化工原理 王晓红版 习题答 案
(完整版)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。
化工原理实验课后思考题答案及习题
实验一流体流动阻力的测定1.进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门？为什么？答：在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，若关闭，将无法排气，启动离心泵后会发生气缚现象，无法输送液体。
2.如何检验系统内的空气已被排除干净？答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内的空气没排干净。
3.在U形压差计上装设“平衡阀”有何作用？在什么情况下它是开着的，又在什么情况下它应该关闭的？答：用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。
平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。
4.U行压差计的零位应如何校正？答：打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可U行压差计进行零点校验。
5.为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘？答：为对数可以把乘、除因变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。
6.本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法，它们有什么特点？答：测流量用转子流量计、测压强用U形管压差计，差压变送器。
转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。
U形管压差计结构简单，使用方便、经济。
差压变送器，将压差转换成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差~电流回归式算出相应的压差，可测大流量下的压强差。
7.是否要关闭流程尾部的流量调节答：不能关闭流体阻力的测定主要根据压头来确定；尾部的流量调解阀；起的作用是调解出流量；由于测试管道管径恒定；根据出流量可以确定管道内流体流速；而流速不同所测得的阻力值是不同的；这个在水力计算速查表中也有反映出的。
化工原理课后题答案
化工原理课后题答案(部分)(总20页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--化工原理第二版第1章蒸馏1.已知含苯（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。
苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。
t（℃） 85 90 95 100 105x解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B*，P A*，由于总压P = 99kPa，则由x = (P-P B*)/(P A*-P B*)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x图数据。
以t = ℃为例 x =（99-40）/（）=同理得到其他温度下液相组成如下表根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线由图可得出当x = 时，相应的温度为92℃2.正戊烷（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 下该溶液的平衡数据。
温度 C5H12K C6H14饱和蒸汽压(kPa)解：根据附表数据得出相同温度下C5H12（A）和C6H14（B）的饱和蒸汽压以t = ℃时为例，当t = ℃时 P B* =查得P A*=得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表t(℃) 248 251 279 289P A*(kPa)利用拉乌尔定律计算平衡数据平衡液相组成以℃时为例当t= ℃时 x = (P-P B*)/(P A*-P B*)=（）/（）= 1平衡气相组成以℃为例当t= ℃时 y = P A*x/P = ×1/ = 1同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下t(℃) 279 289x 1 0y 1 0根据平衡数据绘出t-x-y曲线3.利用习题2的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，并与习题2 的结果相比较。
解：①计算平均相对挥发度理想溶液相对挥发度α= P A*/P B*计算出各温度下的相对挥发度：t(℃)α - - - - - - - -取℃和279℃时的α值做平均αm= （+）/2 =②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值当x = 时，y = ×[1+×]=同理得到其他y值列表如下t(℃) 279 289αx 1 0y 1 0③作出新的t-x-y'曲线和原先的t-x-y曲线如图4.在常压下将某原料液组成为（易挥发组分的摩尔）的两组溶液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏，若汽化率为1/3，试求两种情况下的斧液和馏出液组成。
化工原理王晓红版习题答案第二章资料
第2章1．锅炉钢板壁厚mm 201=δ，其导热系数()K m W/5.461⋅=λ。
若粘附在锅炉内壁上的水垢层厚度为1mm 2=δ，其导热系数()K m 162W/.12⋅=λ。
已知锅炉钢板外表面温度为523K 1=t ，水垢内表面温度为473K 3=t ，求锅炉每平方米表面积的传热速率，并求钢板内表面的温度2t 。
（原题1）解：该题为圆筒壁的热传导问题，如果设锅炉的半径为r ，则02.01+=r r ，r r =2，001.03-=r r ，根据题意，可以得到321r r r ≈≈，所以21m m S S ≈ 由圆筒壁的导热速率方程：22211131111m m ni mii in S b S b t t S b t t Q λλλ+-=-=∑=+ 其中，K 5231=t ，K 4733=t ，()K m W/5.461⋅=λ，()K m W/162.12⋅=λ，m 02.01=b ，m 001.02=b ，S S S m m =≈21。
所以22221131W/m 874.3W/m 162.15.46473523=+-=+-==λλt t S Q q根据圆筒壁的导热速率方程：11121111m i mii in S t t S b t t Q λλ-=-=∑=+ 可以得到：)K (3.5065.46002.0874.3523-1112=⨯-==λqb t t2．在一φ60×3.5mm 的钢管外包有两层绝热材料，里层为40mm 的氧化镁粉，平均导热系数()℃m 07W/.0⋅=λ；外层为20mm 的石棉层，平均导热系数()℃m 15W/.0⋅=λ。
现用热电偶测得管内壁温度为500℃，最外层表面温度为80℃。
已知钢管的平均导热系数()℃m W/45⋅=λ，试求每米管长的热损失及两层保温层界面的温度。
（原题2）解：根据圆筒壁的热传导传热速率计算公式：33322211141333222111411112m m m m m m ni mii in r b r b r b t t πL S b S b S b t t S b t t Q λλλλλλλ++-=++-=-=∑=+ 式中：t 1=500℃，t 4=80℃，r 1=60/2-3.5=26.5(mm)，r 2=60/2=30(mm)，r 3=30+40=70(mm)，r 4=70+20=90(mm)，b 1=3.5mm ，b 2=40mm ，b 3=30mm ，λ1=45W/( m·℃)，λ2=0.07W/( m·℃)，λ3=0.15W/( m·℃)。
化工原理实验课后思考题答案及习题
化工原理实验课后思考题答案及习题实验一、流体流动阻力的测定1、进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门？为什么？答：在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，若关闭，将无法排气，启动离心泵后会发生气缚现象，无法输送液体。
2、如何检验系统内的空气已经被排除干净？答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内的空气没排干净。
3、在U形压差计上装设“平衡阀”有何作用？在什么情况下它是开着的，又在什么情况下它应该关闭的？答：用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。
平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。
4、U行压差计的零位应如何校正？答：先打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可U行压差计进行零点校验。
5、为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘？答：为对数可以把乘、除因变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。
6、你在本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法，它们各有什么特点？答：测流量用转子流量计、测压强用U形管压差计，差压变送器。
转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。
U形管压差计结构简单，使用方便、经济。
差压变送器，将压差转换成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差~电流回归式算出相应的压差，可测大流量下的压强差。
实验二、离心泵特性曲线的测定1、离心泵启动前为什么要先灌水排气？本实验装置中的离心泵在安装上有何特点?答：为了防止打不上水、即气缚现象发生。
2、启动泵前为什么要先关闭出口阀，待启动后，再逐渐开大？而停泵时，也要先关闭出口阀？答：防止电机过载。
化工原理实验课后思考题答案及习题——2023年整理
实验一流体流动阻力的测定1.进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门？为什么？答：在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，若关闭，将无法排气，启动离心泵后会发生气缚现象，无法输送液体。
2.如何检验系统内的空气已被排除干净？答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内的空气没排干净。
3.在U形压差计上装设“平衡阀”有何作用？在什么情况下它是开着的，又在什么情况下它应该关闭的？答：用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。
平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。
4.U行压差计的零位应如何校正？答：打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可U行压差计进行零点校验。
5.为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘？答：为对数可以把乘、除因变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。
6.本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法，它们有什么特点？答：测流量用转子流量计、测压强用U形管压差计，差压变送器。
转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。
U形管压差计结构简单，使用方便、经济。
差压变送器，将压差转换成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差~电流回归式算出相应的压差，可测大流量下的压强差。
7.是否要关闭流程尾部的流量调节答：不能关闭流体阻力的测定主要根据压头来确定；尾部的流量调解阀；起的作用是调解出流量；由于测试管道管径恒定；根据出流量可以确定管道内流体流速；而流速不同所测得的阻力值是不同的；这个在水力计算速查表中也有反映出的。
化工原理课后题答案部分
化工原理第二版第1章蒸馏1.已知含苯摩尔分率的苯-甲苯混合液,若外压为99kPa,试求该溶液的饱和温度;苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表;t℃ 85 90 95 100 105x解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压PB ,PA,由于总压P = 99kPa,则由x = P-PB /PA-PB可得出液相组成,这样就可以得到一组绘平衡t-x图数据;以t = ℃为例 x =99-40/=同理得到其他温度下液相组成如下表根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线由图可得出当x = 时,相应的温度为92℃2.正戊烷C5H12和正己烷C6H14的饱和蒸汽压数据列于本题附表,试求P = 下该溶液的平衡数据;温度 C5H 12K C6H 14饱和蒸汽压kPa解：根据附表数据得出相同温度下C5H12A和C6H14B的饱和蒸汽压以t = ℃时为例,当t = ℃时 PB=查得PA=得到其他温度下AB的饱和蒸汽压如下表t℃ 248 251 279 289PAPBkPa利用拉乌尔定律计算平衡数据平衡液相组成以℃时为例当t= ℃时 x = P-PB /PA-PB=/= 1平衡气相组成以℃为例当t= ℃时 y = PAx/P = ×1/ = 1同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下t℃ 279 289x 1 0y 1 0根据平衡数据绘出t-x-y曲线3.利用习题2的数据,计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据,并与习题2 的结果相比较;解：①计算平均相对挥发度理想溶液相对挥发度α= PA /PB计算出各温度下的相对挥发度：t℃α - - - - - - - -取℃和279℃时的α值做平均αm= +/2 =②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值当x = 时,y = ×1+×=同理得到其他y值列表如下t℃ 279 289αx 1 0y 1 0③作出新的t-x-y'曲线和原先的t-x-y曲线如图4.在常压下将某原料液组成为易挥发组分的摩尔的两组溶液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏,若汽化率为1/3,试求两种情况下的斧液和馏出液组成;假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y = +解：①简单蒸馏由lnW/F=∫xxFdx/y-x 以及气液平衡关系y = +得lnW/F=∫xxFdx/ = ∵汽化率1-q = 1/3则 q = 2/3 即 W/F = 2/3 ∴ln2/3 = 解得x = 代入平衡关系式y = + 得y =②平衡蒸馏由物料衡算 FxF= Wx + DyD + W = F 将W/F = 2/3代入得到xF= 2x/3 + y/3 代入平衡关系式得x = 再次代入平衡关系式得 y =5.在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四硫化碳所组成的混合液;已知原料液流量F为4000kg/h,组成xF 为二硫化碳的质量分率,下同;若要求釜液组成xW不大于,馏出液回收率为88％;试求馏出液的流量和组分,分别以摩尔流量和摩尔分率表示;解：馏出回收率 = DxD /FxF= 88％得馏出液的质量流量DxD = FxF88％ = 4000×× = 1056kg/h结合物料衡算 FxF = WxW+ DxDD + W = F 得xD=馏出液的摩尔流量 1056/76× = h以摩尔分率表示馏出液组成 xD= 76/76+154=6.在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇与说.6均为摩尔分率的溶液,试求以下各种进料状况下的q值;1进料温度40℃；2泡点进料；3饱和蒸汽进料;常压下甲醇-水溶液的平衡数据列于本题附表中;温度t 液相中甲醇的气相中甲醇的温度t 液相中甲醇的气相中甲醇的℃摩尔分率摩尔分率℃摩尔分率摩尔分率100解：1进料温度40℃℃时,甲醇的汽化潜热r1= 825kJ/kg水蒸汽的汽化潜热r2= kg℃时 ,甲醇的比热 CV1= kg·℃水蒸汽的比热 CV2= kg·℃查附表给出数据当xA= 时,平衡温度t = ℃∴40℃进料为冷液体进料即将1mol进料变成饱和蒸汽所需热量包括两部分一部分是将40℃冷液体变成饱和液体的热量Q1,二是将℃饱和液体变成气体所需要的汽化潜热Q2 ,即 q = Q1+Q2/ Q2= 1 + Q1/Q2Q1= ×32××= kgQ2= 825××32 + ××18 = kJ/kg∴q = 1 +Q1/Q2=2泡点进料泡点进料即为饱和液体进料∴q = 13饱和蒸汽进料 q = 07.对习题6中的溶液,若原料液流量为100kmol/h,馏出液组成为,釜液组成为以上均为易挥发组分的摩尔分率,回流比为,试求产品的流量,精馏段的下降液体流量和提馏段的上升蒸汽流量;假设塔内气液相均为恒摩尔流;解：①产品的流量由物料衡算 FxF = WxW+ DxDD + W = F 代入数据得W = kmol/h∴产品流量 D = 100 – = kmol/h②精馏段的下降液体流量LL = DR = × = kmol/h③提馏段的上升蒸汽流量V'40℃进料q =V = V' + 1-qF = D1+R= kmol/h∴ V' = kmol/h8.某连续精馏操作中,已知精馏段 y = + ；提馏段y = –若原料液于露点温度下进入精馏塔中,试求原料液,馏出液和釜残液的组成及回流比;解：露点进料 q = 0即精馏段 y = + 过xD ,xD∴xD=提馏段 y = –过xW ,xW∴xW=精馏段与y轴交于0 ,xD /R+1 即 xD/R+1=∴R =连立精馏段与提馏段操作线得到交点坐标为 ,∴ xF=9.在常压连续精馏塔中,分离苯和甲苯的混合溶液;若原料为饱和液体,其中含苯摩尔分率,下同;塔顶馏出液组成为,塔底釜残液组成为,回流比为,试求理论板层数和加料板位置;苯-甲苯平衡数据见例1-1;解：常压下苯-甲苯相对挥发度α=精馏段操作线方程 y = Rx/R+1= 2x/3 + 3= 2x/3 +精馏段 y1 = xD= 由平衡关系式 y = αx/1 +α-1x 得x1= 再由精馏段操作线方程 y = 2x/3 + 得y 2 = 依次得到x2= y3=x3= y4=x4= ∵x4﹤ xF= < x3精馏段需要板层数为3块提馏段 x1'= x4=提馏段操作线方程 y = L'x/L'-W- WxW/L'-W 饱和液体进料 q = 1L'/L'-W= L+F/V = 1 + W/3D由物料平衡 FxF = WxW+ DxDD + W = F 代入数据可得 D = WL'/L'-W= 4/3 W/L'-W= W/L+D= W/3D = 1/3 即提馏段操作线方程 y' = 4x'/3 – 3∴y'2=由平衡关系式 y = αx/1 +α-1x 得 x'2=依次可以得到y'3= x'3=y'4= x'4=y'5= x'5=∵ x'5 < xW= < x4'∴提馏段段需要板层数为4块∴理论板层数为 n = 3 + 4 + 1 = 8 块包括再沸器加料板应位于第三层板和第四层板之间10.若原料液组成和热状况,分离要求,回流比及气液平衡关系都与习题9相同,但回流温度为20℃,试求所需理论板层数;已知回流液的泡殿温度为83℃,平均汽化热为×104kJ/kmol,平均比热为140 kJ/kmol·℃解：回流温度改为20℃,低于泡点温度,为冷液体进料;即改变了q的值精馏段不受q影响,板层数依然是3块提馏段由于q的影响,使得 L'/L'-W和 W/L'-W发生了变化q = Q1+Q2/ Q2= 1 + Q1/Q2Q 1= CpΔT = 140×83-20= 8820 kJ/kmolQ2= ×104kJ/kmol∴ q = 1 + 8820/×104=L'/L'-W=V + W - F1-q/V - F1-q= 3D+W- F1-q/3D- F1-q ∵D = W,F = 2D 得L'/L'-W= 1+q/+q=W/L'-W= D/3D- F1-q= 1/1+2q=∴提馏段操作线方程为 y = -x 1'= x4= 代入操作线方程得 y2' = 再由平衡关系式得到x 2'= 依次计算y3' =x 3'= y4' =x 4'= y5' =x5'=∵ x5'< xW= < x4'∴提馏段板层数为4理论板层数为 3 + 4 + 1 = 8块包括再沸器11.在常压连续精馏塔内分离乙醇-水混合液,原料液为饱和液体,其中含乙醇摩尔分率,下同,馏出液组成不低于,釜液组成为；操作回流比为2;若于精馏段侧线取料,其摩尔流量为馏出液摩尔流量的1/2,侧线产品为饱和液体,组成为;试求所需的理论板层数,加料板及侧线取料口的位置;物系平衡数据见例1-7;解：如图所示,有两股出料,故全塔可以分为三段,由例1-7附表,在x-y直角坐标图上绘出平衡线,从xD= 开始,在精馏段操作线与平衡线之间绘出水平线和铅直线构成梯级,当梯级跨过两操作线交点d时,则改在提馏段与平衡线之间绘梯级,直至梯级的铅直线达到或越过点CxW ,xW;如图,理论板层数为10块不包括再沸器出料口为第9层；侧线取料为第5层12.用一连续精馏塔分离由组分AB组成的理想混合液;原料液中含A ,馏出液中含A 以上均为摩尔分率;已知溶液的平均相对挥发度为,最回流比为,试说明原料液的热状况,并求出q值;解：在最回流比下,操作线与q线交点坐标xq ,yq位于平衡线上；且q线过xF,xF可以计算出q线斜率即 q/1-q,这样就可以得到q的值由式1-47 Rmin = xD/xq-α1-xD/1-xq/α-1代入数据得= xq ×/1-xq/∴xq = 或xq= 舍去即 xq= 根据平衡关系式y = 1 +得到yq=q线 y = qx/q-1- xF/q-1过,,,q/q-1= /得 q =∵ 0 < q < 1 ∴原料液为气液混合物13.在连续精馏塔中分离某种组成为易挥发组分的摩尔分率,下同的两组分理想溶液;原料液于泡点下进入塔内;塔顶采用分凝器和全凝器,分凝器向塔内提供回流液,其组成为,全凝器提供组成为的合格产品;塔顶馏出液中易挥发组分的回收率96％;若测得塔顶第一层板的液相组成为,试求：1操作回流比和最小回流比；2若馏出液量为100kmol/h,则原料液流量为多少解：1在塔顶满足气液平衡关系式 y = αx/1 +α-1x 代入已知数据 = α/1 + α-1 ∴α= 第一块板的气相组成 y 1 = 1 + = ×1 + ×= 在塔顶做物料衡算 V = L + D Vy 1 = Lx L + Dx DL + D= + ∴ L/D = 即回流比为 R =由式1-47 R min = x D /x q -α1-x D /1-x q /α-1泡点进料 x q = x F ∴ R min =2回收率Dx D /Fx F = 96％得到F = 100××= kmol/h15.在连续操作的板式精馏塔中分离苯-甲苯的混合液;在全回流条件下测得相邻板上的液相组 成分别为 ,和,试计算三层中较低的两层的单板效率E MV ; 操作条件下苯-甲苯混合液的平衡数据如下： x y解：假设测得相邻三层板分别为第n-1层,第n 层,第n+1层即 x n-1 = x n = x n+ 1 = 根据回流条件 y n+1 = x n ∴ y n = y n+1 = y n+2 = 由表中所给数据 α =与第n 层板液相平衡的气相组成 y n = ×1+×= 与第n+1层板液相平衡的气相组成 y n+1 = ×1+×= 由式1-51 E MV = y n -y n+1/y n -y n+1可得第n 层板气相单板效率 E MVn = x n-1-x n /y n -x n = / = ％第n 层板气相单板效率 E MVn+1 = x n -x n+1/y n+1-x n+1= /= 64％第2章吸收1.从手册中查得,25℃时,若100g水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为;已知在此浓度范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H kmol/m3·kPa及相平衡常数m解：液相摩尔分数 x = 1/17/1/17+100/18 =气相摩尔分数 y = =由亨利定律 y = mx 得 m = y/x = =液相体积摩尔分数 C = 1/17/101×10-3/103= ×103 mol/m3由亨利定律P = C/H 得H = C/P = = kmol/m3·kPa℃时,氧气在水中的溶解度可用P = ×106x表示;式中：P为氧在气相中的分压kPa；x为氧在液相中的摩尔分率;试求在此温度及压强下与空气充分接触的水中每立方米溶有多少克氧;解：氧在气相中的分压P = ×21％ =氧在水中摩尔分率x = ×106= ×103每立方米溶有氧×103×32/18×10-6=3．某混合气体中含有2％体积CO2,其余为空气;混合气体的温度为30℃,总压强为;从手册中查得30℃时CO2在水中的亨利系数E = ×105kPa,试求溶解度系数H kmol/m3·kPa 及相平衡常数m,并计算每100g与该气体相平衡的水中溶有多少gCO2;解：由题意 y = ,m = E/P总= ×105/ = ×103根据亨利定律 y = mx 得x = y/m = ×103 = 即每100g与该气体相平衡的水中溶有CO2×44×100/18 = gH =ρ/18E = 103/10××105= ×10-4kmol/m3·kPa7.在,27℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸汽;甲醇在气,液两相中的浓度都很低,平衡关系服从亨利定律;已知溶解度系数H = m3·kPa,气膜吸收系数 kG= ×10-5kmol/m2·s·kPa,液膜吸收系数 kL = ×10-5kmol/m2·s·kmol/m3;试求总吸收系数KG,并计算出气膜阻力在总阻力中所的百分数;解：由1/KG = 1/kG+ 1/HkL可得总吸收系数1/KG= 1/×10-5 + 1/××10-5KG= ×10-5 kmol/m2·s·kPa气膜阻力所占百分数为：1/ kG /1/kG+ 1/HkL= HkL/HkL+ kG= ×/× += = ％8.在吸收塔内用水吸收混于空气中的甲醇,操作温度为27℃,压强;稳定操作状况下塔内某截面上的气相甲醇分压为5kPa,液相中甲醇浓度位m3;试根据上题有关的数据算出该截面上的吸收速率;解：由已知可得 kG= ×10-5kmol/m2·s·kPa根据亨利定律 P = C/H 得液相平衡分压P = C/H = =∴NA = KGP-P= ×10-5= ×10-5kmol/m2·s= kmol/m2·h9.在逆流操作的吸收塔中,于,25℃下用清水吸收混合气中的CO2,将其浓度从2％降至％体积;该系统符合亨利定律;亨利系数Ｅ=×104kPa;若吸收剂为最小理论用量的倍,试计算操作液气比L/V及出口组成X;解：⑴ Y1 = 2/98 =, Y2= =m = E/P总= ×104/ = ×104由 L/Vmin = Y1-Y2/X1= Y1-Y2/Y1/m= /545 =L/V = L/Vmin= 622由操作线方程 Y = L/VX + Y2-L/VX2得出口液相组成X1 = Y1-Y2/L/V= /622 = ×10-5⑵改变压强后,亨利系数发生变化,及组分平衡发生变化,导致出口液相组成变化m‘ = E/P总’ = ×104/10133 = ×10-5L/V‘ = L/Vmin’ =X1‘ = Y1-Y2/L/V’= / = ×10-410.根据附图所列双塔吸收的五种流程布置方案,示意绘出与各流程相对应的平衡线和操作线,并用图中边式浓度的符号标明各操作线端点坐标;11.在下用水吸收混于空气中的中的氨;已知氨的摩尔分率为,混合气体于40℃下进入塔底,体积流量为s,空塔气速为s;吸收剂用量为最小用量的倍,氨的吸收率为95％,且已估算出塔内气相体积吸收总系数KYa的平均值为 m3·s.水在20温度下送入塔顶,由于吸收氨时有溶解热放出,故使氨水温度越近塔底越高;已根据热效应计算出塔内氨水浓度与起慰问度及在该温度下的平衡气相浓度之间的对应数据,列入本题附表中试求塔径及填料塔高度;氨溶液温度t/℃氨溶液浓度气相氨平衡浓度Xkmol氨/kmol水 Ykmol/kmol20 0 02629344247解：混合气流量G = πD2u/4∴D = 4G/πu1/2=4×/×1/2= mY1= =y 2 = y11-η= × =Y2= =根据附表中的数据绘成不同温度下的X-Y曲线查得与Y1= 相平衡的液相组成X1=L/Vmin = Y1- Y1/ X1= / =L/V= L/Vmin=由操作线方程Y = L/VX + Y2可得 X1= V/LY1-Y2=由曲线可查得与X1相平衡的气相组成Y1=ΔY m =ΔY 1-ΔY 2/ln ΔY 1-ΔY 2= /ln/ =∴ΝOG =Y 1-Y 2/ΔY m = /=惰性气体流量 G ' = × = ×= s= ××103/×313 = mol/s H OG = V/K Y a Ω = ×10-3/π×4 = ×10-3 m填料层高度 H =ΝOG × H OG = ××10-3=12.在吸收塔中用请水吸收混合气体中的SO 2,气体流量为5000m 3标准/h,其中SO 2占10％,要求SO 2的回收率为95％;气,液逆流接触,在塔的操作条件下,SO 2在两相间的平衡关系近似为Y = ,试求：1若取用水量为最小用量的倍,用水量应为多少 2在上述条件下,用图解法求所需理论塔板数；3如仍用2中求出的理论板数,而要求回收率从95％提高到98％,用水量应增加到多少解：1y 2 = y 11-η= ×=Y 1 = = Y 2 = = L/V min =Y 1-Y 2/X 1 = Y 1-Y 2/Y 1/= × =L/V=L/V min =惰性气体流量： V = 5000× = 用水量 L = × = 7684kmol/h2吸收操作线方程 Y = L/VX + Y 2 代入已知数据 Y = +在坐标纸中画出操作线和平横线,得到理论板数NT= 块14．在一逆流吸收塔中用三乙醇胺水溶液吸收混于气态烃中的H2S,进塔气相中含H2S体积％要求吸收率不低于99％,操作温度300Ｋ,压强,平衡关系为Y = 2X,进塔液体为新鲜溶剂,出塔液体中H2S浓度为H2S/kmol溶剂已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为m2·s,气相体积吸收总系数为kmol/m3·s·kPa;求所需填料蹭高度;解：y2 = y11-η=× =Y2= y2= Y1= =ΔYm= Y1-Y1-Y2/lnY1-Y1/Y2= /ln/=∴ΝOG=Y1-Y2/ΔYm= / =HOG= V/KYaΩ = ×=H =ΝOG× HOG= × =第3章干燥1.已知湿空气的总压强为50kPa,温度为60℃相对湿度40％,试求：1湿空气中水气的分压；2湿度；3湿空气的密度解：1查得60℃时水的饱和蒸汽压PS=∴水气分压 P水气 = PSф= × =2H = P水气 / P-P水气=×= kg/kg绝干31kg绝干气中含水气x绝干= 1/29/1/29+18 =x水气= 18/1/29+18 =∴湿空气分子量M0 = 18x水气+ 29x绝干气= 18× + 29×= g/mol∴湿空气密度ρ= MP/RT = ×10-3×50×103/×333= kg/m3湿空气2.利用湿空气的H-I图查出本题附表中空格内的数值,并给出序号4中各数值的求解过程序号干球温度湿球温度湿度相对湿度焓水气分压露点℃℃ kg/kg绝干％ kg/kg绝干 kPa ℃1 60 35 22 140 5 302 40 27 40 903 253 20 18 75 50 2 154 30 28 85 95 4 25 3.干球温度为20℃,湿度为 kg/kg绝干的湿空气通过预热器加热到50℃,再送往常压干燥器中,离开干燥器时空气的相对湿度为80％;若空气在干燥器中经历等焓干燥过程,试求：11m3原湿空气在预热器过程中焓的变化；21m3原湿空气在干燥器中获得的水分量;解：1原湿空气的焓： I0 = + t + 2490 H= + ××20 + 2490×= 43 kJ/kg绝干通过预热器后空气的焓 I1= + ××50 + 2490 × = kJ/kg绝干焓变化ΔH = I1 - I= kJ/kg绝干空气的密度ρ= MP/RT = 29×10-3××103/×293= kg/m3∴ 1m3原湿空气焓的变化为ΔH = × = kJ/kg湿气2等焓干燥 I1 = I2= kJ/kg绝干假设从干燥器中出来的空气湿度t = ℃,查得此时水蒸汽的饱和蒸汽压PS= kPa∴ H2 = φ PS/ P-фPS= ×× kJ/kg绝干由 I2 = = + t2+ 2490 H2试差假设成立∴ H2= kJ/kg绝干获得水分量：ΔH = H2 - H= = kJ/kg绝干= × = kJ/kg湿气4.将t 0 = 25℃,ф0= 50％的常压新鲜空气,与干燥器排出的t 2 = 50℃,ф2= 80％的常压废气混合,两者中绝干气的质量比为1：3;分别用计算法和做图法求混合气体的湿度和焓; 解：1查得25℃时和50℃时水的饱和蒸汽压分别为 kPa 和新鲜空气湿度 H 0 = φ0 P S / P-ф0P S = ××= kg 水/kg 绝干 废气湿度 H 2 = φ2 P S / P-ф2P S = ××= kg 水/3kg 绝干 混合气湿度 H m = +×3/1+3 = kg 水/kg 绝干 混合气温度 t m = 25+50×3/1+3= ℃ ∴ 混合气焓：I m = + t m + 2490 H m =+×× + 2490× = kJ/kg 绝干 2做图发略5.干球温度t 0 = 26℃,湿球温度t ｗ0 = 23℃的新鲜空气,预热到t 1= 95℃后送入连续逆流干燥器内,离开干燥器时温度为t 2= 85℃;湿物料初始状况为：温度θ1= 25℃,含水量ω1= ％终了时状态为：温度θ2 = ℃ ,ω2 = ％;每小时有9200kg 湿物料加入干燥器内;绝干物料的比热容C S = kJ/kg 绝干·℃;干燥器内无输送装置,热损失为580kJ/kg 汽化的水分;试求：（1） 单位时间内回的的产品质量； （2） 写出干燥过程的操作线方程； （3） 在H-I 图上画出操作线； （4） 单位时间内消耗的新鲜空气质量; 解：1G = G 11-ω1= 9200×= 9062kg/h∴ 干燥产品质量 G 2 = G/1-ω2= 9080 kg/h2X 1 = ω1/ 1-ω1= X 2 = ω2/1-ω2=当干球温度t= 26℃,湿球温度为23℃时由图5-3查的空气的湿度H= kg水/kg绝干I 1 = + t1+ 2490 H1=+××95 + 2490×= kJ/kg绝干I 1' - I2' = CSθ1-θ2+ CWX1θ1–X2θ2= ×+ ×××= kJ/kg绝干围绕干燥器做物料衡算LI1- I2+ GI1' - I2' = QL代入已知条件L - I –×9062 = 580GX1-X2L - I = ∵绝干气消耗量L=GX1-X2/H2-H1∴ L =∴ =即 H + =3略4将I2 = + t2+ 2490 H2代入H + = 解得 H2=L= = kg干气/hLW= L1+H= ×1+= kg新鲜空气/h9.某湿物料经过小时进行干燥操作;物料含水量由X1= kg /kg绝干降至X 2 = kg /kg绝干;若在相同的条件下,要求将物料含水量由X1= kg /kg绝干降至X2'= kg /kg绝干;试求新情况下的干燥时间;物料的临界含水量XC= kg /kg绝干,平衡含水量X = kg /kg绝干;假设在降速阶段中干燥速率与物料的自由含水量X-X成正比;解：降速干燥阶段dX/dτ= -US/G'假设U = kX-XdX/dτ= -SkX-X/G'dX/X-X = -Skdτ/G'积分得τ2 = G'lnXC-X/X2-X/Sk总干燥时间τ= τ1+τ2= G'X1-XC/SUC+ G'lnXC-X/X2-X/Sk= G'lnX1-XC/XC-X/Sk + G'lnXC-X/X2-X/Sk物料由X1 = kg /kg绝干降至X2= kg /kg绝干=G'/Sk + G'ln//Sk = '/SkG'/Sk = =物料由X1 = kg /kg绝干降至X2'= kg /kg绝干τ'= τ1+ τ2'= G'/Sk + G'ln = G'/Sk =即新情况下的干燥时间为。
(完整版)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。
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第二章流体输送机械2-1 流体输送机械有何作用？答：提高流体的位能、静压能、流速，克服管路阻力。
2-2 离心泵在启动前，为什么泵壳内要灌满液体？启动后，液体在泵内是怎样提高压力的？泵入口的压力处于什么状体？答：离心泵在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。
由于空气的密度很小，所产生的离心力也很小。
此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。
虽启动离心泵，但不能输送液体（气缚）；启动后泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转变为静压能。
泵入口处于一定的真空状态（或负压）2-3 离心泵的主要特性参数有哪些？其定义与单位是什么？1、流量q v: 单位时间内泵所输送到液体体积，m3/s, m3/min, m3/h.。
2、扬程H：单位重量液体流经泵所获得的能量，J/N，m3、功率与效率：轴功率P：泵轴所需的功率。
或电动机传给泵轴的功率。
有效功率P e：P e q v gH效率：P e p2-4 离心泵的特性曲线有几条？其曲线的形状是什么样子？离心泵启动时，为什么要关闭出口阀门？答：1、离心泵的H、P、与q v 之间的关系曲线称为特性曲线。
共三条；2、离心泵的压头H 一般随流量加大而下降离心泵的轴功率P 在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。
与q v 先增大，后减小。
额定流量下泵的效率最高。
该最高效率点称为泵的设计点，对应的值称为最佳工况参数。
3、关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以保护电动机。
2-5 什么是液体输送机械的扬程？离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的？液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响？答：1、单位重量液体流经泵所获得的能量2、在泵的进、出口管路处分别安装真空表和压力表，在这两处管路截面1、2 间列伯努利方程得：H h2 2P P u uM 2 HV 1g 2gf3、离心泵的流量、压头均与液体密度无关，效率也不随液体密度而改变，因而当被输送液体密度发生变化时，H-Q 与η-Q 曲线基本不变，但泵的轴功率与液体密度成正比。
化工原理 王晓红版 习题答 案
第1章1．在一个容器中，盛有苯和甲苯的混合物。
已知苯的质量分率为0.4，甲苯为0.6 ，求293K 时容器中混合物的密度？（原题1） 解：在293K 时，3m /879kg =苯ρ，3m /867kg =甲苯ρ。
在293K 时，苯和甲苯的混合物的密度为：8676.08794.01+=+=BwBAwAmx x ρρρ 所以，()3m /kg 872=m ρ2．已知某混合气体的组成为18%N 2、54%H 2和28%CO 2（均为体积分率），试求100m 3的混合气体在温度为300K 和1MPa 下的质量？（原题2） 解：混合气体可以视为理想气体，则：mol 10403003144.810010136⨯=⨯⨯⨯==RT pv n混合气体的平均摩尔质量为：kmol /44kg .1828.04454.0218.028=⨯+⨯+⨯=++=C C B B A A m y M y M y M M混合气体的质量为：kg kmol M n m m 6.737kmol /44kg .1840=⨯=⨯=3．某设备进出口测压仪表的读数分别为45mmHg （真空度）和700mmHg （表压），求两处的绝对压强差是多少kPa ？ （原题3）解：4501-=p p ，70002+=p p所以kPa Pa mmHg p p p 3.993.133********=⨯==-=∆4．如图所示的储槽内盛有密度为800 kg/m 3的油，U 型管压差计中的指示液为水银，读数R=0.4m ，设容器液面上方的压强P 0 =15kPa （表压），求容器内的液面距底面的高度h ？（原题4）解：对于U 型管压差计：gh 0a 油左ρ++=p p p ，gR a 汞右ρ+=p p所以可以得到：m m p h 88.48.9800150004.08.913600g -gR 0=⨯-⨯⨯==油汞ρρ5．如图所示，用U 形管压差计测量某容器内水上方气体的压强，指示液为水银，读数R=4cm ，H=80cm ，试计算容器内水上方的真空度为多少kPa ？现在由于精度需要，希望读数增大到原来的20倍，请问应该选择密度为多少的指示液？（U 型管左端的液位可以认为不变）。
化工原理实验课后思考题答案及习题
实验一、流体流动阻力的测定1、进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门？为什么？答：在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，若关闭，将无法排气，启动离心泵后会发生气缚现象，无法输送液体。
2、如何检验系统内的空气已经被排除干净？答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内的空气没排干净。
3、在U形压差计上装设“平衡阀”有何作用？在什么情况下它是开着的，又在什么情况下它应该关闭的？答：用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。
平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。
4、U行压差计的零位应如何校正？答：先打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可U行压差计进行零点校验。
5、为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘？答：为对数可以把乘、除因变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。
6、你在本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法，它们各有什么特点？答：测流量用转子流量计、测压强用U形管压差计，差压变送器。
转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。
U形管压差计结构简单，使用方便、经济。
差压变送器，将压差转换成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差~电流回归式算出相应的压差，可测大流量下的压强差。
实验二、离心泵特性曲线的测定1、离心泵启动前为什么要先灌水排气？本实验装置中的离心泵在安装上有何特点?答：为了防止打不上水、即气缚现象发生。
2、启动泵前为什么要先关闭出口阀，待启动后，再逐渐开大？而停泵时，也要先关闭出口阀？答：防止电机过载。
化工原理课后习题解析
第2章 流体输送2-1．某离心泵以C 150水进行泵性能实验，体积流量为13h 540m -⋅，泵出口压力表读数为kPa 350，泵入口真空表读数为30kPa 。
若压力表和真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管和压出管内径分别为350mm 及310mm ，试求泵的扬程。
（ 答：39.2m ） 解：1313s m 15.0h m 540--⋅=⋅=V q ，()1222s m 99.131.015.04-⋅=⨯⨯==πA q u V ， ()1211s m 56.135.015.04-⋅=⨯⨯==πA q u V ， gu u g P g P h g u u H H h H 2221222102122210-+++=-+++=ρρ m 2.398.9256.199.18.9100010308.910001035035.02233=⨯-+⨯⨯+⨯⨯+=。
2-2．在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换热器送到另一个高位槽。
已知高位槽液面比贮水池液面高出10m ，管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为400m ，管内径为75mm ，换热器的压头损失为gu 2322，在上述条件下摩擦系数可取为03.0，离心泵在转速1min r 2900-⋅=n 时的q H -特性曲线数据如下表所示。
13s 0.0045m 20m,H -⋅==V q ）解：设管路特性曲线为2V Bq A H +=，2228.9108.9232075.040003.010232u ug u d l Z H +=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎪⎭⎫ ⎝⎛++∆=∴λ， ()2075.04⨯⨯==πVV q A q u 代入上式得：()254221003.510075.0168.910V Vq q H ⨯+=⨯⨯+=π，由图可以看出，泵的工作点为两条特性曲线的交点。
工作点：m 20=H ，13s m 0045.0-⋅=V q 。
2-3．某离心泵的额定流量为13h 16.8m -⋅，扬程为18m 。
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化工原理1相关习题详细解答1 •在大气压为760mmHg 的地区，某真空蒸馆塔塔顶真空表读数为738mmHgo 若在大气压为655mmHg 的地区维持塔内绝对压力相同，则真空表读数为？ 解：塔內绝对压力P （绝）=760・738=22nmHg在犬气压为655mmHg 的地区，真空表读数应为p （真）=655-22=633mmHg2•已知：管道尺寸为114x4mm,流量为85m 3/h,水在管路中（喷头前）流动时的总摩擦 损失为10J/kg,喷头前压力较塔内压力高lOOkPa,水从塔中流入下水道的摩擦损失12J/kg 。
求泵的外加功率。
解 d =114-2x4 = 106mmp, p. lOOxlO 3—=—+ ---------------- = \0Q.2J/kg p p pw = 82.26 +—=182.57/^rp泵的外加功率为： m f w r =p F w=1000 x 85 x 182.5/3600 = 4310形=4.3UFF在1-1 W 2-2而间2.68 m I .<2.68w = 7 x 9.81 + ------- flAlUAAf2| p 2 久 100x10’—=—+ -----------P P P3・3面与4・4面间+ — +10： -82.26 + —-p P5mM ：I 11 I; I. I ・ IJr ・ I-2g = L23J/ig泵lm废水池•v 3■・9m4•如图所示，通过一高位液槽将液体沿等径管路输送至某一车间，高位液槽内液面保持不变, 现将阀门开度减小，试定性分析以下个参数的变化: 解（1）管内流量变化分析 取管出口截面2-2面为位能基准面，在高1 位槽液面1-1面和2-2面间列机械能衡算 于是将阀门开度减小后，上式等号左边各项均不变，而右边括号内各项除"增 大外其余量均不变（1 一般变化很小，可近似认为是常数），故由此可推断，u2 必减小，即管内流量减小。
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第1章1．在一个容器中，盛有苯和甲苯的混合物。
已知苯的质量分率为0.4，甲苯为0.6 ，求293K 时容器中混合物的密度？（原题1） 解：在293K 时，3m /879kg =苯ρ，3m /867kg =甲苯ρ。
在293K 时，苯和甲苯的混合物的密度为：8676.08794.01+=+=BwBAwAmx x ρρρ 所以，()3m /kg 872=m ρ2．已知某混合气体的组成为18%N 2、54%H 2和28%CO 2（均为体积分率），试求100m 3的混合气体在温度为300K 和1MPa 下的质量？（原题2） 解：混合气体可以视为理想气体，则：mol 10403003144.810010136⨯=⨯⨯⨯==RT pv n混合气体的平均摩尔质量为：kmol /44kg .1828.04454.0218.028=⨯+⨯+⨯=++=C C B B A A m y M y M y M M混合气体的质量为：kg kmol M n m m 6.737kmol /44kg .1840=⨯=⨯=3．某设备进出口测压仪表的读数分别为45mmHg （真空度）和700mmHg （表压），求两处的绝对压强差是多少kPa ？ （原题3）解：4501-=p p ，70002+=p p所以kPa Pa mmHg p p p 3.993.133********=⨯==-=∆4．如图所示的储槽内盛有密度为800 kg/m 3的油，U 型管压差计中的指示液为水银，读数R=0.4m ，设容器液面上方的压强P 0 =15kPa （表压），求容器内的液面距底面的高度h ？（原题4）解：对于U 型管压差计：gh 0a 油左ρ++=p p p ，gR a 汞右ρ+=p p所以可以得到：m m p h 88.48.9800150004.08.913600g -gR 0=⨯-⨯⨯==油汞ρρ5．如图所示，用U 形管压差计测量某容器内水上方气体的压强，指示液为水银，读数R=4cm ，H=80cm ，试计算容器内水上方的真空度为多少kPa ？现在由于精度需要，希望读数增大到原来的20倍，请问应该选择密度为多少的指示液？（U 型管左端的液位可以认为不变）。
题1-5附图解：对于U 型管压差计：gH 水左ρ+=p p ，gR a 汞右ρ+=p p 所以可以得到：()51kPa .2Pa 04.08.9136008.08.91000gR -gH p p a =⨯⨯-⨯⨯==-=汞水真空度ρρ读数改变后，根据题意：gR'gR 指示汞ρρ= 所以33m /680kg m /kg 2013600R'R===汞指示ρρ6．现用列管换热器进行空气的预热，测得空气在管内的流速为15m/s ，其平均温度为60℃，压强为200kPa （表压强），换热器的管束由150根φ30mm×2.5mm 的钢管组成。
请计算：（1）空气的质量流量；（2）操作条件下空气的体积流量；（3）标准状况下空气的体积流量。
解：（1）查表可知，在60℃时空气的密度为1.063m /kg ，在压强为200kPa 时，其密度为：()33m /kg 15.3m /kg 2003.1013.10106.1''=+==p pρρ 空气的质量流量为：()s kg uA w s /48.3025.04142.31501515.3'2=⨯⨯⨯⨯==ρ （2）操作条件空气的体积流量为：()s m uA V s /10.1025.04142.31501532=⨯⨯⨯== （3）查表可知，标准状况下空气的密度为：3m /205kg .1=标ρ 标准状况下空气的体积流量为：()s m w V ss /89.2205.148.3'3===标ρ7．有一套管冷却器，内管为φ25×2.5mm ，外管为φ57×3.5mm ，冷冻盐水在套管环隙中流动，已知盐水流量为3.73 吨/小时，密度为1150 kg/m 3，粘度为1.2厘泊，试判断其流动类型？解：设套管的外管内径为1d ，内管的外径为2d 。
水通过环隙的流速为：()()s m s m d d w A V u s s /612.0/025.0050.04142.3115036001073.342232221=-⨯⨯⨯=-==πρ环隙的当量直径为：()m d d d e 025.0025.0050.021=-=-= 所以5.14662102.11150612.0025.0Re 3=⨯⨯⨯==-μρu d e所以流动类型为湍流。
8．如图所示的高位槽的水面距出水管的垂直距离保持为6m 不变，水管系采用内径68mm 的钢管，设总的压头损失为5.7 m 水柱（不包括排水管出口的压头损失），试求每小时可输送的水量？（原题6）题1-8图解：以高位槽水面为上游截面1—1’，水管出口管截面内侧为下游截面2—2’，并以出水管中心线为基准水平面。
在两截面间列柏努利方程式，即：f e H gp g u Z H g p g u Z +++=+++ρρ2222121122式中：m 61=Z ，02=Z ，01≈u ，（表压强）01=p ，（表压强）02=p ，0=e H ，m 7.5=f H 。
将以上各值代入柏努利方程，可以得到：()()m/s 43.2m/s 7.569.812212=-⨯⨯=-=f H Z g u/h m 77.31068.0142.34143.23600413600360036003222222=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯===d u A u V V s h π9．如图所示为二氧化碳水洗塔的供水系统，水塔内绝对压强为210kPa ，储槽水面绝对压强为100kPa ，塔内水管入口处高于储槽水面18.5m ，管道内径为52mm ，送水量为15m 3/h ，塔内水管出口处绝对压强为225kPa ，设系统中全部的能量损失为5m 水柱，求输水泵所需的外加压头？（原题7）题1-9图解：以储槽水面为上游截面1—1’，塔内水管出口内侧为下游截面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式，即：f e H gp g u Z H g p g u Z +++=+++ρρ2222121122式中：01=Z ，m 5.182=Z ，01≈u ，，（绝对压强）k Pa 1001=p ，（绝对压强）kPa 2252=p ，m 5=f H 。
s /96m .1s /m 052.01416.341360015A Vs 22=⨯⨯⨯==u 将以上各值代入柏努利方程，可以得到：()）（O mH 4.3657.122.05.18 581.91000100010022581.9296.15.182g u 2212222=+++=+⨯⨯-+⨯+=+-++=f e H g p p Z H ρ10．如附图所示，一管道由两部分组成，一部分管内径为40mm ，另一部分管内径则为80mm ，流体为水，在管道中流量为13.57 m 3/h 。
两部分管道上均有一个测压点，测压点之间连接一个倒U 型管压差计，其中充有一定的空气，若两测压点所在截面之间的摩擦损失为260mm 水柱，求倒U 型管压差计中水柱的高度差R 为多少mm ？（原题8）题1-10图 解：以第一个测压点的管截面为上游截面1—1’， 第二个测压点的管截面为下游截面2—2’，并以管中心线为基准水平面。
在两截面间列柏努利方程式，即：f e H gp g u Z H g p g u Z +++=+++ρρ2222121122式中：01=Z ，02=Z ，0=e H ，m 260.0=f H ，m/s 3m/s 04.0142.341360057.134136002211=⨯⨯⨯=⨯⨯==d V A V u h s π m/s 75.0m/s 08.004.03222112112=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==d d u A Au u 将以上各值代入柏努利方程，可以得到：）（O mH 17.026.081.92375.02222212221-=+⨯-=+-=-f H g u u g p p ρ11．如图所示，某料液从高位槽流向反应器，已知该溶液的密度为1100 kg/m 3，粘度为1厘泊，采用φ114×4mm 的钢管，直管全长为20m ，管道上有一个全开的闸阀和两个90°的标准弯头，其流量为31.7 m 3/h ，求总的压头损失？（原题11）题1-11图解：m/s 1m/s 106.0142.34136007.31413600360022=⨯⨯⨯=⨯⨯===d V A V A V u h h s π531017.110111001106.0Re ⨯=⨯⨯⨯==-μρdu 根据顾毓珍公式：02122.01170007543.001227.0Re 7543.001227.038.038.0=+=+=λ ()）（m 366.08.92115.09235106.02002122.0 222=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=∑∑g u d le l H f ζλ12．如图，用泵将20℃的苯从地面以下的贮槽送到高位槽，流量为300l/min ，高位槽的液面比贮槽液面高10m 。
泵的吸入管为φ89×4mm 的无缝钢管，直管长度15m ，并有一个底阀，一个90o 弯头。
泵排出管为φ57×3.5mm 的无缝钢管，直管长度50m ，并有一个闸阀，一个标准阀和三个90o 弯头，两个三通。
阀门均为全开，泵的效率为75%，试计算泵的轴功率。
题1-12图补充条件：底阀为止回阀（止逆阀），其当量长度为5m 。
解：以贮槽液面为上游截面1—1’， 高位槽液面为下游截面2—2’，并以贮槽液面为基准水平面。
在两截面间列柏努利方程式，即：f e H gp g u z H g p g u z +++=+++ρρ2222121122根据题意：p 1=p 2=p a , u 1=u 2=0, z 1=0, z 2=10m 。
所以上式简化为：f e H z H +=2 对于管路的总阻力：（1）吸入管路：)mm (8124891=⨯-=d ，l 1=15m ，底阀的当量长度为5m ，90o 弯头的阻力系数为0.75，进口阻力系数0.5。
m/s 97.0m/s 081.0142.341601000300416022111=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯==d V A V u m s π查表，20℃时，苯的密度为879kg/m3，粘度为0.737cP4311111037.910737.087997.0081.0Re ⨯=⨯⨯⨯==-μρu d 根据顾毓珍公式：()022.01037.97543.001227.0Re 7543.001227.038.0438.011=⨯+=+=λ()）（m 321.0 8.9297.05.075.0081.0515022.0 2221111111=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=∑∑g u d le l H f ζλ（2）排出管路：)mm (0525.3752=⨯-=d ，l 2=50m ，闸阀的阻力系数为0.17，标准阀的阻力系数为6.0，90o 弯头的阻力系数为0.75，三通的阻力系数为1.0，出口阻力系数1。