化工原理课后题答案部分
化工原理课后习题答案第一章流体流动答案
第一章 流体流动习题解答1.解：（1） 1atm=101325 Pa=760 mmHg真空度=大气压力—绝对压力，表压=绝对压力—大气压力 所以出口压差为p =461097.8)10082.0(10132576.00⨯=⨯--⨯N/m 2（2）由真空度、表压、大气压、绝对压之间的关系可知，进出口压差与当地大气压无关，所以出口压力仍为41097.8⨯Pa 2.解： T=470+273=703K ，p=2200kPa混合气体的摩尔质量Mm=28×0.77+32×0.065+28×0.038+44×0.071+18×0.056=28.84 g/mol混合气体在该条件下的密度为：ρm=ρm0×T0T×pp0=28.8422.4×273703×2200101.3=10.858 kg/m33.解：由题意，设高度为H 处的大气压为p ，根据流体静力学基本方程，得 dp=-ρgdH大气的密度根据气体状态方程，得 ρ=pMRT根据题意得，温度随海拔的变化关系为 T=293.15+4.81000H代入上式得ρ=pMR （293.15-4.8×10-3H ）=-dpgdh移项整理得dpp=-MgdHR293.15-4.8×10-3H对以上等式两边积分，101325pdpp=-0HMgdHR293.15-4.8×10-3H所以大气压与海拔高度的关系式为 lnp101325=7.13×ln293.15-4.8×10-3H293.15即：lnp=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526（2）已知地平面处的压力为101325 Pa ，则高山顶处的压力为 p 山顶=101325×330763=45431 Pa将p 山顶代入上式ln 45431=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526 解得H =6500 m ，所以此山海拔为6500 m 。
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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3．在大气压力为101.3kPa 的地区，一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。
若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少？解：KPa.1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的U 形压差计，指示液为水银。
已知该液体密度为900kg/m 3,h=0.8m,R=0.45m 。
试计算容器中液面上方的表压。
解：kPaPa gmρgR ρp ghρgh ρp 53529742.70632.600378.081.990045.081.9106.13300==-=⨯⨯-⨯⨯⨯=-==+1-10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×3.5mm 。
已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h ,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。
解: (1) 大管: mm 476⨯φh kg ρq m V s /1647918319=⨯=⋅= s m d q u V /69.0068.0785.03600/9785.0221=⨯==s m kg u G ⋅=⨯==211/4.1263183169.0ρ (2) 小管: mm 5.357⨯φ质量流量不变 h kg m s /164792=s m d q u V /27.105.0785.03600/9785.02222=⨯==或: s m d d u u /27.1)5068(69.0)(222112=== s m kg u G ⋅=⨯=⋅=222/4.2325183127.1ρ1-11． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。
现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。
化工原理课后习题答案
第七章 吸收1,解：（1）（2） H,E 不变，则 (3)2，解：同理也可用液相浓度进行判断3，解：HCl 在空气中的扩散系数需估算。
现，故HCl 在水中的扩散系数.水的缔和参数分子量粘度 分子体积4，解:吸收速率方程1和2表示气膜的水侧和气侧，A 和B 表示氨和空气代入式x=0.000044m 得气膜厚度为0.44mm.5，解：查，008.0=*y 1047.018100017101710=+=x 764.001047.0008.0===*x y m Pa mp E 451074.710013.1764.0⨯=⨯⨯==Pa m kmol E C H ⋅⨯=⨯==3441017.71074.75.55KPa P 9.301=2563.0109.3011074.734⨯⨯==P E m 0195.0109.301109.533=⨯⨯=*y 01047.0=x 862.101047.00195.0===*x y m Pa mp E 531062.5109.301862.1⨯=⨯⨯==Pa m kmol E C H ⋅⨯=⨯==-35510875.91062.55.5509.0=y 05.0=x x y 97.0=*09.00485.005.097.0=<=⨯=*y y 吸收∴atm P 1=,293k T =,5.36=A M ,29=B M 5.215.1998.1=+=∑AV()()smD G 25217571071.11.205.2112915.36129310212121--⨯=+⨯+⨯=L D ,6.2=α,18=s M (),005.1293CP K =μmol cm V A 33.286.247.3=+=()()s m s cm D L 29256.081099.11099.13.28005.1293136.2104.721---⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=或()()()12A A BM A P P P P RTx D N --=3107.53.10105.0m kN P A =⨯=2266.0m kN P A =212.96065.53.101m kN P B =-=226.10066.03.101m kN P B =-=()24.986.1002.9621m kN P BM =+=()()()07.566.04.983.101295314.81024.01043-⨯⨯-=--x s cm D C 2256.025=为水汽在空气中扩散系数下C 80cm s cm T T D D 25275.175.112121044.3344.029*******.0-⨯==⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=水的蒸汽压为，时间 6,解：画图7,解：塔低：塔顶：2.5N 的NaOH 液含 2.5N 的NaOH 液的比重＝1.1液体的平均分子量：通过塔的物料衡算，得到如果NaOH 溶液相当浓，可设溶液面上蒸汽压可以忽略，即气相阻力控制传递过程。
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第一章 流体流动习题解答1－1 已知甲城市的大气压为760mmHg ，乙城市的大气压为750mmHg 。
某反应器在甲地操作时要求其真空表读数为600mmHg ，若把该反应器放在乙地操作时，要维持与甲地操作相同的绝对压，真空表的读数应为多少，分别用mmHg 和Pa 表示。
[590mmHg, 7.86×104Pa]解：P （甲绝对）=760-600=160mmHg 750-160=590mmHg=7.86×104Pa1－2用水银压强计如图测量容器内水面上方压力P 0，测压点位于水面以下0.2m 处，测压点与U 形管内水银界面的垂直距离为0.3m ，水银压强计的读数R ＝300mm ，试求 （1）容器内压强P 0为多少？（2）若容器内表压增加一倍，压差计的读数R 为多少？习题1－2 附图[(1) 3.51×104N ⋅m －2 (表压)； (2)0.554m] 解：1. 根据静压强分布规律 P A ＝P 0＋g ρHP B ＝ρ，gR因等高面就是等压面，故P A ＝ P BP 0＝ρ，gR －ρgH ＝13600×9.81×0.3－1000×9.81(0.2+0.3)=3.51×104N/㎡ (表压) 2. 设P 0加倍后，压差计的读数增为R ，＝R ＋△R ，容器内水面与水银分界面的垂直距离相应增为H ，＝H ＋2R∆。
同理， ''''''02R p gR gH gR g R gH gρρρρρρ∆=-=+∆--000p g g p p 0.254m g g 10009.81g g 136009.812R H R ρρρρρρ⨯∆⨯⨯，，，4，，－（－）－ 3.5110＝＝＝＝－－－220.30.2540.554m R R R ∆，＝＋＝＋＝1－3单杯式水银压强计如图的液杯直径D ＝100mm ，细管直径d ＝8mm 。
化工原理课后题答案
化工原理课后题答案1. 解：(1) 乙醛的饱和蒸汽压随温度的升高而增大，所以温度越高，收集到的甲醇的量就越多。
(2) 通过降低乙醛的饱和蒸汽压，如在装置中增加冷凝器，可以提高甲醇的回收率。
2. 解：(1) 乙烯的化学式为C2H4，分子量为28 g/mol。
(2) 对乙烯C2H4完全燃烧，需要的理论氧气量按照化学计量比为1:3，即每1 mol的乙烯需要3 mol的氧气。
(3) 所以，1 g乙烯需要$\dfrac{3 \times 32}{28}$ g的氧气进行完全燃烧。
3. 解：(1) 中和反应的化学方程式为：NaOH + HCl → NaCl + H2O。
(2) 摩尔质量：NaOH = 40 g/mol，HCl = 36.5 g/mol。
(3) 反应物NaOH与HCl摩尔比为1:1，所以1 g的NaOH可以与1 g的HCl完全反应。
(4) 根据化学方程式，1 mol的NaOH可以与1 mol的HCl完全反应，生成1 mol的NaCl。
(5) 所以，1 g的NaOH可以完全中和36.5 g的HCl，生成58.5 g的NaCl。
4. 解：(1) 化学反应的平衡常数K用来表示反应物浓度与产物浓度之间的比值。
(2) 如果K > 1，表示产物浓度远大于反应物浓度，反应是偏向产物一侧进行的。
(3) 如果K < 1，表示反应物浓度大于产物浓度，反应是偏向反应物一侧进行的。
(4) 如果K = 1，表示反应物浓度与产物浓度相等，反应处于平衡状态。
5. 解：(1) 工业上常用的高聚物有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。
(2) 高聚物的制备通常采用聚合反应，如聚乙烯的制备通常使用乙烯单体进行聚合反应。
(3) 聚合反应一般分为自由基聚合、阴离子聚合和阳离子聚合等不同机制。
6. 解：(1) 化学反应速率是指单位时间内反应物消耗或产物生成的量。
(2) 影响化学反应速率的因素包括反应物浓度、反应温度、催化剂和反应物物理状态等。
化工原理课后题答案
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 = 80.1℃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C5H12（A）和C6H14（B）的饱和蒸汽压以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 PB* =查得PA*=得到其他温度下A¸B的饱和蒸汽压如下表t(℃) 248 251 279 289PA*(kPa)利用拉乌尔定律计算平衡数据平衡液相组成以260.6℃时为例当t= 260.6℃时 x = (P-PB *)/(PA*-PB*)=（）/（）= 1平衡气相组成以260.6℃为例当t= 260.6℃时 y = PA*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= PA */PB*计算出各温度下的相对挥发度：t(℃)α - - - - - - - -取275.1℃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。
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第一章 流体流动习题解答1－1 已知甲城市的大气压为760mmHg ，乙城市的大气压为750mmHg 。
某反应器在甲地操作时要求其真空表读数为600mmHg ，若把该反应器放在乙地操作时，要维持与甲地操作相同的绝对压，真空表的读数应为多少，分别用mmHg 和Pa 表示。
[590mmHg, 7.86×104Pa]解：P （甲绝对）=760-600=160mmHg 750-160=590mmHg=7.86×104Pa1－2用水银压强计如图测量容器内水面上方压力P 0，测压点位于水面以下0.2m 处，测压点与U 形管内水银界面的垂直距离为0.3m ，水银压强计的读数R ＝300mm ，试求 （1）容器内压强P 0为多少？（2）若容器内表压增加一倍，压差计的读数R 为多少？习题1－2 附图[(1) 3.51×104N ⋅m －2 (表压)； (2)0.554m] 解：1. 根据静压强分布规律 P A ＝P 0＋g ρH P B ＝ρ，gR因等高面就是等压面，故P A ＝ P B P 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 。
化工原理课后答案(中国石化出版社)-第5章----传热
第五章 传热1.一立式加热炉炉墙由厚150mm 的耐火材料构成，其导热系数为λ1＝1.3W/(m ·K)，其内外表面温度为ll00℃及240℃，试求通过炉墙损失的热量(W/m 2)；若外加一层25mm ，λ2＝0.3W/(m·K)的绝热材料，并假定炉内壁温度仍为1100℃，而热损失降至原来的57％，求绝热层外壁温度及两层交界面处的温度。
解：211213.74533.115.02401100m W b t t AQ q =-=-==λ24.424857.0'm W q q ==4.42483.0025.03.115.01100'3221131=+-=+-==t b b t t A Qq λλ解得：3t =255.8℃4.42483.115.01100''21121=-=-==t b t t A Q q λ解得：'2t =609.8℃2某加热炉炉墙由耐火砖、绝热层与普通砖组成，耐火砖里侧温度为900℃，普通砖外侧温度为50℃，各层厚度分别为：耐火砖140mm ，绝热层(石棉灰)20mm ，普通砖280mm ；各层导热系数：λ1＝0.93W /(m·K)，λ2＝0.064W /(m·K)，λ3=0.7W/(m·K)。
(1)试求每m 2炉墙的热损失；(2)若普通砖的最高耐热温度为600℃，本题条件下，是否适宜? 解： （1）2332211419.9847.028.0064.002.093.014.050900m W b b b t t q =++-=++-=λλλ （2）2333439.9847.028.050m W t b t t q =-=-=λ 解得：3t =444℃ 适宜3.用平板法测定某固体的导热系数，试件做成圆形薄板，直径d ＝120mm ，厚度为δmm ，与加热器的热表面及冷却器的冷表面直接接触。
所传递的热量(一维导热)，用加热器的电能消耗计算之。
化工原理课后答案(中国石化出版社) 第1章 流体流动
1．若将90kg 相对密度为0.83的油品与60kg 相对密度为0.71的油品混合，试求混合油的密度。
解：)/(777710608309060903m kg m =++=ρ2．试计算空气在-40℃和41kPa(真空度)下的密度和重度，大气压力为1.013×105Pa 。
解：=ρ37.5％02，76％N 2，8%H 20(×105Pa 时，该混解：ρ2O ρ3/441.0)50015.273(83142m kg RT N =+⨯==ρ 3/284.0)50015.273(8314181013002m kg RT pM O H =+⨯⨯==ρ 3/455.0m kg x iV i m =∑=ρρ4．烟道气的组成约为含13％CO 2，11％H 20，76％N 2(均系体积％),计算400℃时常压烟道气的粘度。
解：cpM y M y i i i i i m 62/12/12/12/162/162/162/12/1101.302876.01811.04413.028100.3176.018100.2311.044100.3013.0----⨯=⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=∑∑=μμ5．液体混合物的组成为乙烷40％和丙烯60％(均为摩尔百分率)，计算此液体混合物在-100℃时的粘度。
乙烷和丙烯在-100℃时的粘度分别为0.19mPa ·s 和0.26mPa ·s 。
解：6395.026.0lg 6.019.0lg 4.0lg lg -=⨯+⨯=∑=i i m x μμS mPa m ⋅=229.0μ6．某流化床反应器上装有两个U 形管压差计，如本题附图所示。
测得R 1＝400mm ，R2＝50mm 指示液为汞。
为防止汞蒸气向空间扩散，在右侧的U 形管与大气连通的玻璃管内装入一段水，其高度R 3＝50mm 。
试求A 、B 两处的表压力。
解：05.081.91360005.081.91000232⨯⨯+⨯⨯=+=gR gR p Hg O H A ρρmmHg kPa Pa 7.5316.71016.73==⨯=780kPa)。
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。
化工原理课后题答案(部分)
化工原理第二版第1章蒸馏1.已知含苯0.5（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（℃） 80.1 85 90 95 100 105x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11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 = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 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 = 0.5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 =13.3kPa下该溶液的平衡数据。
温度C5H12223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1291.7 309.3K C6H14248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8322.8 341.9饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3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 = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 PB* = 1.3kPa查得PA*= 6.843kPa得到其他温度下A¸B的饱和蒸汽压如下表t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3PA*(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300PB*(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250利用拉乌尔定律计算平衡数据平衡液相组成以260.6℃时为例当t= 260.6℃时 x = (P-PB *)/(PA*-PB*)=（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例当t= 260.6℃时 y = PA*x/P = 13.3×1/13.3 = 1同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0y 1 0.767 0.733 0.524 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。
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。
化工原理课后题答案
化工原理课后题答案1. 请解释化学反应速率的概念，并列举影响化学反应速率的因素。
化学反应速率是指单位时间内反应物消耗或生成物产生的量。
影响化学反应速率的因素包括温度、浓度、压力、催化剂等。
温度升高会加快分子的运动速度，增加碰撞频率和能量，从而提高反应速率。
浓度的增加会增加反应物分子之间的碰撞频率，也会提高反应速率。
压力的增加对气相反应有影响，因为增加压力会使气体分子的密度增加，碰撞频率增加，反应速率也会增加。
催化剂是一种可以改变反应速率但本身不参与反应的物质，可以提高反应速率，降低活化能，加速反应的进行。
2. 请说明化学平衡的概念，并列举影响化学平衡的因素。
化学平衡是指在封闭容器中，当化学反应达到一定条件时，反应物和生成物的浓度不再发生变化的状态。
影响化学平衡的因素包括温度、压力、浓度、催化剂等。
温度的变化会影响平衡位置，对吸热反应和放热反应的影响不同。
压力的增加对气相反应有影响，根据Le Chatelier原理，增加压力会使平衡位置移向摩尔数较少的一侧。
浓度的变化也会影响平衡位置，增加某一种物质的浓度会使平衡位置移向另一侧。
催化剂可以影响反应速率，但不影响平衡位置。
3. 请解释原子结构中原子核的构成和特点。
原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子不带电荷。
原子核的直径约为10^-15米，占据整个原子体积的极小部分，但质子和中子的质量占据了原子质量的绝大部分。
原子核带正电荷，因此原子核周围围绕着带负电的电子云，形成了原子的结构。
4. 请解释化学键的概念，并列举化学键的种类。
化学键是指原子之间通过共用电子或者电子转移而形成的连接。
化学键的种类包括离子键、共价键、金属键等。
离子键是通过正负电荷之间的静电作用形成的化学键，通常是金属和非金属之间的化合物。
共价键是通过原子之间共用电子而形成的化学键，常见于非金属之间的化合物。
金属键是金属原子之间通过电子海模型相互连接而形成的化学键。
5. 请解释化学反应的热力学基本概念，并列举热力学基本定律。
化工原理课后题答案解析(部分)
化工原理第二版第1章蒸馏1.已知含苯0.5（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（℃） 80.1 85 90 95 100 105x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11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 = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 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 = 0.5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 =13.3kPa下该溶液的平衡数据。
温度C5H12223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1291.7 309.3K C6H14248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8322.8 341.9饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3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 = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 PB* = 1.3kPa查得PA*= 6.843kPa得到其他温度下A¸B的饱和蒸汽压如下表t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3PA*(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300PB*(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250利用拉乌尔定律计算平衡数据平衡液相组成以260.6℃时为例当t= 260.6℃时 x = (P-PB *)/(PA*-PB*)=（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例当t= 260.6℃时 y = PA*x/P = 13.3×1/13.3 = 1同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0y 1 0.767 0.733 0.524 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。
化工原理课后思考题答案完整版
第一章流体流动问题1.什么是连续性假定?质点的含义是什么?有什么条件?答1．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。
质点是含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。
问题2.描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?答2．前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态。
问题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?答3．分子间的引力和分子的热运动。
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。
问题4.静压强有什么特性?答4．静压强的特性：①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；②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；③压强各向传递。
问题5.图示一玻璃容器内装有水，容器底面积为8×10-3m 2，水和容器总重10N。
(1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向)；(2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？题5附图题6附图答5．1）图略，受力箭头垂直于壁面、上小下大。
2）内部压强p=ρgh=1000×9.81×0.5=4.91kPa；外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa<内部压强4.91kPa。
因为容器内壁给了流体向下的力，使内部压强大于外部压强。
问题6.图示两密闭容器内盛有同种液体，各接一U 形压差计，读数分别为R 1、R 2，两压差计间用一橡皮管相连接，现将容器A 连同U 形压差计一起向下移动一段距离，试问读数R 1与R 2有何变化？(说明理由)答6．容器A 的液体势能下降，使它与容器B 的液体势能差减小，从而R 2减小。
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化工原理第二版第1章蒸馏1.已知含苯0.5（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（℃） 80.1 85 90 95 100 105x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11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 = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 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 = 0.5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 = 13.3kPa下该溶液的平衡数据。
温度C5H12223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7309.3K C6H14248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8341.9饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3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 = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 PB* = 1.3kPa查得PA*= 6.843kPa得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3PA*PB*(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250利用拉乌尔定律计算平衡数据平衡液相组成以260.6℃时为例当t= 260.6℃时 x = (P-PB *)/(PA*-PB*)=（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例当t= 260.6℃时 y = PA*x/P = 13.3×1/13.3 = 1同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0y 1 0.767 0.733 0.524 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(℃) 248.0 251.0 259.1 260.6 275.1 276.9 279.0 289.0 291.7 304.8 309.3α - - - - 5.291 5.563 4.178 - - - -取275.1℃和279℃时的α值做平均αm= （5.291+4.178）/2 = 4.730②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值当x = 0.3835时，y = 4.73×0.3835/[1+(4.73-1)×0.3835]= 0.746同理得到其他y值列表如下t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289α 5.291 5.563 4.178x 1 0.3835 0.3308 0.2085 0y 1 0.746 0.700 0.555 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0.6（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 = 0.46x + 0.549解：①简单蒸馏由ln(W/F)=∫xxFdx/(y-x) 以及气液平衡关系y = 0.46x + 0.549得ln(W/F)=∫xxF dx/(0.549-0.54x) = 0.54ln[(0.549-0.54xF)/(0.549-0.54x)]∵汽化率1-q = 1/3则 q = 2/3 即 W/F = 2/3∴ln(2/3) = 0.54ln[(0.549-0.54×0.6)/(0.549-0.54x)] 解得x = 0.498 代入平衡关系式y = 0.46x + 0.549 得y = 0.804②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 = 0.509 再次代入平衡关系式得 y = 0.7835.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0.3（二硫化碳的质量分率，下同）。
若要求釜液组成xW不大于0.05，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％ = 4000×0.3×0.88 = 1056kg/h结合物料衡算 FxF = WxW+ DxDD + W = F 得xD= 0.943馏出液的摩尔流量 1056/(76×0.943) = 14.7kmol/h以摩尔分率表示馏出液组成 xD= (0.943/76)/[(0.943/76)+(0.057/154)]= 0.976.在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇0.4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 0.0 0.0 75.3 0.40 0.72996.4 0.02 0.134 73.1 0.50 0.77993.5 0.04 0.234 71.2 0.60 0.82591.2 0.06 0.304 69.3 0.70 0.87089.3 0.08 0.365 67.6 0.80 0.91587.7 0.10 0.418 66.0 0.90 0.95884.4 0.15 0.517 65.0 0.95 0.97981.7 0.20 0.579 64.0 1.0 1.078.0 0.30 0.665 解：（1）进料温度40℃75.3℃时，甲醇的汽化潜热r1= 825kJ/kg水蒸汽的汽化潜热r2= 2313.6kJ/kg57.6℃时，甲醇的比热 CV1= 2.784kJ/(kg·℃)水蒸汽的比热 CV2= 4.178kJ/(kg·℃)查附表给出数据当xA= 0.4时，平衡温度t = 75.3℃∴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75.3℃饱和液体变成气体所需要的汽化潜热Q2，即 q = （Q1+Q2）/ Q2= 1 + （Q1/Q2）Q1= 0.4×32×2.784×（75.3-40）= 2850.748kJ/kgQ2= 825×0.4×32 + 2313.6×0.6×18 = 35546.88 kJ/kg∴q = 1 +（Q1/Q2）= 1.08（2）泡点进料泡点进料即为饱和液体进料∴q = 1（3）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0.95，釜液组成为0.04（以上均为易挥发组分的摩尔分率），回流比为2.5，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 = 60.44 kmol/h∴产品流量 D = 100 – 60.44 = 39.56 kmol/h②精馏段的下降液体流量LL = DR = 2.5×39.56 = 98.9 kmol/h③提馏段的上升蒸汽流量V'40℃进料q = 1.08V = V' + （1-q）F = D（1+R）= 138.46 kmol/h∴ V' = 146.46 kmol/h8.某连续精馏操作中，已知精馏段 y = 0.723x + 0.263；提馏段y = 1.25x – 0.0187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 = 0.723x + 0.263 过（xD ，xD）∴xD= 0.949提馏段 y = 1.25x – 0.0187 过（xW ，xW）∴xW= 0.0748精馏段与y轴交于[0 ，xD /（R+1）] 即 xD/（R+1）= 0.263∴R = 2.61连立精馏段与提馏段操作线得到交点坐标为（0.5345 ，0.6490）∴ xF= 0.6499.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0.5（摩尔分率，下同）。
塔顶馏出液组成为0.9，塔底釜残液组成为0.1，回流比为2.0，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= 2.46精馏段操作线方程 y = Rx/（R+1）= 2x/3 + 0.9/3= 2x/3 + 0.3精馏段 y1 = xD= 0.9由平衡关系式 y = αx/[1 +(α-1)x] 得x1= 0.7853 再由精馏段操作线方程 y = 2x/3 + 0.3 得y 2 = 0.8236 依次得到x2= 0.6549 y3= 0.7366x3= 0.5320 y4= 0.6547x 4 = 0.4353 ∵x4﹤ xF= 0.5 < x3精馏段需要板层数为3块提馏段 x1'= x4= 0.4353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 – 0.1/3∴y'2= 0.5471由平衡关系式 y = αx/[1 +(α-1)x] 得 x'2= 0.3293依次可以得到y'3= 0.4058 x'3= 0.2173y'4= 0.2564 x'4= 0.1229y'5= 0.1306 x'5= 0.0576∵ x'5 < xW= 0.1 < 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。