg/m 3。
解 水33kg/m kmol/m 1000100018=CO 2的摩尔分数 (4005)89910100000518-==⨯+x 【0-2】在压力为101325Pa 、温度为25℃条件下，甲醇在空气中达到饱和状态。
试求：(1)甲醇的饱和蒸气压A p ；(2)空气中甲醇的组成，以摩尔分数A y 、质量分数ωA 、浓度A c 、质量浓度ρA 表示。
解 (1)甲醇的饱和蒸气压o A p.lg ..1574997197362523886=-+o A p .169=o A p kPa(2) 空气中甲醇的组成 摩尔分数 (169)0167101325==A y质量分数 ...(.)01673201810167321016729ω⨯==⨯+-⨯A浓度 3..kmol/m .A A p c RT -===⨯⨯316968210 8314298质量浓度 ../A A A c M kg m ρ-=⨯⨯=3368210320218 =【0-3】1000kg 的电解液中含NaOH 质量分数10%、NaCl 的质量分数10%、2H O 的质量分数80%，用真空蒸发器浓缩，食盐结晶分离后的浓缩液中含NaOH 50%、NaCl 2%、2H O 48%，均为质量分数。
试求：(1)水分蒸发量；(2)分离的食盐量；(3)食盐分离后的浓缩液量。
在全过程中，溶液中的NaOH 量保持一定。
解 电解液1000kg 浓缩液中NaOH 1000×0.l=100kg NaOH ω=0.5（质量分数） NaOH 1000×0.l=100kg NaCl ω=0.02（质量分数） 2H O 1000×0.8=800kg 2H O ω=0.48（质量分数）在全过程中，溶液中NaOH 量保持一定，为100kg浓缩液量为/.10005200=kg 200kg 浓缩液中，水的含量为200×0.48=96kg ，故水的蒸发量为800-96=704kg 浓缩液中 NaCl 的含量为200×0.02=4kg ，故分离的 NaCl 量为100-4=96kg第一章 流体流动流体的压力【1-1】容器A 中的气体表压为60kPa ，容器B 中的气体真空度为.⨯41210Pa 。
化工原理第四版课后答案化学工业出版社
13.64103 Pa 13.64 kPa
【1-10】常温的水在如习题 1-10 附图所示的管路中流动，为测量 A、B 两截面间的压
力差，安装了两个串联的 U 形管压差计，指示液为汞。测压用的连接管中充满水。两 U 形
管的连接管中，充满空气。若测压前两 U 形压差计的水银液面为同一高度，试推导 A、B 两点的压力差 p 与液柱压力汁的读数 R1、R2 之间的关系式。
解 等压面 11'，p1 p '1 p1 pA H 水g
p '1 pB 0.5 H R 水g R汞g
由以上三式，得
习题 1-9 附图
4
pA pB R汞g 0.5 R 水g
已知 R 0.15m，汞 13600kg / m3 ，
pA pB 0.15136009.81 0.5 0.1510009.81
qm 160 kg / h
气
1.2
0.5 106 101325
5.92kg / m3
qV
160 5.92
m3／h
流速
160 / 5.92
u气
3600
4
0.0532 0.03352
5.67 m / s
习题 1-13 附图
习题 1-14 附图
【1-14】如习题 1-14 附图所示，从一主管向两支管输送 20℃的水。要求主管中水的流
解 容器上部空间的压力 p 29. 4kP（ a 表压）
液体密度 1250kg / m3 ，指示液密度 0 1400kg / m3
(1)压差计读数 R=? 在等压面 11'上p1 p '1
p1 p 3.2 1 h R g p '1 p 3.2 2 1 h g R0 g p 2.2 h R g p 2.2 h g R0 g
化工原理课后习题答案(全)
绪论1解：换算因数： 1.010********/==⋅=⋅=⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅sm kg s m s cm g sN m scm g spa scm g∴1g ⋅cm -1⋅s -1=0.1pa ⋅s 2.解：51001325.1Paatm ⨯= 1m N Pa 2=⋅- 1m N J =⋅ 3310m L -= ∴2321001325.1m J m N m N atm L ⨯=⋅⋅⋅⋅⋅⋅-∴21001325.1J atm L ⨯=⋅以J ·mol -1·K -1表示R 的值R =0.08206×1.01325×102 J ﹒mol -1﹒K -1=8.315 J ﹒mol -1﹒K -1第一章 流体流动1. 表压=－真空度=－4.8×104Pa 绝压=5.3×104 Pa2.解：设右侧水面到B ′点高为h 3，根据流体静力学基本方程可知P B =P B ′ 则ρ油gh 2=ρ水gh 3mm mkg mmm kg h 4921000600820h 3323=⋅⨯⋅==--水油ρρ h=h 1+h 3=892mm5解:以图中截面a-a ′为等压面，则P 啊=Pa ′ρ油g(h 1+h 0)=ρ油g(h 2-R+h 0) + ρ水银gR （h 0为水银压差计高液面与容器底部的高度差） ∴ h 2=h 1 + R - ρ水银R/ρ油 = 4 +0.2-13600*0.2/860 = 1.04m6解：h=P(表压)/ ρ水g =81.9*10001000*10 =1.02 m7.解：由公式AVsu =可得 Vs=uA=u πd 2/4=0.8×π×(57-3.5×2)2×10-6/4=1.57×10-3m 3/sWs=Vs ρ=1.57×10-3×1840=2.89kg/ss m kg u AWsG ⋅=⨯===2/147218408.0ρ 9解：以地面以下的水管所在的平面为基准水平面，则：fh Pu gz u P gz ∑+++=++ρρ2222211122Z 1=9m, u 1=0, P 1=P 2=P 0 ,Z 2=4m,u 2=u∴9.81*9=9.81*4+222u +40*222u∴u=1.55m/s,Vs=uA=1.55*3.1415926*0.0252=10.95m3/h 若Vs'=Vs*(1+25%)=1.25Vs,则u'=1.25u=1.9375m/s ∴Z 1-Z 2=7.86m,即将水箱再升高7.86-5=2.86m 10解:Vs=8m3/h 时，该系统管路中水的流速为u 1=4Vs/3600πd 2=4*8/3600*3.1415926*0.0532=1.008m/s以压力表处为截面1-1'，水箱液面为截面2-2'，并以截面1-1'为基准水平面，则：f h Pu gz u P gz ∑+++=++ρρ2222211122Z2-Z1=24m P2=0 u2=0∴P1=(234.93+∑h f )*1000而3424.5001.01000*008.1*053.0Re===μρduε/d=0.2/53=0.00377查表得λ=0.0282 ∴∑h f = （h f + ξ）﹒u 12/2 =（0.0282*100/0.053 + 1）* 1.0082/2 =27.54J/Kg ∴P 1=(234.93+27.54)*1000=0.262MPa即压力表的读数为0.262MPa 时才能满足进水量为8m3/h 的需要。
化工原理-第四版课后习题及思考题答案(全)
答：按照强制对流公式 4-12 为什么滴状冷凝的对流传热系数比膜状冷凝的大？由于壁面不容易形成滴状冷凝，蒸 汽 冷凝多为膜状冷凝。影响膜状冷凝的因素有哪些？ 答：在滴状冷凝过程中，壁面的大部分面积直接暴露在蒸汽中，在这些部位没有液膜阻碍着 热流，故滴状冷凝的传热系数可比膜状冷凝高十倍左右。 影响膜状冷凝的因素有： （1）冷凝液膜两侧的温度差当液膜呈滞流流动时，若温度差加大，则蒸汽冷凝速率增加， 因而液膜层厚度增加，使冷凝传热系数降低。 （2）流体物性由膜状冷凝传热系数计算式可知，液膜的密度、粘度及导热系数，蒸汽的 冷凝潜热，都影响冷凝传热系数。 （3）蒸汽的流速和流向蒸汽以一定的速度运动时，和液膜间产生一定的摩擦力，若蒸汽 和液膜同向流动，则摩擦力将是液膜加速，厚度减薄，使传热系数增大；若逆向流动，则相 反。但这种力若超过液膜重力，液膜会被蒸汽吹离壁面，此时随蒸汽流速的增加，对流传热 系数急剧增大。 （4）蒸汽中不凝气体含量的影响若蒸汽中含有空气或其它不凝性气体，则壁面可能为气 体（导热系数很小）层所遮盖，增加了一层附加热阻，使对流传热系数急剧下降。因此在冷 凝器的设计和操作中，都必须考虑排除不凝气。含有大量不凝气的蒸汽冷凝设备称为冷却冷 凝器，其计算方法需参考有关资料。 （5）冷凝壁面的影响若沿冷凝液流动方向积存的液体增多，则液膜增厚，使传热系数下 降，故在设计和安装冷凝器时，应正确安放冷凝壁面。例如，对于管束，冷凝液面从上面各 排流到下面各排，使液膜逐渐增厚，因此下面管子的传热系数比上排的要低。为了减薄下面 管排上液膜的厚度，一般需减少垂直列上的管子数目，或把管子的排列旋转一定的角度，使 冷凝液沿下一根管子的切向流过， 4-13 液体沸腾的两个基本条件是什么？ 答：一是液体的温度要达到沸点,二是需要从外部吸热。 4-14 为什么核状沸腾的对流传热系数比膜状沸腾的传热系数大？影响核状沸腾的因素主要 有哪些？ 答：核状沸腾，气泡的生成速度、成长速度以及浮升速度都加快。气泡的剧烈运动使液体受 到剧烈的搅拌作用，增大。膜状沸腾传热需要通过气膜，所以其值比核状沸腾小。 影响核状沸腾的因素主要有：液体物性；温度差；操作压力；加热面状况；设备结构、 加热面形状和材料性质以及液体深度等。 4-15 同一液体，为什么沸腾时的对流传热系数比无相变化时的对流传热系数大？ 答：因为相变热比液体的热容大很多，所以沸腾时的对流传热系数比无相变化时的对流传热 系数大。 4-16 换热器中冷热流体在变温条件下操作时，为什么多采用逆流操作？在什么情况下可以 采 用并流操作？ 答：逆流时的平均温度差最大，并流时的平均温度差最小，其它流向的平均温度差介于逆流 和并流两者之间，因此就传热推动力而言，逆流优于并流和其它流动型式。当换热器的传热 量 Q 即总传热系数 K 一定时，采用逆流操作，所需的换热器传热面积较小。 在某些生产工艺要求下，若对流体的温度有所限制，如冷流体被加热时不得超过某一温 度，或热流体被冷却时不得低于某一温度，则宜采用并流操作。 4-17 换热器在折流或错流操作时的平均温差如何计算？
陈敏恒化工原理第4版知识点总结归纳课后答案
绪论0.1复习笔记一、化工生产过程化学工业的定义化学工业是对原料进行化学加工以获得有用产品的工业，核心是化学反应过程和反应器。
2．化工生产的要求为使反应器内保持适宜的压力、温度和物料的组成等条件，原料需经过前处理。
前处理是指原料经过的一系列预处理以除去杂质，达到必要的纯度、温度和压力的过程。
反应产物同样需要经过各种后处理过程加以精制。
二、单元操作单元操作的分类按操作的目的可分为：（1）物料的增压、减压和输送；（2）物料的混合或分散；（3）物料的加热或冷却；（4）非均相混合物的分离；（5）均相混合物的分离。
2．常用单元操作及内容（1）常见单元操作单元操作是按物理过程的目的，兼顾过程的原理、相态，将各种前、后处理归纳成的系列操作，如表0-1-1所示。
表0-1-1 化工常见单元操作（2）单元操作的内容各单元操作的内容包括：过程和设备。
三、“化工原理”课程的两条主线传递过程（1）动量传递过程（单相或多相流动）；（2）热量传递过程——传热；（3）物质传递过程——传质。
表0-1-1中各单元操作皆属传递过程。
2．研究工程问题的方法论（1）实验研究方法，即经验的方法；（2）数学模型方法，即半理论半经验的方法。
0.2课后习题详解本章无课后习题。
0.3名校考研真题详解什么是化工原理中的三传？试论述三传的可比拟性。
[中山大学2010研]答：（1）化工原理的三传是指质量传递、热量传递、动量传递。
（2）三传的可比拟性如下：① 传递本质类比a.动量传递是由于流体层之间速度不等，动量将从速度大处向速度小处传递；b.热量传递是流体内部因温度不同，有热量从高温处向低温处传递；c.质量传递是因物质在流体内存在浓度差，物质将从浓度高处向浓度低处传递。
② 基础定律数学模型类比a.动量传递的牛顿粘性定律；b.热量传递的傅立叶定律；c.质量传递的费克扩散定律。
③ 物性系数类比a.动量传递的黏度系数；b.热量传递的导热系数；c.质量传递的分子扩散系数。
资料-陈敏恒化工原理第4版课后答案
1章答案（一）习题静压强及其应用1-1用如图1-2-1所示的U形压差计测量管路A点的压强，U形压差计与管道的连接导管中充满水。
指示剂为汞，读数R＝120mm，当地大气压P a为760mmHg，试求：（1）A点的绝对压强，Pa；（2）A 点的表压，Pa。
图1-2-1解：已知则1-2为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采用图1-2-2所示的装置。
测量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。
今测得U形压差计读数为R＝130mm，通气管距贮槽底面h＝20cm，贮槽直径为2m，液体密度为980kg/m3。
试求贮槽内液体的储存量为多少吨？图1-2-2解：已知：管道中空气缓慢流动，u＝0。
求：贮槽内液体的储存量W。
由题意，则故贮槽内液体的储存量为1-1一敞口贮槽内盛20℃的苯，苯的密度为880kg/m3。
液面距槽底9m，槽底侧面有一直径为500mm 的人孔，其中心距槽底600mm，人孔覆以孔盖，试求：（1）人孔盖共受多少液柱静压力，以（N）表示；（2）槽底面所受的压强是多少（Pa）？解：已知：求：（1）人孔盖受力F（N）；（2）槽底压强P（Pa）。
（1）由于人孔盖对中心水平线有对称性，且静压强随深度作线性变化，所以能够以孔盖中心处的压强对全面积求积得F为（2）槽底面所受的压强为1-2如图1-2-3所示为一油水分离器。
油与水的混合物连续进入该器，利用密度不同使油和水分层。
油由上部溢出，水由底部经一倒U形管连续排出。
该管顶部用一管道与分离器上方相通，使两处压强相等。
已知观察镜的中心离溢油口的垂直距离H s＝500mm，油的密度为780kg/m3，水的密度为1000kg/m3。
今欲使油水分界面维持在观察镜中心处，问倒U形出口管顶部距分界面的垂直距离H应为多少？因液体在器内及管内的流动缓慢，本题可作静力学处理。
图1-2-3解：已知：求：H（m）。
由于液体流动速度缓慢，可作静力学处理，，故1-1如图1-2-4所示复式U形压差计测定水管A、B两点的压差。