化工基础课后习题答案
化工基础习题+参考答案
化工基础习题+参考答案一、单选题（共100题，每题1分，共100分）1、( ) 的特点是对演练情景进行口头演练，一般是在会议室内举行。
A、功能演练B、全面演练C、桌面演练正确答案：C2、《危险化学品安全管理条例》规定，国家对危险化学品生产、储存实行( )制度。
A、审批B、许可C、资质认证D、安全评价制度正确答案：A3、某离心泵在运行１年后，发现在启动时有气缚现象发生，下列措施合理的是（）。
A、检查进口管路是否有泄漏现象B、降低泵的安装高度是否合适C、停泵，向泵内重新灌液D、检查出口管路阻力是否过大正确答案：A4、硫酸生产的炉气净化工序中一洗与二洗不能除去（）。
A、水蒸气B、矿尘C、砷氧化物D、硒氧化物正确答案：A5、离心泵的效率η与流量Q的关系为( )。
A、Q增大，η先增大后减小B、Q增大则η增大C、Q增大，η先减小后增大D、Q增大则η减小正确答案：A6、燃烧的发生必须同时具备三个条件，下列哪项（）不属于条件之一。
B、氧化剂C、可燃物D、人正确答案：D7、生产经营单位的( )有依法获得安全生产保障的权利，并应当依法履行安全生产方面的义务。
A、生产人员B、在职人员C、从业人员D、全体人员正确答案：C8、穿工作服的作用（）。
A、整齐统一B、保护内衣不被污染C、标志自己在上班D、防止皮肤吸收毒物、高温辐射和防静电正确答案：D9、某离心泵出口处压力表的读数为55 kPa，当地大气压为101kPa，则泵出口处的绝对压强为：（）。
A、156 kPaB、101 kPaC、45 kPaD、56 kPa正确答案：A10、对某种具体的、特定类型的紧急情况，例如危险物质泄漏、火灾、某一自然灾害等的应急而制定的应急预案为( )A、专项应急预案B、综合应急预案C、现场处置方案正确答案：A11、如下哪一种不是传热的基本方式（）。
A、热传导B、热辐射D、间壁换热正确答案：D12、国家标准GB2811—2007中对安全帽的基本要求中，哪项没有要求（）。
化工基础课后习题答案高教社-24页精选文档
流体流动和输送1、液体高度：,器底所受的力：压强：指示液为CCl4,其读数：2、人孔面积：压力：槽壁面积：槽壁所受压力：3、 4、6、（1）求空气的体积流量流通截面：体积流量：（2）求质量流量表压：绝压：空气的平均分子量：当时温度：空气密度：∴质量流量：7**、对容器A 孔口流速：体积流量：流出的总体积：液体降至0.5m处所需时间：剩余部分为非稳定流动，所需时间：对于容B由于B下端有短管，管内流体在流动中有下拉液体的作用，故需时间短。
8、以水平管中心线为基准面，在1－1，，2－2，间列柏式，在操作条件下，甲烷的密度：水柱压差计读数：9、10、对孔板流量计：流量与流速度关系：，即，(1)当读数为80mmHg时，，即误差＝1.2%(2)读数为20mmHg时，，即误差＝4.9%(3)指示液为四氯化碳时，∴流量的相对误差与以上相同。
11、体积流量：质量流量：导管中苯的流速：12、忽略阻力，将数据代入，得体积流量：13、，，,, ∴＝，空气流量：质量流量：解得，，体积流量：14、当量直径：流速：湍流15、相对粗糙度：，查图得16、，，查图得H1=0，H2=10，v1=0，v2=2.2，P2=017、用试差法求流量，∵λ＝f(Re),Re=f(v),难以直接求解。
由Re～λ图可见，对ε＝0.001的无缝钢管而言，Re在2×104～1×107之间，λ值在0.02～0.028之间，设λ＝0.025，H1=5，H2=0，P1=P2=0（表压），v1=0，查图得λ＝0.0235，苯的体积流量：qv=1.47×0.785×0.0282=0.91L/S（若设λ＝0.024，qv=0.92L/S）校核：基本相符。
18、强烈湍流时，λ可看作常数。
10=1.2764×10-6/d5d5=1.2764×10-7，∴d=42mm 19、（1）、（2）、（3）、20、（1）、，增加3倍（2）、（3）、，增加1倍21、（1）、,,（2）、，，22、，查图，λ＝0.034,∵ P1=P2=0，H1=0，动压头可忽略有效功率：轴功率：23、H1=0，v1=0，H2=15，v2=0.74，P1=P2=0（表压）∴理论功率：轴功率：24、，∴主管中水的流量：支管中流量：25、支路管道26、40mm水柱＝0.4kPa(表压)，绝对压：101.3+0.4=101.4kPa 50℃空气密度：空气在导管中流速：,, 查图λ＝0.026输送功率：效率：。
化工基础(张近)课后习题答案(高等教育出版社)
流体流动和输送1、液体高度：, 器底所受的力：压强：指示液为CCl4,其读数：2、人孔面积：压力：槽壁面积：槽壁所受压力：3、4、6、（1）求空气的体积流量流通截面：体积流量：（2）求质量流量表压：绝压：空气的平均分子量：当时温度：空气密度：∴质量流量：7**、对容器A 孔口流速：体积流量：流出的总体积：液体降至0.5m处所需时间：剩余部分为非稳定流动，所需时间：对于容B由于B下端有短管，管内流体在流动中有下拉液体的作用，故需时间短。
8、以水平管中心线为基准面，在1－1，，2－2，间列柏式，在操作条件下，甲烷的密度：水柱压差计读数：9、10、对孔板流量计：流量与流速度关系：，即，(1)当读数为80mmHg时，，即误差＝1.2%(2)读数为20mmHg时，，即误差＝4.9%(3)指示液为四氯化碳时，∴流量的相对误差与以上相同。
11、体积流量：质量流量：导管中苯的流速：12、忽略阻力，，，，将数据代入，得体积流量：13、，，, , ∴＝，空气流量：质量流量：，∵，，，解得，，体积流量：14、当量直径：流速：湍流15、相对粗糙度：，查图得16、，，查图得H1=0，H2=10，v1=0，v2=2.2，P2=0，17、用试差法求流量，∵λ＝f(Re),Re=f(v),难以直接求解。
由Re～λ图可见，对ε＝0.001的无缝钢管而言，Re在2×104～1×107之间，λ值在0. 02～0.028之间，设λ＝0.025，H1=5，H2=0，P1=P2=0（表压），v1=0，查图得λ＝0.0235，苯的体积流量：qv=1.47×0.785×0.0282=0.91L/S（若设λ＝0.024，qv=0.92L/S）校核：基本相符。
18、强烈湍流时，λ可看作常数。
，,10=1.2764×10-6/d5d5=1.2764×10-7，∴d=42mm19、（1）、（2）、（3）、20、（1）、，增加3倍（2）、（3）、，增加1倍21、（1）、, ,,,∴（2）、，，，，22、，查图，λ＝0.034,∵ P1=P2=0，H1=0，动压头可忽略有效功率：轴功率：23、,H1=0，v1=0，H2=15，v2=0.74，P1=P2=0（表压）∴理论功率：轴功率：24、，∴主管中水的流量：支管中流量：25、支路管道26、40mm水柱＝0.4kPa(表压)，绝对压：101.3+0.4=101.4kPa 50℃空气密度：空气在导管中流速：, , 查图λ＝0.026输送功率：效率：27、（1）、更换后，输出量为：扬程：（2）、两台并联两台并联后输出水量最多能达到20m3/h，但是在6.3m的扬程下，而不是25m。
化工基础课后习题答案第四章
第四章：传质过程1. 压强为 1.013×105Pa 、温度为 25℃的系统中，N 2和O 2的混合气发生定常态扩散过程。
已知相距 5.00×10-3m 的两截面上，氧气的分压分别为 1.25×104Pa 、7.5×103Pa ；0℃时氧气在氮气中的扩散系数为 1.818×10-5 m 2·s -1。
求等物质的量反向扩散时：（1）氧气的扩散通量； （2）氮气的扩散通量；（3）与分压为 1.25×104Pa 的截面相距 2.5×10-3m 处氧气的分压。
解：（1）首先将 273K 时的扩散系数换算为 298K 时的值：P 0 T 1.75D = D 0P ( T 0) 5273 + 25 = 1.818×10-5 × 1.013×10 1.013×105 × ( 等物质的量反向扩散时氧的扩散通量为：N A= RTD l = ( p A,1– p A,2)2.119×10-51.75 =2.119×10-5 m 2·s -1273 )= 8.314 × 298 ×5.00×10-3 × (1.25×104 - 7.5×103 ) = 8.553×10-3 mol· m 2·s -1（2）由于该扩散过程为等物质的量反向扩散过程，所以 - N A= N B，即氮气的扩散通 量也为 8.553×10-3 mol· m 2·s -1。
（3）因为系统中的扩散过程为定常态，所以为定值，则：/p A,2/ = p A,1- N ARTl1.52×（1014）Pa 和反向扩散与单向扩散的传（2）H 质通量大小。
解：（1）当NH 3和H 2作等物质的量反向扩散时：N A= RTD l = ( p A,1– p A,2)1p B,m = p B.2- p B.1 = 9.65×104 - 8.614 ×104-27 = 9.12×104Pa㏑p B.2 ㏑ 9.65×10 p B.17.83×10-5 8.61×1041.013×105N A= 8.314 × 298 × 0.02 × 9.12×104 × (1.52×104 - 4.80×103)= 1.825 ×10-2 mol· m 2·s -1计算结果表明，单向扩散时的传质通量比等物质的量反向扩散时的传质通量大，前者是后者的 PPN A-5= 5.29×10l mol· m -2·s -1根据扩散量等于蒸发量，得：N A· A · dt = MρAA · A · dl23t = 995.7 × 10l 2p B,m = p B.1 - p B.2 = 9.624×104 - 1.0046×105-13 = 9.84×104Pa㏑ p B.1 p B.㏑ 9.624×10 1.006×105-51.0 =2.4×10 1.013×1058.314 × 293l G· 9.84×104( 5065 - 660)l G= 4.47×10-5m武汉大学3。
化工基础第四版上册课后习题答案(福建师范大学上海师范大学)第五章 吸 收
吸 收1、30℃水的饱和蒸气压＝4.24kPa, (p268, 表五（一）)求湿空气中水蒸气的体积分数；042.03.10124.4==x 求水蒸气的质量分数：0265.029958.018042.018042.0=⨯+⨯⨯=m x 求湿空气的密度：315.1302732734.2229958.018042.0m kg =+⨯⨯+⨯=ρ 2、亨利定律为Ex p =* %0515.018100028600==x ，MPa x p E 1971015.53.1014*=⨯==-相平衡常数；19453.101197000===p E m 3、根据，Ex p =*,**=Py p %0232.018800043.03.101*=⨯==E p x （mol%） 质量分数：%057.0189768.9944%0232.044%0232.0=⨯+⨯⨯=x4、%28.22676.20203.0*=⨯==E p x (m o l %) 质量分数：%2.21872.971728.21728.2=⨯+⨯⨯=x5、进入水的最高含氧量水的最高含氧量是空气中氧（21％）相平衡的含氧量。
69*1024.51006.410130021.0-⨯=⨯⨯==E p x32266632.91032.918321024.51024.5m gO kgH kgO =⨯=⨯⨯=⨯---脱氧后的最低含氧量：脱氧后水的最低含氧量是与吹扫地氮气中含氧相平衡的含氧量。
69*10499.01006.410130002.0-⨯=⨯⨯==E p x36887.0183210499.0m g =⨯⨯- 6、136.012.0112.011=-=-=y y Y ，0101.001.0101.02=-=Y被吸收到氨量：1000(1-0.12)(0.136-0.0101)=110.8m 3kg 03.77172982734.228.110=⨯⨯出口气体体积：V=1000-110.8=889.2m 37、kPax p E 55003.016500*===对于稀溶液，Pa m kmolH M E S .1001.15500001181000134-⨯===ρm x x p E y ==，∴p E m = 43.5101300550000==m8、p Em =43.5101300550000== 147043.5008.0===m y x kg 59.3147044181000=⨯⨯，（环氧乙烷分子量＝44）12、稳态下通过气膜的扩散系数（分子扩散的斯蒂芬定律）)(21p p p p RT D A N B -=δS m mol .2 p 1=20℃水的蒸汽压＝2330Pa 1≈Bp p ,因为气膜中水蒸气分压小。
化工基础学习知识原理课后题规范标准答案(部分)
化工原理第二版第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 105x 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PB *，PA*，由于总压P = 99kPa，则由x = (P-PB *)/(PA*-PB*)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x图数据。
以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃2.正戊烷（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P =13.3kPa下该溶液的平衡数据。
温度C5H12223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1291.7 309.3K C6H14248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8322.8 341.9饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3解：根据附表数据得出相同温度下C5H12（A）和C6H14（B）的饱和蒸汽压以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 PB* = 1.3kPa查得PA*= 6.843kPa得到其他温度下A¸B的饱和蒸汽压如下表t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3PA*(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300PB*(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-PB *)/(PA*-PB*)=（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 = PA*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 289x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0y 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。
化工基础习题答案
第5章 传质过程及塔设备气体的吸收1.空气和CO 2的混合气体中,CO 2的体积分数为20%,求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少解 因摩尔分数=体积分数,.02y =摩尔分数 摩尔比 ..020251102y Y y ===--． 2. 20℃的l00g 水中溶解lgNH 3, NH 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时,各为多少解 摩尔分数//117=0．010*******／18x =+浓度c 的计算20℃,溶液的密度用水的密度./39982s kg m ρ=代替; 溶液中NH 3的量为 /311017n kmol -=⨯ 溶液的体积 /.33101109982 V m -=⨯ 溶液中NH 3的浓度//.33311017==0．581／101109982n c kmol m V --⨯=⨯ 或 . 3998200105058218s sc x kmol m M ρ==⨯=．．／ NH 3与水的摩尔比的计算 或 ..00105001061100105x X x ===--． 3.进入吸收器的混合气体中,NH 3的体积分数为10%,吸收率为90%,求离开吸收器时NH 3的组成,以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示;吸收率的定义为解 原料气中NH 3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11101)01111101y Y y ===-- 吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为摩尔分数 (22200111)=0010981100111Y y Y ==++ 00g 水中溶解lg 3 NH ,查得20℃时溶液上方3NH 的平衡分压为798Pa;此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律,试求亨利系数E 单位为kPa 、溶解度系数H 单位为/()3kmol m kPa ⋅和相平衡常数m;总压为100kPa ;解 液相中3NH 的摩尔分数/.//1170010511710018x ==+气相中3NH 的平衡分压 *.0798 P kPa＝亨利系数 *./.0798*******E p x ===／液相中3NH 的浓度 /./.333110170581 101109982n c kmol m V --⨯===⨯／ 溶解度系数 /*./../()3058107980728H c p kmol m kPa ===⋅ 液相中3NH 的摩尔分数 //1170010511710018x ==+．／气相的平衡摩尔分数 **.0798100y p p ==／／ 相平衡常数 * (0798)07610000105y m x===⨯或 //.76100076m E p ===5. 10℃时氧在水中的溶解度表达式为*.6331310p x =⨯,式中*p 为氧在气相中的平衡分压,单位为kPa x ；为溶液中氧的摩尔分数;试求总压为.101325kPa ,温度为10℃时,31m 水中最大可能溶解多少克氧空气中氧的体积分数为21%.解 总压.101325 p kPa =空气中2O 的压力分数 .021A p p ==／体积分数 空气中2O 的分压 *..021101325 A p kPa =⨯ 亨利系数 .6331310E kPa =⨯ 1 利用亨利定律*A p Ex =计算与气相分压..021101325A p kPa =⨯相平衡的液相组成为*. ..62602110132564210 331310A p x kmol O kmol E ⨯===⨯⨯．／溶液 此为1kmol 水溶液中最大可能溶解.6264210kmol O -⨯ 因为溶液很稀,其中溶质很少1kmol 水溶液≈1kmol 水=18 kg水10℃,水的密度 .39997kg m ρ=／ 故 1kmol 水溶液≈.3189997m ／水 即.3189997m 水中最大可能溶解.664210kmol -⨯氧故 31m 水中最大可能溶解的氧量为 2 利用亨利定律*A A c p H=计算31m 水中最大可能溶解的氧量为*(..)(.).5432021101325 16761035710A A c p H kmol O m --==⨯⨯=⨯／ 溶液 7. 用清水吸收混合气中的NH 3,进入吸收塔的混合气中,含NH 3体积分数为6%,吸收后混合气中含NH 3的体积分数为%,出口溶液的摩尔比为30012 kmol NH kmol ．／水;此物系的平衡关系为*.076Y X =;气液逆流流动,试求塔顶、塔底的气相传质推动力各为多少解 已知.1006y =,则()/./..111100609400638Y y y =-== 已知.20004y =,则()./..32000410004=40210Y =-⨯ 已知10.012X =,则*10.760.0120.00912Y =⨯= 已知20X =,则*20Y =塔顶气相推动力 *3222 4.0210=Y Y Y -∆=-⨯塔底气相推动力 *1110.06380.009120.0547Y Y Y ∆=-=-=分压力为50kPa 的混合气体,分别与CO 2浓度为./3001kmol m 的水溶液和CO 2浓度为.3005kmol m ／的水溶液接触;物系温度均为25℃,气液相平衡关系*.5166210p xkPa =⨯;试求上述两种情况下两相的推动力分别以气相分压力差和液相浓度差表示,并说明CO 2在两种情况下属于吸收还是解吸;解 温度25℃t =,水的密度为/3s 997kg m ρ= 混合气中CO 2的分压为50p kPa = 水溶液的总浓度/39718s sc kmol m M ρ≈=水溶液 1 以气相分压差表示的吸收推动力 ①液相中CO 2的浓度 .32001 A c kmol CO m =／水溶液 液相中CO 2的摩尔分数././4001=180********A x c c -==⨯ 与液相平衡的气相平衡分压为气相分压差表示的推动力 *503020p p p kPa ∆=-=-=吸收 ② 液相中CO 2的浓度30.05kmol m ／A c =水溶液 液相中CO 2的摩尔分数40.05/9.02710997/18A x c c -===⨯ 与液相平衡的气相平衡分压为气相分压差表示的推动力 *15050100p p p kPa ∆=-=-= 解吸 2 以液相浓度差表示的吸收推动力 与气相250CO p kPa =分压平衡的液相组成为 平衡的液相浓度①液相中CO 2的浓度./32001 A c kmol CO m =水溶液 液相浓度差表示的推动力为*...3001666001000666kmol ／m A A c c c ∆=-=-= 吸收②液相中CO 2的浓度320.05 CO /A c kmol m =水溶液液相浓度差表示的推动力为*.../300500166600333A A c c c kmol m ∆=-=-= 解吸10. 混合气含CO 2体积分数为10%,其余为空气;在30℃、2MPa 下用水吸收,使CO 2的体积分数降到%,水溶液出口组成41610X -=⨯摩尔比;混合气体处理量为/32240m h 按标准状态,.,27315 101325K Pa ,塔径为1.5m;亨利系数188E MPa =,液相体积总传质系数(/)3350L K a kmol m h kmol m ⋅=⋅⋅，;试求每小时用水量及填料塔的填料层高度;解 1用水量计算....,...3112 2 010005010111000550310090995y Y Y Y -======⨯，，．,41610X -=⨯,20X = 混合气流量 2240'10022.4G kmol h ==／惰性气体流量 ()()G G 'y .kmol h 1110010190=-=-=／ 用水量 G(Y Y )(..)L .kmol /h X X 41241290011100050315910610----===⨯-⨯2 填料层高度Z 计算水溶液的总浓度 /././3995718553s s c M kmol m ρ≈== 体积传质系数 ./()3553502765 X L K a cK a kmol m h ==⨯=⋅ 液相总传质单元高度 .(.)42159102765154OLX L H K a Ωπ⨯==⨯⨯①对数平均推动力法计算OL N气液相平衡常数188942E m p=== 液相总传质单元数 ②吸收因数法计算OL N填料层高度 ...32627389OL OL Z H N m =⋅=⨯=12.用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯,要求回收99%;入塔的混合气中含苯2%摩尔分数；入塔的煤油中含苯%摩尔分数;溶剂用量为最小用量的倍,操作温度为50℃,压力为100kPa,相平衡关系为*.036Y X =,气相总传质系数.()30015／Y K a kmol m s =⋅;入塔混合气单位塔截面上的摩尔流量为.()20015kmol m s ⋅／;试求填料塔的填料层高度.解 1气相总传质单元高度OG H 计算 入塔混合气的流量 G '.kmol (m s)20015 Ω=⋅=／惰性气体流量 ()()G G 'y .kmol (m s)2110015100200147ΩΩ=-=⨯-=⋅．．／ 2 气相总传质单元数OG H 计算..111002002041098y Y y ===-．,回收率099η=． ①吸收因数法计算OG N ② 对数平均推动力法计算OG N 3填料层高度Z 计算。
化工基础课后习题标准答案(高教版)
1、液体高度： ， 器底所受的力： 压强: 指示液为CCl4,其读数：
2、人孔面积: 压力： 槽壁面积: 槽壁所受压力:
3、 4、
６、（1)求空气的体积流量流通截面： 体积流量: （2)求质量流量表压: 绝压：
空气的平均分子量: 当时温度:
空气密度： ∴质量流量:
7**、对容器A孔口流速： 体积流量： 流出的总体积: 液体降至0.5m处所需时间: 剩余部分为非稳定流动,所需时间： 对于容B
，
31、（1）、
(2）、 ,
（3)、
传 热
1、a、散热速率:
交界面温度:
ｂ、
2、根据, 炉气温度:
外界温度：
4、设交界面温度为t
∴
6、设饱和蒸汽的 ,304kPa饱和蒸汽温度=13４℃
∵ ,∴ 不保温时:
保温时:
7、(1)、 ， ,∴
（2）、
，∴
８、(1)、设绝热层外表面温度为t
，解得t=1１0℃
（2）、 用试探法求得δ＝０.02ｍ＝20ｍm
化学反应器
0、k的单位: ,浓度＝
0级反应： 1级反应：
2级反应:
０级反应: 1级反应： 2级反应：
对于气相反应, , 的单位= ,ｐA的单位= ,
ｋｐ的单位=
ｋp与kｃ的关系: ，p=CRT,∴
， ，或
１、化学计量式:
t=０时,nA0=0．14,nB0=０.2，nZ０=0.08,ｔ=t时,nA=0.08，
（若设λ＝0.024，qv=０.９2L/S）
校核: 基本相符。
18、强烈湍流时，λ可看作常数。
,
,
10=1.27６4×１０-6/d5
d5=１.2７64×10-7，∴d=４2ｍｍ
化工基础课后习题答案-第二章
第二章 流体流动与输送1、一个工程大气压是 9.81⋅104Pa ，一个工程大气压相当于多少毫米汞柱？相当于多少 米水柱？相当于密度为 850kg ⊕ m 3的液体多少米液柱？解：已知：〉Hg = 13600 kg ⊕ m 3〉 3H 2O = 1000 kg ⊕ m〉料 = 850 kg ⊕ m 3求：h Hg 、 h H 2O 、h 料〉 = 9.81⋅104Pa 因；P = 〉Hg ⊕ g ⊕ h Hg = 〉 ⊕ g ⊕h H 2O = 〉料 ⊕ g ⊕ h 料PH 2O ⋅ 4 所以：h Hg =〉 ⊕g= 9.81 10 ⋅ = 0.735mHg = 735mmHg Hg13600 9.81⋅4 h = P = 9.81 10 = 10.0mH OH 2O 〉 ⊕ ⋅ 2 H 2Og 1000 9.81⋅ 4h 料 = P = 9.81 10 = 11.8m 液柱〉 ⊕g⋅ 料 850 9.812、一个物理大气压是 760 毫米汞柱，问其相当于多少 Pa ？相当于多少米水柱？ 解：因P = 〉Hg ⊕ g ⊕ h Hg = 〉H 2O ⊕ g ⊕ 〉 ⊕h h H 2O⋅所以： h H 2O = -13Hg Hg 〉 = -1313600 0.760 = 10.33mH 2OH O-131000 2P = h Hg ⊕ 〉Hg ⊕ g = 13600 ⋅ 0.760 ⋅ 9.81 = 1.013 ⋅ 105Pa3、在附图所示的气柜内盛有密度为0.80kg ⊕ m 3的气体，气柜与开口U 形管压差计相连， 指示液水银面的读数R 为 0.4m ，开口支管水银面上灌有一段高度R 2为 0.01m 的清水。
左侧水 银面与侧压口中心 线垂 直距离，试求测压口中心截面 处的绝对压强。
（当地大气压m强为 3，水银密度解：设大气因1.01 Pm33PP mn武汉大学取水的密度〉H2O = 1000kg ⊕P A = Pa + R2 〉H2O g + R〉Hg g h〉气g （3）= 1.0133 ⋅ 105 + 0.01 ⋅ 1000 ⋅ 9.81 + 0.4 ⋅ 13600 ⋅ 9.81 0.76 ⋅ 0.8 ⋅ 9.81= 154788.5PaH 1.55 ⋅ 105Pa由于〉气 < 〉Hg 及〉气 < 〉H 2O ，且R 2值很小，故在工程计算中往往略去式（3）中R 2 〉H 2O g及h 〉气g 两项，即将式（3）简化为：P A = Pa + R 〉Hg g= 1.0133 ⋅ 105+ 0.4 ⋅ 13600 ⋅ 9.81= 154696.4 H 1.55 ⋅ 105Pa4、用 U 形管压力计测容器内的压力（如附图）。
《化工基础》张近习题解答知识分享
化工基础习题解答（第二版张近主编）第3章流体流动过程及流体输送设备1、某合成氨工艺以煤为原料的气化法生产中，制得的半水煤气组成为：H242%，N221.5%，CO27.8%，CH41.5%，CO27.1%，O20.1%（均为体积分数），求表压为88.2kPa，温度为25℃时，混合气体的密度。
解：解法一：先求混合的摩尔质量；算出在操作温度和压力下各纯组分的密度，然后再按组分的摩尔分数叠加。
解法略。
6、套管换热器的内管为φ25mm×2.5mm，外管为φ57mm×3.5mm 的无缝钢管。
液体以5400kg/h 的流量流过环隙。
液体的密度为1200kg/m3，粘度为2×10-3Pa·s。
试判断液体在环隙流动时的流动形态。
解：设大管内径为d1，小管外径为d2 流体在环隙流动当量直径为：d e=d1-d27、现要求将原油以一定流量，通过一条管道由油库送往车间，并保证原油在管道中呈层流流动，现分别提出如下措施：（1）管道长度缩短20%；（2）管径放大20%；（3）提高原油温度使原油粘度下降20%，而假设密度变化不大，可忽略不计。
问上述措施分别可使由于管道沿程摩擦而损失的机械能比原设计降低百分之几？8、欲建一水塔向某工厂供水，如图所示，从水塔到工厂的管长（包括局部阻力当量长度）为500m，最大流量为0.02m3·s-1。
管出口处需保持10m 水柱的压头（表压）。
若摩擦系数λ=0.023，求：(a)当管内流速为1.05 m·s-1，所需管径及塔高；(b)当管内流速为4 m·s-1，所需管径及塔高；(c)由(a)、(b)计算结果，分析满足一定流量时，塔高与管径的关系。
解：如图选取1，2 截面，计算基准面为管出口水平面。
压力以表压表示。
在1→2 列柏努利方程，得：9、用离心泵经φ57mm×3.5mm 的钢管，将敞口贮罐内的有机溶剂（粘度为20×10-3）Pa·s，密度为800 kg·m-3），输送到反应器中，设贮罐内液面离反应器内液面高度保持16m，见附图。
《化工基础》张近习题解答
化工基础习题解答(第二版张近主编）第3章流体流动过程及流体输送设备1、某合成氨工艺以煤为原料的气化法生产中，制得的半水煤气组成为:H242％,N221.5%,CO27.8％，CH41。
5％，CO27.1％，O20。
1％（均为体积分数)，求表压为88。
2kPa,温度为25℃时,混合气体的密度。
解：解法一:先求混合的摩尔质量；算出在操作温度和压力下各纯组分的密度，然后再按组分的摩尔分数叠加.解法略。
6、套管换热器的内管为φ25mm×2。
5mm，外管为φ57mm×3。
5mm 的无缝钢管。
液体以5400kg/h 的流量流过环隙。
液体的密度为1200kg/m3，粘度为2×10—3Pa·s。
试判断液体在环隙流动时的流动形态.解：设大管内径为d1,小管外径为d2 流体在环隙流动当量直径为：d e=d1-d27、现要求将原油以一定流量,通过一条管道由油库送往车间，并保证原油在管道中呈层流流动,现分别提出如下措施：（1）管道长度缩短20％；（2)管径放大20%；（3）提高原油温度使原油粘度下降20％，而假设密度变化不大,可忽略不计。
问上述措施分别可使由于管道沿程摩擦而损失的机械能比原设计降低百分之几?8、欲建一水塔向某工厂供水，如图所示,从水塔到工厂的管长(包括局部阻力当量长度）为500m,最大流量为0。
02m3·s-1。
管出口处需保持10m 水柱的压头（表压）。
若摩擦系数λ=0.023，求：(a)当管内流速为1.05 m·s—1，所需管径及塔高；（b）当管内流速为4 m·s—1，所需管径及塔高;（c）由（a）、（b)计算结果，分析满足一定流量时,塔高与管径的关系。
解：如图选取1，2 截面，计算基准面为管出口水平面。
压力以表压表示。
在1→2 列柏努利方程，得：9、用离心泵经φ57mm×3.5mm 的钢管,将敞口贮罐内的有机溶剂（粘度为20×10—3）Pa·s，密度为800 kg·m—3），输送到反应器中，设贮罐内液面离反应器内液面高度保持16m，见附图。
《化工基础》习题参考答案
《化工基础》习题参考答案精馏部分的参考答案9、解：(1)回收率以质量分数表示，并已知：Wf=0.15, Wd=0.90, Ww=0.01 %4.94)01.090.0(15.0)01.015.0(90.0=-⨯-⨯=--•=•w d w f f d F D f d W W W W W W M M W W (2) 回收率以摩尔分数表示，先求f χ,d χ,w χ.以100g 计，则：21046.6188546154615-⨯=+=f χ11079.7181046904690-⨯=+=d χ 31041899461461-⨯=+=w χ ∴%4.941041079.71041046.61046.61079.7313221=⨯-⨯⨯-⨯•⨯⨯=••------F D f d χχ 即回收率相同。
13、解：qd q d M M y R R χχχ--=+1（1） qq q y χααχ)1(1-+=（2） 其中（q χ,y q ）为q 线与相平衡线的交点。
当q=1时，q χ＝f χ，代入以上（1），（2）两式得：y q =0.62,R M =1.5 当q=0时，y q ＝f χ，再代入（1），（2）两式得：q χ=0.214,R M =3.019、解：由723.01=+R R 得回流比R ＝2.61 又由263.01=+R dχ 得塔顶组成d χ＝0.95∵q=1,∴两线交点的横坐标χ＝f χ即0.723f χ+0.263＝1.25f χ-0.0187解得f χ＝0.535根据y=1.25x-0.0187，经（x w , x w ）,即x w ＝1.25 x w -0.0187解得x w ＝0.07521.解：y 1=x d =0.90 然后交替使用n n n x x y )1(1-+=αα 和111+++=+R x x R R y d n n 求得：x 3=0.78532.解：a)回流比略b)求q联立：361.063.0+=x y 和00966.0805.1-=x y得交点（x,y ）＝（0.3155，0.560） 代入11---=q x x q q y f 得：q ＝0.65534.解：（1）方法一∵全回流∴41.01==-n n x y ，28.01==+n n x y若用气相表示则：中间一层板n 的板效率1*1++--=n n n n mvn y y y y E 其中：*n y 与n x ＝0.28成相平衡，由平衡数据表：0.28与0.26很接近。
化工基础习题解答
化工基础习题解答（第二版张近主编）第3章流体流动过程及流体输送设备1、某合成氨工艺以煤为原料的气化法生产中，制得的半水煤气组成为：H242%，N221.5%，CO27.8%，CH41.5%，CO27.1%，O20.1%（均为体积分数），求表压为88.2kPa，温度为25℃时，混合气体的密度。
解：解法一：先求混合的摩尔质量；算出在操作温度和压力下各纯组分的密度，然后再按组分的摩尔分数叠加。
解法略。
6、套管换热器的内管为φ25mm×2.5mm，外管为φ57mm×3.5mm 的无缝钢管。
液体以5400kg/h 的流量流过环隙。
液体的密度为1200kg/m3，粘度为2×10-3Pa·s。
试判断液体在环隙流动时的流动形态。
解：设大管内径为d1，小管外径为d2 流体在环隙流动当量直径为：de=d1-d27、现要求将原油以一定流量，通过一条管道由油库送往车间，并保证原油在管道中呈层流流动，现分别提出如下措施：（1）管道长度缩短20%；（2）管径放大20%；（3）提高原油温度使原油粘度下降20%，而假设密度变化不大，可忽略不计。
问上述措施分别可使由于管道沿程摩擦而损失的机械能比原设计降低百分之几？8、欲建一水塔向某工厂供水，如图所示，从水塔到工厂的管长（包括局部阻力当量长度）为500m，最大流量为0.02m3·s-1。
管出口处需保持10m 水柱的压头（表压）。
若摩擦系数λ=0.023，求：(a)当管内流速为1.05 m·s-1，所需管径及塔高；(b)当管内流速为 4 m·s-1，所需管径及塔高；(c)由(a)、(b)计算结果，分析满足一定流量时，塔高与管径的关系。
解：如图选取1，2 截面，计算基准面为管出口水平面。
压力以表压表示。
在1→2 列柏努利方程，得：9、用离心泵经φ57mm×3.5mm 的钢管，将敞口贮罐内的有机溶剂（粘度为20×10-3）Pa·s，密度为800 kg·m-3），输送到反应器中，设贮罐内液面离反应器内液面高度保持16m，见附图。
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流体流动和输送1、液体高度：,器底所受的力：压强：指示液为CCl4,其读数：2、人孔面积：压力：槽壁面积：槽壁所受压力：3、 4、6、（1）求空气的体积流量流通截面：体积流量：（2）求质量流量表压：绝压：空气的平均分子量：当时温度：空气密度：∴质量流量：7**、对容器A 孔口流速：体积流量：流出的总体积：液体降至0.5m处所需时间：剩余部分为非稳定流动，所需时间：对于容B由于B下端有短管，管内流体在流动中有下拉液体的作用，故需时间短。
8、以水平管中心线为基准面，在1－1，，2－2，间列柏式，在操作条件下，甲烷的密度：水柱压差计读数：9、10、对孔板流量计：流量与流速度关系：，即，(1)当读数为80mmHg时，，即误差＝1.2%(2)读数为20mmHg时，，即误差＝4.9%(3)指示液为四氯化碳时，∴流量的相对误差与以上相同。
11、体积流量：质量流量：导管中苯的流速：12、忽略阻力，，，，将数据代入，得体积流量：13、，，, , ∴＝，空气流量：质量流量：，∵，，，解得，，体积流量：14、当量直径：流速：湍流15、相对粗糙度：，查图得16、，，查图得H1=0，H2=10，v1=0，v2=2.2，P2=0，17、用试差法求流量，∵λ＝f(Re),Re=f(v),难以直接求解。
由Re～λ图可见，对ε＝0.001的无缝钢管而言，Re在2×104～1×107之间，λ值在0.02～0.028之间，设λ＝0.025，H1=5，H2=0，P1=P2=0（表压），v1=0，查图得λ＝0.0235，苯的体积流量：qv=1.47×0.785×0.0282=0.91L/S （若设λ＝0.024，qv=0.92L/S）校核：基本相符。
18、强烈湍流时，λ可看作常数。
，,10=1.2764×10-6/d5d5=1.2764×10-7，∴d=42mm19、（1）、（2）、（3）、20、（1）、，增加3倍（2）、（3）、，增加1倍21、（1）、, ,,,∴（2）、，，，，22、，查图，λ＝0.034,∵ P1=P2=0，H1=0，动压头可忽略有效功率：轴功率：23、,H1=0，v1=0，H2=15，v2=0.74，P1=P2=0（表压）∴理论功率：轴功率：24、，∴主管中水的流量：支管中流量：25、支路管道26、40mm水柱＝0.4kPa(表压)，绝对压：101.3+0.4=101.4kPa 50℃空气密度：空气在导管中流速：, , 查图λ＝0.026输送功率：效率：27、（1）、更换后，输出量为：扬程：（2）、两台并联两台并联后输出水量最多能达到20m3/h，但是在6.3m的扬程下，而不是25m。
实际并联两台的输出水量总小于20m3/h。
两台串联的水泵扬程最多为12.5m，但是在流量为10m3/h时，实际串联两台的扬程总小于12.5m。
28、30℃时水的蒸汽压：当地大气压：允许安装高度：现安装在水源上3m处，不能正常运转。
29、允许安装高度＝允许吸上高度－当地大气压低于标准大气压折算的压头－水蒸气压高于20℃水蒸气压折算的压头－阻力－动压头 50℃水蒸气压：12.23kPa，20℃为2.33kPa蒸汽压之差＝12.23-2.33=9.9kPa=1.01mH2O大气压之差＝101.3－100=1.3kPa=0.13mH2O(1)、当流量为20m3/h时，允许安装高度：Hg=7.2-0.13-1.01-2-0.32=3.74m(2)、流量为30m3/h，允许安装高度：Hg=5.7-0.13-1.01-2-0.73=1.83m30、流动型态由Re决定，要使流动型态相似，则两种情况下Re应相等。
设1为设备条件，2为模型条件，31、（1）、（2）、，（3）、传热Φ∆t700-60W===96020.240.24Am∑λ0.9+0.61、a、散热速率： t2=t1-交界面温度：Φ/A1δ1=700-960=444℃0.90.24Φ∆t700-60W===36020.240.10.24Am∑λ0.9+0.09+0.6b、Φ/A960Φ't=t+=700+=732℃'=α1(t-t)α3012、根据，A 炉气温度：Φ/A960't3=t3-=60-=12℃α220外界温度：R1=3、各层砖的热阻：δ10.24δδ==0.24R2=2=2=6.667δ2λ11.0λ20.15R3=δ30.24==0.267λ30.9t3-t4t1-t312+λ1λ2=3λ3700-150150-60=0.24+6.667δ20.267 ，0.267=1.632δ=0.21m 90，∴20.24+6.667δ2=5504、设交界面温度为tΦ=λ(t-30)=λ(80-30)t=δ1⨯50+30=200⨯50+30=230℃δ1δ2δ250 ∴5、求散热速率Φ=l2π∆t2⨯3.14⨯(120-30)W==4910.04810.08810.1281dn+1mln+ln+lnln∑λd450.0420.150.0480.050.088nn 求界面温度，设管外壁温度仍＝30℃不变。
t2=t1-Φ1d249ln=120-⨯2.97⨯10-3≈120℃2πlλd12πΦ1d21d49ln＋ln3)=120-(2.97⨯10-3+4.04)=88.5℃2πlλ1d1λ2d22π求散热速t3=t1-率, (只包石棉40mm，管外壁温度仍＝30℃不变。
)2π(t1-t4)Φ2⨯3.14⨯(120-30)W===86.410.04810.1281dn+1lmln+lnln∑λd450.0420.150.048nn管外壁温度仍＝30℃不变)。
求散热速率, (只包软木40mm，Φ=l565.5W=28.810.128m2.97⨯10-3+ln0.050.048α=100006、设饱和蒸汽的Wm2.K，304kPa饱和蒸汽温度＝134℃r22424+21=<2rm==22.5mmr2121∵，∴不保温时：2π(t1-t2)Φ2⨯3.14⨯(134-20)W===2571110.0031lm++++α1r1λrmα2r210000⨯0.02145⨯0.022515⨯0.0242π(t1-t2)Φ=11l+1+2+α1r1λ1rm1λ2rm2α2r2=保温时：2⨯3.14⨯(134-20)W=107.710.0030.031m+++10000⨯0.02145⨯0.02250.15⨯0.03715⨯0.024Φ=7、(1)、2πl∆t1r2lnλr1，⎛r2'⎫90⎪ln ln ⎪r1'⎭Φ⎝===1.57Φ'⎛r2⎫ln60lnr⎪⎪30⎝1⎭，∴Φ'=0.63ΦΦ=（2）、2πl∆t1r21ln+λr1α2r2r211901+ln+Φλr1α2r2===1.34216011Φ'1r2ln+ln+λr1α2r2'0.153010⨯0.06，∴Φ'=0.746Φ 1ln8、(1)、设绝热层外表面温度为t2πl(300-t)2πl(t-20)=10.0451ln0.150.02512⨯0.045，解得t=110℃2πl(300-t)2πl(t-20)=10.04510.045+1ln+ln0.150.0250.100.04512⨯(0.045+δ) 用试探法求得δ＝0.02m=20mm（2）、∆tm=(300-25)-(200-175)=104℃300-25ln200-1759、（1）、并流∆tm=（2）、逆流 (200-25)-(300-175)=149℃200-25ln300-175Re=10、用狄丢斯公式计算 0.022⨯1.2⨯850=112200.002Pr=2.5⨯1000⨯0.002=41.70.12，符合应用范围（Re>10000，0.7<Pr<120）∵流体被加热α=0.023∴λdRe0.8Pr0.4=0.0230.12W⨯112200.8⨯41.70.4=969.220.022m.KGr=11、gl3ρ2β∆tμ29.81⨯1.23⨯8002⨯1⨯10-3(150-120)10==14.5⨯10(1.5⨯10-3)22.2⨯103⨯1.5⨯10-3Pr===22λ0.15 CμPr⨯Gr=22⨯14.5⨯1010=319⨯1010>2⨯107，为湍流 13α=0.135(GrPr)=372.6∴λdWm2.K釜壁温度认为＝蒸汽温度，主要是因为新器壁的导热系数很大，即钢的导热系数大。
∆t'=12、定性温度：20+80=50℃2，定性尺寸＝0.02mρ=988.1该温度下的物性参数：kgm3μ=0.549⨯10-3，kgm.S，Pr=3.54 Cp=4.175kJkg.Kλ=0.648，Wm.KRe=. 0.02⨯0.4⨯988.1=14400>40000.549⨯10-3，为湍流α=0.0230.648W144000.83.540.4=262220.02m.K13、∵Pr⨯Gr=109>2⨯107，属于自然对流中的湍流传热。
α=0.135(GrPr)dλ13Gr=，其中gl3ρ2β∆tμ2，小管下标为1，大管为2，则⎛l2⎫Gr2gl2ρβ∆t/μ ⎪=32=⎪Gr1gl1ρβ∆t/μ2 ⎝l1⎭3223⎛Gr2⎫l2d2Pr2Cμ/λ⎪===10==1 Gr⎪ldPrCμ/λ1⎭11，⎝，1>2⨯107，则大管13因为温度和物系相同，λ、d、C、μ、ρ、β、Δt均不变，因小管传热时Pr⨯Gr13α2⎛Gr2Pr2⎫⎪= =10 ⎪7Pr⨯Gr>>2⨯10，α1⎝Gr1Pr1⎭，Φ2α2==10Φα1∵Φ=αA∆t，对单位面积而言，1Φ2=10Φ1，即单位面积的热损失不同，比值为10。
∴Φ=14、2πL∆t11r1+ln2+α1r1λr1α2r2p1=初始时，令分母＝P1 110.01251+ln+=0.053352000⨯0.011500.01115000⨯0.0125 积垢后，令分母＝P2p2==11r1r1+ln11+ln22+α1r11λr22λ1r11α2r22110.01110.01251+ln+ln+=0.15322000⨯0.0 1010.010500.01115000⨯0.01251Φ2p0.05335=2==34.8%1Φ10.1532p1∴传热量为原来的34.8%15、Φ=KA∆tm，A=πdl⨯n=3.14⨯0.0225⨯4⨯38=10.74m250+40=45℃q=vA1ρ⨯38 2，m∆tm=(90-60)Φ=qmC∆t=vA1ρ⨯38⨯C∆t=0.5⨯0.785⨯0.022⨯38⨯1200⨯3000J=SK=Φ644328J==2A∆tm10.74⨯45mK qm=冷流体的质量流量：Φ644328kg==10.740-20C∆t3000S 16、'Φ=KA∆tm=K'A'∆tm 600×2×（121－t）=10×5（t-20）解得t=117℃∆tm1=17、并流：(350-100)-(220-180)=114.6℃ln350-100220-180∆tm2=逆流：(350-180)-(220-100)=143.6℃ln350-180220-100Φ=KA1∆tm1=KA2∆tm2 A1∆tm2143.6===1.25A2∆tm1114.618、（1）、稳定传热Φ1=Φ2，冷热流体qm、ρ、C相等。