南京工业大学2015年化工原理答疑--计算题
(完整版)《化工原理》南京工业大学试卷含答案
三、计算题（60 分，每小题 20 分）
I (1.01 1.88H )t 2492H kJ / kg干干干 计算）
1．（20分）连续精馏塔有塔板8层，塔顶采用全凝器，用以分离二元理 想混合液，料液含A35%, 泡点进料，馏出液含A70％，塔釜液含
xF 、q都不变，则L/V__________。(增大、减少、不变、不确定) 3．塔顶和进料操作条件不变，易挥发组分回收率不变，设计精馏塔时，
出平衡水分 0.1 kg干 / kg干干干 ，则湿物料的自由含水量为 ______________。 10. 物料中结合水的特点之一是其产生的水蒸汽压_____________同温度 下纯水的饱和蒸汽压。（小于 、 等于、 大于）
6．某连续精馏塔的设计任务为：原料为 F, xF ，要求塔顶为 D ， xD ，
塔底为 xW 。若选定回流比 R 加料状态由原来的饱和蒸汽改为饱和液体， 则所需的理论板数 N_____________，提馏段下降液体量 L’ _____________。(增加、减小、不变) 7.举出四种型式的塔板_______、______、_______、________。 8．干燥进行的必要条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力 __________________。
二、选择题（20分；每小题2分） 1．A；2．C．；3. B．；4．D；5.B；6．A；7．B；8.A；9．A；10．C。
3.（20分） 某湿物料在气流干燥器内进行干燥，操作压力为101kN.m 2 ， 湿物料的处理量为1kg.s 1 ，湿物料的含水量为10％，产品的含水量不高
三、计算题（60 分；每小题 20 分） 1．解：精馏段操作线方程
南工大化工原理第六章 习题解答
第六章习题1）苯酚（C6H5OH）（A）和对甲酚（C6H4（CH3）OH）（B）的饱和蒸汽压数据为：温度℃苯酚蒸汽压kPa对甲酚蒸汽压kPa温度℃苯酚蒸汽压kPa对甲酚蒸汽压 kPa113.710.07.70117.811.999.06 114.610.47.94118.612.439.39 115.410.88.2119.412.859.70 116.311.198.5120.013.2610.0 117.011.588.76试按总压P=75mmHg（绝压）计算该物系的“t—x—y”数据。
此物系为理想物系。
t0C pA 0kPa pB0kPa xAxB113.7 10.0 7.70 1.0 1.0 114.6 10.4 7.94 0.837 0.871 115.4 10.8 8.2 0.692 0.748 116.3 11.19 8.5 0.558 0.624 117.0 11.58 8.76 0.440 0.509 117.8 11.99 9.06 0.321 0.385 118.6 12.43 9.39 0.201 0.249 119.4 12.85 9.70 0.0952 0.122 120.0 13.26 10.0 0.000 0.0002）承第1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αi ，取各αi的算术平均值α，算出α对αi的最大相对误差。
②以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y—xi”关系，算出由此法得出各组yi值的最大相对误差。
t0C 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.01.299 1.310 1.317 1.316 1.322 1.323 1.324 1.325 1.326t0C 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 x1.0 0.837 0.692 0.558 0.440 0.321 0.201 0.0952 0i1.0 0.871 0.748 0.625 0.509 0.384 0.249 0.122 0yi最大误差=3）已知乙苯（A）与苯乙烯（B）的饱和蒸汽压与温度的关系可按下式算得：式中p0的单位是mmHg，T的单位是K。
南工大化工原理第四章习题解答
第四章习题1）用平板法测定材料的导热系数，其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其表面温度。
设平板的导热面积为0.03m2，厚度为0.01m。
测量数据如下：电热器材料的表面温度℃安培数 A 伏特数V 高温面低温面2.8 2.3 14011530020010050试求：①该材料的平均导热系数。
②如该材料导热系数与温度的关系为线性：，则λ和a值为多少？2）通过三层平壁热传导中，若测得各面的温度t1、t2、t3和t4分别为500℃、400℃、200℃和100℃，试求合平壁层热阻之比，假定各层壁面间接触良好。
3）某燃烧炉的平壁由耐火砖、绝热砖和普通砖三种砌成，它们的导热系数分别为1.2W/(m·℃)，0.16 W/(m·℃)和0。
92 W/(m·℃)，耐火砖和绝热转厚度都是0.5m，普通砖厚度为0.25m。
已知炉内壁温为1000℃，外壁温度为55℃，设各层砖间接触良好，求每平方米炉壁散热速率。
4）在外径100mm的蒸汽管道外包绝热层。
绝热层的导热系数为0.08W/(m·℃)，已知蒸汽管外壁150℃，要求绝热层外壁温度在50℃以下，且每米管长的热损失不应超过150W/m，试求绝热层厚度。
5）Φ38×2.5mm的钢管用作蒸汽管。
为了减少热损失，在管外保温。
50第一层是mm厚的氧化锌粉，其平均导热系数为0.07 W/(m·℃)；第二层是10mm厚的石棉层，其平均导热系数为0.15 W/(m·℃)。
若管内壁温度为180℃，石棉层外表面温度为35℃，试求每米管长的热损失及两保温层界面处的温度？解：①r0 = 16.5mm = 0.0165m ，r1 =19mm = 0.019 mr2 = r1＋δ1 = 0.019＋0.05 = 0.069 mr3 = r2＋δ2 = 0.069＋0.01 = 0.079 mλ0 = 45 W/(m·℃)W/m②即∴ t2 = 41.8 ℃6）通过空心球壁导热的热流量Q的计算式为：，其中，A1、A2分别为球壁的内、外表面积，试推导此式。
化工原理考试题及答案
化工原理考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 化工生产中，物料衡算的基本方法是（）。
A. 质量守恒定律B. 能量守恒定律C. 动量守恒定律D. 电荷守恒定律答案：A2. 在连续操作的化工过程中，以下哪项是正确的（）。
A. 物料流量恒定B. 物料浓度恒定C. 物料温度恒定D. 以上都是答案：A3. 传热过程中，以下哪种情况下热阻最小（）。
A. 增加壁厚B. 减少壁厚C. 增加壁面积D. 减少壁面积答案：B4. 流体在管道中流动时，以下哪种流动是层流（）。
A. 雷诺数Re<2000B. 雷诺数Re>4000C. 雷诺数Re=2000D. 雷诺数Re=4000答案：A5. 在精馏塔中，以下哪种情况下回流比最小（）。
A. 塔板效率最低B. 塔板效率最高C. 塔板效率中等D. 塔板效率不影响回流比答案：A6. 以下哪种情况下，流体的压降最大（）。
A. 管道直径大B. 管道直径小C. 管道长度短D. 管道长度长答案：B7. 在吸收过程中，以下哪种情况下吸收率最高（）。
A. 气相流速大B. 液相流速大C. 气液接触面积大D. 气液接触时间少答案：C8. 以下哪种情况下，过滤速率最大（）。
A. 过滤压力小B. 过滤压力大C. 滤饼厚度大D. 滤饼厚度小答案：B9. 在干燥过程中，以下哪种情况下干燥速率最大（）。
A. 物料含水量高B. 物料含水量低C. 干燥温度低D. 干燥温度高答案：D10. 在萃取过程中，以下哪种情况下萃取效率最高（）。
A. 萃取剂用量少B. 萃取剂用量多C. 萃取剂与原料液接触时间短D. 萃取剂与原料液接触时间长答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1. 在化工生产中，物料衡算的基本方法是依据________定律。
答案：质量守恒2. 连续操作的化工过程中，物料流量是________的。
答案：恒定3. 传热过程中，壁厚减少可以________热阻。
答案：减少4. 流体在管道中流动时，雷诺数Re<2000时为________流动。
南京工业大学化工原理实验习题答案
1、填料吸收实验思考题（1）本实验中，为什么塔底要有液封？液封高度如何计算？答：保证塔内液面，防止气体漏出,保持塔内压力.0.1 设置液封装置时，必须正确地确定液封所需高度，才能达到液封的目的。
U形管液封所需高度是由系统内压力(P1 塔顶气相压力)、冷凝器气相的压力(P2)及管道压力降(h,)等参数计算确定的。
可按式(4.0.1-1)计算:H =(P1一P2)X10.2/Y一h-式中H.,-—最小液封高度，m;P1,—系统内压力;P2—受液槽内压力;Y—液体相对密度;h-—管道压力降(液体回流道塔内的管线)一般情况下，管道压力降(h-)值较小，可忽略不计，因此可简化为H=(P1一P2)X10.2/Y为保证液封效果，液封高度一般选取比计算所需高度加0. 3m-0. 5m余量为宜。
（2）测定填料塔的流体力学性能有什么工程意义？答：是确定最适宜操作气速的依据（3）测定Kxa 有什么工程意义？答：传质系数Kxa是气液吸收过程重要的研究的内容，是吸收剂和催化剂等性能评定、吸收设备设计、放大的关键参数之一（4）为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制？答：易溶气体的吸收过程是气膜控制，如HCl，NH3，吸收时的阻力主要在气相，反之就是液膜控制。
对于CO2的溶解度和HCl比起来差远了，应该属于液膜控制（5）当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数？答：液体温度。
因为是液膜控制，液体影响比较大。
2对流给热系数测定1. 答：冷流体和蒸汽是并流时，传热温度差小于逆流时传热温度差，在相同进出口温度下，逆流传热效果大于并流传热效果。
2.答：不凝性气体会减少制冷剂的循环量，使制冷量降低。
并且不凝性气体会滞留在冷凝器的上部管路内，致使实际冷凝面积减小，冷凝负荷增大，冷凝压力升高，从而制冷量会降低。
而且由于冷凝压力的升高致使排气压力升高，还会减少压缩机的使用寿命。
应把握好空气的进入，和空气的质量。
3.答：冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了热阻，降低传热速率。
南工大化工原理第五章 习题解答
第五章习题解答1）总压100，温度25℃的空气与水长时间接触，水中的的浓度为多少？分别用摩尔浓度和摩尔分率表示。
空气中的体积百分率为0.79。
解：将空气看作理想气体：y=0.79p*=yp=79kPa查表得E=8.76×kPaH=C=p*.H=79×6.342×10-5=5.01×10-4kmol/m32）已知常压、25℃下某体系的平衡关系符合亨利定律，亨利系数E为大气压，溶质A的分压为0.54大气压的混合气体分别与三种溶液接触：①溶质A浓度为的水溶液；②溶质A浓度为的水溶液；③溶质A浓度为的水溶液。
试求上述三种情况下溶质A在二相间的转移方向。
解： E=0.15×104atm，p=0.054atm，P=1atm，y=p/P=0.054①∴∴∴平衡②∴∴∴气相转移至液相③∴∴∴液相转移至气相④ P=3atm y=0.054 E=0.15×104atm∴m=E/P=0.05×104x4=x3=5.4×10-5∴∴∴气相转移至液相3）某气、液逆流的吸收塔，以清水吸收空气～硫化氢混合气中的硫化氢。
总压为1大气压。
已知塔底气相中含 1.5%（摩尔分率），水中含的浓度为（摩尔分率）。
试求塔底温度分别为5℃及30℃时的吸收过程推动力。
解：查表得（50C）E1=3.19×104kpa m1=E1/P=315p*1=Ex=0.3194）总压为100，温度为15℃时的亨利系数E为。
试计算：①H、m的值（对稀水溶液密度为）；②若空气中的分压为50，试求与其相平衡的水溶液浓度，分别以摩尔分率和摩尔浓度表示。
5）在总压为100、水温为30℃鼓泡吸收器中，通入纯，经充分接触后测得水中的平衡溶解度为溶液，溶液的密度可近似取为，试求亨利系数。
解： p*=100KPa(mol/L)/kPakPa6）组分A通过另一停滞组分B进行扩散，若总压为，扩散两端组分A 的分压分别为23.2和 6.5。
南京工业大学化工原理课后习题答案2
《第二章流体输送机械》习题解答1）某盛有液体的圆筒容器，容器轴心线为铅垂向，液面水平，如附图中虚线所示。
当容器以等角速度ω绕容器轴线旋转，液面呈曲面状。
试证明： ①液面为旋转抛物面。
②。
③液相内某一点（r ，z ）的压强。
式中ρ为液体密度。
解 题给条件下回旋液相内满足的一般式为Cr gz P =-⋅+222ρωρ （常量）取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0,P=P 0,∵C=P 0故回旋液体种，一般式为0222p r gz p =-⋅+ρωρ① ① 液面为P=P 0的等压面22222,02r gZ r gz ωρωρ==-⋅，为旋转抛物面②222R gH ω=又gR dr r grdr Z h R rr424203202ωππωππ⋅==⋅=⋅⎰⎰即：h 0=g R 422ω ∴H=2h 0③某一点（r,Z ）的压强P:)2(2220220Z gr g P r gh P P -⋅+=+⋅-=ωρρωρ2）直径0.2m 、高0.4m 的空心圆桶内盛满水，圆筒定该中心处开有小孔通大气，液面与顶盖内侧面齐平，如附图所示，当圆筒以800rpm 转速绕容器轴心线回旋，问：圆筒壁内侧最高点与最低点的液体压强各为多少？解Cr gz P =-⋅+222ρωρ取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0, P=P 0 ,∴C=P 0故回旋液体种，一般式为 0222p r gz p =-⋅+ρωρB 点：Z=0,r=R=0.1m,Pa R P P B 4222201051.31.0)260800(210002⨯=⨯==-πρωC点:Z=-0.4m,r=0.1m,Par gZ P P C 4222201090.31.0)260800(21000)4.0(81.910002⨯=⨯+-⨯⨯-=+⋅-=-πρωρ3）以碱液吸收混合器中的CO 2的流程如附图所示。
已知：塔顶压强为0.45at （表压），碱液槽液面与塔内碱液出口处垂直高度差为10.5m ，碱液流量为10m 3/h ，输液管规格是φ57×3.5mm ，管长共45m （包括局部阻力的当量管长），碱液密度，粘度，管壁粗糙度。
2015-化工原理复习提纲及答案
《化工原理》复习提纲答案一、判断题（在你认为对的题目后面打“V” ，错的后面打“X”）1、流体在圆管的流动阻力主要有沿程阻力和局部阻力。
（V）2、在定态流动过程中，流体流经各截面处的体积流量相等。
（X）3、当输送流体的管子的管径一定时，增大流体的流量，则雷诺准数减少。
（X ）4、流体在等径管中做定态流动时，由于有摩擦损失，因此流体的流速沿管长逐渐变小。
（X）5、流体做层流流动时，摩擦系数入只是Re的函数，而以管壁的粗糙度无关。
（V）6、在相同的设备条件下，密度越大、粘度越小的流体越容易形成湍流状态。
（V）7、实际流体在导管做定态流动时，各种形式的的压头可以互相转化，但导管任一截面的位压头、动压头与静压头之和为一常数。
（X ）8、为了提高压强计的灵敏度以测量微小的压强，可采用微压差计。
当其中的两指示液密度相差越大时，其灵敏度越高。
（X ）9、经过大量的实验得出，雷诺数Re< 2000时，流型呈层流，这是采用国际单位制得出的值，采用其它单位制应有另外值。
（X）10、表压强就是流体的真实压强。
（X）11 、设备的真空度越高表明绝对压强越大。
（X）12、流体在做定态湍流时，当Re—定时，摩擦系数入随管子的相对粗糙度增加而增大。
（V）13、液体在圆管做滞流流动时，其他条件不变，仅流速增加一倍，则阻力损失增加一倍。
（V）14、流体在水平管做定态连续流动时，直径小处，流速增大，其静压强也会升高。
（X）15、离心泵启动时，为减少启动功率，应将出口阀门关闭，这是因为随流量的增加，功率增大。
（V）16、离心泵的扬程随着流体流量的增大而下降。
（V）17、离心机的分离因素越大，表明它的分离能力越强。
（V）18、要将降尘室的生产能力提高一倍，则应将降尘室的高度增加一倍。
（X ）19、为了提高旋风分离器的分离效率，当气体处理量大时，解决的方法有：用几台直径小的分离器并联操作（V ），采用大直径的分离器（X ）。
20、物料在离心机进行分离时，其离心加速度与重力加速度的比值，称为离心分离因素。
南工大化工原理第三章 习题解答(DOC)
第三章习题1）有两种固体颗粒，一种是边长为a的正立方体，另一种是正圆柱体，其高度和形状系数的计为h，圆柱直径为d。
试分别写出其等体积当量直径2）某内径为0.10m的圆筒形容器堆积着某固体颗粒，颗粒是高度h=5mm，直径d=3mm的正圆柱，床层高度为0.80m，床层空隙率、若以1atm，25℃的空气以0.25空速通过床层，试估算气体压降。
[解] 圆柱体：3）拟用分子筛固体床吸附氯气中微量水份。
现以常压下20℃空气测定床层水力特性，得两组数据如下：空塔气速0.2，床层压降14.28mmH2O0.693.94mmH2O试估计25℃、绝对压强1.35atm的氯气以空塔气速0.40通过此床层的压降。
（含微量水份氯气的物性按纯氯气计）氯气，[解]常压下，欧根公式可化简为3）令水通过固体颗粒消毒剂固定床进行灭菌消毒。
固体颗粒的筛析数据是：0.5～0.7mm，12%；0.7～1.0mm，25.0%；1.0～1.3，45%；1.3～1.6mm，10.0%；1.6～2.0mm，8.0%（以上百分数均指质量百分数）。
颗粒密度为1875。
固定床高350mm，截面积为314mm2。
床层中固体颗粒的总量为92.8g。
以20℃清水以0.040空速通过床层，测得压降为677mmH2O，试估算颗粒的形状系数值。
4）以单只滤框的板框压滤机对某物料的水悬浮液进行过滤分离，滤框的尺寸为0.20×0.20×0.025m。
已知悬浮液中每m3水带有45㎏固体，固体密度为1820。
当过滤得到20升滤液，测得滤饼总厚度为24.3mm，试估算滤饼的含水率，以质量分率表示。
6）某粘土矿物加水打浆除砂石后，需过滤脱除水份。
在具有两只滤框的压滤机中做恒压过滤实验，总过滤面积为0.080m2，压差为3.0atm，测得过滤时间与滤液量数据如下：过滤时间，分：1.20 2.70 5.23 7.25 10.87 14.88滤液量，升：0.70 1.38 2.25 2.69 3.64 4.38试计算过滤常量K，以为单位，并计算，以为单位。
南京工业大学化工原理课后习题答案1
南京工业大学化工原理课后习题答案1《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)2.2 938314/(29151408055P P p mmHg P p Ln dzpdpp 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。
南京工业大学化工原理试题及解答
1 在滞流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的＿＿次方成正比，在湍流区颗粒的沉降速度与颗
粒直径的＿＿次方成正比。
2 相对挥发度α=1，表示不能用
分离，但能用
分离。
3 流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是
型曲线，其管中心最大流速为平
均流速的
倍，摩擦系数λ与 Re 的关系为
。
4 离心泵的安装高度超过允许安装高度时会发生
3 （15 分）如图所示，用泵将水从贮槽
送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，
输送管路尺寸为φ83×3.5mm，泵的进出
口管道上分别安装有真空表和压力表，
真空表安装位置离贮槽的水面高度 H1 为 4.8m，压力表安H 装位置离贮槽的水面
高度 H2 为 5m。当输水量为 36m3/h 时，
进水管道全部阻力损H失2 为 1.96J/kg，出水 管道全部阻力损失为 4.9J/kg，压力表读 数为 2.452×105Pa，H泵1 的效率为 70%，
3 已知 SO2 水溶液在三种温度 t1、t2、t3 下的亨利系数分别为 E1=0.0035atm、E2=0.011atm、
E3=0.00625atm，则__ _
A t1<t2
B t3>t2
C t1>t2
D t3<t1
4 精馏中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质使上升的汽相易挥发组分浓度提高，
6 吸收塔的设计中，若填料性质及处理量（气体）一定，液气比增加，则传质推动力
，传
质单元数
，传质单元高度
，所需填料层高度
。
A 增大
B 减小
C 不变
D 不能判断
7 已知湿空气的下列＿＿＿参数，利用 H-I 图可以查得其它未知参数。
南工大化工原理第六章习题解答
南⼯⼤化⼯原理第六章习题解答第六章习题1）苯酚（C6H5OH）（A）和对甲酚（C6H4（CH3）OH）（B）的饱和蒸汽压数据为：温度℃苯酚蒸汽压kPa对甲酚蒸汽压kPa温度℃苯酚蒸汽压kPa对甲酚蒸汽压 kPa试按总压P=75mmHg（绝压）计算该物系的“t—x—y”数据。
此物系为理想物系。
t0C p A0kPa p B0kPa x A x B2）承第1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αi，取各αi的算术平均值α，算出α对αi的最⼤相对误差。
②以平均α作为常数代⼊平衡⽅程式算出各点的“y—x i”关系，算出由此法得出各组y i值的最⼤相对误差。
t0Ct0Cx i0y i0最⼤误差=3）已知⼄苯（A）与苯⼄烯（B）的饱和蒸汽压与温度的关系可按下式算得：式中p0的单位是mmHg，T的单位是K。
问：总压为60mmHg（绝压）时，A与B的沸点各为多少℃在上述总压和65℃时，该物系可视为理想物系。
此物系的平衡汽、液相浓度各为多少摩尔分率4）苯（A）和甲苯（B）混合液可作为理想溶液，其各纯组分的蒸汽压计算式为式中p0的单位是mmHg，t的单位是℃。
试计算总压为850mmHg（绝压）下含苯25%（摩尔百分率）的该物系混合液的泡点。
5）试计算总压为760mmHg（绝压）下，含苯、甲苯（摩尔分率）的混合蒸汽的露点。
若令该⼆元物系降温⾄露点以下3℃，求平衡的汽、液相摩尔之⽐。
6）有⼀苯（A）、甲苯（B）、空⽓（C）的混合⽓体，其中空⽓占2%，苯与甲苯浓度相等（均指摩尔百分数），⽓体压强为760mmHg（绝压）。
若维持压强不变，令此三元物系降温⾄95℃，求所得平衡汽相的组成。
A、B组分均服从拉乌尔定律。
已知95℃时，。
设X A算得的X‘A7）常压下将含苯（A）60%，甲苯（B）40%（均指摩尔百分数）的混合液闪蒸（即平衡蒸馏），得平衡汽、液相，汽相摩尔数占总摩尔数的分率——汽化率（1-q）为。
化工原理例题与习题(南京工业大学)
第一章 流体流动【例1-1】 已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m 3与998kg/m 3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。
解：根据式1-49984.018306.01+=m ρ =（3.28+4.01）10-4=7.29×10-4ρm =1372kg/m 3【例1-2】 已知干空气的组成为：O 221%、N 278%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在压力为9.81×104Pa 及温度为100℃时的密度。
解：首先将摄氏度换算成开尔文100℃=273+100=373K再求干空气的平均摩尔质量M m =32×0.21+28×0.78+39.9×0.01=28.96kg/m 3 根据式1-3a 气体的平均密度为：3kg/m 916.0373314.896.281081.9=⨯⨯⨯=m ρ【例1-3 】 本题附图所示的开口容器内盛有油和水。
油层高度h 1=0.7m 、密度ρ1=800kg/m 3，水层高度h 2=0.6m 、密度ρ2=1000kg/m 3。
（1）判断下列两关系是否成立，即 p A =p'A p B =p'B（2）计算水在玻璃管内的高度h 。
解：（1）判断题给两关系式是否成立 p A =p'A 的关系成立。
因A 与A'两点在静止的连通着的同一流体内，并在同一水平面上。
所以截面A-A'称为等压面。
p B =p'B 的关系不能成立。
因B 及B'两点虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通着的同一种流体，即截面B-B'不是等压面。
（2）计算玻璃管内水的高度h 由上面讨论知，p A =p'A ，而p A =p'A 都可以用流体静力学基本方程式计算，即p A =p a +ρ1gh 1+ρ2gh 2p A '=p a +ρ2gh于是 p a +ρ1gh 1+ρ2gh 2=p a +ρ2gh简化上式并将已知值代入，得800×0.7+1000×0.6=1000h解得 h=1.16m【例1-4】 如本题附图所示，在异径水平管段两截面（1-1'、2-2’）连一倒置U 管压差计，压差计读数R=200mm 。
南京工业大学化工原理课后习题答案第2章
。
17）饱和温度为100℃的水蒸汽在长为2.5m，外径为38mm的竖直圆管 外冷凝。管外壁温度为92℃。试求每小时蒸汽冷凝量。又若将管子水平 放置每小时蒸汽冷凝量又为多少。
18）由φ25×2.5mm、225根长2米的管子按正方形直列组成的换热 器，用1.5×105Pa的饱和蒸汽加热某液体，换热器水平放置。管外壁温 度为88℃，试求蒸汽冷凝量。
第四章习题
1）用平板法测定材料的导热系数，其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
热电偶测量其表面温度。设平板的导热面积为0.03m2，厚度为0.01m。
测量数据如下：
电热器
材料的表面温度 ℃
安培数 A
伏特数 V
高温面
低温面
2.8
140
300
100
2.3
34）一套管换热器，冷、热流体的进口温度分别为55℃和115℃。并 流操作时，冷、热流体的出口温度分别为75℃和95℃。试问逆流操作 时，冷、热流体的出口温度分别为多少？假定流体物性数据与传热系数 均为常量。
35）一列管换热器，管外用2.0×105Pa的饱和水蒸汽加热空气，使 空气温度从20℃加热到80℃，流量为20000kg/h，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？
19）设有A、B两平行固体平面，温度分别为TA和TB（TA>TB）。为减 少辐射散热，在这两平面间设置n片很薄的平行遮热板，设A所有平面的 表面积相同，黑度相等，平板间距很小，试证明设置遮热板后A平面的 散热速率为不装遮热板时的
倍。
20）用热电偶测量管内空气温度，测得热电偶温度为420℃，热电偶 黑度为0.6，空气对热电偶的给热系数为35 W/(m·℃)，管内壁温度为
南工大化工原理第六章 习题解答
第六章习题1）苯酚（C6H5OH）（A）和对甲酚（C6H4（CH3）OH）（B）的饱和蒸汽压数据为：温度℃苯酚蒸汽压kPa对甲酚蒸汽压kPa温度℃苯酚蒸汽压kPa对甲酚蒸汽压 kPa 113.710.07.70117.811.999.06 114.610.47.94118.612.439.39 115.410.88.2119.412.859.70 116.311.198.5120.013.2610.0 117.011.588.76试按总压P=75mmHg（绝压）计算该物系的“t—x—y”数据。
此物系为理想物系。
t0C p A0kPa p B0kPa x A x B113.710.07.70 1.0 1.0114.610.47.940.8370.871115.410.88.20.6920.748116.311.198.50.5580.624117.011.588.760.4400.509117.811.999.060.3210.385118.612.439.390.2010.249119.412.859.700.09520.122120.013.2610.00.0000.0002）承第1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αi，取各αi的算术平均值α，算出α对αi的最大相对误差。
②以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y—x i”关系，算出由此法得出各组y i值的最大相对误差。
t0C 113.7114.6115.4116.3117.0117.8118.6119.4120.01.299 1.310 1.317 1.316 1.322 1.323 1.324 1.325 1.326t0C113.7114.6115.4116.3117.0117.8118.6119.4120.0x i 1.00.8370.6920.5580.4400.3210.2010.09520y i 1.00.8710.7480.6250.5090.3840.2490.1220最大误差=3）已知乙苯（A）与苯乙烯（B）的饱和蒸汽压与温度的关系可按下式算得：式中p0的单位是mmHg，T的单位是K。
南京工业大学化工原理课后习题答案8
《第八章固体干燥》习题解答1）已知空气的干燥温度为60℃，湿球温度为30℃，试计算空气的湿含量H，相对湿度，焓I和露点温度。
CtCtk P apkgkJIppkPapHkPapCtHKrCKrttHHppPHkPapCtdsssHtwHhtwwt ssst st swwww,,,4.184.18,18.2/44.960158.0249060)0158.088.101.1(11/18.20137.0923.19600137.009.1/242730)/](/)[(0272.0)/(622.0247.430=∴===⨯+⨯⨯+=∴==Φ∴=====∴==--==-===查表得由干空气求得此时由时时解：查表得αα2）利用湿空气的I—H图完成本题附表空格项的数值，湿空气的总压。
3）湿空气（=20℃，）经预热后送入常压干燥器。
试求：①将空气预热到100℃所需热量：②将该空气预热到120℃时相应的相对湿度值。
12.3)/(662.0/02.0,3.10164.1981202/(8.8380/22.088.101.188.101.1.1=ΦΦ-Φ===⋅⋅==∆=⋅⨯+=+=解得干气水时））绝干气）绝干气（比热）解：sssHHHpppHkgkgHkPakPapCCkgkJCtCQCKGkJHHC4）湿度为的湿空气在预热器中加热到128℃后进入常压等焓干燥器中，离开干燥器时空气的温度为49℃，求离开干燥器时露点温度。
解：I = (1.01+1.88H)t＋2500H∵等焓∴I1 = I2∴(1.01+1.88H1)t1＋2500H1 = (1.01+1.88H2)t2＋2500H2(1.01+1.88⨯0.018) ⨯128＋2500⨯0.018= (1.01+1.88H2) ⨯49＋2500H2∴H2 = 0.0498 kg水/kg干气∵HpP p=-⨯0622.∴0049806221013105 ...=⨯⨯-pp∴p = 7510 Pa查表得t d = 40℃5）在一定总压下空气通过升温或一定温度下空气温度通过减压来降低相对湿度，现有温度为40℃，相对湿度为70%的空气。
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H g, max
2 u2 [ H s ]工 H f,12 2g
2.8032 5.933 1.80 2 9.81 3.733m
∴离心泵离开水面的最大安装高度为：3.73m
第三章 过滤 沉降 流态化
3.2 基本公式
dv KA2 d 2(V Ve )
流速或流量加倍 2. 串联传热
0.8
0.3或 0.4
2
' 0.8
Q KAtm WhCph (T1 T2 ) WcCpc (t2 t1 )(w)
t2 t1 (T t1 ) (T t2 ) t2 t1 tm (热流体恒温) t2 T t1 T t1 ln ln ln t1 T t2 T t2
u1 A1 u 2 A2
2. 连续性方程
u1d1 u2 d 2
3.机械能守恒方程
2
2
p1
u p2 u2 gz1 gz2 hf 2 2
2 1
2
4.层流阻力计算(海根· 泊稷叶方程)
h f ,12
pm,1 pm,2
8ul 32 u l ( J / kg ) 2 2 R d
φ1084mm，油的粘度为3430cP，密度为960kg/m3, 泵
的效率为50%，求泵的实际功率Na。
2 2
20m
1
1
解: (1)摩擦系数λ
V W / 38.4 1000 / 3600 / 960 0.01111 m3 / s
V 0.01111 u 1.415 m / s 2 2 ( / 4)d 0.785 0.1
滤饼生产能力
G饼 = VF /(t3+tw+t辅) = 0.2755/(40.2+45) =3.23×10-3 m3/min = 0.194 m3/h(滤饼)
第四章 传热与换热器
4.2 基本公式
1. 流体在管内强制对流给热, L/Di>50
C du P 0.023 d
∵ 为薄壁园筒,∴按平壁近似计算 K=α1 α2 /(α1 +α2 )=930×1000/(930+1000)=481.9 W/(m2·K) ∴ A=Q/KΔtm =1.465×105/(481.9×26.4)=11.5 m2
(B) Q W c (T T ) KAt KA (T1 t2 ) (T2 t1 ) 1 p1 1 2 m
[解 ] ：
(A) Q= W2 cp1(T1 -T2 )=1.11×3770×(70-35)=1.465×105W 忽略热损失,则 Q= W2cp2(t2 –t1 ) 即1.465×105=1.67×4180(t2 -15) 解得 t2 =36℃
t1 t 2 (70 36) (35 15) t m 26.4℃ t1 70 36 ln ln 35 15 t 2
要求：
1.弄清基本概念 2.熟悉基本公式推导过程 3.掌握解题思路和方法
化原答疑安排： 答疑邮箱：1660860450@ 或wwL@, 武老师
第一章 流体流动
1.2 基本公式
1. U形压差计
pm1 pm2 ( i ) gR
1u1 A1 2 u 2 A2
0.11.415 960 Re 39.6 3430 / 1000
64 64 1.616 Re 39.6
(2)有效扬程He
du
层流
在1~2截面间列机械能守恒方程
p1 u12 p2 u2 2 l le u 2 z1 He z2 g 2g g 2g d 2g
1 S dq K 2(Pm ) K d 2(q qe ) r0
1. 过滤速率计算式
q 2VVe KA
2 2
3.球形颗粒自由沉降速度
ut
4 gdp( s ) 3
Stokes公式
当Rep<2,
gdp2 ( s ) ut ,m/ s 18
2.用某叶滤机恒压过滤钛白水悬浮液。滤叶机过滤面
积为1.312m2,共10只滤叶。测得:过滤10min得滤液 1.31m3；再过滤10min共得滤液1.905m3。已知滤饼与 滤液体积比n=0.1。试问: (1)过滤至滤液量为2.755m3即停止,过滤时间是多少?
滤饼厚度是多少mm?
(2)若滤饼洗涤与辅助时间共45min, 滤饼生产能力是多
5.5 103 u2 2.803m / s 2 2 0.785 (0.050) ( )d 4 V
工作态的允许吸上真空高度:
p1工 pV工 [ H S ]工 [ H S ]标 10.33 0.24 工 g 工 g
5623 .44 6.8 10.33 0.24 9.8 993.95 9.81 5.933m
管路: He’=30+2.88×105 V 2 ---(2)
Ne=ρgVHe=2.09×103 w
2.以2B19型水泵输送35℃的水，已由工作点确定流量为5.5 L/s, 由水泵样本查得[HS]=6.8m,已知吸水管内径为50mm, 当地大气压为9.8mH2O，吸水管阻力ΣHf1-2=1.8mH2O. 求最大几何安装高度. 35℃水的饱和蒸汽压：PV=5623.44 N/m2 35℃水的密度：ρ=993.75kg/m3 [解 ] 吸水管的流速：
所输流体的密度为998.2kg/m3。
[ 解]
泵： He=42－30V ’2=42－30(60V)2 =42-1.08×105 V 2 ---(1) (1)=(2): He=He’ , 得V=5.50×10-3 m3/s, 代入(1)得： He=42－1.08×105 ×(5.50×10-3)2=38.7 m
录 力
以允许吸上真空高度[HS]计算Hg,max
Hgmax
u H S ,允 H f 12 2g
V n V n H n He n
' e 2
2 2
3.比例定律
N n Na n
' a
3
2.3 计算举例
1. 某离心泵的特性可表达为：He=42-30V ’ 2 (He--m，V ’-m3/min)，已知生产装置中管路特性为He’=30+2.88×105 V 2 (He ’--m，V--m3/s)。试求生产中使用该泵的流量及有效功率。
求过滤时间
3 ? min,
V3 2.755 q3 0.21 m3 / m 2 A 1.312 10
由 0.212 + 2×0.21×0.01048 = 0.001206t3, ∴t3 = 40.2 min
求滤饼厚度
过滤终了时, 共得滤饼量V饼=0.21×0.1×13.12= 0.2755 m3 滤饼厚度L=0.2755m3/13.12m2=0.021m=21mm, L ∝q
O 4.61103 Pa S
校核 ut ,W gd P 2 ( p W ) 18W 9.81 (30 106 ) 2 (2667 1000) 4 8.18 10 m/s 3 18 10
30 106 8.18 104 1000 Re p ,W d Put ,2 W / W 0.0245 3 10 ut ,O ut ,W / 4.3 8.18 104 / 4.3 1.90 10 4 m / s Re p ,O 30 106 1.90 104 880 / (4.6110 3 ) 1.09 10 3 Re p ,W 2, Re p ,O 2, 原假定正确
少?（m3/h）
解: 求K、qe
1 10 min,
V1 1.31 q1 0.09985 m3 / m2 A 1.312 10
2 20 min,
2 1
V2 1.905 q2 0.1452 m3 / m 2 A 1.312 10
q 2q1qe K1
作为冷却剂, 水走管外, 流量为1.67kg/s, 比热为4180J/(kg·K),
管壁对水的对流给热系数为1000W/(m2·K), (管壁热阻及垢阻略 计), 忽略热损失(可近似按平壁处理)
试求: (A)冷却剂出口温度及所需传热面积;
(B)操作中若氢氧化钠及水的初始温度不变, 而两流体的 流量都增大一倍, 则流量增大后的冷、热流体的出口温度变为 多大?(假设两流体均为湍流, 其物理性质不变, 传热温度差可取 用算术平均值)。
当Rep＝2～500， ut
0.27
gdp( s )
Re
0.6
Allen公式
当Rep=500~2×105
ut 1.74
gdp( s )
,
Neuton公式
3.3 计算举例
1. 一直径30μm的光滑球形固体颗粒在ρa= 1.2kg/m3的空气中的 有效重量(指重力减浮力)为其在20℃水中有效重量的1.6倍。现 测得该颗粒在上述水中的沉降速度为其在某密度为880kg/m3的 矿物油中沉降速度的4.3倍，试求该矿物油的黏度。已知20℃水
2 q2 2q2qe K 2
2 q2 1 q12 2 0.14522 10 0.099852 20 qe 0.01048 m3 m2 2(q1 2 q21 ) 2(0.09985 20 0.1452 10)
K
q12 2q1qe
1
0.099852 2 0.09985 0.01048 1.206 103 m2 min 10
3. 传热系数
bdo do 1 1 Ro Ri Ko o dm i di