化工原理3-1---3-10参考答案

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化工原理第三章习题与答案

化⼯原理第三章习题与答案第三章机械分离⼀、名词解释（每题2分）1. ⾮均相混合物物系组成不同，分布不均匀，组分之间有相界⾯2. 斯托克斯式r u d u ts r 2218)(?-=µρρ3. 球形度s ?⾮球形粒⼦体积相同的球形颗粒的⾯积与球形颗粒总⾯积的⽐值4. 离⼼分离因数离⼼加速度与重⼒加速度的⽐值5. 临界直径dc离⼼分离器分离颗粒最⼩直径6．过滤利⽤多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作7. 过滤速率单位时间所产⽣的滤液量8. 过滤周期间歇过滤中过滤、洗涤、拆装、清理完成⼀次过滤所⽤时间9. 过滤机⽣产能⼒过滤机单位时间产⽣滤液体积10. 浸没度转筒过滤机浸没⾓度与圆周⾓⽐值⼆、单选择题（每题2分）1、⾃由沉降的意思是_______。

Ａ颗粒在沉降过程中受到的流体阻⼒可忽略不计Ｂ颗粒开始的降落速度为零，没有附加⼀个初始速度Ｃ颗粒在降落的⽅向上只受重⼒作⽤，没有离⼼⼒等的作⽤Ｄ颗粒间不发⽣碰撞或接触的情况下的沉降过程D 2、颗粒的沉降速度不是指_______。

Ａ等速运动段的颗粒降落的速度Ｂ加速运动段任⼀时刻颗粒的降落速度Ｃ加速运动段结束时颗粒的降落速度Ｄ净重⼒（重⼒减去浮⼒）与流体阻⼒平衡时颗粒的降落速度B3、对于恒压过滤_______。

A 滤液体积增⼤⼀倍则过滤时间增⼤为原来的2倍B 滤液体积增⼤⼀倍则过滤时间增⼤⾄原来的2倍C 滤液体积增⼤⼀倍则过滤时间增⼤⾄原来的4倍D 当介质阻⼒不计时,滤液体积增⼤⼀倍,则过滤时间增⼤⾄原来的4倍D4、恒压过滤时，如介质阻⼒不计，滤饼不可压缩，过滤压差增⼤⼀倍时同⼀过滤时刻所得滤液量___ 。

Ａ增⼤⾄原来的2倍Ｂ增⼤⾄原来的4倍Ｃ增⼤⾄原来的2倍Ｄ增⼤⾄原来的1.5倍C5、以下过滤机是连续式过滤机_______。

Ａ箱式叶滤机Ｂ真空叶滤机Ｃ回转真空过滤机Ｄ板框压滤机 C6、过滤推动⼒⼀般是指______。

Ａ过滤介质两边的压差Ｂ过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差Ｃ滤饼两⾯的压差Ｄ液体进出过滤机的压差B7、回转真空过滤机中是以下部件使过滤室在不同部位时，能⾃动地进⾏相应的不同操作：______。

化工原理课后答案

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：kPaPa gmρgR ρp ghρgh ρp 53529742.70632.600378.081.990045.081.9106.13300==-=⨯⨯-⨯⨯⨯=-==+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)5068(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 /)21(22∑+=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。

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：kPaPa gmρgR ρp ghρgh ρp 53529742.70632.600378.081.990045.081.9106.13300==-=⨯⨯-⨯⨯⨯=-==+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⨯φh kg ρq m V s /1647918319=⨯=⋅= s m d q u V /69.0068.0785.03600/9785.0221=⨯==s m kg u G ⋅=⨯==211/4.1263183169.0ρ (2) 小管: mm 5.357⨯φ质量流量不变 h kg m s /164792=s m d q u V /27.105.0785.03600/9785.02222=⨯==或: s m d d u u /27.1)5068(69.0)(222112=== s m kg u G ⋅=⨯=⋅=222/4.2325183127.1ρ1-11．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。

《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42.99k 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).4.将A、B、C、D四种组分各为0.25（摩尔分数，下同）的某混合溶液，以1000m o l/h 的流量送入精馏塔内分离，得到塔顶与塔釜两股产品，进料中全部A组分、96％B组分及4％C组分存于塔顶产品中，全部D组分存于塔釜产品中。

过程装备(化工原理)习题参考答案.doc

习题参考答案第一章1-1. 略。

1-2. 杆BC 为二力杆，N BC =8.64kN ，BC 杆受压。

梁AB 在铰链A 处所受约束反力：N A X =-6.11kN ，N A Y =2.89Kn 。

1-3. 1.575kN （压力）。

1-4. N A X =G/2，N A Y =G ；N BX =G/2，N B Y =0；N C X =G/2，N C Y =G 。

1-5. 11.25kN 。

1-6. 杆EF 和CG 均为二力杆，N EF =0.943kN ，N CG =-0.167kN ；A 处约束反力：N A Y =0.667kN ，N A Y =0.5kN 。

1-7. γGbl 2=。

1-8. 51.76N 。

1-9. 22kN 。

1-10. 固定铰链给予轮子一个大小为P 方向向上的约束反力，与轮边缘作用的向下的力P 形成一个力偶，这样才能与轮子所受的力偶相平衡。

1-11. (1)塔底约束反力：N A x =17.4kN ，N A y =243.5kN ，M =202.2kN ·m ；(2)N A x =6.39kN ，N A y =23.5kN ；N B x =6.39kN ，N B y =0。

第二章2-1. 两边200mm 段中的应力为100MPa ，应变为0.0005，伸长量为0.1mm ；中段应力为60MPa ，应变为0.0003，伸长量为0.06mm ；总伸长为0.26mm 。

2-2. 略。

2-3. 细段应力127.4 MPa ，粗段应力38.2 MPa ，总伸长量为0.733mm 。

2-4. AB 杆中的应力110.3 MPa ，BC 杆中的应力31.8 MPa ，均小于许用应力，故支架是安全的。

2-5.（1）x=1.08m ；（2）杆1中的应力44 MPa ，杆2中的应力33 MPa 。

2-6. 活塞杆直径d ≥62mm ，可取d =62mm ，螺栓个数n ≥14.8，取n=16（偶数）。

化工原理王志魁第五版习题解答：第三章沉降与过滤

第三章沉降与过滤沉降【3-1】密度为1030kg/m 3、直径为400m μ的球形颗粒在150℃的热空气中降落，求其沉降速度。

解150℃时，空气密度./30835kg m ρ=，黏度.524110Pa sμ-=⨯⋅颗粒密度/31030p kg m ρ=，直径4410p d m -=⨯假设为过渡区，沉降速度为()(.)()./..1122223345449811030410179225225241100835p t p g u d m s ρρμρ--⎡⎤-⎡⎤⨯==⨯⨯=⎢⎥⎢⎥⨯⨯⨯⎢⎥⎣⎦⎣⎦验算.Re ..454101790．835=24824110p t d u ρμ--⨯⨯⨯==⨯为过渡区【3-2】密度为2500kg/m 3的玻璃球在20℃的水中和空气中以相同的速度沉降。

试求在这两种介质中沉降的颗粒直径的比值，假设沉降处于斯托克斯定律区。

解在斯托克斯区，沉降速度计算式为()/218t p p u d g ρρμ=-由此式得（下标w 表示水，a 表示空气）()()2218= p w pw p a pat w ad d u g ρρρρμμ--=pw pad d =查得20℃时水与空气的密度及黏度分别为./,.339982 100410w w kg m Pa s ρμ-==⨯⋅./,.35120518110a a kg m Pa sρμ-==⨯⋅已知玻璃球的密度为/32500p kg m ρ=，代入上式得.961pw pad d =【3-3】降尘室的长度为10m ，宽为5m ，其中用隔板分为20层，间距为100mm ，气体中悬浮的最小颗粒直径为10m μ，气体密度为./311kg m ，黏度为.621810Pa s -⨯⋅，颗粒密度为4000kg/m 3。

试求：(1)最小颗粒的沉降速度；(2)若需要最小颗粒沉降，气体的最大流速不能超过多少m/s?(3)此降尘室每小时能处理多少m 3的气体？解已知,/./.6336101040001121810pc p d m kg m kg m Pa sρρμ--=⨯===⨯⋅,,(1)沉降速度计算假设为层流区().()(.)./.26269811010400011001181821810pc p t gd u m sρρμ---⨯⨯-===⨯⨯验算..Re .66101000111000505221810pc t d u ρμ--⨯⨯⨯===<⨯．为层流(2)气体的最大流速max u 。

化工原理课后答案

化工原理课后答案
1. 甲烷的氧化反应方程式为：CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O。

2. 水的沸腾是因为液态水的分子具有一定的热运动能量，在特定的温度和压力下，水中的分子能克服水的表面张力，从而从液相转变为气相。

3. 化学反应速率可以通过测量反应物浓度的变化来确定。

一般情况下，反应速率与反应物浓度之间存在正比关系，即反应速率随着反应物浓度的增加而增加。

4. 标准气体体积的计量单位是摩尔，即每个摩尔的气体占据的体积为标准状况下的体积。

5. 配比是指化学反应中不同反应物之间的摩尔比例关系。

化学方程式中的系数即为反应物的配比关系。

6. 溶液的浓度可以通过溶质的质量或体积与溶液总质量或总体积的比例来计算得到。

常见的浓度单位包括摩尔浓度、质量浓度和体积浓度等。

7. 反应的热力学变化可以通过反应物和产物之间的化学键的形成和断裂来解释。

在化学反应中，反应物中的化学键断裂需要吸收能量，而产物中的化学键形成释放能量。

8. 氧化还原反应是指化学反应中电子的转移。

氧化剂接收电子，被还原；还原剂失去电子，被氧化。

9. 反应热是指在恒定压力下，化学反应发生时放出或吸收的能量。

反应热可通过测量反应物和产物的焓变来确定。

10. 反应平衡是指在特定的温度和压力下，反应物和产物之间的浓度或压力保持不变。

在平衡态下，反应物和产物之间的反应速率相等，且不再出现净反应。

化工原理课后习题答案上下册(钟理版)

第一章流体流动习题解答1－1 已知甲城市的大气压为760mmHg ，乙城市的大气压为750mmHg 。

某反应器在甲地操作时要求其真空表读数为600mmHg ，若把该反应器放在乙地操作时，要维持与甲地操作相同的绝对压，真空表的读数应为多少，分别用mmHg 和Pa 表示。

[590mmHg, 7.86×104Pa]解：P （甲绝对）=760-600=160mmHg 750-160=590mmHg=7.86×104Pa1－2用水银压强计如图测量容器内水面上方压力P 0，测压点位于水面以下0.2m 处，测压点与U 形管内水银界面的垂直距离为0.3m ，水银压强计的读数R ＝300mm ，试求（1）容器内压强P 0为多少？（2）若容器内表压增加一倍，压差计的读数R 为多少？习题1－2 附图[(1) 3.51×104N ⋅m －2 (表压)； (2)0.554m] 解：1. 根据静压强分布规律 P A ＝P 0＋g ρHP B ＝ρ，gR因等高面就是等压面，故P A ＝ P BP 0＝ρ，gR －ρgH ＝13600×9.81×0.3－1000×9.81(0.2+0.3)=3.51×104N/㎡ (表压) 2. 设P 0加倍后，压差计的读数增为R ，＝R ＋△R ，容器内水面与水银分界面的垂直距离相应增为H ，＝H ＋2R∆。

同理， ''''''02R p gR gH gR g R gH gρρρρρρ∆=-=+∆--000p g g p p 0.254m g g 10009.81g g 136009.812R H R ρρρρρρ⨯∆⨯⨯，，，4，，－（－）－ 3.5110＝＝＝＝－－－220.30.2540.554m R R R ∆，＝＋＝＋＝1－3单杯式水银压强计如图的液杯直径D ＝100mm ，细管直径d ＝8mm 。

化工原理-化工选择填空

例题讲解【1-1】流体在等径管中作稳定流动，流体由于流动而有摩擦阻力损失，流体的流速沿管长____________。

【解题思路】根据连续性方程，在定态流动系统中，不可压缩流体的流量一定时，流速与管截面面积成反比，并且与沿程的摩擦阻力损失无关。

本题为等径管稳定流动系统，管道面积不变，故流体的流速沿管长不会发生变化。

【答案】不变【1-1】米糠油在管中作流动，若流量不变，管径不变，管长增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的_________倍。

【解题思路】根据范宁公式，摩擦阻力损失与管长的一次方成正比，故当管长增长1倍时，摩擦阻力损失为原来的2倍。

【答案】 2【例1-3】流体在管内作层流流动，若仅增大管径，则摩擦系数变______，直管阻力变__,计算局部阻力的当量长度变_______。

【解题思路】 226432=,,2f lu u P p Re d μλζ∆=∆= 【答案】大；小；大【1-4】用内径为200mm 的管子输送液体，Re 为1750。

若流体及其流量不变，改用内径为50mm 的管子，则Re 变为_______。

【解题思路】当流体不变时，ρ、μ也不变；流量不变但内径变化时，q v =24d u π=常数，u ∝21d ，又Re=du ρ/μ,故Re ∝1d。

【答案】 7000【例1-5】苯（密度为880 kg/3m ，粘度为6.5×410Pa s -•）流经内径为20 mm的圆形直管时，其平均流速为0.06m/s ，其雷诺数Re 为______,流动形态为_______,摩擦系数λ为_______。

【解题思路】根据Re=du ρ/μ求得雷诺数，并判断流动形态（层流或湍流），选择相应的摩尔系数计算式。

【答案】 1625:；层流；0.0394【例1-6】某液体在套管环隙内流动，大管规格为563mm mm φ⨯，小管规格为30 2.5mm mm φ⨯，液体黏度为1Pa s •，密度为1000 kg/3m ，流速为1 m/s,则该液体在套管环隙内流动的Re 为________。

03化工原理第三章习题答案

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：13s m 1079.6−−⋅×，11s 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，()()()133262s m 1079.610004.1188.92.9982650107018−−−−⋅×=×××−××=−=µρρg d u s t 复核：147.010004.12.9981079.61070Re 336<=×××××==−−−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，()()()15262s m 39.01081.1188.9205.12650107018−−−⋅=×××−××=−=µρρg d u s t 复核：182.11081.1205.139.01070Re 56>=××××==−−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 ρρρ−=()()6.0682.1205.18.9205.12650107027.0×−×=−1111097.3s m 397.0−−−⋅×=⋅=s m 复核：864.11081.1205.1397.01070Re 56=××××==−−µρt t du 属于过渡区，与假定相符。

化工原理第3章课后习题参考答案

第三章非均相物系的分离和固体流态化3. 在底面积为40m²的除尘室内回收气体中的球形固体颗粒。

气体的处理量为3600m³/h，固体的密度ρs=3600kg/m³，操作条件下气体的密度ρ=1.06kg/m³，粘度为3.4×10-5Pa•s。

试求理论上完全除去的最小颗粒直径。

解：理论上完全除去的最小颗粒直径与沉降速度有关。

需根据沉降速度求。

1）沉降速度可根据生产能力计算ut = Vs/A= (3600/3600)/40 = 0.025m/s （注意单位换算）2）根据沉降速度计算理论上完全除去的最小颗粒直径。

沉降速度的计算公式与沉降雷诺数有关。

（参考教材P148）。

假设气体流处在滞流区则可以按ut = d2（ρs- ρ）g/18μ进行计算∴dmin2 = 18μ/（ρs- ρ）g ·ut可以得到dmin= 0.175×10-4 m=17.53）核算Ret = dminutρ/μ< 1 ，符合假设的滞流区∴能完全除去的颗粒的最小直径d = 0.175×10-4 m = 17.5 μm5. 含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m³，气体流量为1000m³/h，粘度为3.6×10-5Pa•s密度为0.674kg/m³，采用如图3-8所示的标准型旋风分离器进行除尘。

若分离器圆筒直径为0.4m，试估算其临界直径，分割粒径及压强降。

解：P158图3-7可知，对标准旋风分离器有：Ne = 5 ，ξ= 8.0 B = D/4 ，h = D/2(1) 临界直径根据dc = [9μB/(πNeρsui )]1/2 计算颗粒的临界直径其中：μ=3.6×10-5Pa•s；B = D/4=0.1m；Ne = 5；ρs=2300kg/m³；将以上各参数代入，可得dc = *9μB/(πNeρsui )+1/2 = *9×3.6×10×0.25×0.4/(3.14×5×2300×13.89)+1/2= 8.04×10-6 m = 8.04 μm（2）分割粒径根据d50 = 0.27[μD/ut（ρs- ρ）]1/2 计算颗粒的分割粒径∴d50 = 0.27[3.6×10-5×0.4/(13.889×2300)]1/2= 0.00573×10-3m = 5.73μm（3）压强降根据△P = ξ·ρui2/2 计算压强降∴△P = 8.0×0.674×13.8892/2 = 520 Pa7、实验室用一片过滤面积为0.1m2的滤叶对某种颗粒在水中的悬浮液进行实验，滤叶内部真空读为500mmHg，过滤5min的滤液1L，又过滤5min的滤液0.6L，若再过滤5min得滤液多少？已知：恒压过滤，△P =500mmHg ，A=0.1m，θ1=5min时，V1=1L；θ2=5min+5min=10min 时，V2=1L+0.6L=1.6L求：△θ3=5min时，△V3=？解：分析：此题关键是要得到虚拟滤液体积，这就需要充分利用已知条件，列方程求解思路：V2 + 2VVe= KA2θ（式中V和θ是累计滤液体积和累计过滤时间），要求△V3，需求θ3=15min时的累计滤液体积V3=？则需先求Ve和K。

化工原理课后答案

化工原理课后答案化工原理是化学工程专业的一门重要课程，它是学生学习化工专业知识的基础，也是学生掌握化工原理和技术的关键。

课后习题是巩固知识、提高能力的重要手段，下面是化工原理课后习题的答案。

1. 什么是化工原理？化工原理是指化学工程中的基本理论和原理，包括物质平衡、能量平衡、动量平衡等内容。

它是化学工程专业学生学习的基础，也是化工工程师工作中必须掌握的知识。

2. 为什么要学习化工原理？学习化工原理可以帮助学生掌握化工工程中的基本原理和方法，提高学生的分析和解决问题的能力。

只有掌握了化工原理，学生才能在实际工作中做出正确的决策和处理复杂的工程问题。

3. 化工原理课后习题答案。

1）物质平衡。

物质平衡是化工原理中的基本内容，它是指在化工过程中物质的输入、输出和积累之间的平衡关系。

在进行物质平衡计算时，首先要确定系统的边界，然后列出物质平衡方程，最后解方程求解未知量。

2）能量平衡。

能量平衡是化工原理中的另一个重要内容，它是指在化工过程中能量的输入、输出和转化之间的平衡关系。

在进行能量平衡计算时，需要考虑热量的传递、转化和损失，通过能量平衡方程求解未知量。

3）动量平衡。

动量平衡是化工原理中的另一个重要内容，它是指在化工过程中物质的流动和运动状态之间的平衡关系。

在进行动量平衡计算时，需要考虑流体的流动速度、压力和阻力等因素，通过动量平衡方程求解未知量。

4. 总结。

化工原理是化学工程专业学生必须掌握的基础知识，课后习题是巩固知识、提高能力的重要手段。

通过认真学习和练习化工原理课后习题，可以帮助学生更好地掌握化工原理，提高分析和解决问题的能力，为将来的工作打下坚实的基础。

化工原理第三章沉降与过滤课后习题包括答案.doc

第三章沉降与过滤沉降【 3-1 】密度为 1030kg/m 3、直径为 400 m 的球形颗粒在 150℃的热空气中降落，求其沉降速度。

解 150℃时，空气密度0.835kg / m 3 ，黏度 2.41 10 5 Pa s颗粒密度p 1030kg / m3，直径 d p 4 10 4 m假设为过渡区，沉降速度为4 g 2 ( p)214 9 81 2 103013234u td p( . ) ( ) 4 101.79 m / s225225 2.41 10 50.835d p u t44101 79 0．835验算Re=.24 82 41 105..为过渡区3【 3-2 】密度为 2500kg/m 的玻璃球在 20℃的水中和空气中以相同的速度沉降。

解在斯托克斯区，沉降速度计算式为u td 2ppg / 18由此式得（下标w 表示水， a 表示空气）18pw d pw2( pa )d pa2 u t =gwad pw ( d pa(pa )wpw)a查得 20℃时水与空气的密度及黏度分别为w998 2 3w 1 . 004 10 3 . kg / m , Pa s 1 205 3a1 81 10 5 Pa sa . kg / m , .已知玻璃球的密度为p2500 kg / m 3 ，代入上式得dpw( 2500 1 205 ) 1 . 004 10.d pa( 2500998 2 1 . 81 10. )359.61【 3-3 】降尘室的长度为10m ，宽为 5m ，其中用隔板分为 20 层，间距为 100mm ，气体中悬浮的最小颗粒直径为10 m ，气体密度为1.1kg / m 3 ，黏度为 21.8 10 6 Pa s ，颗粒密度为4000kg/m 3。

试求： (1) 最小颗粒的沉降速度；(2) 若需要最小颗粒沉降，气体的最大流速不能超过多少m/s (3) 此降尘室每小时能处理多少m 3 的气体解已知 d pc10 10 6 m, p4000kg / m 3 ,1.1kg / m 3 ,21.8 10 6 Pa s(1) 沉降速度计算假设为层流区gd pc 2 (p) 9 . 81 ( 10 10 6 2 ( 4000 1 1u t)6 . ) 0.01m / s1818 21.8 10d pc u t10 10 6 0 01 1 1000505． 2 验算 Re21 8 10 6 为层流.(2) 气体的最大流速 umax 。

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 Pa2．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) ×3.14×0.762150.307×103 Nσ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×nP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= 0.418ｍ6. 根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强ｐ。

化工原理课后习题(参考答案)

G(Y1 Y2 ) L( X 1 X 2 )
Y1 Y2 L G min X 1,max X 2
通过
算出最小液气比：（L/G）min
（2）解题过程类似于（1）小题
tm，逆流
t1 t2 70 40 53.6o C 70 ln tt1 2 ln 40 t1 t2 100 10 39.1o C 100 ln tt1 2 ln 10
tm，并流
5-4 100g水中溶解1gNH3，查得20oC时溶液上方NH3平衡分压798Pa。此烯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kmol/(m3· kPa)]和相平衡常数m。总压为100kPa。
0.01 1.8 10 4 解 x1 0.01 1 997 / 18
p1 1.662 10 5 1.8 10 4 29.92 kPa
气相分压力表示的推动力为： p p1 50 29.92 20.08kPa 吸收
5-12 用清水在吸收塔中吸收混合气体中的溶质A，吸收塔某截面上，气相主体中溶质A的分压为5kPa，液相中溶质的摩尔分数为0.015。气膜传质 5 2 3 2 系数 kY 1.5 10 kmol /(m s) 液膜传质系数 kX 3.5 10 kmol /(m s) 气液平衡关系可用亨利定律表示，相平衡常数m=0.7。总压为101.325kPa。试求：（1）气相总传质系数KY，并分析吸收过程是气膜控制还是液膜控制；（2）试求吸收塔该截面上溶质A的传质速率NA。解：（1）
此烯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kmolm7601051001710981010010981259co平衡关系试求上述两种情况下两相的推动力分别以气相分压力和液相浓度差表示并说明co在两种情况下属于吸收还是解吸

化工原理精选答案

第一章10. 解：水在管内流速与流量贮槽水面为截面1——1’,真空表连接处为截面2——2’，并以截面1——1’为基准水平面。

在两截面间列柏努利方程，即∑+++=++1,2222121122f h p u gZ p u gZ ρρ 式中01=Z m Z 5.12=2(0221,1≈==∑u u h p f 表压）表压）(/1047.2100133.17601852452m N p ⨯-=⨯⨯-= 将上列数值代入柏努利方程式，并解得水在管内的流速为s m u /25.2)5.181.910001047.2(4=⨯-⨯= 水的流量为s kg uA w s /92.71000071.0422=⨯⨯⨯==πρ2）泵的有效功率贮槽水面为上游截面1——1’，排水管与喷头连接处为下游截面3——3’，仍以截面1——1’为基准水平面。

在两截面间列柏努利方程，即∑∑++++=+++2,1,2222121122f f e h h p u gZ W p u gZ ρρ 式中（表压）00111=≈=p u Z 表压）(/10807.9/21424222m N p s m u m Z ⨯===2222,1,12102u u u h h f f =+=+∑∑将上列数值代入柏努利方程式，并解得kg J W e /4.28525.12100010807.91481.924=⨯+⨯+⨯= 泵的有效功率为kW W w W N s e e 26.2226092.74.285==⨯==12. 解：1）泵的轴功率在循环管路中任选某截面为1——1’，并兼为截面2——2’（意即流体由截面1——1’出发，完成一个流动循环后达到截面2——2’）。

在两截面间列柏努利方程式，得∑+++=+++f e h p u gZ W p u gZ ρρ2222121122 因截面1——1’与截面2——2’重合，所以21211Z Z p p uu ===则上式可简化为kg J h h h W BA f AB f f e /1.147491.98,,=+=+==∑∑∑流体的质量流量为s kg V w s s /113600/110036=⨯==ρ泵的轴功率为kW W w W N s e 31.223127.0/111.147/≈=⨯==η2）B 处压强表的读数在两压强表所在的位置截面A 与截面B 之间列柏努利方程式，并通过截面A 中心做基准水平面，得∑+++=++AB f B B B A A A h p u gZ p u gZ ,2222ρρ 式中 0=A Z m Z B 7=∑=⨯=⨯⨯==kgJ h m N p u u AB f A BA /1.98(/1045.210807.95.2,254表压）将以上数据代入柏努利方程式，解得245/102.61100)1.98781.9(1045.2m N p B ⨯=⨯+⨯-⨯=（表压）B 处压强表的读数为244/63.01087.9102.6cm kg p B =⨯⨯= 14. 解：1）用SI 单位计算从本教材附录十五【P348】中查得70%醋酸在20℃时3/1069m kg =ρ，23/105.2m s N ⋅⨯=-μd=1.5cm=0.015ms m u /882.01069015.0460102=⨯⨯⨯=π 则2105.21069882.0015.0-⨯⨯⨯==μρdu R e =5657 属于湍流 2）用物理单位计算 5657025.0069.12.885.1/2.885.1)/(025.0/069.13=⨯⨯===⋅==e R scm u cmd s cm g cm g μρ第四章8.在下列的各种列管换热器中，每小时将29400kg 的某种溶液从20℃加热到50℃。

化工原理课后习题答案

化工原理课后习题答案1. 题目题目：对于一个容器内的理想气体，假设质量为m，在压缩过程中体积由V1压缩至V2。

根据理想气体状态方程Pv = RT，求证在任意温度下，质量为m的理想气体在压缩过程中，做功的大小与压缩的速度无关。

1.1. 答案根据理想气体状态方程Pv = RT，我们可以推导出气体做功的表达式。

首先，设初始状态为(V1, T1)，压缩后气体的状态为(V2, T2)。

设气体在压缩过程中的压强变化为dp，由状态方程可得：P1V1 = mRT1 (1)P2V2 = mRT2 (2)根据理想气体的压强定义 P = F/A，其中A为气体受力的面积，F = Δp A 表示单位时间内气体受到的压力作用力。

假设气体在压缩过程中受到的作用力为 F，即Δp A = F。

由于压缩过程中气体的体积减小了ΔV = V1 - V2，所以做功可以表示为：W = F * ΔV = A * Δp * ΔV由理想气体状态方程可得：Δp = P2 - P1 = mRT2/V2 - mRT1/V1将其代入做功公式中可得：W = A * (mRT2/V2 - mRT1/V1) * (V1 - V2)化简上述式子可得：W = A * (mRT1 - mRT2) * (1/V1 - 1/V2)我们可以看到，做功量与压力、温度、质量以及体积之间都有关系。

当温度恒定时，即 T1 = T2 = T，上式可以进一步化简为：W = A * mR * T * (1/V1 - 1/V2)这个式子表示了在恒温条件下，做功量与压缩速度（即体积的变化率）无关。

因此，根据以上推导，可证明在任意温度下，质量为m的理想气体在压缩过程中做功的大小与压缩速度无关。

2. 结论在任意温度下，质量为m的理想气体在压缩过程中做功的大小与压缩速度无关。

这是因为在恒温条件下，做功量仅与压强、质量、温度和体积之间相关，并与压缩速度无关。

这个结论可以应用于化工工程中的压缩过程分析和设计，可以通过调节温度、压强和体积的组合来实现对压缩过程的控制，无需考虑压缩速度的影响。

《化工原理》第四版习题答案解析

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）NaOH1000×0.l=100kgNaCl 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=kg200kg 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 。

化工原理课后题答案

化工原理课后题答案1. 请解释化学反应速率的概念，并列举影响化学反应速率的因素。

化学反应速率是指单位时间内反应物消耗或生成物产生的量。

影响化学反应速率的因素包括温度、浓度、压力、催化剂等。

温度升高会加快分子的运动速度，增加碰撞频率和能量，从而提高反应速率。

浓度的增加会增加反应物分子之间的碰撞频率，也会提高反应速率。

压力的增加对气相反应有影响，因为增加压力会使气体分子的密度增加，碰撞频率增加，反应速率也会增加。

催化剂是一种可以改变反应速率但本身不参与反应的物质，可以提高反应速率，降低活化能，加速反应的进行。

2. 请说明化学平衡的概念，并列举影响化学平衡的因素。

化学平衡是指在封闭容器中，当化学反应达到一定条件时，反应物和生成物的浓度不再发生变化的状态。

影响化学平衡的因素包括温度、压力、浓度、催化剂等。

温度的变化会影响平衡位置，对吸热反应和放热反应的影响不同。

压力的增加对气相反应有影响，根据Le Chatelier原理，增加压力会使平衡位置移向摩尔数较少的一侧。

浓度的变化也会影响平衡位置，增加某一种物质的浓度会使平衡位置移向另一侧。

催化剂可以影响反应速率，但不影响平衡位置。

3. 请解释原子结构中原子核的构成和特点。

原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子不带电荷。

原子核的直径约为10^-15米，占据整个原子体积的极小部分，但质子和中子的质量占据了原子质量的绝大部分。

原子核带正电荷，因此原子核周围围绕着带负电的电子云，形成了原子的结构。

4. 请解释化学键的概念，并列举化学键的种类。

化学键是指原子之间通过共用电子或者电子转移而形成的连接。

化学键的种类包括离子键、共价键、金属键等。

离子键是通过正负电荷之间的静电作用形成的化学键，通常是金属和非金属之间的化合物。

共价键是通过原子之间共用电子而形成的化学键，常见于非金属之间的化合物。

金属键是金属原子之间通过电子海模型相互连接而形成的化学键。

5. 请解释化学反应的热力学基本概念，并列举热力学基本定律。

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