化工原理课后答案
化工原理课后思考题答案
化工原理课后思考题答案
问题一:什么是化工原理?
化工原理是研究化学过程和物理过程在化工工
程中基本原理和规律的学科。它包括了化学反应、传质与传热、流体力学等学科内容,涉及到化工
工程中的各个环节。化工原理的研究可以帮助工
程师了解反应过程中的物质转化规律、能量传递
规律以及流体在管道中的流动规律等,为化工工
程的设计、运行和优化提供科学依据。
问题二:化工原理的研究内容有哪些?
化工原理的研究内容主要包括以下几个方面:
1.化学反应原理:研究化学反应的动力学、平衡及其对工艺条件的影响。通过分析反应速率、平衡常数和热力学参数,确定最佳反应条件,并预测产物组成和产量。同时,还研究反应速率方程、反应机理和催化剂等相关内容。
2.传质传热原理:研究在化工过程中物质和能量的传递规律。通过分析传质速率、传热速率以及传质传热过程中的阻力和温度分布等参
数,优化传质传热操作。此外,还研究流体与
固体之间、流体与流体之间的传质传热机理。3.流体力学原理:研究流体在管道、泵和设备中的流动规律。通过分析流体的流动速度、
压力分布、阻力损失等参数,优化流体力学过程。还研究液体和气体的流动特性,如雷诺数、压力梯度和黏度等。
4.反应工程原理:研究化工反应工艺的设计、运行和控制。通过分析反应条件、反应器构造
和反应器操作参数,确定最佳的工艺方案。同
时,还研究反应器的传热、传质和混合性能等相关问题。
5.过程综合与优化:综合考虑化工过程中的各个环节,包括反应、分离、传质传热以及能量利用等。通过分析各种操作条件、设备参数和工艺流程,提出最优的工艺设计方案,以实现经济高效的生产过程。
化工原理课后习题答案
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
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
《化工原理》课后习题答案
第一章绪论习题
1.热空气与冷水间的总传热系数K值约为4
2.99k c a l/(m2・h・℃),试从基本单位换算开始,将K值的单位改为W/(m2・℃)。
[答案:K=50M(m2・C)]。
解:从附录查出:1k c a l=1.1622×10-3K W·h=1.1622W·h
所以:K=42.99K c a l/(m2·h·℃)=42.99K c a l/(m2·h·℃)×(1.1622W·h/1k c a l)=50w/(m2·℃)。
2.密度ρ是单位体积物质具有的质量。在以下两种单位制中,物质密度的单位分别为:S I k g/m2;米制重力单位为:k g f.s2/m4;常温下水的密度为1000k g/m3,试从基本单位换算开始,将该值换算为米制重力单位的数值。〔答案:p=101.9k g f/s2/m4〕
解:从附录查出:1k g f=9.80665k g·m/s2,所以1000k g/m3=1000k g/m3×[1k g f/(9.80665k g·m/s2)]=101.9k g f·s2/m4.
3.甲烷的饱和蒸气压与温度的关系符合下列经验公式:
今需将式中p的单位改为P a,温度单位改为K,试对该式加以变换。〔答案:〕
从附录查出:1m m H g=133.32P a,1℃=K-273.3。则新旧单位的关系为:P=P’/133.32;t=T-273.3。代入原式得:l g(P’/133.32)=6.421-352/(T-273.3+261);化简得l g P=8.546-3.52/(T-12.3).
化工原理课后习题解答
化工原理课后习题解答
1. 习题一:物质平衡问题
问题描述:
一个化工过程中,有两个进料流A和B,分别进料流A中含有20%的物质X,进料流B中含有30%的物质X。流出的产物中,物质X的
浓度为50%。求进料流A和B的流量比。
解答:
首先,我们可以用公式表示物质的平衡关系:
(物质X进料流A的质量流量 × 物质X进料流A的浓度) + (物质X
进料流B的质量流量 × 物质X进料流B的浓度) = (物质X产物流的质
量流量 × 物质X产物流的浓度)
根据题目中的数据,我们可以得到以下等式:
(20% × Qa) + (30% × Qb) = (50% × (Qa + Qb))
其中,Qa和Qb分别表示进料流A和B的质量流量。我们要求的
是进料流A和B的流量比,可以假设进料流A的流量为1,即Qa = 1。然后将上述等式进行变换得到:
0.2 + 0.3Qb = 0.5(1 + Qb)
通过解这个一元一次方程,可以得到 Qb = 1。进料流A和B的流量比为1:1。
2. 习题二:能量平衡问题
问题描述:
一个化工过程中,进料流的温度为100℃,流出的产物温度为50℃。进料流的流量为10 kg/min,产物的流量为8 kg/min。进料流的焓为2000 kJ/kg,产物的焓为2400 kJ/kg/m。求该过程的热效率。
解答:
首先,我们可以用公式表示能量的平衡关系:
(进料流的质量流量 × 进料流的焓) = (产物流的质量流量 × 产物流的焓)
根据题目中的数据,我们可以得到以下等式:
(10 kg/min × 2000 kJ/kg) = (8 kg/min × 2400 kJ/kg)
大学化工原理习题答案
大学化工原理习题答案
大学化工原理习题答案
化工原理是大学化工专业的一门重要课程,它涉及到化学反应、物质转化和工艺流程等方面的知识。在学习过程中,习题是帮助学生巩固理论知识和培养解决实际问题能力的重要途径。下面将为大家提供一些化工原理习题的答案,希望能够对大家的学习有所帮助。
1. 问题:在酸碱中和反应中,酸和碱的化学计量比例是怎样确定的?
答案:酸和碱的化学计量比例是通过它们的化学方程式中的系数来确定的。在化学方程式中,酸和碱的摩尔比例与它们的化学计量比例相等。例如,对于HCl和NaOH的中和反应,方程式为HCl + NaOH → NaCl + H2O,可以看出酸和碱的化学计量比例为1:1。
2. 问题:什么是化学反应的平衡状态?如何判断一个反应是否达到平衡?
答案:化学反应的平衡状态是指反应物和生成物的浓度或活性不再发生变化的状态。一个反应是否达到平衡可以通过观察反应物和生成物的浓度或活性是否保持不变来判断。当反应物和生成物的浓度或活性保持不变时,反应达到了平衡状态。
3. 问题:化学反应速率受哪些因素影响?请简要说明。
答案:化学反应速率受温度、浓度、催化剂和反应物性质等因素的影响。
- 温度:温度升高会增加反应物分子的平均动能,增加碰撞频率和碰撞能量,从而加快反应速率。
- 浓度:反应物浓度的增加会增加碰撞频率,从而加快反应速率。
- 催化剂:催化剂能够降低反应的活化能,提供新的反应路径,从而加快反应
速率。
- 反应物性质:反应物的物理性质和化学性质会影响反应速率。例如,粒径小的固体反应物比粒径大的固体反应物反应速率更快。
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。
化工原理课后题答案
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化工原理第二版
第1章蒸馏
1.已知含苯(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(℃) 85 90 95 100 105
x
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 = ℃为例 x =(99-40)/()=
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 = 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 = 下该溶液的平衡数据。
温度 C5H12
K C6H14
饱和蒸汽压(kPa)
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 = ℃时为例,当t = ℃时 P B* =
查得P A*=
得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表
t(℃) 248 251 279 289
P A*(kPa)
利用拉乌尔定律计算平衡数据
平衡液相组成以℃时为例
当t= ℃时 x = (P-P B*)/(P A*-P B*)
=()/()= 1
平衡气相组成以℃为例
当t= ℃时 y = P A*x/P = ×1/ = 1
化工原理课后思考题答案
第一章流体流动
问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件?
答1.假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。
质点是含有大量分子的流体微团,其尺寸远小于设备尺寸,但比起分子自由程却要大得多。
问题2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?
答2.前者描述同一质点在不同时刻的状态;后者描述空间任意定点的状态。
问题3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降?
答3.分子间的引力和分子的热运动。
通常气体的粘度随温度上升而增大,因为气体分子间距离较大,以分子的热运动为主;温度上升,热运动加剧,粘度上升。液体的粘度随温度增加而减小,因为液体分子间距离较小,以分子间的引力为主,温度上升,分子间的引力下降,粘度下降。
问题4. 静压强有什么特性?
答4.静压强的特性:①静止流体中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力;②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等;③压强各向传递。
问题5. 图示一玻璃容器内装有水,容器底面积为8×10-3m2,水和容器总重10N。
(1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向);
(2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少?哪一侧的压力大?为什么?
题5附图题6附图
答5.1)图略,受力箭头垂直于壁面、上小下大。
2)内部压强p=ρgh=1000×9.81×0.5=4.91kPa;
外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa<内部压强4.91kPa。
化工原理课后题答案
化工原理第二版
第1章蒸馏
1.已知含苯(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(℃) 85 90 95 100 105
x
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)/()= 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 = 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 =
下该溶液的平衡数据。
温度 C
5H 12
K C
6H 14
饱和蒸汽压(kPa)
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
* =
查得P
A
*=
得到其他温度下A¸B的饱和蒸汽压如下表
t(℃) 248 251 279 289
P
A
*(kPa)
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
*)
=()/()= 1
平衡气相组成以260.6℃为例
当t= 260.6℃时 y = P
A
*x/P = ×1/ = 1
同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下
t(℃) 279 289
化工原理课后习题答案
第七章 吸收
1,解:(1)008.0=*
y 1047.018
100017101710=+=x (2)KPa P 9.301= H,E 不变,则2563.010
9.3011074.73
4
⨯⨯==P E m (3)0195.010
9.301109.53
3=⨯⨯=*
y 01047.0=x 2,解:09.0=y 05.0=x x y 97.0=* 同理也可用液相浓度进行判断
3,解:HCl 在空气中的扩散系数需估算。现atm P 1=,,293k T =
故()(
)
s
m
D G 2
52
17571071.11
.205.2112915.361293102
1212
1
--⨯=+⨯+⨯=
HCl 在水中的扩散系数L D .水的缔和参数,6.2=α分子量,18=s M
粘度(),005.1293CP K =μ 分子体积cm V A 33.286.247.3=+= 4,解:吸收速率方程()()()12A A BM A P P P P RTx D N --= 1和2表示气膜的水侧和气侧,A 和B 表示氨和空气
()24.986.1002.962
1
m kN P BM =+=代入式
x=0.000044m 得气膜厚度为0.44mm.
5,解:查s cm D C 2256.025=为水汽在空气中扩散系数
下C 80,s cm s cm T T D D 2
5275
.175
.112121044.3344.029*******.0-⨯==⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛= C 80水的蒸汽压为kPa P 38.471=,02=P
时间s NA M t 21693
化工原理第三版课后答案
化工原理第三版课后答案
1. 简答题。
1.1 什么是化工原理?
化工原理是指研究化学工程中所涉及的基本原理和基本规律的科学。它是化学工程技术的理论基础,是化学工程技术的指导思想和科学方法。
1.2 化工原理的研究对象有哪些?
化工原理的研究对象主要包括物质的结构与性质、物质的变化规律、物质的传递规律、物质的能量转化规律等。
1.3 化工原理的研究方法有哪些?
化工原理的研究方法主要包括实验方法、理论分析方法和计算机模拟方法。
1.4 化工原理的研究意义是什么?
化工原理的研究可以为化学工程技术的发展提供科学依据,指
导工程实践,提高生产效率,降低生产成本,保护环境,促进工业
发展。
2. 计算题。
2.1 某化工反应器的反应速率方程为r=kC,若反应器中A→B
的反应速率常数k=0.1 L/mol·min,A的初始浓度C0=2 mol/L,求
反应器中A和B的浓度随时间变化的关系。
解,根据反应速率方程r=kC,可得dC/dt=-kC。将反应速率常
数k=0.1 L/mol·min,A的初始浓度C0=2 mol/L代入方程,得到
dC/dt=-0.1C。解此微分方程得到C=C0exp(-kt),代入C0=2 mol/L,k=0.1 L/mol·min,得到C=2exp(-0.1t) mol/L。由反应物质守恒
得到B的浓度随时间变化的关系为C0-C。
3. 综合题。
3.1 请简要介绍化工原理在化学工程中的应用。
化工原理在化学工程中有着广泛的应用,主要包括反应工程、
传递过程、热力学等方面。在反应工程中,化工原理可以指导反应
化工原理第三版课后答案
化工原理第三版课后答案
1. 简答题。
1.1 什么是化工原理?
化工原理是指在化学工业生产中,根据化学反应的基本规律和物质的性质,通
过物质和能量的转化,实现对原料的加工和产品的制备的基本理论和方法。
1.2 化工原理的基本内容有哪些?
化工原理的基本内容包括物质的组成与结构、物质的性质与变化规律、化学反
应的热力学和动力学基础、反应工程的基本原理和方法等。
1.3 化工原理的研究意义是什么?
化工原理的研究可以帮助我们深入了解化学反应的规律和物质的性质,为化学
工业生产提供理论指导和技术支持,促进化工生产的发展和进步。
2. 计算题。
2.1 请计算下列化学反应的热力学参数:
反应,2H2 + O2 → 2H2O。
ΔH = -483.6 kJ/mol。
2.2 请计算下列反应的反应速率常数:
反应,A → B。
反应速率方程,r = k[A]
当A的浓度为0.5mol/L时,反应速率为0.02mol/L·s,求反应速率常数k的值。
3. 分析题。
3.1 请分析化工原理在化学工业生产中的应用。
化工原理在化学工业生产中起着至关重要的作用,它可以帮助工程师们设计合理的反应工艺,优化生产流程,提高产品质量和产量,降低生产成本,实现资源的高效利用和环境的可持续发展。
3.2 请分析化工原理对环境保护的作用。
化工原理可以帮助我们研究和开发环保型的生产工艺,减少废物和污染物的排放,提高能源利用效率,降低对环境的影响,实现绿色生产和可持续发展。
4. 应用题。
4.1 请设计一个化学反应的反应工艺,并分析其可行性和经济效益。
反应,A + B → C。
化工原理课后思考题参考答案
第二章 流体输送机械
2-1 流体输送机械有何作用?
答:提高流体的位能、静压能、流速,克服管路阻力。
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q v : 单位时间内泵所输送到液体体积,m 3/s, m 3/min, m 3/h.。
2、扬程H :单位重量液体流经泵所获得的能量,J/N ,m
3、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P e :gH q v ρ=e P
效率η:p
P e =η 2-4 离心泵的特性曲线有几条?其曲线的形状是什么样子?离心泵启动时,为什么要关闭出口阀门? 答:1、离心泵的H 、P 、η与q v 之间的关系曲线称为特性曲线。共三条;
2、离心泵的压头H 一般随流量加大而下降
离心泵的轴功率P 在流量为零时为最小,随流量的增大而上升。
η与q v 先增大,后减小。额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵的设计点,对应的值称为最佳工况参数。
《化工原理》第四版柴诚敬课后答案
感谢您选择了《化工原理》第四版柴诚敬教授的课程,以下是部分课后答案供您参考。
1、什么是化学反应速率?速率常数的单位是什么?
答:化学反应速率是指化学反应物质参加反应的速度,通常用反应物的消失速率或生成物的出现速率来表示。速率常数是反应速率与各反应物摩尔浓度的乘积之比,单位为
L/(mol·s) 或mol/(L·s)。
2、简述气体扩散的弥散定律。
答:气体扩散的弥散定律是指在稳态下,气
体分子的自由扩散速率与浓度梯度成正比。即 Fick 定律:
$\frac{\mathrm{d}C}{\mathrm{d}t}=-
D\frac{\mathrm{d}^2C}{\mathrm{d}x^2} $,其中 $C$ 表示气体浓度,$D$ 表示气体扩散系数。
3、液-液萃取的原理是什么?
答:液-液萃取是指将需要分离的两种液体混合物加入到另一种相容性差的溶剂中,通过溶剂与其中一种液体成分亲和力不同而实现分离的过程。其原理是基于液体分子之间的相互作用力和表面张力的不同,利用溶剂与其中一种液体成分的亲和力不同,使其在液
液界面上产生不同的分配系数,从而实现分离。
4、什么是难溶物?
答:难溶物是指在水或其他溶剂中,由于溶剂对溶质的溶解度有限,因而无法完全溶解的物质。难溶物的形成主要是由于溶质和溶剂之间的相互作用力不足以克服其相互之间的相互作用力而导致的。
5、什么是表面活性剂?请举例说明。
答:表面活性剂是指在液-液界面或液-气界面上能够降低表面张力的一类化合物。常见
的表面活性剂有阴离子表面活性剂、阳离子
表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面
化工原理第五版课后答案
化工原理第五版课后答案
1. 什么是化工原理?
化工原理是化学工程中的基础学科,主要研究化工过程的基本原理和规律。化工原理的学习对于理解化工过程的基本运行机理、优化工艺流程、提高生产效率具有重要意义。
2. 为什么需要学习化工原理?
学习化工原理可以帮助我们更好地理解化工过程中的各种现象和规律,为工程实践提供理论指导。通过学习化工原理,可以为工程设计、工艺优化、设备改进等工作提供理论基础和技术支持。
3. 化工原理第五版课后答案。
第一章,化工原理概述。
1. 什么是化工过程?
化工过程是指将原料通过化学、物理或生物方法进行变化,以
生产有用的化学品或能源的过程。化工过程通常包括反应器、分离器、传热设备等单元操作。
2. 化工过程的基本特征有哪些?
化工过程的基本特征包括物料流动、能量转移、动量传递和物
料转化等。这些特征是化工过程中的基本运行机理,对于理解化工
原理具有重要意义。
第二章,化工热力学。
1. 什么是热力学?
热力学是研究能量转化和能量传递规律的科学,是化工原理中
的重要内容之一。热力学的基本概念包括热力学系统、热力学过程、热力学平衡等。
2. 热力学第一定律的表达式是什么?
热力学第一定律可以表达为ΔU = Q W,其中ΔU表示系统内
能的变化,Q表示系统吸收的热量,W表示系统对外界做的功。
第三章,化工动力学。
1. 什么是化工动力学?
化工动力学是研究化工过程中物质转化速率和反应机理的科学。化工动力学的基本内容包括反应速率方程、反应机理、反应速率常
数等。
2. 化工动力学中常用的反应速率方程有哪些?
常用的反应速率方程包括零级反应速率方程、一级反应速率方程、二级反应速率方程等。这些方程可以用来描述反应速率随时间
化工原理_第四版课后答案解析(全)
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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’~
2-2’间列柏努力方程:
简化: g W u H f /)2
1
(2
2∑+=
1-14.附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统,丙烯由贮槽回流至塔顶。丙烯贮槽液面恒定,其液面上方的压力为(表压),精馏塔内操作压力为(表压)。塔内丙烯管出口处高出贮槽内液面30m ,管内径为140mm ,丙烯密度为600kg/m 3
。现要求输送量为40×103
kg/h ,管路的
全部能量损失为150J/kg (不包括出口能量损失),试核算该过程是否需要泵。
解: 在贮槽液面1-1’与回流管出口外侧2-2’间列柏努力方程:
简化:
f e W u p
g Z W p ∑+++
=+2
22
21
2
1ρρ
∴ 不需要泵,液体在压力差的作用下可自动回流至塔中
1-16.某一高位槽供水系统如附图所示,管子规格为φ45×。当阀门全关时,压力表的读数为78kPa 。当阀门全开时,压力表的读数为75 kPa ,且此时水槽液面至压力表处的能量损失可以表示为2u W f =∑J/kg (u 为水在管内的流速)。试求:
(1)高位槽的液面高度;
(2)阀门全开时水在管内的流量(m 3
/h )。 解: (1) 阀门全关,水静止 (2) 阀门全开:
在水槽1-1’面与压力表2-2’面间列柏努力方程: 简化: f W u p g Z ∑++=
2
22
12
1ρ 题14 附图
h
题16 附图
1
解之: s m u /414.12=
∴ 流量: s m u d V s /10776.1414.104.0785.04
33222-⨯=⨯⨯==
π
1-17.附图所示的是冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100 kg/m 3,循环量为45 m 3/h 。管路的内径相同,盐水从A 流经两个换热器至B 的压头损失为9m ,由B 流至A 的压头损失为12m ,问:
(1)若泵的效率为70%,则泵的轴功率为多少
(2)若A 处压力表的读数为153kPa ,则B 处压力表的读数为多少 解: (1) 对于循环系统: (2) B A →列柏努力方程: 简化:
fAB B B A h Z g
p
g p ∑++=ρρ ∴ B 处真空度为19656 Pa 。
1-23.计算10℃水以×10-3m 3/s 的流量流过φ57×、长20m 水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失。(设管壁的粗糙度为)
解: s m d V u s /376.105.0785.0107.2785.02
3
2=⨯⨯==
- 10℃水物性: 查得 038.0=λ
1-25.如附图所示,用泵将贮槽中20℃的水以40m 3/h 的流量输送至高位槽。两槽的液位恒定,且相差20m ,输送管内径为100mm ,管子总长为80m (包括所有局部阻力的当量长度)。已知水的密度为m 3,粘度为×10-3Pa ·s ,试计算泵所需的
题17 附图
有效功率。ε=
解: s m d πq u V /415.11.0785.0360040
4
22=⨯=
= ε/d=100=0. 002
在贮槽1截面到高位槽2截面间列柏努力方程:
简化: f e W g Z W ∑+=2
而: kg J u d l l λ
W e f /42.182
415.11.080023.022
2=⨯⨯=∑+=∑ 1-28.如附图所示,密度为800 kg/m 3、粘度为 mPa ·s 的液体,由敞口高位槽经φ114×4mm 的钢管流入一密闭容器中,其压力为(表压),两槽的液位恒定。液体在管内的流速为s ,管路中闸阀为半开,管壁的相对粗糙度d ε=,试计算两槽液面的垂直距离z ∆。
解: 在高位槽1截面到容器2截面间列柏努力方程:
简化: f W p Zg ∑+=
∆ρ
2
由 002.0=d ε ,查得026.0=λ
管路中: 进口 5.0=ξ
90℃弯头 75.0=ξ 2个 半开闸阀 5.4=ξ 出口 1=ξ
题23 附图
题26 附图