化工原理课后练习题
化工原理(第二版)国防工业出版社课后习题及答案【完整版】
式中Z1=0m，p1=0（表压），u1≈0，Z2=1.5m，p2=-24.66103Pa（表压），
将数值代入，并简化得:
解得u2=2m/s
在贮槽液面（1-1截面）及排出管与喷头相连接处（3-3截面）列柏努利方程，贮槽液面为基准面
=PMm/(RT)
=101.3328.26/(8.314773)
=0.455kg/m3
1-2在大气压为101.33×103Pa的地区，某真空蒸馏塔塔顶真空表读数为9.84×104Pa。若在大气压为8.73×104Pa的地区使塔内绝对压强维持相同的数值，则真空表读数应为多少？
解塔内绝对压强维持相同，则可列如下等式
（2）槽底面所受的压强是多少？
解人孔盖以中心水平线上下对称，而静压强随深度做线性变化
因此可以孔中心处的压强计算人孔盖所受压力
P=g(H–h)=8809.81(9–0.6)=72515.52Pa
F=PA=72515.520.52/4=1.42104N
1-6为了放大所测气体压差的读数，采用如本题附图所示的斜管式压差计，一臂垂直，一臂与水平成20°角。若U形管内装密度为804 kg/m3的95%乙醇溶液，求读数R为29mm时的压强差。
pB+1gh +2gh =1gh +pa
pB= pa+(1-2)gh -1gh
由hD2/4=hd2/4
可得h=h(d/D)2
所以
1-11列管换热器的管束由121根φ25×2.5mm的钢管组成，空气以9m/s的速度在列管内流动。空气在管内的平均温度为50℃，压强为196×103Pa（表压），当地大气压为98.7×103Pa。试求：
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。
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传热1、对流传热系数关联式中普兰特准数是表示（A ）的准数。
A、物性影响B、流动状态C、对流传热D、自然对流影响2、实际生产中沸腾传热过程应维持在（D ）区操作。
A、自然对流B、强制对流C、膜状沸腾D、泡核沸腾3、傅立叶定律是（B ）的基本定律。
A、对流传热B、热传导C、总传热D、冷凝4、一定流量的液体在一0）25X2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数 a i=1000W/m2«°C ；如流量与物性都不变，改用一①19X 2mm的直管，则其a将变为（D ）。
A、1259B、1496C、1585D、16785、在蒸气一空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的（B ）在工程上可行。
A、提高蒸气流速B、提高空气流速C、采用过热蒸气以提高蒸气温度D、在蒸气一侧管壁加装翅片，增加冷凝面积6、已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度（D ）耐火砖的黑度。
A、大于B、等于C、不能确定D、小于7、穿过2层平壁的稳态热传导过程，已知各层温差为刀"=40°C, At2=15°C,则第一、二层的热阻Rl、R2的关系为（D ）«A.无法确定B.R1<R2C.R1=R2D.R1>R28、某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动），使空气温度由20°C升至80°C,现需空气流量增加为原来的2倍，若要保持空气进出口温度不变，则此时的传热系数应为原来的（B ）倍。
A、1.149B、1.74C、2D、不定1、水在管内作湍流流动，若使流速提高到原来的2倍，则其对流传热系数约为原来的20.8倍:管径改为原来的1/2而流量相同，则其对流传热系数约为原来的1/2L8 倍。
（设条件改变后仍在湍流范围）2、在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数, 而壁温接近于水蒸汽侧流体的温度值。
《化工原理》习题集精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版《化工原理》习题集第二章气体吸收1、当总压为101.3 kPa，温度为25℃时，100克水中含氨1克，该溶液上方氨的平衡分压为0.933 kPa；若在此浓度范围内亨利定律适用，试求溶解度系数H和相平衡常数m（溶液密度近似取为1000kg/m3）。
2、含有4%（体积）氨气的混合气体，逆流通过水喷淋的填料塔，试求氨溶液的最大浓度，分别以摩尔分率，质量分率，比摩尔分率，比质量分率表示。
塔内绝对压强为2.03×105 Pa, 在操作条件下，气液平衡关系为p* = 2000x(式中p的单位为mmHg, x为摩尔分率)。
3、已知NO2水溶液的亨利系数如下：指出下列过程是吸收过程还是解吸过程，推动力是多少？并在x - y图上表示。
（1）含NO20.003(摩尔分率)的水溶液和含0.06 (摩尔分率) 的混合气接触，总压为101.3 kPa，T=35℃；（2）气液组成及总压同（1），T=15℃；（3）气液组成及温度同（1），总压达200kPa（绝对压强）。
4、已知某吸收系统中，平衡关系为y = 0.3x ，气膜吸收分系数k y = 1.815×10-4 kmol / (m2.s)，液膜吸收分系数k x = 2.08×10-5 kmol / (m2.s)，并由实验测得某截面上气液相浓度分别为y = 0.014，x = 0.02，试求：（1）界面浓度y i、x i分别为多少？（2）液膜阻力在总阻力中所占的百分数，并指出控制因素；（3）气相推动力在总推动力中所占的百分数。
4、在吸收塔内用水吸收混于空气中的低浓度甲醇，操作温度为27℃，压力为101.3kPa（绝对压力）。
稳定操作状况下，塔内某截面上的气相中甲醇分压为5.07 kPa，液相中甲醇浓度为2mol / m3。
甲醇在水中的溶解度系数H = 1.995 kmol / (m3.kpa.)，液膜吸收分系数k L = 2.08×10-5 m / s，气膜吸收分系数k G = 1.55×10-5 kmol / (m2.s.kpa.)。
化工原理课后习题答案
1.1 解：混合气体的平均分子量Mn 为Mn=M y + M y + M y + M y=44×0.085+32×0.075+28×0.76+18×0.08=28.86kg/kmol该混合气体在500℃，1atm 时的密度为ρ==×=0.455kg/m ³ 1.2 解：设备上真空表的绝对压强为绝对压强=大气压―真空度=740―100=640mmHg=640×=8.53×10N/m ²设备内的表压强为 表压强=―真空度=―100mmHg=―（100×）=―1.33×10N/m ² 或表压强=―（100×1.33×10）=―1.33×10N/m ²1.3 解：设通过孔盖中心的0—0水平面上液体的静压强为p ，则p 便是罐内液体作用于孔盖上的平均压强。
根据流体静力学基本方程知p=p +ρg h作用在孔盖外侧的是大气压强p ，故孔盖内外两侧所受压强差为Δp =p ―p = p +ρgh ―ρghΔp=960×9.81(9.6―0.8)=8.29×10N/m²作用在孔盖上的静压力为 Δp ×=8.29×10N每个螺钉能承受的力为螺钉的个数=3.76×10=6.23个1.4 解：U 管压差计连接管中是气体。
若以分别表示气体，水和水银的密度，因为《，故由气体高度所产生 的压强差可以忽略。
由此可认为由静力学基本方程式知 = =1000×9.81×0.05+13600×9.81×0.05=7161N/m ²=7161+13600×9.81×0.4=6.05×10N/m(表压)1.5 解：1）1，2，3三处压强不相等，因为这三处虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通着的同一种流体。
《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。
化工原理课后习题答案上下册（钟理版）
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？[(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， ''''''02Rp 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 。
化工原理习题(含答案)
·流体流动部分1．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。
在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。
若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3×103 Pa ）？解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm 处的流体压力为[]（绝压）Pa 10813.1Pa )0.15.9(81.9960103.10133⨯=-⨯⨯+⨯=+=gh p p ρ 作用在孔盖上的总力为N 10627.3N 76.04π103.10110813.1)(4233a ⨯⨯⨯⨯⨯-=＝）－＝（A p p F每个螺钉所受力为N 10093.6N 014.04π105.39321⨯=÷⨯⨯=F因此)（个）695.5N 10093.610627.3341≈=⨯⨯==F F n2．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。
读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。
为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。
试求A 、B 两点的表压力。
解：（1）A 点的压力()（表）Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ⨯=⨯⨯+⨯⨯=+=gR gR p ρρ（2）B 点的压力 ()（表）Pa 107.836Pa 5.081.91360010165.1441汞A B ⨯=⨯⨯+⨯=+=gR p p ρ习题2附图习题1附图3、如本题附图所示，水在管道内流动。
为测量流体压力，在管道某截面处连接U 管压差计，指示液为水银，读数R=100毫米，h=800mm 。
为防止水银扩散至空气中，在水银液面上方充入少量水，其高度可忽略不计。
化工原理_习题集(含答案)
《化工原理》课程习题集一、单选题1.因次分析法的目的在于( )。
A 得到各变量间的确切定量关系B 得到各无因次数群的确切定量关系C 用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化D 用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠2.某物体的质量为1000 kg，则其重量为( )。
A 1000 NB 9810 NC 9810 kgfD 1000/9.81 kgf3.某系统的绝对压力为0.04 MPa，若当地大气压力为0.1 MPa，，则该系统的真空度为（）。
A.0.1 MpaB.0.14 MpaC.0.04 MpaD.0.06 MPa4. 4 ℃水在SI制中密度为( )，重度为( )。
A 1000 kgf·m-3B 1000 kg·m-3C 102 kgf·s2·m-4D 9810 N·m-35. 4 ℃水在在工程单位制中密度为( )，重度为（）。
A 1000 kgf·m-3B 1000 kg·m-3C 102 kgf·s2·m-4D 9810 N·m-36.将含晶体10％的悬浮液送往料槽宜选用（）。
Ａ离心泵Ｂ往复泵Ｃ齿轮泵Ｄ喷射泵7.某泵在运行１年后发现有气缚现象，应（）。
Ａ停泵，向泵内灌液Ｂ降低泵的安装高度Ｃ检查进口管路有否泄漏现象Ｄ检查出口管路阻力是否过大8.离心通风机的铭牌上标明的全风压为100 mmH2O意思是( )。
A 输任何条件的气体介质全风压都达100 mmH2OB 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100 mmH2OC 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100 mmH2OD 输送20 ℃，101325 Pa的空气，在效率最高时，全风压为100 mmH2O9.离心泵的实际安装高度( )允许安装高度，就可防止气蚀现象发生。
A 大于B 小于C 等于D 近似于10.操作条件下允许吸上真空高度为H s，允许的最大安装高度为H g,max，泵的入口速度为u1，S H f,0-1为吸入管路单位重量液体的阻力损失，则( )。
化工原理课后习题答案
1-1.容器A 中的气体表压为60kPa ，容器B中的气体真空度为1.2×I04 Pa ,试分别求出A 、B二容器中气体的绝对压力为若干帕，该处环境的大气压力等于标准大气压力解：标准大气压力为101.325kPa容器A 的绝对压力P A= 101.325 +60=161.325 kPa容器B 的绝对压力P B=101.325-12=89.325 kPa[1-2] 某设备进、出口的表压分别为-12kPa 和157kPa，当地大气压力为101.3kPa。
试求此设备的进、出口的绝对压力及进、出的压力差各为多少帕。
解:进口绝对压力出口绝对压力P出=101.3+157 = 258.3 kPa进、出口的压力差△P=157-(-12) =157+12=169kPa或△P=258.3-89.3=169 kPa[1-8] 如图所示，容器内贮有密度为1250kg/m的液体，液面高度为3.2m。
容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m及1m ，容器上部空间的压力(表压)为29.4kPa。
试求: (1)压差计读数(指示液密度为1400kg/m); (2) A 、B 两个弹簧压力表的读数。
解：容器上部空间的压力P=29.4kPa (表压)液体密度，指示液密度(1)压差计读数R=?在等压面上（2）[1-16]在图所示的水平管路中，水的流量为2.5L/s。
已知管内径d1=5cm ,d2 =2.5cm ，液柱高度h=lm 。
若忽略压头损失，试计算收缩截面2处的静压头。
解：水的体积流量截面1处的流速截面2 处的流速在截面l 与2 之间列伯努利方程，忽略能量损失。
截面2 处的静压头水柱负值表示该处表压为负值，处于真空状态。
[1-20] 如图所示.用离心泵输送水槽中的常温水。
泵的吸入管为￠32mmX 2.5mm ，管的下端位于水面以下2m ，并装有底阀与拦污网，该处的局部压头损失为。
若截面2-2'处的真空度为39.2kPa.由1- 1'截面至2-2'截面的压头损失为。
化工原理课后练习题
化工原理练习题一（流体流动）一、填空1．用管子从高位槽放水，当管径增大一倍，则水的流量为原流量倍，假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变，且管路出口处的流体动能项可忽略。
2．某设备上，真空表的读数为80mmHg，其绝压＝kgf/cm2＝Pa。
该地区大气压强为720mmHg。
3．常温下水密度为1000kg／m3，粘度为1cP，在d内=100mm管内以3m/s的速度速度流动，其流动类型为。
4．12kgf·m＝J。
5．空气在标准状态下密度为1.29kg／m3，在0.25MPa下(绝压)80 ℃时的密度为。
6．20℃的水通过10m长，d内＝l 00mm的钢管，流量V0＝10m3／h，阻力系数λ＝0.02，阻力降ΔP＝。
7．常用测量流量的流量计有、、。
8．无论滞流湍流，在管道任意截面流体质点的速度沿管径而变，管壁处速度为，到管中心速度为。
滞流时，圆管截面的平均速度为最大速度的倍．9．在流动系统中，若截面上流体流速、压强、密度等仅随改变，不随而变，称为稳定流动，若以上各量既随而变又随而变，称为不稳定流动。
1０．流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以分、、三层。
11．流体在圆形直管中滞流流动时，平均流速增大一倍，其能量损失为原来损失的倍。
12．等边三角形边长为a，其当量直径是，长方形长2a，宽为a，当量直径是。
13．管内流体层流的主要特点是；湍流的主要特点是。
14．孔板流量计的流量系数C0的大小，主要与和有关。
当超过某一值后，C0为常数。
l 5．直管阻力的表示式hf＝。
管中流出ζ出＝，流入管内ζ入＝。
16．气体的粘度随温度的升高而，水的粘度随温度的升高而。
17．在下面两种情况下，假如流体的流量不变，而圆形直管的直径减少二分之一，则因直管阻力引起的压降损失为原来的多少倍?A)两种情况都为层流，B)两种情况都在阻力平方区。
二．某离心泵将某种石油馏分自1.5Km外的原油加工厂，经一根φ160×5mm的钢管输送到第一贮缸中，送液量为每分钟2000L。
化工原理课后习题答案上下册
化工原理课后习题答案上下册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 786×104Pa]解P甲绝对 760-600 160mmHg750-160 590mmHg 786×104Pa1－2用水银压强计如图测量容器内水面上方压力P0测压点位于水面以下02m处测压点与U形管内水银界面的垂直距离为03m水银压强计的读数R＝300mm 试求1容器内压强P0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[ 1 351×104N m－2 表压 2 0554m]解根据静压强分布规律PA＝P0＋HPB＝gR因等高面就是等压面故PA＝ PBP0＝gR－gH＝13600×981×03－1000×981 0203 351×104N㎡设P0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＋同理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用此压强计测量容器内水面上方的压强p0测压点位于水面以下h＝05m处试求1当压强计读数为R＝300mm杯内水银界面测压点A与细管的垂直距离a＝04m容器内压强p0等于多少2表压p0增加一倍并忽略杯内界面高度的变化读数R为多少3表压p0增加一倍并考虑杯内界面位置的变化读数R为多少习题1－3 附图[ 1 312×104N m－2表压 2 0534m 3 0536m]解因AB两点位于同一平面pA pBP0＝gR－gh＋a＝13600×981×03－1000×98105＋04＝312×104N㎡表压表压加倍后设压强计读数为R若忽略杯内水银界面的变化则与1相比表压加倍后杯内水银面下降了管内水银面上升压强计读数的增加量为由以上两式可得根据等高面即等压面的原理＝此结果表明使用单杯压强计因 h1 h2完全可以忽略杯内界面高度的变化既方便又准确1－4 水从倾斜直管中流过在断面A和断面B接一空气压差计其读数R＝10㎜两测压点垂直距离a＝03m试求1AB两点的压差等于多少2若采用密度为830kg m－3的煤油作指示液压差计读数为多少3管路水平放置而流量不变压差计读数及两点的压差有何变化习题1－4 附图[ 1 304kPa 2 588mm 3 981Pa]解首先推导计算公式因空气是静止的故p1＝p2即pA- gh1 pB- gh2 gR - 1在等式两端加上若忽略空气柱的重量＝981×001×1000＝981N㎡若采用煤油作为指示液管路流量不变不变压差计读数R亦不多变管路水平放置ZA-ZB＝0故1－5在图示管路中水槽液面高度维持不变管路中的流水视为理想流体试求1管路出口流速2管路中ABC各点的压强分别以N㎡和m H2O表示3讨论流体在流动过程中不同能量之间的转换习题1－5 附图[ 1 99m s-1 2 PA -3924kPa -4mH2O PB 981kPa 1mH2O PC -2943kPa -3mH2O 3 略]解1以大气压为压强基准以出口断面为位能基准在断面1-1和2-2间列机械能守恒式可得2相对于所取基准水槽内每kg水的总机械能为W＝Hg＝5gJkg理想流体的总机械能守恒管路中各点的总机械能皆为W因此A点压强PA＝-4×1000×981＝-3924×104Nm2或-4m H2OC点压强由于管内流速在1中已经求出从断面1-1至ABC各断面分别列机械能守恒式亦可求出各点的压强3相对于所取的基准水槽内的总势能为5gJkg水槽从断面1-1流至断面2-2将全部势能转化为动能水从断面1-1流至断面A-A获得动能但因受管壁约束流体从断面1流至断面A所能提供的位能只有gz1－zA＝1gJkg所差部分须由压强能补充故A点产生4m H2O的真空度水从断面A流至断面B总势能不变但同样因受管壁的约束必有gzA－zB＝5g 的位能转化为压强能使B点的压强升至1m H2O同理水从断面B流至断面C总势能不变但位能增加了gzC－zB＝4gJkg压强能必减少同样的数值故C点产生了3m H2O的真空度最后流体从断面C流至出口有gzC－z2＝3g的位能转化为压强能流体以大气压强流出管道1－6用一虹吸管将水从池中吸出水池液面与虹细管出口的垂直距离为5m虹吸管出口流速及虹吸管最高点C的压强各为多少若将虹吸管延长使池中水面与出口垂直距离增为8m出口流速有何变化水温为30℃大气压强为760㎜Hg习题1－6 附图[99 m s-1 327kPa124 m s-1]解1在断面1－12－2之间列机械能守恒式得在断面1-1和C-C之间列机械能守恒式并考虑到uC＝u2可得2虹吸管延长后假定管内液体仍保持连续状态在断面1-1和2-2之间列机械能守恒式得因C点的压强小于水在30oC的饱和蒸气压Pv 4242Nm2故水在C点已发生气化C点压强不能按上述算而应保持为流体的饱和蒸气压故在断面1-1和C-C之间列机械能守恒式得出口流速 u2 uC1－7如图水通过管线Φ108x4 mm 流出管线的阻力损失不包括出管子出口阻力可以用以下公式表示hf 65u2式中u式是管内的平均速度试求1水在截面A－A处的流速2水的体积流率为多少m3 h-1习题1－7 附图[ 1 29 m s-1 2 82 m3 h-1]解对槽液面与管出口列BE方程u 0 p p z 6m z 0h 65u6981 u uA 29msv uA1－8高位槽内贮有20℃的水水深1m并维持不变高位槽底部接一长12m直径100mm的垂直管若假定管内的阻力系数为002试求1 管内流量和管内出现的最低压强各为多少2 若将垂直管无限延长管内流量和最低点压强有何改变习题1－8 附图[ 1 634 10－2 m3 s-1619kPa 2 77 10－2 m3 s-1376kPa]解在断面1-1和2-2间列机械能衡算式得从管入口点B至管出口没有任何局部阻力故B点压强最低在断面1-1和B-B 间列机械能衡算式以断面B-B为基准面＝619×104Nm220℃水饱和蒸汽压PV＝2338Nm2故水在断面1-1和2-2之间是连续的以上计算结果有效当管长H无限延长上式中水深h入口损失和出口动能皆可忽略V＝此时管内最低压强1－9 精馏塔底部用蛇管加热如图所示液体的饱和蒸汽压为1093×105N m-2液体密度为950kg m-3采用形管出料形管顶部与塔内蒸汽空间有一细管相连试求1为保证塔底液面高度不低于1m形管高度应为多少2为防止塔内蒸汽由连通管逸出形管出口液封h高度至少应为多少习题1－9 附图[ 1 1m 2 086m]解假设液体排出量很小塔内液体可近似认为处于静止状态由于连通管的存在塔内压强PA等于形管顶部压强PB在静止流体内部等压面必是等高面故形管顶部距塔底的距离H＝1m塔内蒸汽欲经形管逸出首先必须将管段BC内的液面压低降至点C此时C点的压强PC＝PA＝Pa＋为防止蒸汽逸出液封的最小高度＝1－10 两容器的直径分别为D1＝1000mmD2＝400mm容器A水面上方维持不变的真空度HV＝100mmHg容器B为敞口容器当阀门F关闭时两容器的水面高度分别为Z1＝25mZ2＝15m试问1当阀门开启时两液面能否维持不变2若不能维持原状当重新达到平衡时液面高度各有何变化习题1－10 附图[ 1 液面不能维持不变 2 容器A水面上升了005m 容器B水面下降031m] 解阀门开启后若液体仍保持静止状态液体面将维持不变液体仍处于静止状态的条件是其中任何两点例如A点和B点的单位重量流体总势能相等分别取地面和大气压为位能和压强势能的基准则B点单位重量的总势能为A点单位重量的总势能为因＞水将从容器2流向容器1液面不能维持不变设液体重新静止时容器1水面上升了h1容器2水面下降了h2则由以上两式得在不可压缩的同一种静止流体内部各点的单位总势能处处相等在重力场内单位总势能由位能和压强势能两部分组成若以单位体积为基准则式中各项的单位为Jm2或Nm3刚好与压强相同故可称为虚拟压强若以单位质量为基准则式中各项的单位为Jkg若以单位重量为基准则式中各项的单位为JN或m具有长度因次以上诸式是在流体为静止的前提下推导出来的方程式得到成立的条件是流体为静止否则流体将由高势能向低势能流动1－11高位槽内的甘油＝1260kg m-3 沿直径为10mm的管道送至某容器甘油温度为60℃管内流量为196× 10-5m3 s-1若其他条件不变将甘油升温至100℃管内流量为多少 [151 10-4m3 s-1]解已知甘油的密度＝1260kgm360℃甘油的粘度＝100cp100℃时的粘度＝13cp60℃时管内流速设温度升为100℃仍为层流因管路两端的总势能差不变因故以上计算结果有效1－12如图两敞口储罐的底部在同一水平面上其间由一内径为75mm长为200m的水平管和局部阻力系数为017的全开阀门连接一储罐直径为7m盛水深为7m另一储罐直径为5m盛水深3m若阀门全开问大罐内水降低到6m时需多长时间设管道流体摩擦系数＝002忽略进出口局部阻力[95434s]习题1－12 附图[略]1－13试从Navier Stokes方程出发推导出牛顿型流体在圆管内稳定层流时的速度分布速度与半径的关系流体压降与平均速度的关系式[略]1－14水粘度为1cp密度1000kg m-3以平均速度为1m s-1流过直径为0001m 的水平管路水在管路的流动是层流还是湍流水流过管长为2m时的压降为多少mH2O求最大速度及发生的位置求距离管中心什么位置其速度恰好等于平均速度[ 1 层流 2 653 mH2O 3 2m s-1在管中心 4 354 10-4m]解1Re 1×1000×00010001 1000 2000 层流2 P 32 lud2 32×0001×2×100012 64000Pa 653m3 u 2u 2 m s-1 在管中心4 由u u[1- rri 2]得1 2[1- r00005 2]r 354 10-4m1－15如图水 H2O 1000kg m－3从水槽沿内径为100 mm 的管子流出A 当阀门关闭时U型压力计读数 R 600 mmHg此时h＝1500 mm当阀门部分开启时R 400mmHg而h 1400mm 管路的摩擦系数 0025出口的局部阻力系数 04 求水的体积流量为多少m3 h-1B 当阀门全开2－2面的压强为多少Pa 假设仍为0025阀门的当量长度为15 m Hg 13600kg m－3[ 1 885 m3 h-1 2 32970Pa]习题1－16 附图解 1 阀门部分开启对1-12-2面由BEP1 0 表压p2 g 981 13600-1000 39630Nm2 表压U1 0z2 0hf阀门关闭则Z1 可求得h 15mR 06mu 313msVh2 阀门全开对1-13-3面有Z3 0 z1 666mu1 0p1 p3U 351ms对 1-12-2P1 0 表压 z1 666mz2 0u1 0u2 351msp2 32970Nm2 表压1－16如图某液体密度为 900 kg m－3粘度为 30 cp通过内径为44mm的管线从罐1流到罐2 当阀门关闭时压力计A和B的读数分别为882 104 N m－2 和441 104 N m－2 当阀门打开时总管长包括管长与所有局部阻力的当量长度为100m假设两个罐的液面高度恒定求1液体的体积流率m3 h－12当阀门打开后压力表的读数如何变化并解释提示对于层流 64Re对于湍流 03145Re025习题1－16 附图[ 1 487 m3 h－1 2 压力表A的读数减少压力表B的读数增加]解1当阀门关闭时罐1和2的液面高度为Z1 882 104 900 981 10mZ2 441 104 900 981 5m当阀门打开时假设流动为层流对罐1和2的液面列BEZ1g Z2g64Re ld u22解得u 089ms验证Re u d 089 900 0044003 1175 2000 假设成立V uA 487 m3 h－12通过罐1液面与阀A以及罐2的液面与阀B列BE分析可知压力表A的读数减少压力表B的读数增加1－17如图所示用一高位槽向一敞口水池送水已知高位槽内的水面高于地面10 m管路出口高于地面2 m管子为Ф48×35mm钢管在本题条件下水流经该系统的总阻力损失∑hf 34u2 J kg-1 未包括管出口阻力损失其中u为水在管内的流速m s-1试计算 1AA′截面处水的流速m s-12水的流量以m3 h-1计3若水流量增加20可采用什么措施计算说明或高位槽液面应提高多少米[ 1 449m s-1 2 2133m3 h-1 3 提高354m]习题1－17 附图解1对1-1和2-2面列BE8g 34 u2 12u2U 449ms2 V uA 2133m3 h-13 水流量增加20水的流速为u 12 449 539ms对新液面1-1和2-2面列BE8z g 34 5392212 539 2z 354m1－18用泵将密度为850kgm-3粘度为0190Pas的重油从贮油池送至敞口高位槽中升扬高度为20m输送管路为108×4mm钢管总长为1000m包括直管长度及所有局部阻力的当量长度管路上装有孔径为80mm的孔板以测定流量其油水压差计的读数R＝500mm孔流系数C0＝062水的密度为1000kgm-3试求1 输油量是多少m3h-12 若泵的效率为055计算泵的轴功率习题1－18 附图[ 1 1476 m3 h-1 2 3609W]解 1 uo Co[2Rg o- ]12 062[2 05 98 1000-850 850] 12 081ms 输油量为V 081 0785 0082 41 10-3m3s 147 m3 h-1u uo AoA 081 00801 2 052ms2 Re 052 01 850019 232 2000 层流管线阻力为hf 64Re ld u22 64232 100001 05222 373Jkg泵的有效功为W 20 981hf 5695Jkg轴功率为N 5695 41 10-3 850055 361kW1-19用离心泵将某溶液由反应槽送往一密闭高位槽如图示两槽液面的高度可认为不变高度差10m管路总当量长度为200m包括所有直管和局部阻力的当量长度管路均为 57 35mm钢管已知孔板流量计流量系数为061孔截面积与管道截面积比为025U型压差计读数为R 600mm指示液为水银管路摩擦系数取为0025反应槽上真空表的读数为200mmHg高位槽上压强计读数为05kgf cm－2表压泵的效率65试求 1 流体流量多少kg s-12泵的输出功3泵的轴功率溶液密度近似取为1000kg m-3水银密度为13600 kg m-3[ 1 364kg s-1 2 3461J kg-1 3 194kw]1 uo Co[2Rg o- ]12 061[2 06 98 13600-1000 1000] 12 742msw 742 0785 025 0052 1000 364kgsu uo AoA 742 025 186ms2 H Z2-Z1 P2-P1 ghfZ2-Z1 10mP2-P1 g 05 98 10000200 1013 100000760 1000 98 772mhf 0025 200 1862 2 98 005 176mH 10772176 353mW Hg 3461JkgN Hwg 3461 364065 194kw1－20在直径D＝40mm的管路中接一文丘里管如图所示文丘里管的上游接一压力表压力表的读数为1373 104N m-2压力表轴心与管中心的垂直距离为05m 管内水的流量为151L s-1管路下面有一水池池内水面与管中心的垂直距离为3m 文丘里喉部直径为10mm喉部接一细管细管一端插入水池中若忽略文丘里管的阻力损失池水能否被吸入管中习题1－20 附图[池水将被吸入管内]解取断面1－1和2－2如图所示两断面的平均流速为在两断面间列伯努利方程式若以水池液面和大气压为基准则池水单位重量的总势能断面2－2处单位总势能因＞故池水将被吸入管内1－21 15oC的水在经过内径为7mm的钢管内流动流速为015 m s-1试问1流动为层流还是湍流2如上游压强为6867kPa问流经多长的管子流体的压强下降到2943kPa这里的压强均为绝对压3在距离管壁何处的点速度等于平均速度水的密度和粘度分别取1000 kg m-3和0001cP[ 1 层流 2 400m 3 1026mm]解1Re 015×1000×00070001 1050 2000 层流2 686700-294300 1000 641050 l0007 01522L 400m3 12 [1- r00035 2]R 247mm距离管壁y 35-247 1026mm1－22 水由具有固定水位的水槽中沿直径内径为100mm的输水管流入大气中管路是由L＝50m的水平管和倾斜管段组成水平管段在水面下2m倾斜管段的高度Z＝25m为了使得水平段末端曲折出的真空度为7mH2O安装在倾斜管的阀门局部阻力系数应为多少此时水的流量为多少直管的摩擦系数＝0035大气压为10H2O忽略进口和曲折出的局部阻力习题1－22 附图[197875 m3 h-1]解对液表面和管曲折处列BE2 -7u22g0035 5001 u22gU 309ms V uA 875 m3 h-1对管曲折处与管出口列BE25-7 0035 5001 30922g 30922g1971－23 有一输水管系统如下图所示出水口处管子直径为Φ55 25mm设管路的压头损失为16u22u指出水管的水流速未包括出口损失求水的流量为多少m3 h-1 由于工程上的需要要求水流量增加20此时应将水箱的水面升高多少m假设管路损失仍可以用16u22u指出水管的水流速未包括出口损失表示习题1－23 附图[221m3 h-135 m]解对液面和管出口处列BE8g 16u22 所以管内流速 u 313ms流量为V u d24 313 00524 00614m3s 221m3h提高水量20后zg 16u22 因为 u 12u 376ms所以 z 115m 水箱的水面升高为 115 – 8 35 m1－24在图示并联管路中支路ADB长20m支路ACB长为5m包括管件但不包括阀门的当量长度两支管直径皆为80mm直管阻力系数皆为003两支路各装有闸门阀一个换热器一个换热器的局部阻力系数皆等于5试求当两阀门全开时两支路的流量之比习题1－24 附图[134]解以下标1和2分别表示支路ACB和ADB因并联支路的阻力损失相等因管内径相等1－25如图所示用某离心泵将水从一敞口水池输送到另一高位槽中高位槽的压力为02kgf m-2表压要求送水量为每小时50 m3管路总长包括所有局部阻力的当量长度为150m吸入管和排出管路均Ф108×4mm的光滑管当Re 3000106时管路的摩擦系数λ 03164 Re-025试求1流体流经管道阻力损失2该泵有效功已知水的密度为1000kg m-3水的粘度为1×10-3Pa s习题1－25 附图[13619J kg-12252J kg-1]1λ 03164Re025 03164177000025 001543两液面列柏努利方程z1 0 z2 20 p1 0 p2 02×981×104Nm2 u1 u2 03619 J kg-12 泵的有效功为 W He g 2569 981 252 J kg-11－27 水 1000kg m－3 在1 atm 下由泵以0012 m3 s－1 从低位槽送往高位槽如图泵前的吸入管长和管径分别为6m和80mm 管内的摩擦系数为002泵后的排出管长和管径分别为13m和60mm管内的摩擦系数为003管路的阀门阻力系数为64弯头的阻力系数为075两液面的高度差H＝10m泵的吸入口比低位槽的液面高2m 求1 泵的有效功W J kg－12 泵的吸入口A和排出口B的压强绝对压N m－2习题1－27 附图[ 1 2376 J kg－1 2 PA 70900 N m－2 PB 302500N m－2]解 1 泵吸入管内的流速为u1＝泵压出管内的流速为u2＝在断面1-1和2-2之间列机械能衡算式并移项整理得2以断面1-1为基准在断面1-1和A之间列机械能衡算是可得在断面B和2-2之间列机械能衡算式可得1－28 如图转子流量计安装在如图的管路测量其流量若管路A的总管长包括管线与局部阻力当量长度为10 m 流量计的读数为272 m3 h－1 问这时管路B 的流量为多少m3 h－1已知管路A和管路B的摩擦系数分别为003和0018 习题1－28 附图[600 m3 h－1]解对并联管路Vtotal VAVBUB 236ms VB uBAB1－29 以水标定某转子流量计转子材料的密度为11000kg m-3现将转子换成形状相同密度为1150kg m-3的塑料用来测量压强为730mm Hg温度为100℃的空气流量设流量系数CR不变在同一刻度下空气流量为水流量的若干倍[112]解空气的密度在同一刻度下1－30 一转子流量计的锥形玻璃管在最大和最小刻度处的直径为d1＝28mmd2＝265mm转子的形状如附图所示其最大直径d＝26mm试求1该转子流量计的最大与最小可测流量之比2若采用切削转子最大直径的方法将最大可测流量提高20％转子最大直径应缩小至多少此时最大与最小可测流量之比为多少假设切削前后CR基本不变习题1－30 附图[ 1 41 2 256mm 274]解1切削前2设切削后转子直径为d最大可测流量为V据题意因切削量很小故CR基本不变的假定符合实际情况切削后转子流量计的可测流量比为可见转子切削后最大可测流量增大而流量计的可测范围缩小了第四章传热及换热设备1．用平板法测定材料的热传导系数主要部件为被测材料构成的平板其一侧用电热器加热另一侧用冷水将热量移走同时板的两侧用热电偶测量表面温度设平板的热传导面积为003m2厚度为001m测量数据如下电热器材料表面温度℃安培数A伏特数V高温面低温面282314011530020010050试求1该材料的热传导系数该材料热传导系数与温度的关系为线性 1 0at λλ则0λ和a值为多少解 1 tAbQΔλ650 100300 030010140821 ××× λwmk590 50200 03001051322 ××× λwmk2 21λλλ 2 065059 062wmk2 0λλ 1at065 0λ 1200a 059 0λ 1125a解得 0λ 049 a 163×10-32．平壁炉的炉壁由三种材料组成其厚度和热导热系数如下序号材料厚度bmm热导热系数λWm-1℃-11内层耐火砖2001072绝缘砖1000143钢645若耐火砖内层表面的温度t1为1150℃钢板外表面温度t2为30℃又测得通过炉壁的热损失为300Wm-2试计算热传导的热通量若计算结果与实测的热损失不符试分析原因并计算附加热阻 1钟理伍钦化工原理课后习题答案 0818209 整理解 12424500601401007120301150 Δ∑∑RtAQ wm2计算比测量大存在附加热阻由于层与层之间接触不好有空气设附加热阻为Ri 则300Ri4500601401007120301150Ri 283mkw3．设计一燃烧炉拟用三层砖即耐火砖绝热砖和普通砖耐火砖和普通砖的厚度为05m和025m三种砖的热传导系数分别为102Wm-1 ℃-1014 Wm-1 ℃-1和092 Wm-1 ℃-1已知耐火砖内侧为1000℃外界温度为35℃试问绝热砖厚度至少为多少才能保证绝热砖温度不超过940℃普通砖不超过138℃解 222111btbtAQΔΔλλ1λ 102wm℃ b1 05m 94010001 Δt2λ 014wm℃ b2 1389402 Δt解得 b2 092m4．有一外径为150mm的钢管为减少热损失今在管外包以两层绝热层已知两种绝热材料的热传导系数之比212 λλ两层绝热层厚度相等皆为30mm试问应把哪一种材料包在里层时管壁热损失小设两种情况下两绝热层的内外温度不变解λ1小的导热系数包在内层热损失小由 2221111mmiiAbAbtRtQλλΔΔ∑∑ 2mA2323ln 2rrrrL π及 222111mmAbAbtQλλΔ′ 1mA1212ln 2rrrrL π常数 b1 b2 tΔ可以证明 21XXXXXXXXXXmmmmAAAAλλλλ 122λλ第一种热阻大所以热损失少 2钟理伍钦化工原理课后习题答案 0818209 整理5 外径为50mm的管子其外包扎有一层厚度为40mm热传导系数为013 Wm-1℃-1的绝热材料管子外表面的平均温度t1为800℃现拟在绝热材料外再包扎一层热传导系数为009 Wm-1℃-1的氧化镁绝热层使该层的外表面温度t3为87℃设管子的外表面温度仍为800℃外界环境温度tα为20℃试求氧化绝热层的厚度假设各层间接触良好解t1 800℃ t2 t3 87℃ ta 20℃r1 25mm r2 65mm r3 r2x 65x mmλ1 013 wm2k λ2 009 wm2k hT 940052×87-20 1288wm2Kq 12211ln 2rrttLλπ 2087 ln 223322 LdhrrttLTπλπd 0050082×10-3 x 0132×10-3 x解得x 18mm6．试用量纲分析法推导壁面和流体间强制对流传热系数h的准数关联式已知h为下列变量的函数 luCfhpμρλ式中λCpρμ分别为流体的热传导系数比定压热容密度粘度u为流体流速l为传热设备定型尺寸解设 1 gfecdpbLuCQhμρλ由量纲式 TMh3θ TML3θλθLU θμLM KLCp22θ 3LMρ []LL 代入1 两边的量纲相同可以解得 yxafNuPrRePr Re′a′x为常数由试验确定 y7．苯流过一套管换热器的环隙自20℃升至80℃该换热器的内管规格为φ19×25mm外管规格为φ38×3mm苯的流量为1800kgh-1试求苯对内管壁的对流表面传热系数解 t 8020 2 60℃由附表得苯在60℃的物性830 ρkgm3 PaS 310320× μ2 PCkJkgk 1360 λwm2℃环隙当量直径 1319320 iedddmm环隙中苯的流速 5483001304360018002 ×××πρAwums 451010521Re ×μρdu 3180PrRe0230 Nu 3钟理伍钦化工原理课后习题答案 0818209 整理74136010320102Pr33 ×××λμpC 8535 Nu 5605013013608535 ×deNuhλwm2℃8． 2atm20℃下60m3h-1的空气在套管换热器的管内被加热到80℃内管直径为Φ57×35mm长度为3m试求管壁对空气的对流表面传热系数解 5028020 t℃在此温度下空气的物性参数 192323082050292 ×× RTPMρkgm3 0171 pCkJkgk2108262× λwmk PaS 510961× μ6980Pr 5805043600602 ×× πAVums ××× 51096105019258Reμρdu47×1041043080PrRe0230 Nu＝ 1126980 1074 023030804 ×××3630501082621122 ×× dNuhiλwm2℃9．温度为90℃的甲苯以1500 kgh-1的流量通过蛇管而被冷却至30℃蛇管的直径为Φ57×35mm弯曲半径为06m试求甲苯对蛇管的对流表面传热系数解 6023090 t℃在此温度下甲苯的物性参数380 μ×10-3 PaS 18 kJkgk pC1260 λwmk 830 ρkgm3 ×××× 3210380050050436001500Reπμρdu279×104 104 4351260103801081Pr33 ××× λuCp直管hi 3180Pr0Re0230idλ0023×0501260× 279×104 08 ×31435365wm2k4钟理伍钦化工原理课后习题答案 0818209 整理蛇管 hi＝hi直管4395 600501 365 531 ××ciddwm2kcd 弯曲半径管半径 id10．有一双管程列管换热器由96根φ25×25mm的钢管组成苯在管内流动由20℃被加热到80℃苯的流量为95 kgs-1壳程中通入水蒸气进行加热试求1壁对苯的对流表面传热系数2苯的流率增加一倍其它条件不变此时的对流表面传热系数3管径降为原来12其它条件与1相同此时对流表面传热系数又为多少解 28020 t 50℃在此温度下甲苯的物性参数91 pCkJkgk μ037×10-3PaS 840 ρkgm31380 λwmk 750 ρAWms ××× 310370020840750Reμρud34×104104 0951380103701091Pr33 ××× λuCp 3080PrRe0230 Nu1581 1091 dNuhiλwm2k2流率增加一倍 12WW 12uu 2因此 121uuhhii 08 208 174189810917411 × ihwm2k3 半径减半 12uu 212112ddAAAWAW ρρ22 12dd 124uu 121uuhhii 08 21dd02 348 379948310911 × ihwm2k5钟理伍钦化工原理课后习题答案 0818209 整理1112．饱和温度为100℃的水蒸气在长为25m外径为38mm的竖直圆管外冷凝管外壁温度为92℃试求每小时蒸气冷凝量又若将管子水平放置每小时蒸气冷凝量又为多少解 962100922 wsttt℃定性温度下的物性0168 λ×10-2 wmk 960 ρkgm3 6829 μ×10-5 PaS082268 γkJkg L 25m冷凝传热膜系数4132] [9430wsttLgh μλγρ代入以上数据得 h54136 wm2kwrthAq ×××× Δ 92100 52038065413π226808×103 ww57×10-3kgs 205kgh当管子水平放置管外径do 0038m传热膜系数41094307250 ′dLhh 219h′ 219×54136 118536wm2kwrtAhq Δ′310082268 92100 520380611853×××××πw 125×10-2kgs 45kgh13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℃溶液在列管内流动加热介质的进口温度为100℃出口温度为60℃试求下面情况下的平均温度差1 壳方和管方流体均为单程的换热器假设两流体呈逆流流动2 壳方和管方流体分别为单程和四程的换热器3 壳方和管方流体分别为二程和四程的换热器解1 kgh 29400 W201 t℃→502 t℃601 T℃←1002 T℃401 Δt℃ 502 Δt℃4525040 Δmt℃ 24512 ΔΔtt或者＝448℃′Δmt6钟理伍钦化工原理课后习题答案 0818209 整理2由＝448℃′Δmt3750201002050 P 331205060100 R由图4-40a 940 Δtψ mtΔ 142844940 ×′Δ×Δmttψ℃3同理由图4-40b 970 Δtψ mtΔ 543844970 ×′Δ×Δmttψ℃14一列管换热器管外用20×105Pa的饱和水蒸气加热空气使空气温度从20℃加热到80℃流量为2000kgh-1现因生产任务变化如空气流量增加50％进出口温度仍维持不变问在原换热器中采用什么方法可完成新的生产任务解 28020 t 50℃空气在50℃下的物性参数0931 ρkgm3 6980Pr 0171 pCkJkgk 0280 λwmk水蒸气在5Pa的饱和温度102× P2120 sT℃1211ttCwqp 11mtAhΔ 11222ttCwqp 12mtAhΔ 2设为强制湍流在新的空气流量下饱和蒸汽温度为Ts1由1和2式得51121212 ΔΔtmthhwwm0812mmttΔΔ15 8012020120ln20801 Δmt 8020ln2080112 ΔTsTstm解得 125℃使蒸气饱和温度提高到125℃即可 1ST15在一套管式换热器内管为φ180×10mm的钢管用水冷却原油采用逆流操作水在内管中流动冷却水的进口温度为15℃出口温度为55℃原油在环隙中流动流量为500 kgh-1其平均比定压热容为335kJkg-1℃-1要求从90℃冷却至40℃已知水侧的对流表面传热系数为1000Wm-2℃-1油侧的对流表面传热系数为299 Wm-2℃-1管壁热阻及垢阻忽略不计试求1所需冷却水用量水的比热取418 kJkg-1℃-1忽略热损失2总传热系数3套管换热器的有效传热长度4若冷却水进口温度变为20℃问此时会出现什么情况解1 21221211TTCwttCwqpp×418×55-15 500×335×90-40 1w500kgh 1w7钟理伍钦化工原理课后习题答案 0818209 整理2 Ko 2242991XXXXXXXXXX11000 hdhdiwm2k3 151 t℃→552 t℃401 T℃←902 T℃251 Δt℃ 352 Δt℃mtAKqΔ 00 7292535ln2535 Δmt℃ 1555 1843600500×××103 224×018×L×297×πL 617m4 201 t℃a 若维持水的流量及其它的条件不变则水的出口温度 6020184500 4090 3535002 ××× t℃水的出口温度过高导致结垢b 若水的出口温度不变则必须增加水的流率由 572 2050 184 4090 3535002 ××× wkgh此时换热器的管长也变化即需要换一个热交换器16在并流的换热器中用水冷却油水的进出口温度分别为15℃和40℃油的进出口温度分别为150℃和100℃现因生产任务要求油的出口温度降至80℃设油和水的流量进口温度及物性均不变若原换热器的管长为1m试求将此换热器的管长增至若干米后才能满足要求设换热器的热损失可以忽略解在原冷却器中对油 100150 11 pCwq 1对水 1540 22 pCwq 2并流时 135151501 Δt℃60401002 Δt℃59260135ln60135 Δmt℃mtAKqΔ 00 100150 11pCw 8钟理伍钦化工原理课后习题答案 0818209 整理在新的冷却塔中对油 80150 111 pCwq 3对水 15 2221 tCwqp 4解上述方程得 50℃ 2t10101mtAKqΔ 80150 11pCw135151501 Δt℃3050802 Δt℃86950135ln30135 Δmt℃ 5928691XXXXXXXXXX11LL 1L 185L 185m 下册第一章蒸馏1 苯酚 C6H5OH A 和对甲酚 C6H4 CH3 OH B 的饱和蒸气压数据为温度T℃苯酚蒸气压kPa 对甲酚蒸气压kPa 温度t℃苯酚蒸气压kPa 对甲酚蒸气压 kPa 1137 1146115411631170 10010410811191158 7707948285876 11781186119412001199124312851326906939970100试按总压P 75mmHg 绝压计算该物系的t-x-y数据此物系为理想体系解总压 P 75mmHg 10kp由拉乌尔定律得出 xA＋xB P所以xA yA因此所求得的t-x-y数据如下t ℃ x y1137 1 11146 0837 08711154 0692 07481170 0440 05091178 0321 03851186 0201 02491194 0095 01221200 0 02 承接第一题利用各组数据计算1在x 0至x 1范围内各点的相对挥发度取各的算术平均值为算出对的最。
化工原理上册课后习题及答案
化⼯原理上册课后习题及答案第⼀章：流体流动⼆、本章思考题1-1 何谓理想流体？实际流体与理想流体有何区别？如何体现在伯努利⽅程上？1-2 何谓绝对压⼒、表压和真空度？表压与绝对压⼒、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？1-3 流体静⼒学⽅程式有⼏种表达形式？它们都能说明什么问题？应⽤静⼒学⽅程分析问题时如何确定等压⾯？1-4 如何利⽤柏努利⽅程测量等直径管的机械能损失？测量什么量？如何计算？在机械能损失时，直管⽔平安装与垂直安装所得结果是否相同？ 1-5 如何判断管路系统中流体流动的⽅向？1-6何谓流体的层流流动与湍流流动？如何判断流体的流动是层流还是湍流？1-7 ⼀定质量流量的⽔在⼀定内径的圆管中稳定流动，当⽔温升⾼时，Re 将如何变化？ 1-8 何谓⽜顿粘性定律？流体粘性的本质是什么？ 1-9 何谓层流底层？其厚度与哪些因素有关？1-10摩擦系数λ与雷诺数Re 及相对粗糙度d / 的关联图分为4个区域。
每个区域中，λ与哪些因素有关？哪个区域的流体摩擦损失fh 与流速u 的⼀次⽅成正⽐？哪个区域的fh 与2u 成正⽐？光滑管流动时的摩擦损失fh 与u 的⼏次⽅成正⽐？1-11管壁粗糙度对湍流流动时的摩擦阻⼒损失有何影响？何谓流体的光滑管流动？ 1-12 在⽤⽪托测速管测量管内流体的平均流速时，需要测量管中哪⼀点的流体流速，然后如何计算平均流速？三、本章例题例1-1 如本题附图所⽰，⽤开⼝液柱压差计测量敞⼝贮槽中油品排放量。
已知贮槽直径D 为3m ，油品密度为900kg/m3。
压差计右侧⽔银⾯上灌有槽内的油品，其⾼度为h1。
已测得当压差计上指⽰剂读数为R1时，贮槽内油⾯与左侧⽔银⾯间的垂直距离为H1。
试计算当右侧⽀管内油⾯向下移动30mm 后，贮槽中排放出油品的质量。
解：本题只要求出压差计油⾯向下移动30mm 时，贮槽内油⾯相应下移的⾼度，即可求出排放量。
⾸先应了解槽内液⾯下降后压差计中指⽰剂读数的变化情况，然后再寻求压差计中油⾯下移⾼度与槽内油⾯下移⾼度间的关系。
化工原理课后习题(第四章)
第4章 传热4-1、燃烧炉的平壁由下列三种材料构成: 耐火砖的热导率为,K mW 05.111--⋅⋅=λ厚度 mm 230=b ；绝热砖的热导率为11K m W 151.0--⋅⋅=λ；普通砖的热导率为11K m W 93.0--⋅⋅=λ。
若耐火砖内侧温度为C 10000 , 耐火砖与绝热砖接触面最高温度为C 9400 ,绝热砖与普通砖间的最高温度不超过C 1300 (假设每两种砖之间接触良好界面上的温度相等) 。
试求：（1）绝热砖的厚度。
绝热砖的尺寸为：mm 230mm 113mm 65⨯⨯; (2) 普通砖外测的温度。
普通砖的尺寸为：mm 240mm 1200mm 5⨯⨯。
(答： ⑴m 460.02=b ；⑵C 6.344︒=t )解：⑴第一层：1121λb t t A Q -= 第二层：2232λb t t AQ -= ⇒()()32222111t t b t t b -=-λλ⇒()()130940151.0940100023.005.12-=-b ⇒m 446.02=b因为绝热砖尺寸厚度为mm 230，故绝热砖层厚度2b 取m 460.0，校核：()()3940460.0151.0940100023.005.1t -=- ⇒C 3.1053︒=t ；⑵()()43332111t t b t t b -=-λλ⇒C 6.344︒=t 。
4-2、某工厂用mm 5mm 170⨯φ的无缝钢管输送水蒸气。
为了减少沿途的热损失，在管外包两层绝热材料：第一层为厚mm 30的矿渣棉，其热导率为11K m 0.065W --⋅⋅ ;第二层为厚mm 30的石棉灰，其热导率为11K m 0.21W --⋅⋅。
管内壁温度为C 3000，保温层外表面温度为C 400。
管道长m 50。
试求该管道的散热量。
无缝钢管热导率为11K m 45W --⋅⋅ （答：kW 2.14=Q ）解：已知：11棉K m 0.065W --⋅⋅=λ，11灰K m 0.21W --⋅⋅=λ查表得：11K m W 54--⋅⋅=钢λ()34323212141ln 1ln 1ln 12d d d d d d t t lQ λλλπ++-= 其中：0606.016.017.0ln ln 12==d d ，302.017.023.0ln ln 23==d d ， 231.023.029.0ln ln34==d d()1m W 28421.0231.0065.0302.0450606.0403002-⋅=++-=πlQ ， kW 2.14W 1042.1502844=⨯=⨯=Q 。
化工原理课后习题答案
绪论补充题1：一罐内盛有20t 重油，温度为293.15K 。
用外循环进行加热，如图，重油循环量W 为8t/h 。
循环的重油在换热器中用水蒸汽加热，其在换热器出口温度T3恒为373.15K ，罐内的油均匀混合，问罐内的油从T1=293.15K 加热到T2=353.15K 需要多少时间。
假设罐与外界绝热。
解：罐内油的温度随时间变化，所以是一非稳态的加热过程，由于罐内油均匀混合，从罐内排出的油温与罐内油的温度相同，其在某一时间为T 。
以罐为系统（虚线框）进行热量衡算，以dt 为时间内进行系统及系统内积累的热量分别为： t 时刻，温度为T ；（t+dt ）时刻，温度升高为（T+dT ） 输入系统的重油的焓为'P WC T dt （'373.15T K =） 输出系统的重油的焓为：P WC Tdt 系统内积累的焓为：P GC dT 其中，P C 为重油的平均等压比热容列热量衡算式：'P P P WC T dt WC Tdt GC dT =+。
即'G dTdt W T T=⋅- 积分条件，120,293.15;(),353.15t T T K t T T K θ======待求353.150293.15208373.15dT dt T θ=-⎰⎰ 20373.15293.15ln 3.478373.15353.15h θ-=⋅=-第一章，流体力学基础1、如图所示，用一U 形压力计测量某密闭气罐中压力，指示液为水，密度30/1000m kg =ρ。
因气体易溶于水，故在水与气体之间用惰性溶剂（密度3/890'm kg =ρ）将二者隔开。
现已知h=10cm ，R=24cm ，求气罐内绝对压力、表压（分别用Pa 和m 水柱表示）。
解：'0a P gh gR P ρρ+=+表压：'02()9.81(10000.0248900.01)1481.30.015P R h g Pa mH O ρρ=-⋅=⨯⨯-⨯== 绝压：521481.3 1.0281010.48P Pa Pa Pa mH O =+=⨯=2、如图，用一复式U 形压差计和倒U 形压差计同时测量水管中A 、B 两点间的压差，复式压差计的指示液为汞，两段汞柱之间为空气，倒U 形压差计指示液为空气。
化工原理课后习题(参考答案)
1-28. 水的温度为10 oC，流量为330L/h，在直径φ57mmX3.5mm、长度 100m的直管中流动。此管为光滑管。（1）试计算此管路的摩擦损失； （2）若流量增加到990L/h，试计算其摩擦损失。
4-1 有一加热器，为了减少热损失，在加热器的平壁外表面包一层热导率 o 为0.16w/(m·C)、厚度为300mm的绝热材料。已测得绝热层外表面温度为 30 oC，另测得距加热器平壁外表面250mm处的温度为75 oC，如图所示。 试求加热器平壁外表面温度t1。
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。
1-14. 从一主管向两支管输送20oC的水。要求主管中水的流速约为1.0m/s， 支管1与支管2中水的流量分别为20t/h与10t/h。试计算主管的内径，并从 无缝钢管规格表中选择合适的管径，最后计算出主管内的流速。 解：查表可得20oC水的密度： 998 .2kg / m3 根据主流管流量
qm qm1 qm 2 20 10 30t / h 30000 kg / h
qv qm / 30000 / 998 .2 30.05m3 / h 流速为 v 1.0m / s
d
4qv 4 30.05 0.103 m 103 mm v .0105 1 / 17 100 / 18
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(下册)课后习题
第六章 习题1、 在101.33KPa 、293K 下，空气中CCl 4的分压为21mmHg,求CCl 4的摩尔分数、摩尔浓度和摩尔比。
解：0276.076021===PP y A33/1015.1293314.833.1010276.0m kmol RT PCAA-⨯=⨯⨯== kmolB kmolA y y Y /0284.00276.010276.01=-=-=2、 在100Kg 水中含有0.015Kg 的CO 2，试求CO 2，的质量分数、质量比和质量浓度。
解：00015.0100015.0==w kgB kgA ww W /105.114-⨯=-=3/15.02m kg co vm A==水ρ3、 在101.3kPa 、20℃下，100kg 水中含氨1kg 时，液面上方氨的平衡分压为0.80kPa ，求气、液相组成。
解：液相：0106.01899171171=+=x 0107.01=-=x x X 3/558.01.0171m kmol c Al == 气相：37.9010Ay Pp-==⨯31096.71-⨯=-=yyY 34/1028.3m kmol RTpc AAg -⨯==4、 在101.3kPa 、10℃，氧与二氧化碳混合气体发生定常扩散过程，已知相距0.3cm 的两截面上氧的分压分别为13.3kpa 和6.66kPa ，又知扩散系数为0.148cm 2/s ，试计算下列两种情形下氧的传质速率N A ,kmol/﹝m 2．s ﹞:①氧与二氧化碳两种气体做等摩尔反向扩散；②二氧化碳的停滞组分。
解：2121122122()0.0139/()101.313.388101.3 6.6694.6494.648891.2894.64ln88103.31.191.28()0.0154/()A A A B B Bm BmA A A BmDmol m s RT kPakPakPa P D Dmol m s RT N P P P PP P N P P P δδ=-=⋅=-==-=-=====⋅-=⋅7、假设6－3中情况服从亨利定律，求E 、m 、H. 解：8、101.3kPa 下，求与空气接触的水中氧的最大浓度及相平衡常数。
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第一章 流体力学基础
课后练习题
一、填空与选择
1）、在流体流动阻力测定实验中用水求得λ～Ｒe 曲线，对其它流体是否适用？
2）、同样流量，如果把管径放大一倍（物性不变），则雷诺数变为原来的＿＿倍。
3）、用Ｕ型管压力计测反应器内压力。
如图，由Ｕ型管液柱高度差直接可测得反应器内压力为＿＿【毫米汞柱】。
若当地大气压为1atm ，则反应器内绝对压为＿＿【毫米汞柱】。
4）、设流体在一定水平直管内呈层流状态连续流动。
问：
Ａ 管径不变，流量增加一倍时，如何变化
Ｂ 流量不变，管径增大一倍时，如何变化
5）、流体流动时，产生阻力的根本原因是＿＿＿＿＿＿＿，而摩擦系数与＿＿＿＿＿＿＿＿＿等因素有关，在层流时则只与＿＿＿＿＿有关。
6)、局部阻力是由于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿等原因造成的，计算时应用当量长度法就是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
7)、应用孔板流量计时，对每一个Ａ0／Ａ1 相对应的Re c ，必须使＿＿＿＿＿＿＿＿，因为这时Ｃ0是＿＿＿＿＿＿＿，它只与 ＿＿＿＿＿＿＿有关，而与＿＿＿＿＿＿无关。
二、计算题
1、已知， ，H=15m 的水，判断阀门打开时液体流向。
2、如图，当阀门A 关闭时，水银压力计读数为370mm ，求，当阀A 打开后，压力计读数为多少（忽略管内阻力）
2221/2,/1cm kgf p cm kgf
p ==
已知：R=370mm, h=0.5m, d1=50mm, d2=20mm
求：打开A后的R’
3、黏度为10CP的油，ρ= 800kg /m3，在内径为20mm的管道中以1 m/s 的速度流过，如流量不变，而管径和管长均增大一倍，则阻力损失为原来的多少倍?
4、同一平面两并联管路，l1=l2，d2=2d1两管绝对粗糙度ε相同，且流动均处于阻力平方区，判断两管的流速哪个大？
第一章课后练习题答案
一、填空与选择
1）、适用2）、1/2 3）、P（真）=100；660
4）、可能为层流、湍流或过渡流；仍为层流。
5）、流体具有黏性；Re，ε/d；Re
6）、流速、流向的改变和漩涡的产生；用一定长度的同一直径的直管阻力来等效某局部阻力的方法。
7）、Re> Rec；常数；A0/A1；Re
二、计算题
1、解：（1）用各液面总能量来判断
2
最后求R’，但此时h变成了h’，U型管右端下降多少左端上升多少，设右端下降△R：
3、解：先判断Re
4、解：
第二章流体输送机械
课后练习
一、填空
1、离心泵的工作点是_____________曲线与_____________曲线的交点。
2、用离心泵在两敞口容器间输液, 在同一管路中，若用离心泵输送ρ＝1200kg/m3的某液体(该溶液的其它性质与水相同），与输送水相比，离心泵的流量____________，扬程____________，泵出口压力____________，轴功率____________。
(变大,变小,不变,不确定)
3、离心泵输送的液体黏度越大，其扬程___，流量_______,轴功率_____，效率________。
4、离心泵采用并联操作的目的是_______，串联操作的目的是_____________。
5、离心泵的扬程含义是____________。
6、齿轮泵适用于扬程_____和流量_____的场合，可以用来输送__________，但不能用来输送_____________。
二、简答题
1、何谓离心泵的“气缚”和“汽蚀”现象，它们对泵的操作有何危害？应如何防
止？
2、离心泵的扬程和升扬高度有什么不同？
三、计算题
1、一泵送液能力为300L/min，扬程为40m，用来输送ρ=1000kg/m3，μ=2cP的液体，从敞口液池到高度为22m的设备中，设备内表压强为1kgf/cm2，要求流量为16m3/h，管道为Ф66×3mm，管路全部长度（包括所有局部当量长度）为120m，泵效率为0.6。
问：1）此泵是否可用？
2）如可用，轴功率N为多少？设λ=4.3×10-7Re
2、将20℃的清水从贮水池送至水塔，已知塔内水面高于贮水池水面13m。
水塔及贮水池水面恒定不变，且均与大气相通。
输水管为Ф140×4.5mm的钢管，总长为200m（包括局部阻力的当量长度）。
现拟选用4B20型水泵，当转速为2900r/min时，其特性曲线见附图，试分别求泵在运转时的流量、轴功率及效率。
摩擦系数λ可按0.02计算。
3、两敞开水池用Ф45×2.5mm钢管相连，两水池垂直距离为10m，管路流量为
3.8×10-3m3/s，总管长为50m（包括所有局部阻力当量长度）λ=0.03，求泵的有效功率Ne？该泵的特性曲线可用H=A-B Q2表示（Q单位为m3/s），当出口阀关闭时，吸入口真空表读数为200mmHg，出口压力表读数为3.2kgf/cm2，表间距可忽略，求当出口阀部分开启使流量为3×10-3m3/s时，泵的有效功率？。