化工原理例题
化工原理例题
柏努利方程应用例题：1、20℃的空气在直径为80mm 的水平管流过。
现于管路中接一文丘里管，如图：文丘里管的上游接一水银U 管压差计，在直径为20mm 的喉颈处接一细管，其下部插入水槽中。
空气流过文求里管的能量损失可忽略不计。
当U 管压差计读数R=25mm ，h=0.5m 时，试求此时空气的流量为若干m 3/h 。
当地大气压强为101.33kPa 。
文丘里管上游测压口处的表压强为p 1=ρHg g R =13600×9.81×0.025=3335Pa(表压)喉颈处的表压强为p 2=－ρgh =－1000×9.81×0.5=－4905Pa （表压） 空气流经截面1-1'与2-2'的压强变化为（绝对压强） ()()%20%9.7079.0333510133049051013303335101330121<==+--+=-p p p 故可按不可压缩流体来处理。
两截面间的空气平均密度为()300 1.20kg/m 10133029349053335211013302734.22294.22=⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⨯===Tp p T M m m ρρ 在截面1-1'与2-2'之间列柏努利方程式，以管道中心线作基准水平面。
两截面间无外功加入，即W e =0；能量损失可忽略，即f h ∑=0。
据此，柏努利方程式可写为:ρρ2222121122p u gZ p u gZ ++=++式中 Z 1=Z 2=0所以 2.1490522.1333522221-=+u u简化得 137332122=-u u （a ）据连续性方程 u 1A 1=u 2A 2得 212211211202.008.0⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==u d d u A A u u u 2=16u 1 （b ）以式（b ）代入式（a ），即（16u 1）2－21u =13733 解得 u 1=7.34m/s空气的流量为/h m 8.13234.708.0436004360032121=⨯⨯⨯=⨯=ππu d Vs用泵将贮液池中常温下的水送至吸收塔顶部，贮液池水面维持恒定，各部分的相对位置如图所示。
化工原理习题答案
化工原理习题答案问题一：质量守恒及干燥问题问题描述：一种含有30%水分的湿煤经过加热后，其水分含量降低到15%。
问：为了使1000kg湿煤的水分含量降到15%，需要排除多少千克水分？解答：根据质量守恒原则，该问题可以通过计算质量的变化来求解。
设湿煤的初始质量为m1，水分含量为w1，加热后的质量为m2，水分含量为w2。
根据题意可得到以下关系：m1 = m2 + m水分 w1 = (m水分 / m1) × 100% w2 = (m水分 / m2) × 100%根据题意可得到以下关系： w2 = 15% = 0.15 w1 = 30% = 0.30将以上关系代入计算，可得到： 0.15 = (m水分 / m2) × 100% 0.30 = (m水分 / m1) × 100%解得：m水分 = 0.15 × m2 = 0.30 × m1代入具体数值进行计算： m水分 = 0.15 × 1000kg = 150kg因此，需要排除150千克水分。
问题二：能量守恒问题问题描述：一个装有100升水的水箱，水温为20°C。
向该水箱中加热10000千卡的热量，水温升高到40°C。
问：热容量为1千卡/升·°C的水箱的温度升高了多少度？解答：根据能量守恒原理，可以通过计算热量的变化来求解。
热量的变化可表示为：Q = mcΔT其中，Q为热量的变化量，m为物体的质量，c为物体的比热容，ΔT为温度的变化。
根据题意可得到以下关系： Q = 10000千卡 = 10000 × 1000卡 m = 100升 = 100升 × 1千克/升 = 100 × 1千克 c = 1千卡/升·°C 代入公式计算温度的变化ΔT：10000 × 1000 = (100 × 1) × (ΔT) ΔT = (10000 × 1000) / (100 × 1) = 1000000 / 100 = 10000°C 因此，热容量为1千卡/升·°C的水箱的温度升高了10000度。
化工原理精选例题
1、用连续精馏方法分离乙烯、乙烷混合物。
已知进料中含乙烯0、88(摩尔分数,下同),流量为200kmol/h。
今要求馏出液中乙烯的回收率为99、5%,釜液中乙烷的回收率为99、4%,试求所得馏出液、釜液的流量与组成。
2、例题:设计一精馏塔,用以分离双组分混合物,已知原料液流量为100kmol/h,进料中含轻组分0、2(摩尔分数,下同),要求馏出液与釜液的组成分别为0、8与0、05。
泡点进料(饱与液体),物系的平均相对挥发度α=2、5,回流比R=2、7。
试求:1)精馏段与提馏段操作线方程;2)从塔顶数第二块板下降的液相组成。
3、例题用一常压精馏塔分离某二元理想溶液,进料中含轻组分0、4(摩尔分数,下同),进料量为200kmol/h饱与蒸汽进料,要求馏出液与釜液的组成分别为0、97与0、02。
已知操作回流比R=3、0,物系的平均相对挥发度α=2、4,塔釜当作一块理论板处理。
试求:(1)提馏段操作线方程;(2)塔釜以上第一块理论板下降的液相组成。
(从塔底向上计算)4、例题:常压下分离丙酮水溶液的连续精馏塔,进料中丙酮50%(摩尔分数,下同),其中气相占80%,要求馏出液与釜液中丙酮的组成分别为95%与5%,回流比R=2、0,若进料流量为100kmol/h,分别计算精馏段与提馏段的气相与液相流量,并写出相应的两段操作线方程与q 线方程。
5、在连续精馏塔中分离苯—甲苯混合液。
原料液组成为0、4(摩尔分数,下同),馏出液组成为0、95。
汽--液混合进料,其中汽相占1/3(摩尔数比),回流比为最小回流比的2倍,物系的平均相对挥发度为2、5,塔顶采用全凝器。
试求:(1)精馏段操作线方程;(2)从塔顶往下数第二层理论板的上升气相组成。
6、在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液,原料液流量为1000kmol/h,组成为含苯0、4(摩尔分数,下同),馏出液组成为含苯0、9,苯在塔顶的回收率为90%,泡点进料(q=1),操作回流比为最小回流比的1、5倍,物系的平均相对挥发度为2、5。
化工原理Ppt例题
xD
0.263
(2.61 1)
0.95
提馏段操作线与对角线交点坐标为
y x xw ，故 xw 0.0748
由两操作线交点 0.723x 0.263 1.25x
0.723x+0.263=1.25x-0.0187 解得 x 0.535
y 0.7230.535 0.263 0.65
因为露点下进料故 q 线为水平线，可得原料液组成 x F =y=0.65
4 80 1 (0.01415)2 d 29.81 d
hf
l d
u2 2g
d 5 2.041104
先假设摩擦系数λ，由试差方程求出d，然后计 算u、Re和λ ；若与原假设相符，则计算正确； 若不符，则需重新假设，直至查得的值与假设 值相符为止。
假设λ =0.023，由试差方程解得：
d 5 2.041104 来自Re 1.62105例：用某离心泵以40 m3/h的流量将贮 水池中65℃的热水输送到凉水塔顶， 并经喷头喷出而落入凉水池中，以达 到冷却的目的。已知水在进入喷头之 前需要维持49 kPa的表压强，喷头入 口较贮水池水面高8 m。吸入管路和 排出管路中压头损失分别为l m和5 m ，管路中的动压头可以忽略不计。试 选用合适的离心泵，并确定泵的安装
例
注意使用标 准单位
例题：某厂利用喷射泵输送氨。管中稀
氨水的质量流量为1×104kg/h，密度 为1000kg/m3，入口处的表压为147kPa 。管道的内径为53mm，喷嘴出口处内 径为13mm，喷嘴能量损失可忽略不计 ，试求喷嘴出口处的压力。
例题：用泵将水槽中水打到高位槽。泵入口处 真空表读数为31925Pa，管路阻力∑hf0-2=23u2， 管路阻力∑hf0-1=4u2 。 问题 （1）管内流速？
化工原理例题
【例1-1】用离心泵把20o C 的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定，各部分相对位置如本题附图所示。
管路的直径均为mm 5.276⨯Φ，在操作条件下，泵入口处真空度的读数为mmHg 185，水流经吸入管与排出管的能量损失可分别按212u h f =与12210-⋅=kg J u h f 计算，排出管口通大气，试求水泵的有效功率。
解题思路：这是利用柏努力方程的计算问题。
1、首先是截面的选取，这有三处截面可以选取：贮槽液面1-1、泵入口处2-2、出水口处3-3。
其他截面都不符合已知条件（位置、流速、压强）尽可能多的条件。
2、三个截面，有三种组合方式：1-1与2-2，1-1与3-3、2-2与3-3，这要靠练习者自己判断选择。
此题是要先求出泵提供的压头，进而求泵的有效功率，这样只有1-1与3-3，2-2与3-3截面的方程中包括了泵提供的压头。
练习者可以试着列出1-1与3-3和2-2与3-3的柏努力方程，发现流速是个未知数，如何求出流速？只好求助于列1-1与2-2的柏努力方程了。
3、截面选取确定后，再确定基准面，一般是取较低位置的截面为基准面，此处自然是1-1为基准面了。
4、代入柏努力方程时，压强单位要统一，或均用表压，或均用绝压，或均用真空度。
若截面通大气，一般用表压。
5、截面代号一般按流向标示，上游截面为1-1，下游截面为2-2，这样代入柏努力方程才不会出错。
6、敞口液面，流速u 取为0。
gug u g p Z H g u g p Z gu g u g p Z H g u g p Z e e 22333222222333211112221222+++=++++++=+++ρρρρ1 1 3 32 2求解过程：在贮槽液面1-1截面和泵入口处2-2截面，以1-1为基准面列柏努力方程。
(A) 22122221211⋅⋅⋅⋅⋅⋅+++=++f h p u g z p u g z ρρ122211212121 222100024666-9.811.5000 A , 2 , u , 0 , 5.1z , 0 ( 2466101330760185, ( 0-⋅=∴+++⨯=++=====-=⨯-==s m u u uu h u u m z p p p f a ）得代入式（表压）表压）(B) 222132331211⋅⋅⋅⋅⋅⋅++++=+++f f e h h p u g z w p u g z ρρ在1-1截面和出水口出3-3截面列柏努力方程 Ww Q N kg J B u u h h s m u m z p p e e f f 148010001872)071.0(418725.12081.914 w , 12)202( , 2u , 0 , 14z , 0 , ( 0212e 22211313131=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=∴⋅=⨯++⨯==+=+⋅======--πρ）得代入式（表压）点评：此题重点是复习柏努利方程的截面选取问题。
化工原理例题与解题指导
例题与解题指导【例2-1】某离心泵的叶轮外径D2为218mm，叶轮出口宽度b2为12.5mm，叶片出口流动角β2为35°，泵的转速n 为2900 r/min，试推导出该离心泵的理论压头与理论流量之间的关系式。
解：将题给数据分别代入式2-11及式2-12，经整理可得式2-13所示的具体线性关系式，即该式表明，对于后弯叶片，离心泵的流量增加，其压头随之降低。
【例2-2】在实验装置上，用20℃的清水于98.1kPa的条件下测定离心泵的性能参数。
泵的吸入管内径为80mm，排出管内径为50mm。
实验测得数据为：泵入口处真空度为72.0kPa，泵出口处表压强为253kPa，两测压表之间的垂直距离为0.4m，流量为19.0m3/h，电动机功率为2.3kw，泵由电动机直接带动，电动机传动效率为93%,泵的转速为2900r/min。
试求该泵在操作条件下的压头、轴功率和效率，并列出泵的性能参数。
解：(1) 泵的压头 在泵入口的真空表和泵出口压强表两截面之间列柏努利方程式，在忽略两测压口之间流动阻力下，可得测量泵压头的一般表达式为2201221()/2H h H H u u g =+++- (a) 式中h 0--泵的两测压截面之间的垂直距离，m ；H 1--与泵入口真空度对应的静压头，m ；H 1＝p 1/(ρg) (p 1为真空度)H 2 --与泵出口表压对应的静压头，m ；H 2＝p 2/(ρg)u 1、u 2--泵的入口和出口液体的流速，m/s ；m/sm/s取水的密度ρ＝1000kg/m 3，将已知条件代入式a ，得m(2) 泵的轴功率0.93 2.3 2.139N =⨯= kW(3) 泵的效率η 泵的有效功率为31934.45109.8117843600Ne HQ g ρ==⨯⨯⨯= W 故 / 1.784/2.1390.834Ne N η=== 即83.4% 泵性能参数：转速n 为2900r/min ，流量Q 为19m 3/h ，压头H 为34.45m ，轴功率N 为2.139kw ，效率η为83.4%。
化工原理试题(含答案)
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。
化工原理例题
例1-1 若某地大气压为100kPa ，（1）若真空度为30kPa ，表压、绝压为多少？（2）若表压为170kPa ，绝压、真空度为多少？（3）若绝压为200kPa ，表压、真空度为多少？（4）若绝压为50kPa ，表压、真空度为多少？例1-2 某台离心泵进口真空表读数为220mmHg(真空度) 、出口压力表读数为1.7kgf/cm2(表压)。
若当地大气压力为760mmHg ，试求： 它们的绝对压力各为若干，进出口压力差为多少？例1-3 如图所示，常温水在管道中流过。
为测定a 、b 两点的压力差，安装一U 型压差计，指示剂R 的读数为100mm 。
试计算a 、b 两点的压力差为若干？已知水与汞的密度分别为1000kg/m3及13600kg/m3。
例1-4 直径为800mm 的流化床反应器底部装有分布板，其上开有640个直径为10mm 的小孔，空气从分布板下部送入。
反应器的流速为0.5m/s ，求空气通过分布板小孔的流速。
例1-5 水从高位槽通过出口管流出。
高位槽液面上的压力为大气压。
高位槽液面与出口管中心线间的垂直高度为4.2m ，管子规格为Φ114⨯4的无缝钢管，设水在管内能量损失为39.2 J/kg （不包括出口能量损失），试求管路中水的体积流量为多少m3/h ？例1-6如图所示一输水系统，管路尺寸为Φ57⨯3.5。
已知全部流动阻力为 (u 为管内流速）。
试求：水的流量为多少？例1-7 从高位槽向塔内加料，高位槽上方为大气压，塔内压力为0.2kgf/cm2（表压），要求料液在管内以0.5m/s 的速度流动，若料液在管内的总压头损失为1.2m 液柱（ρ=800kg/m3）试求：高位槽的液面应比塔入口处高出多少米？例1-8 如图所示，水流经由小至大的管段，小管尺寸为Φ38⨯2.5，大管尺寸为Φ54⨯3.5，水在小管内的流速为2.5 m/s ，从截面1到截面2的阻力损失为2 J/kg ，水的密度为1000 kg/m3，指示剂密度为1594 kg/m3，试求：压差计的读数。
化工原理蒸馏例题
I I q V F
(I I )(I I )
V
L
L
F
r C t
m
pm
I I
V
L
I I
V
L
r m
⑦过热蒸气进料
C (t t ) 1 pm B F
q
I V
I F
(I
F
I V
)
C (t pm F
t ) B
r m
I I
I I
r
V
L
V
L
m
例：在常压操作的连续精馏塔中分离含甲醇0.4与水 0.6（摩尔分率）的溶液，进料的热状况参数为1.1， 原料液流量为100kmol/h，要求塔顶易挥发组分的 回收率不低于0.94，釜液组成为0.04（以上均为易 挥发组分的摩尔分率），回流比为2.5，试求产品的 流量、精馏段和提馏段的操作线方程及提馏段上升 的蒸汽流量。假设气液相均为恒摩流动。
例1：在常压下对苯与甲苯二元理想溶液分别进行平衡蒸 馏与简单蒸馏。若原料液中苯的浓度为0.5（摩尔分率）。 物系的相对挥发度为2.47。试求：
1）用平衡蒸馏方法分离，当汽化率为 0.4时，釜液与馏 出液的组成。
2）用简单蒸馏方法分离，使釜液浓度与平衡蒸馏相同， 所得馏出物中苯的平均组成。
解：1） y x 2.47x 1 ( 1)x 1 1.47x
x1' x5 0.379
x2' 0.324
x3' 0.254
x4' 0.179 x5' 0.112
y2' 1.522 0.379 0.0359 0.542
y3' 0.457 y4' 0.350 y5' 0.237 y6' 0.134
化工原理：习题(第二章)
泵在运转时的轴功率KW; (3) 若将该输送系统的高位槽改为密闭容器,其内水
面上方的压强为0.5Kgf/cm2(表压),其它条件均不 变,试分析此情况下的输水量与泵的轴功率将如 何变化(不必计算,用公式与特性曲线图示说明)?
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二 （例题）用泵将敞口水池中70℃热水（热水密度ρ=978kg/m3，
饱和蒸汽压Pv=31164Pa）送到敞口容器中。已知输水管路内径为 50mm，水的流速为1.5m/s，泵的吸入管路和排出管路中流动阻力分 别为9.81kPa和39kPa。水管排出口比热水池液面高5m。试选用合适 的离心泵并确定泵的安装高度。该地区的大气压为90.66kPa。试求： （1）从下面附表中选出最合适的离心泵；
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3m 返回
允许吸上 转数/（转 真空度/m /分）
8.0
2900
7.3
2900
7.6
2900
返回
三（作业）某型号的离心泵,在一定的转速下，在输送范围内，其 压头和流量的关系可用H=18－6×105Q2 (H单位为m，Q单位为 m3/s)来表示。用该泵从贮槽将水送至高位槽，如附图所示。两槽 均为敞口，且水面维持恒定.管路系统的总长为20m (包括所有局 部阻力的当量长度)，管径为Φ46×3mm，平均摩擦系数可取为 0.02，其余已知条件见本题附图，试计算:
5m
4.8m
压力表
h R
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五 用离心泵向水洗塔送水,在泵出口阀全开时,管路特性曲 线方程为:He =20 +1.1×105 Qe2 式中: Qe------管路中的 流量,m3/s, 在Q=0.013 m3/s流量下,泵提供的压头为45m, 为适应泵的特性,将泵出口阀关小以增加管路阻力.试求: 因增加阻力而多消耗的功率,并写出关小阀门后管路的 特性曲线方程.
化工原理题
(l)压缩空气的压强p1为若干；
(2)U管压差计的读数R2为多少。
e e’
例题
某输送管线，管长为1000m（包括局部阻力 的当量长度），管径为50mm。若分别输送 水（ρ =1000kg/m3, μ =1厘泊）、 乙二醇（ ρ =1113kg/m3, μ =23厘泊）和 甘油（ ρ =1261kg/m3, μ =1499厘泊）。
试计算管内流速为1m/s时，此三种流体在光 滑管道中的阻力损失。
例：用泵把20oC的苯从地下贮罐送到高位槽，流量为 300L/min。高位槽液面比贮罐液面高10m。泵吸入管用 894mm的无缝钢管，直管长为15m，管路上装有一个 底阀(可粗略地按旋启式止回阀全开时计)、一个标准弯 头；泵排出管用573.5mm的无缝钢管，直管长度为 50m，管路上装有一个全开的闸阀、一个全开的截止阀 和三个标准弯头。贮罐 及高位槽液面上方均为
s
u2
u1
d1 d2
2
0.97
0.12 0.1
2
1.4m
/
s
忽略流动阻力，所以
H 0.4 2.5104 2.2105 1.42 0.972 25.4m
1000 9.81
2 9.81
（2）轴功率 功率表测得的功率为电动机的输入功率，所以电
动机的输出功率为 P输出=5.5×0.95=5.23kW 因为泵由电动机直接带动，故电动机的输出功率
解：(1)能完全分离出的最小颗粒的沉降速度 ut=qvs/A=4/10=0.4m/s
假设沉降属于滞流区，因而能除去最小颗粒直
径为：
d pc
18ut (p )g
18 2.6105 0.4 8105 m 80m (3000 0.75) 9.81
化工原理计算题例题
三 计算题1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m ，其中压力表之后的管路长度为80m ， 管路摩擦系数为0.03，管路径为0.05m ， 水的密度为1000Kg/m 3，泵的效率为0.85， 输水量为15m 3/h 。
求：（1）整个管路的阻力损失，J/Kg ； （2）泵轴功率，Kw ； （3）压力表的读数，Pa 。
解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ； 由题意知，s m A Vu s /12.2)405.03600(152=⨯⨯==π 则kg J u d l h f /1.135212.205.010003.0222=⨯⨯=⋅⋅=∑λ （2）泵轴功率，kw ；在贮槽液面0-0´与高位槽液面1-1´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：∑-+++=+++10,121020022f e h p u gH W p u gH ρρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+⨯=+=∑又 s kg V W s s /17.41000360015=⨯==ρ 故 w W W N e s e 5.1381=⨯=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η2 （15分）如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。
当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg ，压力表读数为2.452×105Pa ，泵的效率为70%，水的密度ρ为1000kg/m 3，试求： （1）两槽液面的高度差H 为多少？ （2）泵所需的实际功率为多少kW ？ （3）真空表的读数为多少kgf/cm 2？解：（1）两槽液面的高度差H在压力表所在截面2-2´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，得：∑-+++=++32,323222222f h p u gH p u gH ρρ 其中， ∑=-kg J h f /9.432,, u 3=0, p 3=0,p 2=2.452×105Pa, H 2=5m, u 2=Vs/A=2.205m/s代入上式得： m H 74.2981.99.481.9100010452.281.92205.2552=-⨯⨯+⨯+= （2）泵所需的实际功率在贮槽液面0-0´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：∑-+++=+++30,323020022f e h p u gH W p u gH ρρ 其中， ∑=-kg J h f /9.864.630,, u 2= u 3=0, p 2= p 3=0, H 0=0， H=29.4m代入方程求得： W e =298.64J/kg ， s kg V W s s /101000360036=⨯==ρ 故 w W W N e s e 4.2986=⨯=， η=70%， kw N N e 27.4==η（3）真空表的读数在贮槽液面0-0´与真空表截面1-1´间列柏努利方程，有：∑-+++=+++10,1211020022f h p u gH p u gH ρρ 其中，∑=-kg J hf /96.110,, H 0=0， u 0=0, p 0=0, H 1=4.8m,u 1=2.205m/s代入上式得， 2421/525.01015.5)96.12205.28.481.9(1000cm kgf Pap -=⨯-=++⨯-= 3 用离心泵把20℃的水从储槽送至水洗塔顶部，槽水位维持恒定。
化工原理习题集
(3)A截面上的表压强pA (4)若泵的性能可用He = 25－1.5×10－3Q2表示(He--m , Q–
m3/h)。试问：若要求输送流量为30m3/h，继续选用此泵是否合 适？设摩擦系数不随流量的改变而变化。
解: (1)由 R 1d2
1d1
Rs1'dd12
1
2
带入数据可得Rs1’=8.8×10-4 m2 K/W，增加了约47％。
习题4： 有一蒸汽管外径为25mm，管外包以两层保温材料，每 层厚度均为25mm，外层与内层保温材料的导热系数之比为 λ2/λ1=4，此时的热损失为Q。今将内外两层材料互换位置， 且设管外壁与保温层外表面的温度均不变，则热损失为Q’。求 Q’/Q，并说明何种材料放在里层为好。
解：蒸汽管外半径：r1=25/2=12.5mm，内层保温层外半径r2＝
12.5＋25＝37.5 mm，外层保温层外半径r3＝37.5＋25＝62.5mm
(1)当导热系数小的材料包在里层时，热损失为
Q 2 L t1 t3 2 L t1 t3 8 L t1 t31
1lnr 21lnr 3 1ln 3 7 .5 1ln 6 2 .5
(2)若运行1年后，由于水垢积累，换热能力降低，出水温度
只能为70 ℃，试求此时传热系数及污垢热阻。已知饱和水蒸气压
强p＝100～1200(Kpa,绝)时，饱和温度ts与p间存在如下关系式：
3963.5
ts
234.0
16.486lnp
(A)
思路：(1 )先求水的给热系数α1。 (2) 运行一年前后Q关系可求，总平均温差⊿tm均可求。
又最终过滤速度
(ddV)e
化工原理例题[1]
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第一章1、有密度为的液体，在内径为60mm 的管中输送到某处。
若其流速为，试求该液体的体积流量、质量流量与质量流速。
解 (1) 体积流量(2) 质量流量(3) 质量流速2、如习题附图所示，有一高位槽输水系统，管径为。
已知水在管路中流动的机械能损失为 (u 为管内流速)。
试求水的流量为多少。
欲使水的流量增加20%，应将高位槽水面升高多少米？解 管径， 机械能损失(1) 以流出口截面处水平线为基准面，水的流量(2)高位槽应升高3、25℃的水在内径为50mm 的直管中流动，流速为2m/s 。
试求雷诺数，并判断其流动类型。
解 25℃，水的黏度，密度，管内径，流速/31800kg m /0．8m s ()3／m h ()/kg s ()/2⎡⎤⋅⎣⎦kg m s ./.223330．060．822610814 ／44ππ-==⨯⨯=⨯=V q d u m s m h ../m V q q kg s ρ-==⨯⨯=3226101800407 ./().22407===1440 0064m q kg m s A ωπ⋅⨯.mm mm φ⨯57352452∑=⨯f u h /3m h .005=d m 2452∑=⨯f u h ,,,1212500？Z m Z u u ====222214522=+⨯u u Zg ./u m s ==2146 ().../.V q d u m s m h ππ-==⨯⨯=⨯=22333200514628710103 ／44()'..10212=+=V V V q q q '..../221212146175 ==⨯=u u m s '(')21223=Z g u (.)'..Z m ⨯==2123175781 981..m -=7185218 .30893710μ-=⨯⋅Pa s /3997ρ=kg m .005=d m /2=u m s .Re ..530052997112104000 为湍流0893710du ρμ-⨯⨯===⨯>⨯4、水的温度为10℃，流量为，在直径、长为100m 的直管中流动。
化工原理 第三章 沉降与过滤-例题
18×1.005×10
−3
= 9.797×10−3m/ s
核算流型
Rt= e dut ρ 95×10−6 ×9.797×10−3 05×10
−3
=0.9244 1 ＜
原假设滞流区正确，求得的沉降速度有效。
例 ： 拟采用降尘室除去常压炉气中的球形尘粒。降尘室 的宽和长分别为2m和6m,气体处理量为1标m3/s，炉气温度为 427℃，相应的密度ρ=0.5kg/m3 ，粘度µ=3.4×10-5Pa.s，固体 密度ρS=400kg/m3 操作条件下，规定气体速度不大于0.5m/s， 试求： 1．降尘室的总高度H，m； 2．理论上能完全分离下来的最小颗粒尺寸； 3. 粒径为40µm的颗粒的回收百分率； 4. 欲使粒径为10µm的颗粒完全分离下来，需在降降尘室内设 置几层水平隔板？
解：1）降尘室的总高度H
273+t 273+427 V =V =1× = 2.564m3 / s S 0 273 273 V 2.564 H= S = . m bu 2×0.5 = 2 564
2）理论上能完全出去的最小颗粒尺寸
Vs 2.564 ut = = = 0.214m/ s bl 2×6
用试差法由ut求dmin。 假设沉降在斯托克斯区
例 ： 试计算直径为95µm，密度为3000kg/m3 的固体颗粒在 20℃的水中的自由沉降速度。 解：1）在20℃水中的沉降。 用试差法计算 先假设颗粒在滞流区内沉降 ，
d2(ρs − ρ)g ut = 18µ
附录查得，20℃时水的密度为998.2kg/m3,µ=1.005×10-3Pa.s
(95×10 ) (3000−998.2)×9.81 u=
18µut 18×3.4×10−5 ×0.214 dmin = = = 5.78×10−5m (ρs −ρ)g (4000−0.5) ×9.807
化工原理习题
化工原理习题1. 某化工厂生产聚合物，其中一种聚合物的产率为80%。
请计算，如果生产100吨原料，则能够得到多少吨的聚合物？2. 某化学反应的速率常数为0.02 L/(mol•min)，在初始时刻反应物浓度为2 mol/L，反应物浓度随时间的变化满足一级反应动力学方程。
请问在10分钟后，反应物的浓度是多少？3. 某化学反应是一个液相反应，反应速率随温度的升高而增加。
已知在20°C时反应速率为2 mol/(L•min)，Q10为2.2。
请问在30°C时，反应速率是多少？4. 某气体反应按照零级反应进行，反应速率为0.1 mol/(L•s)。
如果初始时刻气体的浓度为0.5 mol/L，请问经过100秒后气体的浓度是多少？5. 某化学反应的平衡常数为Kp = 0.05 atm。
如果在反应过程中，初始时刻的压强为0.1 atm，平衡时的压强为x atm。
请问平衡时反应物的压强是多少？6. 某反应涉及到液态氯乙醇，其表观反应级数为二级，速率常数为0.001 L/(mol•min)。
如果初始时刻液态氯乙醇浓度为2mol/L，并在5分钟后降至1 mol/L，请问该反应的速率常数是多少？7. 某蒸馏过程中，对正庚烷和正己烷共蒸馏，分配系数分别为1.2和0.8。
如果初始时刻的混合物中正庚烷占总量的60%，则在蒸馏过程中，正庚烷的浓度如何变化？8. 某化学反应的活化能为50 kJ/mol，当温度从298 K升至308 K时，该反应速率的增加比例是多少？9. 某溶液的pH值为4，经过添加稀释剂后，溶液的pH值增加到6。
请问溶液的氢离子浓度发生了多大变化？10. 某化学反应在高温下进行时，反应速率呈现指数增加。
已知在1000 K时，反应速率常数为0.1 s^-1。
请问在1100 K时，反应速率常数是多少？。
化工原理计算题例题
三 计算题1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知 管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m ，其中压力表之后的管路长度为80m ，管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ， 水的密度为1000Kg/m 3，泵的效率为0.85， 输水量为15m 3/h 。
求：（1）整个管路的阻力损失，J/Kg ； （2）泵轴功率，Kw ； （3）压力表的读数，Pa 。
解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ； 由题意知，s m A V u s /12.2)405.03600(152=⨯⨯==π 则kg J u d l h f /1.135212.205.010003.0222=⨯⨯=⋅⋅=∑λ （2）泵轴功率，kw ；在贮槽液面0-0´与高位槽液面1-1´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：∑-+++=+++10,121020022f e h p u gH W p u gH ρρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+⨯=+=∑又 s kg V W s s /17.41000360015=⨯==ρ 故 w W W N e s e 5.1381=⨯=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η2 （15分）如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。
当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为 1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为 4.9J/kg ，压力表读数为 2.452×H=20m H 1=2m105Pa ，泵的效率为70%，水的密度ρ为1000kg/m 3，试求： （1）两槽液面的高度差H 为多少？ （2）泵所需的实际功率为多少kW ？ （3）真空表的读数为多少kgf/cm 2？解：（1）两槽液面的高度差H在压力表所在截面2-2´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，得：∑-+++=++32,323222222f h p u gH p u gH ρρ 其中， ∑=-kg J h f /9.432,, u 3=0, p 3=0,p 2=2.452×105Pa, H 2=5m, u 2=Vs/A=2.205m/s代入上式得： m H 74.2981.99.481.9100010452.281.92205.2552=-⨯⨯+⨯+= （2）泵所需的实际功率在贮槽液面0-0´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：∑-+++=+++30,323020022f e h p u gH W p u gH ρρ 其中， ∑=-kg J h f /9.864.630,, u 2= u 3=0, p 2= p 3=0, H 0=0， H=29.4m代入方程求得： W e =298.64J/kg ， s kg V W s s /101000360036=⨯==ρ 故 w W W N e s e 4.2986=⨯=， η=70%， kw N N e 27.4==η（3）真空表的读数在贮槽液面0-0´与真空表截面1-1´间列柏努利方程，有：∑-+++=+++10,1211020022f h p u gH p u gH ρρ 其中，∑=-kg J hf /96.110,, H 0=0， u 0=0, p 0=0, H 1=4.8m,u1=2.205m/s代入上式得，24 21/525.01015.5)96.12205.28.481.9( 1000cm kgf Pap -=⨯-=++⨯-=3 用离心泵把20℃的水从储槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。
化工原理习题
化工原理第一章 练习1． 湍流流动的特点是 脉动 ，故其瞬时速度等于 时均速度 与 脉动速度 之和。
2．雷诺准数的物理意义是 黏性力和惯性力之比 。
3．当地大气压为755mmHg ，现测得一容器内的绝对压力为350mmHg ，则其真空度为405 mmHg 。
4．以单位体积计的不可压缩流体的机械能衡算方程形式为ρρρρρρf s w p u gz w p u gz +++=+++2222121122。
5．实际流体在管道内流动时产生阻力的主要原因是 黏性 。
6．如图所示，水由敞口恒液位的高位槽流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，管路总阻力损失（包括所有局部阻力损失）将 （1） 。
(1)不变 (2)变大(3)变小(4)不确定7．如图所示的并联管路，其阻力关系是 （C ） 。
（A ）(∑h f )A1B >(∑h f )A2B（B ）(∑h f )AB =(∑h f )A1B +(∑h f )A2B （C ）(∑h f )AB =(∑h f )A1B =(∑h f )A2B（D ）(∑h f )AB >(∑h f )A1B =(∑h f )A2B 8．孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒 截面 、变 压头 ，而后者是恒 压头 、变截面 。
9．如图所示，水从槽底部沿内径为100mm 的水平管子流出，阀门前、后的管长见图。
槽中水位恒定。
今测得阀门全闭时，压力表读数p=59.3kPa 。
现将阀门全开，试求此时管内流量。
已知阀门（全开）的阻力系数为6.4，管内摩擦因数λ=0.018。
答：槽面水位高度mgpH045.681.91000103.593=⨯⨯==ρ在槽面与管子出口间列机械能衡算式，得：24.60.15.01.0203081.9045.62u⎪⎭⎫ ⎝⎛++++=⨯λ 解得：sm u /65.2=hm s m u d V /9.74/0208.065.21.041413322==⨯⨯==ππ题8附图题1附图1．水以70m3/h的流量流过倾斜的异径管通。
化工原理例题
第一章流体流动例1.高位槽内的水面高于地面8m，水从φ108×4mm的管道中流出，管路出口高于地面2m。
在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按∑ｈf = 6.5 u2计算，其中u为水在管道的流速。
试计算：⑴ A—A'截面处水的流速；⑵水的流量，以m3/h计。
解：处列柏Z1ｇ（Z1q例2.49J／kg，103Pa 时，B解：（1? ?? ?0+u? ???由B? ?? ?? ???∴W=（P A-P B）/ρ- Z B g+49=98.1+49=147.1J/kg? ?? ?∴q m=q vρ=36/3600×1100=11kg/s? ?? ?Pe= q m×W=147.1×11=1618.1w? ?? ?泵的抽功率N= Ne /76%=2311.57W=2.31kw（2）由第一个方程得（P A-PB）/ρ=Z B g+9.81得??P B=P A-ρ（Z B g+9.81）=245.2×103-1100×(7×9.81+98.1)=6.2×104Pa例3.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定，各部分相对位置如本题附图所示。
管路的直径均为Ф76×2.5mm ，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66×103Pa,水流经吸入管与排处管（不包括喷头）的能量损失可分别按∑ｈf,1=2u2，∑h f,2=10u 2计算，由于管径不变，故式中u 为吸入或排出管的流速ｍ/s 。
排水管与喷头连接处的压强为98.07×103Pa （表压）。
试求泵的有效功率。
解：总能量损失∑hf=∑h f,1+∑h f ，2在截面与真空表处取截面作方程： z 0g+u 02/2+P 0/ρ=z 1g+u 2/2+P 1/ρ+∑h f ，1（∴q ∴ 例4. f ，BC =1.18u 2P 1∴P 1 P B +ρg （x+R 1）=P c +ρg （h BC +x ）+ρ水银R 1gP B +1100×9.81×（0.045+x ）=P c +1100×9.81×（5+x ）+13.6×103×9.81×0.045 P B -P C =5.95×104Pa在B ，C 处取截面列柏努力方程0+u B 2/2+P B /ρ=Zg+u c 2/2+P C /ρ+∑ｈf ，BC∵管径不变，∴u b =u cP B -P C =ρ（Zg+∑ｈf ，BC ）=1100×（1.18u 2+5×9.81）=5.95×104Pau=4.27m/s压缩槽内表压P1=1.23×105Pa（2）在B，D处取截面作柏努力方程0+u2/2+P B/ρ= Zg+0+0+∑ｈf，BC+∑ｈf，CDP B=（7×9.81+1.18u2+u2-0.5u2）×1100=8.35×104PaP B-ρgh=ρ水银R2g8.35×104-1100×9.81×0.2=13.6×103×9.81×R2R2=609.7mm例5.物质。