化工基础第四章习题答案
《化工设备机械基础》习题解答.
⑵若封头椭圆长，短半轴之比分别为2，2
的最大值并确定其所在的
位置。
【解】(1圆筒P=3Mpa D=2030mm S=30mm
1. 00148. 0203030<==
D
S属薄壁容器MP S
PD m
圆整后，S n =16mm.（1）
水压试验校核
s e
e i T T S S D p φσσ9. 02
(≤+=
有效壁厚S e = Sn -C=16-0.8=15.2mm试验压力M P a P
P t
T 67. 29
. 11213776. 125. 1]
[][25. 1=⨯
⨯==σσ
计算应力141.86MPa 15.2
被的薄膜应力σ
σ
θ
和m
。
【解】P=2.5Mpa D=816mm S=16mm
1. 00196. 081616<==
D
S属薄壁容器MPa S PD
m
875. 3116
48165. 24=⨯⨯==σ MPa S
PD m
75. 6316
28165. 22=⨯⨯=
=σ
2.有一平均直径为10020 mm的球形容器，其工作压力为0.6Mpa，厚度为20 mm，试求该球形容器壁内的工作压力
-=
φσ
名义壁厚：S n =S+C+圆整，S+C=9.4+1.25=10.65mm.
圆整后，S n =11mm.
从计算结果看，最佳方案是选用标准椭圆封头。
第五章外压圆筒与封头的设计
四、工程应用题A组：
1、图5-21中A，B，C点表示三个受外压的钢制圆筒，材质为碳素钢，σs =216MPa，E=206GPa。试回答：
化工基础(第四版)课后答案--福建师范编
120
49 2
2.97 10 3
120℃
t3
t1
（ 1 2l 1
ln
d2 d1
＋1 2
ln
d3 d2
)
120
49 2
(2.97 103
4.04)
88.5℃
求散热速
率, (只包石棉 40mm，管外壁温度仍＝30℃不变。)
2 t1 t4 2 3.14 120 30 86.4 W
l
1
2 t1 t2
1 2
1
1r1 1rm1 2rm2 2r2
2 3.14 134 20
107.7 W
1
0.003 0.03 1
m
保温时： 10000 0.021 45 0.0225 0.15 0.037 15 0.024
2lt
1 ln r2
7、(1)、
r1 ，
（2）、
（3）、
20、（1）、 （2）、
（3）、
21、（1）、
,
,
，增加 3 倍
，增加 1 倍 ,
,
∴ （2）、
，
，
，
，
22、 查图，λ＝0.034,
，
∵ P1=P2=0，H1=0，动压头可忽略 有效功率：
轴功率：
23、 ,
H1=0，v1=0，H2=15，v2=0.74，P1=P2=0（表压） ∴
流量与流速度关系： ，即误差＝1.2%
，即
，
，即误差＝4.9%
(3)指示液为四氯化碳时， ∴流量的相对误差与以上相同。 11、
体积流量：
质量流量： 导管中苯的流速：
12、忽略阻力，
，
，
近代化学基础 第四章 习题答案
第四章习题参考解答6.已知（1）C(s) + O2 (g) = CO2(g) Δr H m (1) =-393.5kJmol-1(2) H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l) Δr H m (2) = -285.9 kJ.mol-1(3)CH(g) + 2 O (g) = CO(g) + 2HO(l) Δr H m (3) = -890.0kJ.mol-1试求反应C(s) + 2H2(g) = CH4(g) 的Δr H m 。
.解：（1）+ 2×(2)=（3）Δr H m = Δr H m (1)+2Δr H m (2)-Δr H m (3)= -393.5 + 2×（-285.9）-（-890.0）= -75.3 kJ.mol-17. 阿波罗登月火箭用N2H4(l)作为燃料，用N2O4(g)作氧化剂，燃烧后产生N2(g)和H2O(l)，写出配平的化学方程式，并计算N2H4(l)燃烧反应的Δr H m (298.15K)。
解：2N2H4(l) + N2O4(g) = 3N2(g) + 4H2O(l)查表得各物质的Δr H m 为Δf H m ( N2H4,1) = 50.63kJmol-1Δf H m ( N2O4) =9.16kJmol-1Δf H m ( H2O ,1) =-285.84kJmol-1Δr H m = 4Δf H m ( H2O) - 2Δf H m ( N2H4)- Δf H m ( N2O4)= 4×(-285.84) - 2×50.63 - 9.16 = -1253.8 kJ.mol-18．预言下列过程体系的ΔS符号：(1) 水变成水蒸汽；（2）气体等温膨胀；（3）苯与甲苯相溶；（4）盐从过饱和水溶液中结晶出来；（5）渗透。
解：(1)ΔS＞0；(2)ΔS＞0；(3)ΔS＞0；(4)ΔS＜0；(5)ΔS＞09．利用附录的数据，判断下列反应在标准态下能否自发进行。
化学工程基础第四章作业答案.doc
化学工程基础第四章作业答案第四章化学反应工程的基本原理4-2 在一定条件下，SO2催化制取SO3的反应式为已知反应器入口处SO2的浓度是7.15（摩尔分数，下同），出口物料中含SO2 0.48, 求SO2的转化率。
解∵∴4-3 已知700℃、3´105Pa（绝压）下的反应C4H10 → 2C2H4 H2 （A）（B）反应开始时C4H10为116kg。
求当反应完成50时，cA、pA、yA、cB各为多少解依题意yA,0 1，xA 50 cA,0 37.09kmol·m-3 cA 9.27 kmol·m-3 pA 7.5 ´ 104Pa yA 0.25 kmol·m-3 4-4 乙醇在装有氧化铝催化剂的固定床反应器中脱水，生成乙烯C2H5OH → C2H4 H2O 测得每次投料0.50kg乙醇，可得0.26kg乙烯，剩余0.03kg乙醇未反应。
求乙醇转化率、乙烯的产率和选择性。
解乙醇总消耗量0.50 - 0.03 0.47kg 其转化率xA ´100 94 设生成0.26kg乙烯需乙醇a kg a 0.427kg 乙烯的选择性Sp 0.909 乙烯的收率Yp Sp·xA 0.909 ´0.94 0.854 4-5 在间歇操作搅拌釜中用醋酸和丁醇反应生产醋酸丁酯，反应式为CH3COOH C4H9OH CH3COOC4H9 H2O （A）B （R）（S）已知反应在100℃下进行，动力学方程为-rA 2.9 ´10-7cA2mol·m-3·s-1。
反应物配比为丁醇醋酸＝4.972 1（摩尔比），每天生产醋酸丁酯2400kg（忽略分离损失），辅助生产时间为30min，混合物的密度视为常数。
等于750kg·m-3，试求当醋酸的转化率为50％时所需反应器的体积大小（装料系数取0.7）。
解MA 60 MB 74 MR 116 cA,0 ´750 1.753kmol·m-3 1753 mol·m-3 qn,A,0 1.724 kmol·h-1 1.724 ´103 mol·m-3 qV,0 0.9835m3·h-1 V qV,0tr t/ 0.9835 ´32.78 30 ´ 1.03m3 VR 1.47m3 4-6 某气相一级反应A →3R，反应速度常数k 8.3310-3s-1，在间歇反应器中进行，初始条件为纯A，总压为101325Pa。
化工原理第四章习题及答案
2空气岀口温度
3壁温
12、一定流量的液体在一
与物性都不变，改用一
增大
增大
增大
减小
减小 略有减小
AB
基本不变
基本不变
基本不变
■定，当空气
B
25>2.5mm的直管内作湍流流动,19X2mm的直管，则其 值将变为
其对流给热系数
=1000W/(m2-C)。如流量W/(m2C)。
1496
C 1585
A1059B
13、穿过三层平壁的稳定导热过程，如图所示。试比较第一层的热阻
小。C
D1678
R1与第二、三层热阻R2、R3的大
A C
A R1> (R2+R3)B R1< (R2+R3)
14、①在一列管式换热器中，
C R1= (R2+R3)D
用冷却水冷凝酒精蒸汽，换热器最好
无法比较
放置；冷却水应走
A C
3、列管式换热器中，壳程设有折流挡板，当两流体均无相变时，挡板能起强化传热的作用，其原因是
1；
2；
3。
1流速增大，使壳程 增大；
2流体大部分横穿流过管束，流道短，边界层薄，比顺着管子纵向流动高；
3流体在折流挡板间穿行时，流向及流速都在不断变化，增加了扰动，强化了传热。
4、 水蒸气冷凝时的比气体无相变时的大得多，其原因是气体的
近（
）。
D
A20°C；
B50C；
C 77.3C；
D 119.6C。
47、 已知在温度T时耐火砖的发射能力（辐射能力）大于铜的发射能力，则铜的黑度为（），耐火
砖的黑度为（）。A B
A；B；C ； D。
化工基础课后习题答案第四章
第四章：传质过程1. 压强为 1.013×105Pa 、温度为 25℃的系统中，N 2和O 2的混合气发生定常态扩散过程。
已知相距 5.00×10-3m 的两截面上，氧气的分压分别为 1.25×104Pa 、7.5×103Pa ；0℃时氧气在氮气中的扩散系数为 1.818×10-5 m 2·s -1。
求等物质的量反向扩散时：（1）氧气的扩散通量； （2）氮气的扩散通量；（3）与分压为 1.25×104Pa 的截面相距 2.5×10-3m 处氧气的分压。
解：（1）首先将 273K 时的扩散系数换算为 298K 时的值：P 0 T 1.75D = D 0P ( T 0) 5273 + 25 = 1.818×10-5 × 1.013×10 1.013×105 × ( 等物质的量反向扩散时氧的扩散通量为：N A= RTD l = ( p A,1– p A,2)2.119×10-51.75 =2.119×10-5 m 2·s -1273 )= 8.314 × 298 ×5.00×10-3 × (1.25×104 - 7.5×103 ) = 8.553×10-3 mol· m 2·s -1（2）由于该扩散过程为等物质的量反向扩散过程，所以 - N A= N B，即氮气的扩散通 量也为 8.553×10-3 mol· m 2·s -1。
（3）因为系统中的扩散过程为定常态，所以为定值，则：/p A,2/ = p A,1- N ARTl1.52×（1014）Pa 和反向扩散与单向扩散的传（2）H 质通量大小。
解：（1）当NH 3和H 2作等物质的量反向扩散时：N A= RTD l = ( p A,1– p A,2)1p B,m = p B.2- p B.1 = 9.65×104 - 8.614 ×104-27 = 9.12×104Pa㏑p B.2 ㏑ 9.65×10 p B.17.83×10-5 8.61×1041.013×105N A= 8.314 × 298 × 0.02 × 9.12×104 × (1.52×104 - 4.80×103)= 1.825 ×10-2 mol· m 2·s -1计算结果表明，单向扩散时的传质通量比等物质的量反向扩散时的传质通量大，前者是后者的 PPN A-5= 5.29×10l mol· m -2·s -1根据扩散量等于蒸发量，得：N A· A · dt = MρAA · A · dl23t = 995.7 × 10l 2p B,m = p B.1 - p B.2 = 9.624×104 - 1.0046×105-13 = 9.84×104Pa㏑ p B.1 p B.㏑ 9.624×10 1.006×105-51.0 =2.4×10 1.013×1058.314 × 293l G· 9.84×104( 5065 - 660)l G= 4.47×10-5m武汉大学3。
化工热力学课后习题第4章解答
第4章 非均相封锁体系热力学一、是不是题1. 偏摩尔体积的概念可表示为{}{}ii x P T i n P T ii x V nnV V ≠≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂=,,,,∂。
(错。
因关于一个均相放开系统，n 是一个变数，即(){}0,,≠∂∂≠in P T i n n )2. 在必然温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。
（对。
即常数===),(,ˆP T f f x f f i ii is i ）3. 理想气体混合物确实是一种理想溶液。
（对）4. 关于理想溶液，所有的混合进程性质转变均为零。
（错。
V ，H ，U ，C P ，C V 的混合进程性质转变等于零，对S ，G ，A 那么不等于零） 5. 关于理想溶液所有的逾额性质均为零。
（对。
因is EM M M-=）6. 理想溶液中所有组分的活度系数为零。
（错。
理想溶液的活度系数为1）7. 体系混合进程的性质转变与该体系相应的逾额性质是相同的。
（错。
同于4）8. 关于理想溶液的某一容量性质M ，那么__i i M M =。
（错，同于4）9.理想气体有f=P ，而理想溶液有i i ϕϕ=ˆ。
（对。
因i i i i i i is i isiPfPx x f Px f ϕϕ====ˆˆ） 10. 温度和压力相同的两种理想气体混合后，那么温度和压力不变，整体积为原先两气体体积之和，总热力学能为原两气体热力学能之和，总熵为原先两气体熵之和。
（错。
总熵不等于原先两气体的熵之和）11. 温度和压力相同的两种纯物质混合成理想溶液，那么混合进程的温度、压力、焓、热力学能、吉氏函数的值不变。
（错。
吉氏函数的值要发生转变）12. 因为G E (或活度系数)模型是温度和组成的函数，故理论上i γ与压力无关．（错。
理论上是T ，P ，组成的函数。
只有对低压下的液体，才近似为T 和组成的函数）13. 在常温、常压下，将10cm 3的液体水与20 cm 3的液体甲醇混合后，其整体积为 30 cm 3。
化工计算第四章物料衡算及课后习题及答案
第一节 物料衡算式 4—1 化工过程得类型
间歇操作 操作方式 半连续操作
连续操作
间歇操作: 原料一次加入,然后操作,最后一次出 料。
半连续操作: 进料分批,出料连续;或进料连 续,出料分批或一次。
特点: 间歇操作中,无物料进出设备,且设备内各 部分得组成和条件随时间而变。 半连续操作中,设备内各点得参 数(组成、条 件)随时间而变。
N元素平衡
2×0、79A＝2N
烟道气总量
M+N+P+Q＝100
过剩氧量
0、21A×0、25／1、25
＝M 解上述6个方程得要求得结果。(过程略)
由上例可知计算基准选取恰当与否,对计算难 易影响。所以要重视计算基准选取。
基准选取中几点说明:
(1)上面几种基准具体选哪种(有时几种共 用)视具体条件而定,难以硬性规定。
4、 写出化学反应方程式
包括所有主副反应,且为配平后得,将各反应 得选择性、收率注明。
5、选择合适得计算基准,并在流程图上注明基准值 计算中要将基准交代清楚,过程中基准变换时,
要加以说明。 6、列出物料衡算式,然后求解
1)列物料衡算式
无化学反应体系,按:(4—1)、(4—3)(连续稳定过程) 式。
(二)取1mol 空气为计算基准 1mol 空气为计算基准中氧量为0、21mol
燃烧丙烷耗氧量 0、21／1、25＝0、168 mol 燃烧丙烷得量 0、168／5＝0、 0336mol
衡算结果列于下表:
输
入
输
出
组分 摩尔 克 组分 摩尔 克
C3H8 0、
44 CO2 0、101 132
0336
O2 0、21 200 H2O 0、135 72
《化工设备机械基础》习题解答.
第一章化工设备材料及其选择
二.指出下列钢材的种类、含碳量及合金元素含量Ａ组
B组：
第二章
容器设计的基本知识
一.、指出下列压力容器温度与压力分级范围
[][25. 1=⨯
⨯==σσ
计算应力204.35MPa 7.75
2
7.75 (14002.252
(=⨯+⨯=
+=e
e i T T S S D P σ
应力校核
MPa 35113909. 0 9. 0=⨯⨯=φσs
φσσS T 9. 0 < ∴筒体水压试验强度足够
（4）封头厚度设计
半球形封头：
mm p D p S c
接接头系数υ=0.85,厚度附加量为C=2mm,试求筒体的最大工作应力.【解】（1）确定参数：p w =2MPa; p c =1.1p w =2.2MPa（装有安全阀）;
D i = DN=2000mm(钢板卷制; S n =22mm; S e = Sn -C=20mm
υ=0.85（题中给定）; C=2mm（题中给定）.
有效壁厚：Se = Sn－C = 16－3 = 13 mm（2）强度校核
最大允许工作压力[Pw ]
][ 2][e
i e t
w S D S p +=
φσMPa 33. 213
160013
85. 01702=+⨯⨯⨯=
∵ Pc＞[Pw ] ∴该贮罐强度不足
9、设计容器筒体和封头厚度。已知内径D i =1400mm,计算压力p c =1.8MPa,设计温度为40℃,材质为15MnVR,
化工原理课后习题答案详解第四章
第四章多组分系统热力学4.1有溶剂A与溶质B形成一定组成的溶液。
此溶液中B的浓度为c B，质量摩尔浓度为b B，此溶液的密度为。
以M A，M B分别代表溶剂和溶质的摩尔质量，若溶液的组成用B的摩尔分数x B表示时，试导出x B与c B，x B与b B之间的关系。
解：根据各组成表示的定义4.2D-果糖溶于水（A）中形成的某溶液，质量分数，此溶液在20 ︒C时的密度。
求：此溶液中D-果糖的（1）摩尔分数；（2）浓度；（3）质量摩尔浓度。
解：质量分数的定义为4.3在25 ︒C，1 kg水（A）中溶有醋酸（B），当醋酸的质量摩尔浓度b B介于和之间时，溶液的总体积。
求：（1）把水（A）和醋酸（B）的偏摩尔体积分别表示成b B的函数关系。
（2）时水和醋酸的偏摩尔体积。
解：根据定义当时4.460 ︒C时甲醇的饱和蒸气压是84.4 kPa，乙醇的饱和蒸气压是47.0 kPa。
二者可形成理想液态混合物。
若混合物的组成为二者的质量分数各50 %，求60 ︒C 时此混合物的平衡蒸气组成，以摩尔分数表示。
解：质量分数与摩尔分数的关系为求得甲醇的摩尔分数为根据Raoult定律4.580 ︒C是纯苯的蒸气压为100 kPa，纯甲苯的蒸气压为38.7 kPa。
两液体可形成理想液态混合物。
若有苯-甲苯的气-液平衡混合物，80 ︒C时气相中苯的摩尔分数，求液相的组成。
解：根据Raoult定律4.6在18 ︒C，气体压力101.352 kPa下，1 dm3的水中能溶解O2 0.045 g，能溶解N2 0.02 g。
现将 1 dm3被202.65 kPa空气所饱和了的水溶液加热至沸腾，赶出所溶解的O2和N2，并干燥之，求此干燥气体在101.325 kPa，18 ︒C下的体积及其组成。
设空气为理想气体混合物。
其组成体积分数为：，解：显然问题的关键是求出O2和N2的Henry常数。
18 ︒C，气体压力101.352 kPa下，O2和N2的质量摩尔浓度分别为这里假定了溶有气体的水的密度为（无限稀溶液）。
化学工程基础第四章作业答案.doc
化学工程基础第四章作业答案第四章化学反应工程的基本原理4-2 在一定条件下，SO2催化制取SO3的反应式为已知反应器入口处SO2的浓度是7.15（摩尔分数，下同），出口物料中含SO2 0.48, 求SO2的转化率。
解∵∴4-3 已知700℃、3´105Pa（绝压）下的反应C4H10 → 2C2H4 H2 （A）（B）反应开始时C4H10为116kg。
求当反应完成50时，cA、pA、yA、cB各为多少解依题意yA,0 1，xA 50 cA,0 37.09kmol·m-3 cA 9.27 kmol·m-3 pA 7.5 ´ 104Pa yA 0.25 kmol·m-3 4-4 乙醇在装有氧化铝催化剂的固定床反应器中脱水，生成乙烯C2H5OH → C2H4 H2O 测得每次投料0.50kg乙醇，可得0.26kg乙烯，剩余0.03kg乙醇未反应。
求乙醇转化率、乙烯的产率和选择性。
解乙醇总消耗量0.50 - 0.03 0.47kg 其转化率xA ´100 94 设生成0.26kg乙烯需乙醇a kg a 0.427kg 乙烯的选择性Sp 0.909 乙烯的收率Yp Sp·xA 0.909 ´0.94 0.854 4-5 在间歇操作搅拌釜中用醋酸和丁醇反应生产醋酸丁酯，反应式为CH3COOH C4H9OH CH3COOC4H9 H2O （A）B （R）（S）已知反应在100℃下进行，动力学方程为-rA 2.9 ´10-7cA2mol·m-3·s-1。
反应物配比为丁醇醋酸＝4.972 1（摩尔比），每天生产醋酸丁酯2400kg（忽略分离损失），辅助生产时间为30min，混合物的密度视为常数。
等于750kg·m-3，试求当醋酸的转化率为50％时所需反应器的体积大小（装料系数取0.7）。
解MA 60 MB 74 MR 116 cA,0 ´750 1.753kmol·m-3 1753 mol·m-3 qn,A,0 1.724 kmol·h-1 1.724 ´103 mol·m-3 qV,0 0.9835m3·h-1 V qV,0tr t/ 0.9835 ´32.78 30 ´ 1.03m3 VR 1.47m3 4-6 某气相一级反应A →3R，反应速度常数k 8.3310-3s-1，在间歇反应器中进行，初始条件为纯A，总压为101325Pa。
化工基础(兰州文理学院)知到章节答案智慧树2023年
化工基础（兰州文理学院）知到章节测试答案智慧树2023年最新第一章测试1.化工原理中的“三传”是指（）。
参考答案:动量传递、热量传递、质量传递2.下列单元操作中属于动量传递的有（）。
参考答案:流体输送3.下列单元操作中属于质量传递的有（）。
参考答案:液体精馏4.下列单元操作中属于热量传递的有（）。
参考答案:加热冷却5.l kgf/cm2=（）mmHg=（） N/m2。
正确的是（）参考答案:0.753;980006.在 26 ℃和1大气压下 ,CO2 在空气中的分子扩散系数 D 等于4.1000000000000005px2/s, 将此数据换算成m2/h 单位, 正确的答案为( )。
参考答案:0.05904 m2/h7.己知通用气体常数 R=82.06atmNaN3/mol·K, 将此数据换算成用kJ/kmol.K所表示的量 , 应为( )。
参考答案:8.3148.单位时间内过程的变化率称为（）。
参考答案:过程速率正确答案是：9.一个过程在一定条件下能否进行，以及进行到什么程度，只有通过（）来判断。
参考答案:平衡关系10.常见的单位制有（）。
参考答案:其余都是第二章测试1.层流与湍流的本质区别是（）的不同。
参考答案:运动方式2.流体湍流流动时，层流内层越薄，则流动阻力（）。
参考答案:越大3.伯努利方程式中u2/2的单位是( ),u2/2g的单位是( ),ρu2/2的单位是( )（）。
参考答案:J/kg、m、Pa4.流体在圆管内层流流动时，其摩擦系数λ为（）。
参考答案:64/Re5.流体流动处于一般湍流区时，摩擦系数λ与（）的有关。
参考答案:雷诺准数和相对粗糙度6.流体流动若处于完全湍流（阻力平方）区，（）的摩擦系数λ仅与相对粗糙度有关。
参考答案:粗糙管7.解决输送任务所需设备功率问题需依据（）定量计算。
参考答案:伯努利方程8.离心泵开车前必须先灌泵，其作用是为了防止（）。
参考答案:气缚现象9.离心泵启闭时均需关闭出口阀再动作，其目的是防止（）。
化工热力学第四章答案
Tr1
320 273.15 647.3
0.9163 ，
pr1
1.62 22.05
0.07347
由式（2-31a）、式（3-46）、式（2-31b）和式（3-47）可得
B10
0.083
0.422 T 1.6
r1
0.083
0.422 (0.9163)1.6
0.4023
dB10 dTr1
Q1
450 18.016
34.5
(115.8
230.4)
=
-98842.5 kJ·h-1
因最后的蒸汽的干度为 0.96，故需移去因相变而产生的冷凝热，从附表 3 查得 0.138MPa 时
的 hfg =2235.91 kJ·kg-1，则
Q2 450 0.04 hf g 450 0.04 2235.91= -40246.4 kJ·h-1
输送 1kg 蒸汽所需时间，
t
1 m
3600 104
0.36skg 1
透平机输出的功率为，
P
Ws t
924.08 0.36
2566.89kW
（2）若忽略进、出口蒸汽的动能和位能变化，则
mgz
0，
1 2
mu 2
0
，所以，
Ws' h (2300 3230) 930kJ kg 1
h2=x·hg+(1-x) hs' = 0.96 2701.7+0.04 485.4=2613.0 kJ·kg-1
《化工设备机械基础》第四章习题解答
第四章 内压薄壁圆筒与封头的强度设计二、 填空题A 组：1. 有一容器,其最高气体工作压力为1.6Mpa,无液体静压作用,工作温度≤150℃且装有安全阀,试确定该容器的设计压力p=(1.76 )Mpa;计算压力p c =( 1.76 )Mpa;水压试验压力p T =(2.2 )MPa.2. 有一带夹套的反应釜,釜内为真空,夹套内的工作压力为0.5MPa,工作温度<200℃,试确定:(1)釜体的计算压力(外压)p c =( -0.6 )MPa;釜体水压试验压力p T =( 0.75 )MPa.(2)夹套的计算压力(内压)p c =( 0.5 )MPa;夹套的水压试验压力p T =( 0.625 )MPa.3. 有一立式容器,下部装有10m 深,密度为ρ=1200kg/m3的液体介质,上部气体压力最高达0.5MPa,工作温度≤100℃,试确定该容器的设计压力p=( 0.5 )MPa;计算压力p c =( 0.617 )MPa;水压试验压力p T =(0.625 )MPa.4. 标准碟形封头之球面部分内径R i =( 0.9 )D i ;过渡圆弧部分之半径r=( 0.17 )D i .5. 承受均匀压力的圆平板,若周边固定,则最大应力是(径向 )弯曲应力,且最大应力在圆平板的(边缘 )处;若周边简支,最大应力是( 径向 )和( 切向 )弯曲应力,且最大应力在圆平板的( 中心 )处.6. 凹面受压的椭圆形封头,其有效厚度Se 不论理论计算值怎样小,当K ≤1时,其值应小于封头内直径的( 0.15 )%;K>1时,Se 应不小于封头内直径的( 0.3 )%.7. 对于碳钢和低合金钢制的容器,考虑其刚性需要,其最小壁厚S min =( 3 )mm;对于高合金钢制容器,其最小壁厚S min =( 2 )mm.8. 对碳钢,16MnR,15MnNbR 和正火的15MnVR 钢板制容器,液压试验时,液体温度不得低于( 5 ) ℃,其他低合金钢制容器(不包括低温容器),液压试验时,液体温度不得低于( 15 ) ℃.三、 判断是非题(是者画√;非者画×)1. 厚度为60mm 和6mm 的16MnR 热轧钢板,其屈服点是不同的,且60mm 厚钢板的σs 大于6mm 厚钢板的σs . ( × )2. 依据弹性失效理论,容器上一处的最大应力达到材料在设计温度下的屈服点σs(t)时,即宣告该容器已经”失效”. ( √ )3. 安全系数是一个不断发展变化的数据,按照科学技术发展的总趋势,安全系数将逐渐变小. ( √ )4. 当焊接接头结构形式一定时,焊接接头系数随着监测比率的增加而减小. ( × )5. 由于材料的强度指标σb 和σs(σ0.2)是通过对试件作单向拉伸试验而侧得,对于二向或三向应力状态,在建立强度条件时,必须借助于强度理论将其转换成相当于单向拉伸应力状态的相当应力. ( √ ）四、 工程应用题A 组：1、 有一DN2000mm 的内压薄壁圆筒,壁厚Sn=22mm,承受的最大气体工作压力p w =2MPa,容器上装有安全阀,焊接接头系数φ=0.85,厚度附加量为C=2mm,试求筒体的最大工作应力.【解】（1）确定参数：p w =2MPa; p c =1.1p w =2.2MPa （装有安全阀）;D i = DN=2000mm( 钢板卷制); S n =22mm; S e = S n -C=20mmφ=0.85（题中给定）; C=2mm （题中给定）.（2）最大工作应力：a e e i c t MP S S D p 1.111202)202000(2.22)(=⨯+⨯=+=σ 2、 某球形内压薄壁容器,内径为D i =10m,厚度为S n =22mm,若令焊接接头系数φ=1.0,厚度附加量为C=2mm,试计算该球形容器的最大允许工作压力.已知钢材的许用应力[σ]t =147MPa.【解】（1）确定参数：D i =10m; S n =22mm; φ=1.0; C=2mm;[σ]t =147MPa.S e = S n -C=20mm.（2）最大工作压力：球形容器.a e i e t w MP S D S P 17.12010000200.11474][4][=+⨯⨯⨯=+=φσ3、 某化工厂反应釜,内径为1600mm,工作温度为5℃~105℃,工作压力为1.6MPa,釜体材料选用0Cr18Ni9Ti 。
化工热力学第四章答案
输送 1kg 蒸汽所需时间，
t
1 m
3600 104
0.36skg 1
透平机输出的功率为，
P
Ws t
924.08 0.36
2566.89kW
（2）若忽略进、出口蒸汽的动能和位能变化，则
mgz
0，
1 2
mu 2
0
，所以，
Ws' h (2300 3230) 930kJ kg 1
kg-1（1atm，100℃），忽略温度对 Cp 的影响，求出过热水的焓值 hl' ，
hl' = hl +Cp T =456.17+4.18 7=485.4 kJ·kg-1
当 p2=0.138MPa，t2=（108.79+7）=115.8℃，查附表 3 得过热水蒸气的焓，hg=2701.7 kJ· kg-1，则，
h2=x·hg+(1-x) hs' = 0.96 2701.7+0.04 485.4=2613.0 kJ·kg-1
式中 x 为水蒸气的干度，从式（E1）知，
ws=q- h =-11.716-（2613.0-2934.8）=310.1 kJ·kg-1
故
Pout=ws·m=
310.1 450 3600
（2）为了在透平机停工检修时工艺过程水蒸汽不至于中断，有人建议将现有水蒸汽经节流 阀使其压力降至 0.138MPa，然后再经冷却就可得到工艺过程所要求的水蒸汽。试计算从节 流后的水蒸汽需要移去的最少热量。
【解】（1） 不计位能和动能的影响，则式（4-17）可写成，
h q ws
依题，
《化工设备机械基础》第四章习题解答
第四章 内压薄壁圆筒与封头的强度设计二、 填空题A 组：1. 有一容器,其最高气体工作压力为1.6Mpa,无液体静压作用,工作温度≤150℃且装有安全阀,试确定该容器的设计压力p=(1.76 )Mpa;计算压力p c =( 1.76 )Mpa;水压试验压力p T =(2.2 )MPa.2. 有一带夹套的反应釜,釜内为真空,夹套内的工作压力为0.5MPa,工作温度<200℃,试确定:(1)釜体的计算压力(外压)p c =( -0.6 )MPa;釜体水压试验压力p T =( 0.75 )MPa.(2)夹套的计算压力(内压)p c =( 0.5 )MPa;夹套的水压试验压力p T =( 0.625 )MPa.3. 有一立式容器,下部装有10m 深,密度为ρ=1200kg/m3的液体介质,上部气体压力最高达0.5MPa,工作温度≤100℃,试确定该容器的设计压力p=( 0.5 )MPa;计算压力p c =( 0.617 )MPa;水压试验压力p T =(0.625 )MPa.4. 标准碟形封头之球面部分内径R i =( 0.9 )D i ;过渡圆弧部分之半径r=( 0.17 )D i .5. 承受均匀压力的圆平板,若周边固定,则最大应力是(径向 )弯曲应力,且最大应力在圆平板的(边缘 )处;若周边简支,最大应力是( 径向 )和( 切向 )弯曲应力,且最大应力在圆平板的( 中心 )处.6. 凹面受压的椭圆形封头,其有效厚度Se 不论理论计算值怎样小,当K ≤1时,其值应小于封头内直径的( 0.15 )%;K>1时,Se 应不小于封头内直径的( 0.3 )%.7. 对于碳钢和低合金钢制的容器,考虑其刚性需要,其最小壁厚S min =( 3 )mm;对于高合金钢制容器,其最小壁厚S min =( 2 )mm.8. 对碳钢,16MnR,15MnNbR 和正火的15MnVR 钢板制容器,液压试验时,液体温度不得低于( 5 ) ℃,其他低合金钢制容器(不包括低温容器),液压试验时,液体温度不得低于( 15 ) ℃.三、 判断是非题(是者画√;非者画×)1. 厚度为60mm 和6mm 的16MnR 热轧钢板,其屈服点是不同的,且60mm 厚钢板的σs 大于6mm 厚钢板的σs .( × )2. 依据弹性失效理论,容器上一处的最大应力达到材料在设计温度下的屈服点σs(t)时,即宣告该容器已经”失效”.( √ )3. 安全系数是一个不断发展变化的数据,按照科学技术发展的总趋势,安全系数将逐渐变小.( √ )4. 当焊接接头结构形式一定时,焊接接头系数随着监测比率的增加而减小. ( × )5. 由于材料的强度指标σb 和σs(σ0.2)是通过对试件作单向拉伸试验而侧得,对于二向或三向应力状态,在建立强度条件时,必须借助于强度理论将其转换成相当于单向拉伸应力状态的相当应力. ( √ ）四、 工程应用题A 组：1、 有一DN2000mm 的内压薄壁圆筒,壁厚Sn=22mm,承受的最大气体工作压力p w =2MPa,容器上装有安全阀,焊接接头系数φ=0.85,厚度附加量为C=2mm,试求筒体的最大工作应力.【解】（1）确定参数：p w =2MPa; p c =1.1p w =2.2MPa （装有安全阀）;D i = DN=2000mm( 钢板卷制); S n =22mm; S e = S n -C=20mmφ=0.85（题中给定）; C=2mm （题中给定）.（2）最大工作应力：a e e i c t MP S S D p 1.111202)202000(2.22)(=⨯+⨯=+=σ 2、 某球形内压薄壁容器,内径为D i =10m,厚度为S n =22mm,若令焊接接头系数φ=1.0,厚度附加量为C=2mm,试计算该球形容器的最大允许工作压力.已知钢材的许用应力[σ]t =147MPa.【解】（1）确定参数：D i =10m; S n =22mm; φ=1.0; C=2mm; [σ]t =147MPa.S e = S n -C=20mm.（2）最大工作压力：球形容器.a e i e t w MP S D S P 17.12010000200.11474][4][=+⨯⨯⨯=+=φσ3、 某化工厂反应釜,内径为1600mm,工作温度为5℃~105℃,工作压力为1.6MPa,釜体材料选用0Cr18Ni9Ti 。
《化工设备机械基础》习题解答.
1010
==b
a
标准椭圆形封头
b b
b y x A R R
2
22
1
, :
, 0=
=
==点（
MP S
Pa m
5. 5020
10101=⨯=
=
=θσσ
MPa sb
P B b a x a
m
3. 43 (2 2
2
2
4
=--
=
σ
点：
MPa b a x a a sb
P b
a
x a
7. 27 (2 (2 22244
二.指出下列钢材的种类、含碳量及合金元素含量Ａ组
B组：
第二章
容器设计的基本知识
一.、指出下列压力容器温度与压力分级范围
第三章内压薄壁容器的应力分析
和MP S
m
638
44=⨯=
=
σ
S
P R
R
m =
+
2
1
θ
MP S
PD
634==
σ
θ
2.圆锥壳上之A点和B点，已知：p=0.5Mpa，D=1010mm，S=10mm，a=30o。
cr
e cr 2. 1625]
[ (
(295. 12215517. 10
【解】（1）确定参数：D i =10m; S n =22mm; υ=1.0; C=2mm; [σ]t =147MPa.
S e = Sn -C=20mm.
（2）最大工作压力：球形容器.
a e
i e t
w MP S D S P 17. 120
1000020
0. 11474][4][=+⨯⨯⨯=
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2、如习题1燃烧炉得平壁就是一层厚度为230mm 得耐火砖( λ =1、163)、一层普通砖厚度为240mm 得普通砖( λ =0、5815)与一层厚度为40mm 得保温材料( λ =0、07)砌成,当定态后测得内壁面温度为720 ℃ ,保温材料外表面温度为70 ℃ 。
试计算耐火砖与普通砖、普通砖与保温材料间得交界面温度。
解:
3.平壁炉就是用内层为120mm 厚得耐火砖与外层为230mm 得普通砖砌成。
两种砖得导热系数均为未知。
测得炉内壁温度为800℃,炉外侧壁面温度为113℃。
为减少热损失,后又在普通砖外包一层厚度为50mm 、导热系数为0、2 W/(m·℃)得石棉。
包扎后测得各层温度为:炉内壁温度为800℃,耐火砖与普通砖界面温度为686℃,普通砖与石棉界面温度为405℃,石棉外侧温度为77℃。
试求包扎后热损失较原来热损失减小得百分数
?
14312
12372070
550023024004116305815007t t A A
......A A A Φδδδλλλ--===++++
4、 在φ50mm ×5mm 得不锈钢管(λ1 = 16W ·m -1·K -1)外包扎30mm 厚得石棉(λ2 = 0、22W ·m -1·K -1),测得管内壁面温度为600℃,石棉外壁面温度为100℃;试求每米管线得热损失。
若上述温差保持不变,欲使热损失减少60％,在石棉外层再包裹一层保温材料(λ3 = 0、07) 。
问:该保温材料得厚度应为多少？
解:
⑴管线得热损失
Q/L = ·Δt
=
①管线各层半径 r 1 =(50 - 2×5)/2 = 20(mm) = 0、02m,
r 2 = r 1 + 5×10-3
= 0、025(m),r 3 = r 2 + 30×10-3
= 0、055(m); ②导热系数
λ1 = 16W ·m -1·K -1 ,λ2 = 0、22W ·m -1·K -1 。
—18—
③管线得热损失
Q/L = =
= 873(J ·s -1·m -1) ⑵需加保温层得厚度 ①确定管线得热损失
Q ’/L = 873 - 873×60％
= 349、2(J ·s -1·m -1)
②求r 4
349、2 = r 4 - r 3
30mm
5mm 50mm
0、014 + 3、584 3140
2π
Σ[ · ] ln r 1 r i+1 1 λi 2×3、14(600 - 100) [ ·ln + •ln ] r 1 r 2 1 λ1
1
λ2 r 2 r 3 30mm
5mm 50mm
3140 [ ·ln + •ln ] 20 25 1 16 1 0、22 25 55 0、014 + 3、584 + •ln
3140
1
0、07
55 r 4 3、598 + •ln
3140
1
0、07
55 r 4
=
移项整理有:
349、2×[3、598 + 14、29·ln(r
4
/55)] = 3140
1256、4 + 4990·ln(r
4
/55) = 3140
则:
ln(r
4
/55) =(3140 - 1256、4)/4990 = 0、377
lnr
4
= 0、377 + ln55 = 0、377 + 4、007 = 4、384 即:
r
4
= arcln4、384 = 80(mm)
③确定保温材料得厚度
r 4 - r
3
= 80 - 55 = 25(mm)= 0、025m
9.在一列管换热器中,用水蒸气加热原油。
管子规格为Φ25mm×2、5mm,管内原油得表面传热系数为1000 W·m-2·K-1,管内污垢层得热阻系数R h,1=1、5 ×10-3m2·K·W -1;管外水蒸气加热原油,管外水蒸气冷凝得表面传热系数为10000 W·m-2·K-1,管外污垢热阻及管壁得热阻可忽略不计,试求传热系数及各部分热阻占总热阻得百分数。
解:基于管外表面得K2用下式计算。