清华大学化工原理_zyxt作业习题2
(NEW)夏清《化工原理》(第2版)(下册)配套题库【名校考研真题+课后习题+章节题库+模拟试题】
目 录第一部分 名校考研真题第6章 蒸 馏第7章 吸 收第8章 蒸馏和吸收塔设备第9章 液-液萃取第10章 干 燥第11章 结晶和膜分离第二部分 课后习题第6章 蒸 馏第7章 吸 收第8章 蒸馏和吸收塔设备第9章 液-液萃取第10章 干 燥第11章 结晶和膜分离第三部分 章节题库第6章 蒸 馏第7章 吸 收第8章 蒸馏和吸收塔设备第9章 液-液萃取第10章 干 燥第11章 结晶和膜分离第四部分 模拟试题夏清《化工原理》（第2版）配套模拟试题及详解第一部分 名校考研真题第6章 蒸 馏一、填空题1．某连续精馏塔，进料状态q＝1，D/F＝0.5（摩尔比），进料组成（摩尔分率），回流比R＝2，且知提馏段操作线方程的截距为零。
则提馏段操作线方程的斜率为，馏出液组成为。
[清华大学2001研]【答案】1.33 0.8【解析】根据物料衡算可得：提馏段操作线方程截距为零，则，因此上式可整理得：精馏段操作线方程为精馏段操作线与q线的交点为（0.4，0.533），因此可求得提馏段操作线方程的斜率为2．在设计连续精馏塔时，欲保持馏出液组成x D和易挥发组分的收率不变，试定性判断，分别改变如下参数（其他参数不变）时所需的理论板数将如何改变。
（1）加大回流比R时，理论板数将 。
（2）提高加料温度t F，理论板数将 。
[浙江大学2006研]【答案】减小增大【解析】由图6-1（虚线为变化后的情况）可以看出，根据越靠近曲线则理论板数越大的定理，加大回流比R时，则理论板数减小；提高加料温度t F，则理论板数增大。
图6-1二、选择题精馏操作时，若进料状况（F、x F、q）和回流比R均不变，而将塔顶产品量D增加，其结果是（ ）。
[浙江大学2005研]A．x D下降，x w下降B．x D下降，x w上升，C．x D下降，x w不变D．x D不变，x w下降【答案】A【解析】图形法：图6-2由图6-2可知x D、x W都下降（虚线所示）。
化工原理课后习题答案全
化工原理课后习题答案（夏清、贾绍义主编.化工原理.天津大学出版社,2011.） QQ578571918第一章 流体流动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 ≤ ζ螺解：P 螺 = ρgh ×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762150.307×103 Nζ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n P 油 ≤ ζ螺 得 n ≥ 6.23取 n min = 7至少需要7个螺钉3．某流化床反应器上装有两个U型管压差计，如本题附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Γh在1－1´与2－2´截面之间P 1 = P2+ ρ水银gR∵P1 = P4，P2= P3且P3 = ρ煤油gΓh ， P4= ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Γh + h）联立这几个方程得到ρ水银gR = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Γh + h）-ρ煤油gΓh 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= 0.418ｍ5．用本题附图中串联Ｕ管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸气压，Ｕ管压差计的指示液为水银，两Ｕ管间的连接管内充满水。
化工原理题二及答案
化工原理题二及答案一、填空与选择(共40分,每小题5分)1．操作中的精馏塔，保持F、x F、q、R不变，增加W，则L/V_______，V′______。
A. 增加；B. 不变；C. 不确定；D.减小。
2．在连续精流塔中,进行全回流操作,已测得相邻两板上液相组成分别为x n-1=0.7,x n=0.5(均为易挥发组分摩尔分率).已知操作条件下相对挥发度=3,则y n= ,x n+1= ,以汽相组成表示的第n板的单板效率E n.3．对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增大时，亨利系数E将_____，相平衡常数m将_____，溶解度系数H将_____。
A. 增大；B. 不变；C. 减小；D. 不确定。
4．(1) 低浓度气体吸收中,已知平衡关系y=2x,k G=0.2 kmol/m2 s, k L=2×103 kmol/m2 s,则此体系属(A 气膜; B 液膜; C 气液双膜)控制,总传质系数K G kmol/m2 s. (A) 2 ; (B) 0.1 (c) 0.2; (D) 2×103(2)通常所讨论的吸收操作中,当吸收剂用量趋于最小用量时,(A) 回收率趋于最高；(B) 吸收推动力趋向最大；(C) 操作最为经济；(D) 填料层高度趋向无穷大。
5．塔板的主要类型有____、____、____、____等,塔板上的异常操作现象包括____、____、____。
6．萃取剂的选择性是指：。
选择性系数越高，通常对一定的分离任务而言所需的萃取剂，且可获得较纯度的溶质Ａ。
若 ＝1，则（能/不能）直接用萃取的方法进行分离。
7．（）与物料的性质有关，（）与空气的状态有关。
①平衡水分②自由水分③结合水④非结合水8．(1)湿空气在预热过程中不变化的参数是( )(A)焓(B) 相对湿度; (C)露点温度; (D) 湿球温度.(2)已知湿空气下列哪两个参数,利用HI图可以查得其它未知参数.(A) (t d t); (B) (t d H); (C) (p H); (D) (I t tw)二、(20分) 在一连续精馏塔内分离某理想二元混合物。
化工原理(第二练习题及答案_上册.docx
化工原理（第二版）练习题第一章流体流动习题一、概念题1.某封闭容器内盛有水，水面上方压强为P0,如图所示器壁上分别装有两个水银压强计和一个水银压差计，其读数分别为R1、R2和R3,试判断：1)R1 _______ R2(>,<,=)；2) R3 ______ 0 (>, <,=)；3）若水面压强°。
增大，则Ri________ R2 ______ R3_____ 有何变化？（变大、2.如图所示，水从内径为力的管段流向内径为管段，已知〃2=屁1, di管段流体流动的速度头为0.8m,hi=0.7m,忽略流经AB段的能量损失,W'J h2=—m,h3= ____ m o3.如图所示，管中水的流向为A-B,流经AB段的能量损失可忽略，则刃与P2的关系为________ °4)P]〉P2 B)p[ > p2 + 0.5/71 C)> P2 -0.5m D)p x < p24. ________________________________________________________ 圆形直管内，内一定，设计时若将d增加一倍，则层流时〃是原值的_________________ 倍,高度湍流时，如是原值的_________ 倍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。
5.某水平直管中，输水时流量为Vs,今改为输2乂的有机物，且〃水，水，设两种输液下，流体均处于高度湍流状态，则阻力损失为水的倍；管路两端压差为水的_________ 倍。
6.已知图示均匀直管管路中输送水，在A、B两测压点间装一U形管压差计, 指示液为水银，读数为R (图示为正)。
则：1)R 0 (>,=, <)2)A、B两点的压差勺= ________ Pa。
QRg(Pi - P)B)RgS - p) + pgh C)pgh-RgS- p) D)Rg(Pi- p)- pgh3)流体流经A、B点间的阻力损失好为__________ J/kg。
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。
化工原理第二版习题答案
化工原理第二版习题答案化工原理是一门研究化工生产过程中物质转化和能量转换规律的学科，它涉及到化学工程、物理化学、流体力学、热力学等多个领域。
第二版的习题答案在帮助学生巩固理论知识和提高解题技巧方面发挥着重要作用。
以下是一些习题答案的示例：习题1：流体力学基础问题：求在管道中流动的水的流速，已知管道直径为0.1米，流量为0.02立方米/秒。
答案：首先，我们使用连续性方程来计算流速。
连续性方程为 Q = A * v，其中 Q 是流量，A 是管道横截面积，v 是流速。
对于圆管，横截面积A = π * (d/2)^2，其中 d 是管道直径。
代入已知数值，我们得到：\[ A = π * (0.1 / 2)^2 = 0.00785 \, \text{平方米} \]\[ v = \frac{Q}{A} = \frac{0.02}{0.00785} \approx 2.547 \,\text{米/秒} \]所以，水的流速大约是2.547米/秒。
习题2：传热过程问题：一个长直管的外壁温度为100°C，内壁温度为50°C，热流密度为1000 W/m²。
求该管壁的热导率。
答案：使用傅里叶定律来解决这个问题，公式为 q = -k * (dT/dx)，其中 q 是热流密度，k 是热导率，dT/dx 是温度梯度。
由于是长直管，我们可以假设温度梯度是线性的，并且只在一个方向上变化。
设管壁厚度为 L，内外壁温差为ΔT，那么温度梯度为ΔT/L。
代入公式得：\[ 1000 = -k * \frac{100 - 50}{L} \]\[ k = \frac{1000 * L}{50} \]如果知道管壁的厚度 L，就可以直接计算出热导率 k。
习题3：化学反应工程问题：在一个理想CSTR（连续搅拌槽反应器）中，A和B发生反应生成C，反应速率为 r = k * [A]^m * [B]^n。
已知初始浓度 [A]₀ = 1 mol/L，[B]₀ = 2 mol/L，反应速率常数k = 0.1 L/(mol·s)，m = 1，n = 1。
化工原理试卷2答案.doc
1、 395mmHg>2105mmHg 3、A 4、C 5、B 8、C 9、C 10、C（1）整个管路的阻力损失，J/kg; 其中， £加=135.1 J /kg, Un~ Pi= Po=O （表压）， HE, H 二20m 故 N e = W, x W, = 1381.5iv , 4=80%, N = = 1727w = 1.727bv 2、增加、降低3、降低、减小、降低、增加4、Ri >R 2> &、 Qi = Qz = Q 3 5、传导、 Qt 对流、辐射、、dQ = —Ads — dn 6、传质单元高度、 传质单元数7、双膜理论、溶质渗透理论、表面更新理论de 8、J A =-D AB —、增大、减小9、气膜控制，约100%、易10、增大、平衡线、增多 dz 〃、愈大、愈大、先减小后增大的过程一、选择题：（每题2分，共20分）1, A2、B 6, A 7、 A 三、计算题： （26 分）1、解：由题意知， =2.12m/s x0.052 x-) 4则 Z/) =/1・CU = O .O 3X 122_X 炎二= 135.1"耘 d 2 0.05 2（2）泵轴功率，kw ；在贮槽液面0-0'与高位槽液面IT'间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有:代入方程得： = gH =9.81x20 + 135.1 = 331.3//危W =Vo = x 1000 = 4.11kg / s 3600(12分)2、解： 解：首先将此气液相组成换算为y 与x 。
NH3的摩尔质量为17kg/kmol,溶液的量为15kgNH3与1000kg 水之和。
故 n A n A15/17x =—=——-—= ------------------ =0.0156n n A +n R 15/17 +1000/18 A D * = 4 = 2.266 = o.O224 P 101.325化工原理试卷2答案二、填空题：（每空1分, 共30分）=4.713 左g/sm = 2： =些= 1.436x 0.0156由式(6-11) E=F • m=101.325XI.436=145.5kPa或者山式(6-1) E = £±= 2266 =145.3kPa x 0.0156溶剂水的密度P s =1000kg/m 3,摩尔质量M s =18kg/kmol,由式(6-10)计算H H a Ps = —_ = o 382kmol/ (m 3 • kPa) EM s 145.3x18H 值也可直接由式6-2算出，溶液中NH3的浓度为C =出="EM K =_15H7_ = 0 869kmol/m3V (m A +m s )/p s (15 + 1000)/1000所以 丑== °"69 = 0 383kmol/ (m 3 • kPa) p； 2.266 '（12分）3、解：（1）换热器每程提供的传热面积（外表面为基准），S,；由题意知，水以0.7m/s 的流速在管内流过，欲求S“需先知道每程的管子数，每程的管子数等于所需 冷却水的总流量与单管内水的流量之比。
化工原理第二章习题及答案
第二章流体输送机械一、名词解释（每题2分）1、泵流量泵单位时间输送液体体积量2、压头流体输送设备为单位重量流体所提供的能量3、效率有效功率与轴功率的比值4、轴功率电机为泵轴所提供的功率5、理论压头具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量6、气缚现象因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象7、离心泵特性曲线在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线8、最佳工作点效率最高时所对应的工作点9、气蚀现象泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体10、安装高度泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离11、允许吸上真空度泵吸入口允许的最低真空度12、气蚀余量泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值13、泵的工作点管路特性曲线与泵的特性曲线的交点14、风压风机为单位体积的流体所提供的能量15、风量风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计二、单选择题（每题2分）1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（）Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大Ｃ送水量增加，泵的轴功率不变Ｄ送水量增加，泵的轴功率下降 A2、以下不是离心式通风机的性能参数( )Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压 B3、往复泵适用于( )Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合Ｂ介质腐蚀性特别强的场合Ｃ流量较小，扬程较高的场合Ｄ投资较小的场合 C4、离心通风机的全风压等于( )Ａ静风压加通风机出口的动压Ｂ离心通风机出口与进口间的压差Ｃ离心通风机出口的压力Ｄ动风压加静风压 D5、以下型号的泵不是水泵( )ＡＢ型ＢＤ型ＣＦ型Ｄｓｈ型 C 6、离心泵的调节阀( )Ａ只能安在进口管路上Ｂ只能安在出口管路上Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可Ｄ只能安在旁路上 B 7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值( )Ａ包括内能在内的总能量Ｂ机械能Ｃ压能Ｄ位能（即实际的升扬高度）B8、流体经过泵后，压力增大∆p N/m2，则单位重量流体压能的增加为( )A ∆pB ∆p/ρC ∆p/ρgD ∆p/2g C9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能( )A 泵壳和叶轮B 叶轮C 泵壳D 叶轮和导轮 C10、离心泵停车时要( )Ａ先关出口阀后断电Ｂ先断电后关出口阀Ｃ先关出口阀先断电均可Ｄ单级式的先断电，多级式的先关出口阀 A11、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O意思是( )A 输任何条件的气体介质全风压都达100mmH2OB 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100mmH2OC 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH2OD 输送20℃，101325Pa空气，在效率最高时，全风压为100mmH2O D12、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关( )Ａ当地大气压力Ｂ输送液体的温度Ｃ流量Ｄ泵的吸入管路的长度 D13、如以∆h,允表示汽蚀余量时，p1,允表示泵入口处允许的最低压力，p v为操作温度下液体的饱和蒸汽压，u1为泵进口处的液速，则( )A p1,允= p v + ∆h,允B p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允－u12/2gC p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允D p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允＋u12/2g B14、以下种类的泵具有自吸能力( )Ａ往复泵Ｂ齿轮泵与漩涡泵Ｃ离心泵Ｄ旋转泵与漩涡泵 A15、如图示，列1--1与2--2截面的伯努利方程，为：H e＝∆z＋∆p/ρg＋∆(u2/2g)＋∑H f,1-2，则∆h f,1-2为( )A 泵的容积损失，水力损失及机械损失之和B 泵的容积损失与水力损失之和C 泵的水力损失D 测压点1至泵进口，以及泵出口至测压点2间的阻力损失D16、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )Ａ气缚现象Ｂ汽蚀现象Ｃ汽化现象Ｄ气浮现象A17、某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因( )Ａ水温太高Ｂ真空计坏了Ｃ吸入管路堵塞Ｄ排出管路堵塞C18、由阀门全开的条件算出在要求流量为V时所需扬程为H e/。
化工原理习题二
； Ｃ ｐ ＝ ４１７５ Ｊ ？ ｋｇ ？１ ？ Ｋ ？１ ； μ ＝ ０．５４９厘泊 ； ＝ ０．６４８Ｗ ？ ｍ ？１ ？ Ｋ ？１ 。 λ 解题思路： （１）先弄清条件，如图所示 ｄ１ ， ｄ ２ ，α ２为已知， 基于外表面积的Ｋ，即Ｋ ２ ｄ ｄ １ １ ＝ ２ ＋ ＋ Ｒ？ ２ Ｋ ２ α１ｄ１ α ２ ｄ１ ｄ１ α１ ｄ２ α２ λ ｄｕρ ０．８ ｃ ｐ μ ０．４ α １ ＝ ０．０２３ （ ） （ ） λ ｄ μ （２）水的预热温度下降→传热速率 ｑ 下降→只能是传热系数 Ｋ２′下降→是因 为垢层热阻 Ｒ′升高，利用操作前后的传热速率方程，比较法求得新的 Ｋ２′，再求 Ｒ′。 Ｗｃ Ｃ ｐＣ （ｔ ２ ？ ｔ１ ） ＝ Ｋ ２ ？ Ａ ？ ？ｔ ｍ ′ ′ ′ Ｗｃ Ｃ ｐＣ ？ ｔ ２ ？ ｔ１ ？ ＝ Ｋ ２ ？ Ａ ？ ？ｔ ｍ ？ ？ ？ ？ 解题过程： ） （１ α １ ＝ ０．０２３ λ ｄｕρ ０．８ ｃ ｐ μ ０．４ （ ） （ ） λ ｄ１ μ ０．８ ０．４ ４１７５ × ０．５４９ × １０ ？３ ？ ？ ？ ？ ？ ０．６４８ ？ ？ ？２ ？１ ＝ ０．７４５２ × ２９３４ × １．６５８ ＝ ３６２６Ｗ ？ ｍ ？ Ｋ ｄ１ ｄ ｄ １ １ ＝ ２ ＋ ＋ Ｒ？ ２ Ｋ ２ α １ｄ１ α ２ ｄ１ ０．０６４８ ？ ０．０２０ × ０．６ × ９８８．１ ？ ＝ ０．０２３ ？ ？ ０．０２０ ？ ０．５４９ × １０ ？３ ？ α１ ２５ １ ２５ ＝ ＋ ４ ＋ ６ × １０ ？ ４ × ＝ １．１９５ × １０ ？３ ３６２６ × ２０ １０ ２０ ？２ ？ １ ∴ Ｋ ２ ＝ ８３７Ｗ ？ ｍ ？ Ｋ （２）操作一年前：Ｗ Ｃ Ｃ ＰＣ （ｔ ２ ？ ｔ１ ） ＝ Ｋ ２ ？ Ａ ？ ？ｔ ｍ ＝ ８３７ ？ Ａ × ∴ＷＣ Ｃ ＰＣ （８０ ？ ２０） ＝ ８３．７ Ａ × ８０．３ 操作一年后：ＷＣ Ｃ ＰＣ ｔ ２ ＇？ｔ１ ） ＝ Ｋ ２ ＇？ Ａ ？ ？ｔ ｍ ＇ ＝ Ｋ ２ ＇？ Ａ ？ （ ∴ＷＣ Ｃ ＰＣ （７０ ？ ２０） ＝ Ｋ ２ ＇ ？ Ａ × ８６．６１ ７０ ？ ２０ Ｋ ２ ＇×８６．６１ 式（ΙΙ ）（Ι）得： ÷ ＝ ８０ ？ ２０ ８３７ × ８０．３ ∴ Ｋ ２ ＇ ＝ ６４７Ｗ ？ ｍ ？ ２ ？ Ｋ ？１ ｄ２ α２ （１３４ ？ ２０） ？ （１３４ ？ ８０） １１４ ｌｎ （ ） ５４ ？？ （Ι） （１３４ ？ ２０） ？ （１３４ ？ ７０） １１４ ｌｎ （ ） ６４ ？？ （ΙΙ ） 操作一年后，水的定性温度略有变化（４５℃） ，物性数据会略有变化，α １ 也 会略有变化，下 列计算忽略此种变化。 ∵ ｄ２ ｄ １ １ ＝ ＋ ＋ Ｒ＇ ２ Ｋ ２ ＇ α １ ？ ｄ１ α ２ ｄ１ １ ２０ １ ２５ ＝ ＋ ４ ＋ Ｒ＇× ６４７ ３６２６ × ２５ １０ ２０ ？４ ２ ？１ ∴ Ｒ＇ ＝ ８．８４ × １ ０ ｍ ？ Ｋ ？ Ｗ 点评：此题复习了①计算对流给热系数α的最重要的公式。②基于外表面积的传 热系数 Ｋ 以及垢阻与传热系数之间的关系。③学会用比较法解传热问题。 【例 ２－３】重油和原油在单程套管换热器中呈并流流动，重油放热由 ２４３℃降至 １６７℃， 原油吸热由 １２８℃升至 １５７℃。若维持两种油的初温和质量流量不变，而将 两流体改为逆流 流动，试求此时冷、热流体的出口温度和此时的对数平均温度差。假 设在两种流动情况下， 流体的物性和总传热系数均不变化，热损失也可以忽略。 解题思路： 并流 Ｔ１＝２４３ ℃ Ｔ２＝１６７ ℃ 逆流 Ｔ１＝２４３ ℃ Ｔ２′ ｔ２＝１５７ ℃ ｔ２ ′ ｔ１＝１２８ ℃ ｔ１＝１２８ ℃ 遇到这类问题， 练习者要把握住热平衡方程和传热速率方程。 可以分别列出并 流和逆流 两个热平衡方程和四个传热速率方程。 因为每种流向都有冷流体和热流体 两种传热速率。 再 利用“比较法”和灵活的数学手段，就可以求出冷、热流体的终 温 ｔ２′和 Ｔ２′。 并流：Ｗｈ Ｃ ｐｈ （２４３ ？ １６７ ） ＝ Ｗｃ Ｃ ｐＣ （１２８ ？ １５７ ） ＝ Ｋ ？ Ａ ？ ？ｔ ｍ ′ ′ 逆流：Ｗｈ Ｃ ｐｈ ？ ２４３ ？ Ｔ２ ？ ＝ Ｗｃ Ｃ ｐＣ ？ ｔ ２ ？ １２８ ？ ＝ Ｋ ？ Ａ ？ ？ｔ ｍ ？ ？ ？ ？
化工原理二课后习题答案
化工原理二课后习题答案化工原理二课后习题答案化工原理二是化学工程专业的一门重要课程，它涉及到化学反应、热力学、传质等方面的知识。
在学习过程中，习题是巩固知识的重要手段。
下面，我将为大家提供化工原理二课后习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。
1. 问题：在一个恒温反应器中，气相反应A→B，反应速率方程为r=kC_A，其中k为反应速率常数，C_A为A的浓度。
试证明，当反应速率恒定时，反应器内A的浓度也是恒定的。
答案：根据反应速率方程r=kC_A，当反应速率恒定时，r=kC_A=kC_A0，其中C_A0为反应开始时A的浓度。
由此可得C_A=C_A0，即A的浓度恒定。
2. 问题：试证明，在一个恒温反应器中，气相反应A→B，反应速率方程为r=kC_A，其中k为反应速率常数，C_A为A的浓度。
当反应速率恒定时，反应器内B的浓度也是恒定的。
答案：根据反应速率方程r=kC_A，当反应速率恒定时，r=kC_A=kC_A0，其中C_A0为反应开始时A的浓度。
由于反应A→B是单向反应，B的生成速率与A的消耗速率相等，即r=kC_A=kC_A0=kC_B，其中C_B为B的浓度。
由此可得C_B=C_A0，即B的浓度恒定。
3. 问题：在一个恒温反应器中，气相反应A→B，反应速率方程为r=kC_A，其中k为反应速率常数，C_A为A的浓度。
试证明，当反应速率恒定时，反应器内A和B的摩尔流量之比为C_A0/C_B0，其中C_A0和C_B0分别为反应开始时A和B的摩尔浓度。
答案：根据反应速率方程r=kC_A，当反应速率恒定时，r=kC_A=kC_A0=kC_B，其中C_A0和C_B0分别为反应开始时A和B的浓度。
根据摩尔流量的定义，摩尔流量与浓度成正比，即n=kC。
由此可得n_A=kC_A=kC_A0，n_B=kC_B=kC_B0。
因此，n_A/n_B=C_A0/C_B0，即反应器内A和B的摩尔流量之比为C_A0/C_B0。
4. 问题：在一个恒温反应器中，气相反应A+B→C，反应速率方程为r=kC_AC_B，其中k为反应速率常数，C_A和C_B分别为A和B的浓度。
化工原理第二章习题答案
第二章2－1解：∵ρ=995.7kg/m3,q v=540m3/h,p M=350kpa,p V=-30kpa(表压),h0=0.35,d1=0.35m,d2=0.31m∴u1= q v/(π/4)d12=(540/3600)/（0.785×0.352）＝1.56m/su2=u1(d1/d2)2=1.56×（0.35/0.31）2=1.99m/s∴H=h0+(p M-p V)/ ρg+(u22-u12)/2g=0.35+[350×103-（-30×103）]/(995.7×9.81)+（1.992-1.562）/（2×9.81）＝0.35+38.9+0.078＝39.3mH2O存在问题：注意内差法查物性数据；用表压时p V=-30kpa；动能项(u22-u12)/2g不能忽略。
2－2解：（1）液体密度增大，离心泵的压头不变。
说明？（2）液体密度增大，出口压力表读数将增大。
说明？（3）液体密度增大，轴功率P=q vρgH/η将增大。
说明？存在问题：缺少原因说明2－3：答案，981w;15.5m3/h;14.9mH2O2－4解：已知d=0.075m,l+le=400m,ζ=32(1)管路特性方程：H=H0+kq v2H0=Δz+Δp/ρg=10+0=10mH2OK=8/π2g×[λ(l+le)/d5+∑ζ/d4]=8/（π2×9.81）×（0.03×400/0.0755+32/0.0754）=5.02×105H=10+5.02×105 q v2(2)工作点的流量与扬程：在q v－H坐标上分别画出管路特性曲线和离心泵特性曲线，由曲线的交点得：工作点流量q vA=0.0045m3/s,扬程H A=19.8mH2O存在问题：400m已包含了除换热器以外的所有局部阻力的当量长度；泵特性曲线一般不能由实验数据直接得出；工作点应由曲线交点获得2－5解：流量q v=0.0053 m3/s,扬程H=23.7mH2O存在问题：应做出组合泵特性曲线，由曲线交点获得工作点2-6解：流量q v=0.0061 m3/s,扬程H=30.02mH2O存在问题：应做出组合泵特性曲线，由曲线交点获得工作点2－7：答案,1.62m;-0.69m2-8:答案，Hg允许＝3.66-H f第(2)方案的安装高度Hg=7m,大于Hg允许,不能完成输送任务；第(1)方案的安装高度Hg=-1m,则H f≤4.66mH2O时可以用。
化工原理2-习题.doc
化工原理2习题一、判断题1、吸收过程中，当操作线与平衡线相切或相交时所用的吸收剂最少，吸收推动力最大。
（）2、在精憾塔内任意1块理论板，其气相露点大于液相的泡点。
（）3、当理论板数相同时，完成相同分离要求，采用间歇精憾比采用最佳进料的连续精馆能耗要高。
（）4、填料的等板高度HETP以大为好，HETP越大，分离越完善。
（）5、对于饱和湿空气，其露点、湿球温度、干球温度为同一数值。
（）6、对于逆流操作的填料吸收塔，当气速一定时，增大吸收剂的比用量（即液气比），则出塔溶液浓度降低,吸收推动力增大。
（）7、对于普通物系，原料组成浓度越低塔顶产品达到同样浓度所需要的最小回流比越大。
（）8、若精饱段操作线方程y=0.75x+0.3,这绝不可能。
（）9、按双膜理论，在相界面处，吸收质在气液两相中的浓度达平衡，即认为界面上没有阻力。
（）10、填料吸收塔的吸收面积，即为塔的截面积。
（）二、选择题1、在定态二元体系的传质过程中，引起某组分发生分子扩散的原因___________ oA、温度梯度B、压力梯度C、速度梯度D、浓度梯度2、某吸收任务的操作液气比、气体进岀口浓度、吸收剂进口温度、操作压力、吸收剂入塔浓度均已确定,若设计时选用性质优良的填料，则________ 。
A、所需传质单元数减少，填料层高度减少B、所需传质单元数不变，填料层高度减少C、所需传质单元数减少，填料层高度不变D、所需传质单元数不变，填料层高度不变3、连续精馆塔操作中，如加料状况与塔顶产量D不变，而调节回流比小于最小回流比，则_________ oA、©、X“均增加B、X Q、X"均不变c、不能操作D、力减小，X”增加4、下述说法中错误的是__________ 。
A、板式塔內气液逐级接触，填料塔内气液连续接触B、精馆用板式塔，吸收用填料塔C、精徭既可以用板式塔，也可以用填料塔D、吸收既可以用板式塔，也可以用填料塔5、在一定空气状态下，用对流干燥方法干燥湿物料时，不能除去的水分为 ________ 。
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。
2021化工原理试卷二答案
Word 版可编辑/A4打印/双击可删除 1 一 填空题 10小题，每小题一空，每空2分，共20分。
1 0 2管壁相对粗糙度 3 管路特性 4 抛物线 5四 6 拉乌尔 7离心沉降 8降低 9冷液进料 10 越大二 选择题，10小题，每小题2分，共20分。
1、 A2、B3、A4、B5、B6、B7、B8、A9、B 10、B三、名词解释，4小题，每小题5分，共20分。
1 湍流：流体质点做杂乱无章的无规则运动的流动类型;2 汽蚀现象：离心泵的安装高度过高，在离心泵的入口处压强小于操作温度下液体的饱和蒸汽压，液体汽化，气泡在泵壳内随液体流动的过程中又随压力升高液化，使得泵壳和叶轮周围不断被撞击，泵效率下降。
3 萃取精馏：对于相对挥发度很小的物系，可加入第三组分作为萃取剂，以显著改变原有组分的相对挥发度，使其易于分离。
4 吸收因子：吸收过程中操作线斜率与平衡线斜率之比。
四、简答题，2小题，每小题10分，共20分。
1.离心泵流量采用改变阀门开度的方法调节。
优点：快速简便，且流量可连续变化。
缺点：当阀门关小时，因流动阻力增大需额外多消耗能量，经济性差。
2 试画出板式塔负荷性能图，并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义。
1.漏液线（气体流量下限线）2.雾沫夹带线（气体流量上限线）3.液相流量下限线4.液相流量上限线5.液泛线画标注各5分五、计算题 共20分。
解：（1）计算换热器的换热量()W t t Cp W Q c c 1633)2065(1000005.1360013012=-⨯⨯⨯=-= 计算对数平均温差 ()()()()C t T t T t T t T t m ︒==-----=-----=∆1.2412.12765782060ln 65782060ln 21122112 计算换热器的传热面积207.19038.014.3m L d S o =⨯⨯==π于是，可得总传热系数)/(3.631.2407.116332C m W t S Q K m ︒⋅=⨯=∆⋅=。
化工原理第二版两册答案习题附图主编
第一章 流体流动4．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 n5．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 7．某工厂为了控制乙炔发生炉内的压力不超过13.3 kPa （表压），在炉外装一安全液封管（又称水封）装置，如本题附图所示。
液封的作用是，当炉内压力超过规定值时，气体便从液封管排出。
试求此炉的安全液封管应插入槽内水面下的深度h 。
化工原理2相关习题详解
化工原理2相关习题详解1.在一Φ60×3.5mm的钢管外层包有两层绝热材料，里层为40mm的氧化镁粉，平均导热系数λ=0.07W/m·℃，外层为20mm的石棉层，其平均导热系数λ=0.15W/m·℃。
现用热电偶测得管内壁温度为500℃，最外层表面温度为80℃，管壁的导热系数λ=45W/m·℃。
试求每米管长的热损失及两保温层相交界面的温度。
2.一空气冷却器，空气在管外横向流过，对流传热系数为80 W/（m2·K）；冷却水在管内流过，对流传热系数为5000 W/（m2·K）。
冷却管为φ25×2.5mm的钢管，其导热系数为45 W/（m·K）。
（不考虑污垢热阻）求（1）该状态下的总传热系数；（2）若将管外对流传热系数提高一倍，其他条件不变，总传热系数如何变化？（3）若将管内对流传热系数提高一倍，其他条件不变，总传热系数如何变化？若将传热系数改为85则，解答如下：3.在套管换热器中用冷水将100℃的热水冷却到60℃，冷水温度从20℃升至30℃。
试求在这种温度条件下，逆流和并流时的平均温差。
4.在一单壳程，双管程的管壳式换热器中，冷流体温度从20℃升至60℃，热流体温度从90℃升至70℃。
试求在这种温度条件下，冷热流体进行热交换时的平均温差。
5.在逆流套管换热器中用油加热冷水，传热面积15.8m2。
油流量2.85kg/s，进口温度110℃；水流量0.667kg/s，进口温度35℃。
油和水的平均热容分别为 1.9kJ/（kg·℃）、4.18kJ/（kg·℃），换热器传热系数K=320W/ （m2·℃）。
求水的出口温度及换热量。
6.北方深秋季节的清晨，树叶叶面上常常结霜。
试问树叶上下表面的哪一面结霜，为什么？答：霜会结在树叶的上表面。
因为清晨，上表面朝向太空，下表面朝向地面。
而太空表面的温度低于0℃，而地球表面的温度一般在0℃以上。
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。
化工原理思考题及答案2
第一章流体流动1、什么是连续性假定?质点的含义是什么?有什么条件?连续性假设: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。
质点指的是一个含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比分子自由程却要大得多。
2、描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?拉格朗日法描述的是同一质点在不同时刻的状态;欧拉法描述的是空间各点的状态及其与时间的关系。
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?粘性的物理本质是分子间的引力和分子的运动与碰撞。
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。
4、静压强有什么特性?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作用于某一点不同方向上的静压强在数值上是相等的;8、什么叫均匀分布?什么叫均匀流段?均匀分布指速度分布大小均匀;均匀流段指速度方向平行、无迁移加速度。
9、伯努利方程的应用条件有哪些?重力场下、不可压缩、理想流体作定态流动，流体微元与其它微元或环境没有能量交换时，同一流线上的流体间能量的关系。
12、层流与湍流的本质区别是什么?区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。
13、雷诺数的物理意义是什么?物理意义是它表征了流动流体惯性力与粘性力之比。
14、何谓泊谡叶方程?其应用条件有哪些?应用条件:不可压缩流体在直圆管中作定态层流流动时的阻力损失计算。
15、何谓水力光滑管?何谓完全湍流粗糙管?当壁面凸出物低于层流内层厚度，体现不出粗糙度过对阻力损失的影响时，称为水力光滑管。
在Re很大，λ与Re无关的区域，称为完全湍流粗糙管。
16、非圆形管的水力当量直径是如何定义的?能否按计算流量?17、在满流的条件下，水在垂直直管中向下流动，对同一瞬时沿管长不同位子的速度而言是否会因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度?因为质量守恒，直管内不同轴向位子的速度是一样的，不会因为重力而加快，重力只体现在压强的变化上。
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化工原理(下) 教学日历任课教师：余立新yulixin@ 6278-9238(H), 62788777(O)第1周1. 气液平衡数据的获取：请给出任意一个二元体系的汽液平衡数据，给出出处及获取该数据的途径, 并分析用精馏方法分离该体系时可能具有的特点。
2. 分析简单蒸馏过程：分析是否可以用简单蒸馏的方法从7%(质量分数)的乙醇发酵液制得75%(质量分数)的医用酒精？如果可以, 最多可以得到多少？3. 某两组分混合液100kmol，其中易挥发组分的摩尔分数为0.4, 在101.33kPa下进行平衡蒸馏，最终所得液相产物中易挥发组分的摩尔分数为0.3，试求所得汽相产物的量和组成。
假设该体系为理想体系，相对挥发度为3.0。
定性分析如果将操作压力降低（即改为真空操作），那么两相产物的量和组成会如何变化？第2周1. 用逐板计算法，图解法和简捷法计算如下精馏任务所需的理论板数和进料位置。
请设计一分离苯-甲苯溶液的连续精馏塔，料液含苯0.5，要求馏出液中含苯0.97，残液中含苯低于0.04 (均为摩尔分数)，泡点加料时温度为多少，回流比取为最小回流比的1.5倍，最小回流比与塔釜浓度要求有关吗？苯与甲苯的相对挥发度平均可以取2.5，可以用恒摩尔流假设。
* 思考: 计算过程中如果板数出现小数, 该怎样理解和处理？第3周1.某常压连续精馏塔, 共有15块塔板(不包括再沸器), 用于精馏甲醇水溶液。
进料中含有甲醇40%(质量百分数，下同)，要求馏出液中含甲醇98%，釜残液中含甲醇2%。
假定实际操作为泡点进料，回流液为饱和液体，回流比为最小回流比的1.5倍。
试确定(1) 画出精馏系统的流程图；(2) 进料温度；(3) 试求该塔的全塔板效率；(4) 若进料甲醇的组成下降为30%，为达到相同的分离任务，应该采用何种措施(要求尽量定量说明)。
2. An equimolar mixture of benzene and tolune is to be separated in a sieve plate tower at the rateof 100kmol/h at 1 atm atmosphere. The overhead product must contain at least 98 mole percentage benzene. The feed is saturated liquid. A tower is available containing 24 plates.Feed may be introduced either on the 11th or the 17th plate from the top. The maximum vaporization capacity of the reboiler is 120 kmol/h. The plates are about 50% efficient. How many moles per hour of overhead product can be obtained from this tower?第4周预习讨论题：一精馏塔直径已经确定，有40块实际板，正常操作时全塔效率在50%左右。
用来分离苯和四氯化碳的混和液，常压下连续操作，进料量恒定，料液中含四氯化碳0.60(摩尔分数, 下同), 要求塔底釜残液中四氯化碳含量不高于0.20。
试问塔顶产品中四氯化碳的含量最高可以达到多少?第5周1. 一精馏塔直径已经确定, 有40块实际板, 正常操作时全塔效率在50%左右。
用来分离苯和四氯化碳的混和液，常压下连续操作，进料量恒定，料液中含四氯化碳0.60(摩尔分数, 下同), 要求塔底釜残液中四氯化碳含量不高于0.20。
试问塔顶产品中四氯化碳的含量最高可以达到多少?2.试针对以下问题推出自己的看法:某精馏塔一直稳定操作. 忽一日, 加热蒸汽系统突然出现了故障(压力降低), 使得上升蒸汽量下降为原来的80%。
在进料量, 加料热状态以及回流比不变的条件下, 问塔顶和塔底的产量和组成有什么变化？说法1: 由于精馏段理论级数不变, R不变(精馏段操作线斜率不变), 所以塔顶组成不变.由于进料状态没有变化, 所以精馏段和提馏段操作线的交点不变;由于提馏段的理论板数不变, 所以塔底的组成亦不变.由于进料量和塔顶塔底组成没有变化, 所以根据物料衡算塔顶和塔底的出料亦不变.? 这就奇怪了. 难道原来的蒸汽用量一直用多了不成?!说法2: 根据V=(R+1)D, 由于R不变, V的下降使得D变小, 此时W要变大.矛盾: 说法1和说法2的矛盾出在哪里呢? 应该怎样变化呢?第6周1.在填料塔中用水吸收混合气中的氨, 气体与水并流接触. 气体的流量为1000 m3/h (标准),含氨0.01(摩尔分数),塔内的平均温度为25︒C, 总压为常压, 此条件下氨在相间的平衡关系为Y=0.93X.(1)试给出该吸收过程的流程示意图;(2)如用水量为5 m3/h, 水中不含氨, 求氨的最高吸收率;(3)如用水量为10 m3/h, 水中不含氨, 求氨的最高吸收率;(4)如用水量为5 m3/h, 水中含氨5kg/1000kg水, 求氨的最高吸收率;(5)定性判断填料层内的温度分布;(6)如果改为逆流, 则最高吸收率会有何变化?2.200 m3/h(28︒C,101.3kPa)的空气-氨气混合气, 用水吸收其中的氨, 使氨含量由0.05降到0.004(均为摩尔分数). 现有一填料塔, 塔径为0.3米, 填料层高度为3.5米, 填料为25×25×3mm的瓷环, 问该塔是否适用? 如果可用, 则用水量需要多大?在28︒C,101.3kPa时, 相平衡关系符合亨利定律, Y=1.44X;动力学参数的经验式为: K G a=0.272×10-5G0.35W0.38 kmol/(m3∙h∙Pa).式中, G为气体的质量流速, kg/( m2∙h); W为液体的质量流速,kg/( m2∙h).第7周1.试设计一个用清水吸收烟道气中二氧化碳的填料塔. 烟道气中二氧化碳含量为0.13(摩尔分数). 要求二氧化碳的吸收率为90%,气体流量为1000 m3/h(常压, 20︒C). 塔底流出的水中二氧化碳含量为0.2g/1000g水. 计算用水量, 塔径和填料层高度.设计数据如下:(1)空塔气速0.2 m/s (常压, 20︒C)(2)填料50×50mm2瓷环，不规则堆放；(3)平衡关系：Y＝1420X；(4)传质系数：K X＝115 kmol/(m2⋅h⋅∆X) Y与X均为摩尔比如在上述设计出的塔中，分别只变更以下条件，试计算吸收率的变化。
(1)气体流量减少10% (水量, 塔高, 塔径不变);(2)二氧化碳进口组成降低为0.10 (气体总流量, 水量, 塔高, 塔径不变).第8周1. 用如图所示的管壳式中空纤维膜吸收装置对含有氨的废水进行净化.所用净化剂为硫酸溶液. 膜吸收装置的纤维根数为n, 纤维的外径为d o, 内径为d i, 壁厚为δ; 空隙率为ε. 设废水侧氨的传质系数为k iX(以内表面为基准). 氨在空气中的扩散系数为D, 操作压力为常压, 操作温度为常温. 空气中氨和水中氨的平衡关系为Y=mX. 其中Y和X为摩尔比浓度.已知废水的摩尔流量为V(以水计), 其中氨的含量为X i1(摩尔比,下同). 要求处理后氨的含量为X i2. 硫酸水溶液的初始浓度为X o1.假设: 可以忽略水的传递; 假设废水和硫酸为完全逆流; 假设硫酸水溶液一侧硫酸向膜面的补充足够快;中空纤维丝内外直径的算术平均值等于对数平均值;由于浓度很低, 可以认为Y=y.试求: (1) 为保证最大传质推动力而需的硫酸溶液的最小摩尔流量(以水计)L min;(2) 推导氨的总传质系数K oY(以纤维丝的外表面为基准);(3) 如果实际硫酸溶液流量为L(大于Lmin), 问纤维丝的长度应该为多少?2. An aqueous waste stream containing 1.0 weight percent NH3 is to be stripped with air in packedcolumn to remove 99% of the NH3. What is the minimum air rate, in kilograms of air per kilogram of water, if the column operates at 20ºC? How many transfer units are required at twice the minimum air rate?第9周1.现有溶剂10克和溶质1克组成的溶液, 用萃取剂进行萃取.因溶液较稀, 分配系数为常数,等于4(组成用质量比表示). 假定溶剂和萃取剂不互溶. 现拟用10克萃取剂进行萃取. 试设计出你认为最佳的萃取方法.第10周1.100kg/h混和液, 含溶质A0.40(质量分数, 下同),稀释剂B0.60. 用100kg/h萃取剂S进行萃取. 求在下述不同操作条件下的萃余相浓度及萃取率, 并进行比较.(1)采用两级错流操作,每级所用的萃取剂为50kg/h.(2)采用两级逆流操作,萃取剂流量为100kg/h.相平衡关系如下:第11周1. In a continuous countercurrent train of mixer-settler, 100 kg/h of a 40:60 acetone-water solutionis to be reduced to 10 percent acetone by extraction with pure 1,1,2-trichloroethane at 25 C. (a) Find the minimum solvent rate; (b) At 1.8 times the minimum (solvent rate)/(feed rate), find the number of stages required. （c ）For conditions of part (b) find the mass flow rates of all streams. Data are given below.Limiting solubility curveC2H3Cl3, wt% Water , wt% Acetone , wt%94.73 0.26 5.0179.58 0.76 19.6667.52 1.44 31.0454.88 2.98 42.1438.31 6.84 54.8524.04 15.37 60.5915.39 26.28 58.336.77 41.35 51.881.72 61.11 37.170.92 74.54 24.540.65 87.63 11.720.44 99.56 0.00Tie linesweight % in water layer weight % in trichloroethane layerC2H3Cl3 Water Acetone C2H3Cl3 Water Acetone0.52 93.52 5.96 90.93 0.32 8.750.73 82.23 17.04 73.76 1.10 25.141.02 72.06 26.92 59.21 2.27 38.521.17 67.95 30.88 53.92 3.11 42.971.60 62.67 35.73 47.53 4.26 48.212.10 57.00 40.90 40.00 6.05 53.953.75 50.20 46.05 33.70 8.90 57.406.52 41.70 51.78 26.26 13.40 60.34(希望不用图解法求解)第12周1.如果让你来选择, 你会选择下面哪种空气作为干燥介质?(1)T=60︒C, H=0.01(kg水/kg干空气);(2)T=70︒C, H=0.036(kg水/kg干空气);(3)T=80︒C, H=0.045(kg水/kg干空气);2. 将温度为20︒C,相对湿度为0.05的新鲜空气和温度为50︒C,相对湿度为0.8的废气混合(为什么要混合，不是说返混不好吗?), 混合比为2:5(以绝对干燥空气为基准). 废气和新鲜空气的湿比热容可以视为相等, 试求混合气的湿度,焓,以及再加热到90︒C时的湿度,相对湿度和焓.第13周1. 为保证一个学校建筑物内有良好的空气状况, 现采用以下空气调节措施. 假设每天学生平均数目为100, 而每人热的产生速率为每小时200 kcal, 若学校外面的湿气状况在夏天是38o C及95%(相对湿度). 室外的新鲜空气经冷却后和部分来自学校建筑物的再循环排出气混合. 混合后气体的温度应该在21o C以上, 相对湿度应在70%以下. 室内排出气体的温度和相对湿度分别为23o C和60%. 试求:1)循环气的流量?2)新鲜空气的流量?3)每小时进口空气在冷却器中的传热量为多少?4)该系统还能如何改进?2.将含绝对干燥物料为10kg的湿物料均匀平摊在长0.8米宽0.6米的浅盘中,温度为70︒C的热空气以一定的流速在物料表面掠过,2小时后物料的湿含量为0.1降至0.08 kg水/kg干物料.已知在此条件下物料的临界含水量为0.05kg水/kg干物料. 进行必要的假设后,试求:(1)欲将物料含水量降为0.04kg水/kg干物料, 所需总的干燥时间为多少?(2)若保持空气状态不变而将流速加倍,只需3.7小时便可将物料含水量降至0.04kg水/kg干物料, 问此时物料的临界含水量有何变化?第14周1. 将干球温度为16︒C,湿球温度为14︒C的空气预热到80︒C,然后进入干燥器, 出口气体的相对湿度为0.5, 干燥器每小时把2吨含水量为0.50(质量分数, 即湿基, 下同)的湿物料干燥到含水量为0.05.(1) 试作等焓干燥的操作线(此处操作线该如何定义?空气和物料中水分组成的关系?),并求所需的空气量和热量;(2) 如果热损失为116kW, 忽略物料中水分带入的热量及其升温所需要的热量, 问空气用量和耗热量各变为多少? 干燥器内无补充加热.(3) 在H-I图上定性画出两种情况下空气状态的变化, 并且分析结果的合理性.2. 用热空气干燥某湿物料。