化工原理长理习题课

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(化学工业出版社化工原理课后习题答案

第一章1-1 0.898 3-⋅kg m 1-2 633mmHg 1-3 1.78z m ∆= 1-4 H =8.53m1-5 1720AB p mmHg ∆= 1-6 318.2Pa ; 误差11.2℅1-7 在大管中：11211114.575,0.689,1261----=⋅=⋅=⋅⋅m kg s u m s G kg m s 在小管中： 11212224.575, 1.274,2331----=⋅=⋅=⋅⋅m kg s u m s G kg m s 1-8 6.68m解取高位槽液面为1-1，喷头入口处截面为2-2面。

根据机械能横算方程，有 gz 1 + u 12/2 + p 1/ρ=gz 2+u 22/2+p 2/ρ+w f式中，u 1 =0，p 2 =0，u 2 =2.2 m .s-1，p 2 = 40*103 Pa ，w f =25J.kg-1，代入上式得 Δz =u 22/2g+p 2–p 1/ρg+w f /g=2.22/2*9.81+40*103-0/1050*9.81+25/9.81 =6.68m 1-9 43.2kW解对容器A 液面1-1至塔内管出口截面2-2处列机械能衡算式2211221e 2f u p u p g z + + +w =gz +++w 22ρρ已知 z 1=2.1m ，z 2 =36m , u 1 =0, 2u 的速度头已计入损失中，p 1=0, p 2=2.16*106 Pa,f w =122J.kg -1, 将这些数据代入上式得e w = (z 2-z 1)g+p 2/ρ+ fw=(36-2.1)*9.81+2.16*106/890+122=333+2417+122=2882J.kg-1泵的有效功率N e =e s w m =2882*15/1000=43.2kw 1-10 (1) 4.36Kw ；(2) 0.227MPa1-11 B 处测压管水位高，水位相差172mm 1-12 H=5.4m ，pa=36.2kPa解在截面1-1和2-2间列伯努利方程，得22112212u p u pg z + + =gz ++22ρρ即22122112p p ()2--+-=u u g z z ρ(a) z 1、z 2 可从任一个基准面算起（下面将抵消），取等压面a -a ，由静力学方程得p 1+ρg(z 1-z 2)+ ρgR=p 2+Hg gR ρ 即1212()Hg P P g z z gR ρρρρ--+-=⨯ (b) 由式(a)和式(b)可得2231211360010009.8180109.89.21000Hg u u gR J kg ρρρ-----=⨯=⨯⨯⨯= （c ）又由连续性方程知 u 2= u 1(d 1/d 2)2= u 1⨯ (125/100)2=1.252 u 1 代入式（c ）得（1.252 u 1）2 - u 12=2⨯9.89 u 1=3.70m.s -1 于是 u 2=1.252⨯ 3.70=5.781.m s -喷嘴处 u 3= u 1（d 1/d 3）2=3.70⨯125/75）2=10.281.m s -在截面0-0与3-3间列机械能衡算式H= u 32/2g=10.282/2⨯9.81=5.39m 在截面0-0与a -a 间列伯努利方程 H=u 22/2g+ p A /ρg故有 p A =ρgH -222u ⨯ρ=1000*9.81*5.39-5.782/2 *1000 =36.2⨯ 310Pa1-13 d≤39mm1-14 水0.0326m·s -1，空气2.21m·s -1 1-15 (1) 38.3kPa ； (2) 42.3% 1-16 不矛盾 1-17 答案略1-18 (1) 第一种方案的设备费用是第二种的1.24倍；(2) 层流时，第一种方案所需功率是第二种的2倍；湍流时，第一种方案所需功率是第二种的1.54倍 1-19 0.37kW 1-20 2.08kW1-21 0.197m ；不能使用解（1）求铸铁管直径取10℃氺的密度ρ=10001.kg m -,查附录五知μ=1.305 ⨯ 310-Pa.s取湖面为1-1面，池面为2-2面，在面1-1与面2-2间列机械能衡算方程2221122f u u p p g z w ρ--∆++=因u 1、u 2、p 1、p 2皆为零，故g z ∆= f w （a ）式中，z∆=45m , 2222581000300() 5.62923600f l u w d d d λλλπ⨯===代入式（a ）得 9.81 ⨯ 45=55.629d λ5d =0.01275λ (b)λ的范围约为0.02-0.03，现知V S 很大，Re 也大，故λ的初值可取小些。

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。

《化工原理》课后习题答案

第一章绪论习题1.热空气与冷水间的总传热系数K值约为42.99k c a l/（m2・h・℃），试从基本单位换算开始，将K值的单位改为W/（m2・℃）。

[答案:K＝50M（m2・C）]。

解：从附录查出：1k c a l＝1.1622×10-3K W·h=1.1622W·h所以：K=42.99K c a l/（m2·h·℃）＝42.99K c a l/（m2·h·℃）×（1.1622W·h/1k c a l）＝50w/（m2·℃）。

2.密度ρ是单位体积物质具有的质量。

在以下两种单位制中，物质密度的单位分别为:S I k g/m2；米制重力单位为：k g f.s2/m4;常温下水的密度为1000k g/m3，试从基本单位换算开始，将该值换算为米制重力单位的数值。

〔答案:p＝101.9k g f/s2/m4〕解：从附录查出：1k g f＝9.80665k g·m/s2，所以1000k g/m3＝1000k g/m3×[1k g f/(9.80665k g·m/s2)]=101.9k g f·s2/m4.3.甲烷的饱和蒸气压与温度的关系符合下列经验公式：今需将式中p的单位改为P a，温度单位改为K，试对该式加以变换。

〔答案:〕从附录查出：1m m H g=133.32P a，1℃＝K－273.3。

则新旧单位的关系为：P＝P’/133.32;t＝T－273.3。

代入原式得：l g（P’/133.32）＝6.421-352/（T－273.3+261）；化简得l g P=8.546－3.52/(T-12.3).4.将A、B、C、D四种组分各为0.25（摩尔分数，下同）的某混合溶液，以1000m o l/h 的流量送入精馏塔内分离，得到塔顶与塔釜两股产品，进料中全部A组分、96％B组分及4％C组分存于塔顶产品中，全部D组分存于塔釜产品中。

化工原理-习题-课件PPT

P0
gZ0
0
∴3-3’截面的总势能大于2-2’截面的总势能，水能被
吸入管路中。求每小时从池中吸入的水量柏努利方程
求管中流速u
在池面与玻璃管出口内侧间列柏努利方程式：
34
gZ3
u3 2 2
P3
gZ 2
P2
u22 2
式中：
Z3 0m， Z2 3m
u3 0
P3
0(表压） P2
57.08J
/ kg
2
)
130.8 - 9.81 3 - 9.871000
91560Pa
从计算结果可见：P2>P3>P4 ，而P4<P5<P6，这是由于流体在管内流动时，位能和静压能相互转换的结果。
30
5）流向的判断在φ45×3mm的管路上装一文丘里管，文丘里管
上游接一压强表，其读数为137.5kPa，管内水的流速 u1=1.3m/s，文丘里管的喉径为10mm，文丘里管喉部一内径为15mm的玻璃管，玻璃管下端插入水池中，池内水面到管中心线的垂直距离为3m，若将水视为理想流体，试判断池中水能否被吸入管中？若能吸入，再求每小时吸入的水量为多少m3/h？
gZ1
u2 1 2
P1
gZ 2
u2 2 2
P2
式中： Z1=Z2=0
P1=3335Pa（表压），P2= - 4905Pa（表压）
m
M T0 Pm 22.4 TP0
10
29 273[101330 1/ 2(3335 4905)]
22.4
293101330
1.20kg / m3
u12
3335
P1 P 水 gh
P2 P 水g(h R)

化工原理课后习题(第四章)课件.doc

第4 章传热1 14-1、燃烧炉的平壁由下列三种材料构成: 耐火砖的热导率为 1.05W m K , 厚度 b 230mm ；绝热砖的热导率为0.151W m 1 K 1 ；普通砖的热导率为0. 93W m 。

若耐火砖内侧温度为1000 C1 K 1 0 , 耐火砖与绝热砖接触面最高温度0 ,绝热砖与普通砖间的最高温度不超过1300 C (假设每两种砖之间接触良好界面为940 C上的温度相等) 。

试求：（1）绝热砖的厚度。

绝热砖的尺寸为：65mm 113mm 230mm ;(2) 普通砖外测的温度。

普通砖的尺寸为：50mm 120 m m 240mm 。

( 答：⑴b 0.460m ；⑵t4 34.6 C )2解：⑴第一层：QA t1b1t21第二层：QAt 2b2t321 t t2t t1 2 2 3b b1 21 .05 0 .23 1000 9400.151b2940 130b20.446m因为绝热砖尺寸厚度为230mm ，故绝热砖层厚度b2 取0.460m ，校核：1.05 0.23 1000 9400.1510.460940 t3t 105.3 C；31 3 t tt t⑵ 3 41 2b b1 3t 34.6 C 。

44-2、某工厂用170mm 5mm 的无缝钢管输送水蒸气。

为了减少沿途的热损失，在管外包两层绝热材料：第一层为厚30mm 的矿渣棉，其热导率为0.065W m 1 K 1 ;第二层为厚30mm 的石棉灰，其热导率为0.21W m 。

管内壁温度为300 C1 K 11 K 1，保温层外0 。

管道长50m 。

试求该管道的散热量。

无缝钢管热导率为45W m 1 K 1 表面温度为40 C（答：Q 14. 2kW ）解：已知： 1 1棉0.065W m K ，1灰0.21W m K1查表得：钢45W m 1 K1Q 2 t1 t 4l 11 lnd2d112lnd3d213lnd4d3 d 0.172其中：ln ln 0.0606，d 0.161ln d3d2ln0.230.170.302 ，ln d4d3ln0.290.230.231Q l20. 0606300400.3020.2312 8 4W m 1 ，45 0.065 0. 214Q 284 50 1.42 10 W 14.2kW 。

化工原理_习题集(含答案)

《化工原理》课程习题集一、单选题1.因次分析法的目的在于( )。

A 得到各变量间的确切定量关系B 得到各无因次数群的确切定量关系C 用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化D 用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠2.某物体的质量为1000 kg，则其重量为( )。

A 1000 NB 9810 NC 9810 kgfD 1000/9.81 kgf3.某系统的绝对压力为0.04 MPa，若当地大气压力为0.1 MPa，，则该系统的真空度为（）。

A.0.1 MpaB.0.14 MpaC.0.04 MpaD.0.06 MPa4. 4 ℃水在SI制中密度为( )，重度为( )。

A 1000 kgf·m-3B 1000 kg·m-3C 102 kgf·s2·m-4D 9810 N·m-35. 4 ℃水在在工程单位制中密度为( )，重度为（）。

A 1000 kgf·m-3B 1000 kg·m-3C 102 kgf·s2·m-4D 9810 N·m-36.将含晶体10％的悬浮液送往料槽宜选用（）。

Ａ离心泵Ｂ往复泵Ｃ齿轮泵Ｄ喷射泵7.某泵在运行１年后发现有气缚现象，应（）。

Ａ停泵，向泵内灌液Ｂ降低泵的安装高度Ｃ检查进口管路有否泄漏现象Ｄ检查出口管路阻力是否过大8.离心通风机的铭牌上标明的全风压为100 mmH2O意思是( )。

A 输任何条件的气体介质全风压都达100 mmH2OB 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100 mmH2OC 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100 mmH2OD 输送20 ℃，101325 Pa的空气，在效率最高时，全风压为100 mmH2O9.离心泵的实际安装高度( )允许安装高度，就可防止气蚀现象发生。

A 大于B 小于C 等于D 近似于10.操作条件下允许吸上真空高度为H s，允许的最大安装高度为H g,max，泵的入口速度为u1，S H f,0-1为吸入管路单位重量液体的阻力损失，则( )。

化工原理课后习题答案

化工原理课后习题答案1. 题目题目：对于一个容器内的理想气体，假设质量为m，在压缩过程中体积由V1压缩至V2。

根据理想气体状态方程Pv = RT，求证在任意温度下，质量为m的理想气体在压缩过程中，做功的大小与压缩的速度无关。

1.1. 答案根据理想气体状态方程Pv = RT，我们可以推导出气体做功的表达式。

首先，设初始状态为(V1, T1)，压缩后气体的状态为(V2, T2)。

设气体在压缩过程中的压强变化为dp，由状态方程可得：P1V1 = mRT1 (1)P2V2 = mRT2 (2)根据理想气体的压强定义 P = F/A，其中A为气体受力的面积，F = Δp A 表示单位时间内气体受到的压力作用力。

假设气体在压缩过程中受到的作用力为 F，即Δp A = F。

由于压缩过程中气体的体积减小了ΔV = V1 - V2，所以做功可以表示为：W = F * ΔV = A * Δp * ΔV由理想气体状态方程可得：Δp = P2 - P1 = mRT2/V2 - mRT1/V1将其代入做功公式中可得：W = A * (mRT2/V2 - mRT1/V1) * (V1 - V2)化简上述式子可得：W = A * (mRT1 - mRT2) * (1/V1 - 1/V2)我们可以看到，做功量与压力、温度、质量以及体积之间都有关系。

当温度恒定时，即 T1 = T2 = T，上式可以进一步化简为：W = A * mR * T * (1/V1 - 1/V2)这个式子表示了在恒温条件下，做功量与压缩速度（即体积的变化率）无关。

因此，根据以上推导，可证明在任意温度下，质量为m的理想气体在压缩过程中做功的大小与压缩速度无关。

2. 结论在任意温度下，质量为m的理想气体在压缩过程中做功的大小与压缩速度无关。

这是因为在恒温条件下，做功量仅与压强、质量、温度和体积之间相关，并与压缩速度无关。

这个结论可以应用于化工工程中的压缩过程分析和设计，可以通过调节温度、压强和体积的组合来实现对压缩过程的控制，无需考虑压缩速度的影响。

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。

化工原理课后习题(参考答案)(课堂PPT)

以气相分压力和液相浓度差表示），并说明CO2在两种情况下属于吸收还是解吸。
解
x1
0.01 0.011997 /18
1.8 104
p1 1.662 105 1.8104 29.92kPa
气相分压力表示的推动力为： p p1 50 29.92 20.08kPa
吸收
12
5-12 用清水在吸收塔中吸收混合气体中的溶质A，吸收塔某截面上，气相
0.12
1.06m / s
4
1
1-15. 常温的水在管路中流动。在截面1处的流速为0.5m/s，管内径为 200mm，截面2处的管内径为100mm。由于水的压力，截面1处产生1m高的水柱。试计算在截面1与截面2之间所产生的水柱高度差h为多少？（忽略从1到2处的压头损失）
2
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。
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 3600 1.0
选择 108mm 4mm 无缝钢管，内径 d 100mm
此时，主管内流速为
v
qv A
30.05/ 3600
主体中溶质A的分压为5kPa，液相中溶质的摩尔分数为0.015。气膜传质系
数 kY 1.5105 kmol /(m2 • s液) 膜传质系数 kX 3.5103 kmol /(m2 • s气) 液平衡
关系可用亨利定律表示，相平衡常数m=0.7。总压为101.325kPa。试求：

化工原理习题课ppt课件

1、支管中液体流量，m3/h; 2、泵的轴功率（η=85%），kW.。注：计算时可忽略从贮槽液面至D截面之间主管段的流动阻力。
8
例6
用离心泵向E、F两个敞口高位槽送水，管路系统如图所示
已知：所有管路内径均为33mm，摩擦系数为0.028，A、B管段
的长度（含所有局部阻力的当量长度）为100m，泵出口处压强表
减小。
（2）M处压力表读数变化分析
由截面1-1’ 和M点所在的截面的机械能间的机械能衡算式可知
PM
E t1
ZM g
(
L1 d
1M
1)
u2 2
(2)
当阀门关小时，式（2）中等号右边除u减小外，其余量均不变，故PM增大。（3）N处压力表读数变化分析同理，由N点所在的截面和截面2-2’间的机械能衡算式可知
度范围为10~50m3/h，试计算： 1、用该转子流量计测定20℃的co2流量，其体积流量范围为若干？ 2、用该流量计测定20 ℃的NH3流量，其体积流量范围为若干？ 3、现欲将CO2的测量上限保持在50m3/h，应对转子作何简单加工？注：当地大气压为：101.33kPa。
10
6
例4 一油田用φ600X25、长L= 100km 水平铺设的管线将原油输送至某炼油厂油库。已知原油粘度μ= 0.187Pa.s 密度ρ=890kgm3。因油管允许承受的最高压力为6MPa
（表压），故全程需设：两个泵站，如图所示。第一个泵站设在油田处，试问要使油管达到最大输送能力，第二个泵站应设在何处？此时输送量为多少？假设局部阻力损失忽略不计，管壁绝对粗糙度ε=0.1m
化的情况。
5
例3 如图所示，高位水箱下面接一φ32x2.5的水管，将水引向

化工原理II 习题课

Q ms 2c p2 t 2 t1
t 2 t 1 t ln 2 t 1
1 1 2 2000 1050 3600 2000 1050 3600
1 A A b A A A Rs 1 Rs 2 K 1 A1 A1 Am A2 2 A2
【解法】
t1=30℃ ms2 =2000kg/h T2?
T1 =150 ℃ ms1 t2?
Re2
4m s 2 u2 d 2 4 2000 3600 4 4 1 . 229 10 10 2 N2 d 2 180 2 10 5 0.016
Pr 2
c p2 2

（1）为完成此分离任务所需要的填料层高度H；
（2）若采用的纯溶剂分成两股进料，一股L/2溶剂仍从塔顶加入，另一股L/2溶剂从距离塔顶2m处加入。求为完成同样的分离任务所需要的填料层高度；（3）在x-y图上画出两种情况下的平衡线与操作线，并说明填料层高度变化的原因。Βιβλιοθήκη 化工原理习题课传热
习题课—设计型问题计算举例
t1=30℃ ms2 =2000kg/h T2? T1 =150 ℃ ms1 t2?
17/141
180根191.5mm，长3米， (ms2Cp2) / (ms1Cp1) = 0.5 Cp2=1050J/(kg℃)， 2=210-2cP， 2=0.0289W/(m℃)，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。

在列管式换热器中，热流体的比热0.93kJ/（kg· K），流量10kg/s，从50℃冷却到40℃。冷却水流量为3.70 kg/s, 比热4.180kJ/（kg· K），进口温度为30℃，逆流操作。热流体一侧对流传热系数α2=50W/（m2· K），管外水侧对流传热系数α2=5000W/（m2· K），按平壁计算，不计管壁及污垢热阻。试求：(1) 冷却水出口温度t1；(2) 总传热系数K ；(3) 换热器传热面积A。

化工原理习题及解答(中文)

化工原理习题及解答华南理工大学化工原理邹华生流体力学与传热第一章流体流动1.1 解：混合气体的平均分子量Mn 为Mn=M 2co y 2co + M 2o y 2o + M 2N y 2N + M O H 2y O H 2 =44×0.085+32×0.075+28×0.76+18×0.08 =28.86kg/kmol该混合气体在500℃，1atm 时的密度为 ρ=poT p To Mm **4.22**=4.2286.28×273273=0.455kg/m ³ 1.2 解：设备上真空表的绝对压强为绝对压强=大气压―真空度 =740―100 =640mmHg=640×760100133.15⨯=8.53×104N/m²设备内的表压强为表压强=―真空度=―100mmHg=―（100×760100133.15⨯）=―1.33×104N/m²或表压强=―（100×1.33×102）=―1.33×104N/m²1.3 解：设通过孔盖中心的0—0水平面上液体的静压强为p ，则p 便是罐内液体作用于孔盖上的平均压强。

根据流体静力学基本方程知p=p a +ρg h作用在孔盖外侧的是大气压强p a ，故孔盖内外两侧所受压强差为 Δp =p ―p a = p a +ρgh ―=a p ρghΔp=960×9.81(9.6―0.8)=8.29×104N/m²作用在孔盖上的静压力为=p Δp ×24d π=8.29×104241076.376.04⨯=⨯⨯πN每个螺钉能承受的力为N 321004.6014.04807.9400⨯=⨯⨯⨯π螺钉的个数=3.76×10341004.6⨯=6.23个1.4解：U 管压差计连接管中是气体。

第一章~第二章化工原理习题集

第一章流体与流体中的传递现象1-1从力学角度来看，固体和流体、液体和气体的主要区别是什么？1-2设稀薄气体的分子自由程是几米的数量级，问下列两种情况连续介质假设是否成立？（1）人造卫星在飞离大气层进入稀薄气体层时；（2）假想地球在这样的稀薄气体中运动。

1-3指出下列作用在流体上的力中，哪些是体积力，哪些是面力？电磁力，重力，惯性力，静压力，固体边界作用于流体的力，粘性力。

1-4粘性流体的流动型态有几种？如何判别？1-5从时间和空间来判别下列运动属什么类型。

（1）u x=cy，u y=u z=0；（2）u x=cx，u y=-cy，u z=cxy；（3）u x=yzt，u y=zxt，u z=0；（4）u r=2k(t)cosυ/r3，uυ=k(t)sinυ/r3，uω=0。

1-6流体在园管中流动时，“进口段”与“流动已充分发展”的含义是什么？在什么情况下充分发展后的流动为层流，又在什么情况下充分发展后的流动为湍流？1-7比较三种扩散现象的类似性。

1-8扩散定律前面的负号的物理意义是什么？1-9粘性流体在静止时有没有剪应力？理想流体在运动时有没有剪应力？若流体静止时没有剪应力，那么它们是不是都没有粘性？1-10试分析理想流体与静止流体内部应力的特点。

1-11流线和迹线有什么区别？流体作定常流动，流线与迹线是否重合？流体作非定常流动，流线与迹线是否重合？为什么？1-12陨星下坠时在天空划过的白线是什么线？烟囱里冒出的烟是什么线？1-13设u≠0，说明D u/D t=0，∂u/∂t=0，(u• )u=0的物理意义。

第二章传递过程基本方程2-1一搅拌槽中原盛有浓度为60%（质量%，下同）的盐水2000kg。

今以2kg/s 的质量流率向槽中加入0.25%的盐水，同时以1.2kg/s的质量流率由槽中排出混合后的溶液。

设槽中溶液充分混合。

求槽中溶液浓度降至1%时所需要的时间。

（总质量衡算，分别按无化学反应和有化学反应考虑）2-2在下述情况下简化连续性方程，并指出简化过程的依据。

化工原理课后习题答案详解

《第一章流体流动》习题解答1某敞口容器内盛有水与油。

如图。

已知水及油的密度分别为1000和860kg/m 3，解：h 1=600mm ，h 2=800mm ，问H 为多少mm ？m h h h m kg m kg mm h mm h 32.181.91080.081.91060.081.9860?,/860/10,800,6003333321=∴⨯=⨯⨯+⨯⨯===== 油水ρρ2.有一幢102层的高楼，每层高度为4m 。

若在高楼范围内气温维持20℃不变。

设大气静止，气体压强为变量。

地平面处大气压强为760mmHg 。

试计算楼顶的大气压强，以mmHg 为单位。

⎰⎰=∴-=⨯⨯⨯-=⨯⨯-=⎩⎨⎧---⨯=⨯⨯=----=---127.724,04763.040810190.181.9)760/(10190.181.910190.1)2.2938314/(29151408055P P p m mHg P p Ln dz pdp p p gdz d ②代入①，得②①解：ρρ3.某水池，水深4米，水面通大气，水池侧壁是铅垂向的。

问：水池侧壁平面每3米宽度承受水的压力是多少N ？外界大气压为1atm 。

Ndz gz P F 5423501045.12/481.9103410013.13)(3⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+=⎰水ρ4．4．外界大气压为1atm ，试按理想气体定律计算0.20at （表压）、20℃干空气的密度。

空气分子量按29计。

345/439.12.293831429)1081.020.010013.1(m Kg RT PM =⨯⨯⨯⨯+⨯==ρ解：5．5．有个外径为R 2、内径为R 1为的空心球，由密度为ρ’的材料制成。

若将该球完全淹没在某密度为ρ的液体中，若球能在任意位置停留，试求该球的外径与内径之比。

设球内空气重量可略。

3/1'1232'3132)/1(/)3/4())3/4(--=∴=-ρρρπρπR R g R g R R （解：6．6．为放大以U 形压差计测气体压强的读数，采用倾斜式U 形压差计。

化工原理习题课

化⼯原理习题课【例1】【华南理⼯⼤学2004年】⽤管⼦从⾼度为H的⾼位槽放⽔，为增⼤放⽔量，拟提出如下两种⽅案：（1）并联⼀根结构和直径相同的管⼦；（2）将原管⼦换成⼀根直径为原管径两倍的管⼦。

试定量⽐较两种⽅案⽔量增⼤的结果（设忽略摩擦系数的变化）。

【解】对⾼位槽液⾯和出⼝处列柏努利⽅程：（1）第⼀种情况：并联⼀根管⼦：因两管⼦直径结构长度皆相等则：（2）第⼆种情况：扩⼤管径：由两种情况⽐较可知第⼆种情况即扩径时流量增加较⼤。

【例2】【华南理⼯⼤学 2005年】⼀敞⼝⾼位⽔槽A中⽔流经⼀喉径为14mm的⽂丘⾥管，将浓碱液槽B中的碱液（密度为1400 kg/）抽吸⼊管内混合成稀碱液送⼊C槽，各部分标⾼如附图所⽰；输⽔管规格为φ57×3mm，⾃A⾄⽂丘⾥喉部M处管路总长（包括所有局部阻⼒损失的当量长度在内）为20m，摩擦系数可取0.025。

（1）当⽔流量为8m3/h时，试计算⽂丘⾥喉部M处的真空度为多少mmHg；（2）判断槽的浓碱液能否被抽吸⼊⽂丘⾥内（说明判断依据）。

如果能被吸⼊，吸⼊量的⼤⼩与哪些因素有关？例2附图【解】（1）则流速为：由连续性⽅程可知：代⼊数值求得：对A槽液⾯和⽂丘⾥喉部列柏努利⽅程：代⼊数值为：求出：（2）浓碱液可以被吸上去，对B槽内某⼀液⾯与M列机械能平衡⽅程：代⼊数值为：当z⼩于约3.1m即可，⽽B的最⾼液⾯⼩于3.1m，则可以吸上⼀部分液体。

其吸⼊量与管⼦规格、A的液⾯⾼度、⽔的流量等有关。

【例3】【浙江⼤学2001年】如图所⽰离⼼泵输⽔管路，吸⼊管长3m，泵出⼝⾄O点管长及O’点⾄管出⼝管长各为15m（均包括全部局部阻⼒的当量长度），管径均为50mm。

泵出⼝处⾄⽔池⽔⾯的垂直距离为1m。

设备A和设备B的阻⼒损失可表⽰为：设备与O点及与O’点间的阻⼒损失可忽略不计。

孔板流量计的孔径为30mm，流量系数C。

=0.65，U型压差计中指⽰液为汞。

离⼼泵的特性曲线为：H e=20-0.08Q2，以上流量Q以m3/h表⽰，扬程He和设备A、B 的阻⼒损失以m表⽰，摩擦因数=0.03。

化工原理第3章-习题课和要求和思考题(学生)

第三章传热基本要求1. 掌握的内容：（1）热传导基本原理，一维定常傅里叶定律及其应用，平壁及园筒壁一维定常热传导计算及分析；（2）对流传热基本原理，牛顿冷却定律，影响对流传热的主要因；。

（3）无相变管内强制对流传热系数关联式及其应用，Nu、Re、Pr、Gr等准数的物理意义及计算，正确选用对流传热系数计算式，注意其用法、使用条件；（4）传热计算：传热速率方程与热负荷计算，平均传热温差计算，总传热系数计算及分析，污垢热阻及壁温计算，传热面积计算，加热与冷却程度计算，强化传热途径。

2. 熟悉的内容：（1）对流传热系数经验式建立的一般方法；（2）蒸汽冷凝、液体沸腾对流传热系数计算；（3）热辐射基本概念及两灰体间辐射传热计算；（4）列管式换热器结构特点及选型计算。

3. 了解的内容：（1）加热剂、冷却剂的种类及选用；（2）各种常用换热器的结构特点及应用；（3）高温设备热损失计算。

思考题1．传热速率方程有哪几种？各有什么特点？分别写出它们的表达式并指出相应的推动力和热阻。

2．何谓热负荷与传热速率？热量衡算式与速率方程式的差别是什么？3．如图所示为冷热流体通过两层厚度相等的串联平壁进行传热时的温度分布曲线，问：（1）两平壁的导热系数λ1与λ2哪个大？（2）间壁两侧的传热膜α1与α2哪个大？（3）若将间壁改为单层薄金属壁，平均壁温接近哪一侧流体的温度？4．试分别用傅立叶定律、牛顿冷却定律说明导热系数及对流传热系数的物理意义，它们分别与哪些因素有关？5．在什么情况下，管道外壁设置保温层反而增大热损失？6．在包有内外两层相同厚度保温材料的圆形管道上，导热系数小的材料应包在哪一层，为什么？7．某人将一盘热水和一盘冷水同时放入冰箱，发现热水比冷水冷却速度快，如何解释这一现象？8．试述流动状态对对流传热的影响？9．分别说明强制对流和自然对流的成因，其强度用什么准数决定？10．层流及湍流流动时热量如何由管壁传向流体，试分别说明其热量传递机理。

化工原理 长理 习题课

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