化工原理-1、2习题课
化工原理(第二版)国防工业出版社课后习题及答案【完整版】
式中Z1=0m，p1=0（表压），u1≈0，Z2=1.5m，p2=-24.66103Pa（表压），
将数值代入，并简化得:
解得u2=2m/s
在贮槽液面（1-1截面）及排出管与喷头相连接处（3-3截面）列柏努利方程，贮槽液面为基准面
=PMm/(RT)
=101.3328.26/(8.314773)
=0.455kg/m3
1-2在大气压为101.33×103Pa的地区，某真空蒸馏塔塔顶真空表读数为9.84×104Pa。若在大气压为8.73×104Pa的地区使塔内绝对压强维持相同的数值，则真空表读数应为多少？
解塔内绝对压强维持相同，则可列如下等式
（2）槽底面所受的压强是多少？
解人孔盖以中心水平线上下对称，而静压强随深度做线性变化
因此可以孔中心处的压强计算人孔盖所受压力
P=g(H–h)=8809.81(9–0.6)=72515.52Pa
F=PA=72515.520.52/4=1.42104N
1-6为了放大所测气体压差的读数，采用如本题附图所示的斜管式压差计，一臂垂直，一臂与水平成20°角。若U形管内装密度为804 kg/m3的95%乙醇溶液，求读数R为29mm时的压强差。
pB+1gh +2gh =1gh +pa
pB= pa+(1-2)gh -1gh
由hD2/4=hd2/4
可得h=h(d/D)2
所以
1-11列管换热器的管束由121根φ25×2.5mm的钢管组成，空气以9m/s的速度在列管内流动。空气在管内的平均温度为50℃，压强为196×103Pa（表压），当地大气压为98.7×103Pa。试求：
《化工原理》习题集精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版《化工原理》习题集第二章气体吸收1、当总压为101.3 kPa，温度为25℃时，100克水中含氨1克，该溶液上方氨的平衡分压为0.933 kPa；若在此浓度范围内亨利定律适用，试求溶解度系数H和相平衡常数m（溶液密度近似取为1000kg/m3）。
2、含有4%（体积）氨气的混合气体，逆流通过水喷淋的填料塔，试求氨溶液的最大浓度，分别以摩尔分率，质量分率，比摩尔分率，比质量分率表示。
塔内绝对压强为2.03×105 Pa, 在操作条件下，气液平衡关系为p* = 2000x(式中p的单位为mmHg, x为摩尔分率)。
3、已知NO2水溶液的亨利系数如下：指出下列过程是吸收过程还是解吸过程，推动力是多少？并在x - y图上表示。
（1）含NO20.003(摩尔分率)的水溶液和含0.06 (摩尔分率) 的混合气接触，总压为101.3 kPa，T=35℃；（2）气液组成及总压同（1），T=15℃；（3）气液组成及温度同（1），总压达200kPa（绝对压强）。
4、已知某吸收系统中，平衡关系为y = 0.3x ，气膜吸收分系数k y = 1.815×10-4 kmol / (m2.s)，液膜吸收分系数k x = 2.08×10-5 kmol / (m2.s)，并由实验测得某截面上气液相浓度分别为y = 0.014，x = 0.02，试求：（1）界面浓度y i、x i分别为多少？（2）液膜阻力在总阻力中所占的百分数，并指出控制因素；（3）气相推动力在总推动力中所占的百分数。
4、在吸收塔内用水吸收混于空气中的低浓度甲醇，操作温度为27℃，压力为101.3kPa（绝对压力）。
稳定操作状况下，塔内某截面上的气相中甲醇分压为5.07 kPa，液相中甲醇浓度为2mol / m3。
甲醇在水中的溶解度系数H = 1.995 kmol / (m3.kpa.)，液膜吸收分系数k L = 2.08×10-5 m / s，气膜吸收分系数k G = 1.55×10-5 kmol / (m2.s.kpa.)。
化工原理(第二练习题及答案_上册.docx
化工原理（第二版）练习题第一章流体流动习题一、概念题1.某封闭容器内盛有水，水面上方压强为P0,如图所示器壁上分别装有两个水银压强计和一个水银压差计，其读数分别为R1、R2和R3,试判断：1)R1 _______ R2(>,<,=)；2) R3 ______ 0 (>, <,=)；3）若水面压强°。
增大，则Ri________ R2 ______ R3_____ 有何变化？（变大、2.如图所示，水从内径为力的管段流向内径为管段，已知〃2=屁1, di管段流体流动的速度头为0.8m,hi=0.7m,忽略流经AB段的能量损失,W'J h2=—m,h3= ____ m o3.如图所示，管中水的流向为A-B,流经AB段的能量损失可忽略，则刃与P2的关系为________ °4)P]〉P2 B)p[ > p2 + 0.5/71 C)> P2 -0.5m D)p x < p24. ________________________________________________________ 圆形直管内，内一定，设计时若将d增加一倍，则层流时〃是原值的_________________ 倍,高度湍流时，如是原值的_________ 倍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。
5.某水平直管中，输水时流量为Vs,今改为输2乂的有机物，且〃水，水，设两种输液下，流体均处于高度湍流状态，则阻力损失为水的倍；管路两端压差为水的_________ 倍。
6.已知图示均匀直管管路中输送水，在A、B两测压点间装一U形管压差计, 指示液为水银，读数为R (图示为正)。
则：1)R 0 (>,=, <)2)A、B两点的压差勺= ________ Pa。
QRg(Pi - P)B)RgS - p) + pgh C)pgh-RgS- p) D)Rg(Pi- p)- pgh3)流体流经A、B点间的阻力损失好为__________ J/kg。
夏清《化工原理》(第2版)笔记和课后习题(含考研真题)详解.
目 录第0章 绪 论0.1 复习笔记0.2 课后习题详解0.3 名校考研真题详解第1章 流体流动1.1 复习笔记1.2 课后习题详解1.3 名校考研真题详解第2章 流体输送机械2.1 复习笔记2.2 课后习题详解2.3 名校考研真题详解第3章 非均相物系的分离和固体流态化3.1 复习笔记3.2 课后习题详解3.3 名校考研真题详解第4章 传 热4.1 复习笔记4.2 课后习题详解4.3 名校考研真题详解第5章 蒸 发5.1 复习笔记5.2 课后习题详解5.3 名校考研真题详解第6章 蒸 馏6.1 复习笔记6.2 课后习题详解6.3 名校考研真题详解第7章 吸 收7.1 复习笔记7.2 课后习题详解7.3 名校考研真题详解第8章 蒸馏和吸收塔设备8.1 复习笔记8.2 课后习题详解8.3 名校考研真题详解第9章 液-液萃取9.1 复习笔记9.2 课后习题详解9.3 名校考研真题详解第10章 干 燥10.1 复习笔记10.2 课后习题详解10.3 名校考研真题详解第11章 结晶和膜分离11.1 复习笔记11.2 名校考研真题详解第0章 绪 论0.1 复习笔记一、化工原理课程的性质和基本内容1．课程的基本内容（1）单元操作根据各单元操作所遵循的基本规律，将其划分为如下几种类型：①遵循流体动力学基本规律的单元操作，包括流体输送、沉降、过滤、物料混合（搅拌）等。
②遵循热量传递基本规律的单元操作，包括加热、冷却、冷凝、蒸发等。
③遵循质量传递基本规律的单元操作，包括蒸馏、吸收、萃取、吸附、膜分离等。
④同时遵循热质传递规律的单元操作，包括气体的增湿与减湿、结晶、干燥等。
从本质上讲，所有的单元操作都可分解为动量传递、热量传递、质量传递这3种传递过程或它们的结合。
（2）化工原理的基本内容化工原理的基本内容就是阐述各单元操作的基本原理、过程计算及典型设备。
2．课程的研究方法（1）实验研究方法（经验法）；（2）数学模型法（半经验半理论方法）。
化工原理(二)习题课
饱和蒸汽，塔顶采用全凝器且为泡点回流，塔釜用间接
蒸汽加热。已知两组分间的平均相对挥发度为3.0，精馏 段操作线方程为，塔顶产品中易挥发组分的回收率为 0.95，试求： （1） 操作回流比、塔顶产品中易挥发组分的摩尔分率； （2） 塔底产品的流量和塔底产品中易挥发组分的摩尔分率
（4） 最小回流比； （5） 提馏段操作线方程和q线方程； （6） 塔顶第2块理论板上升蒸汽的组成；
（1）水分蒸发量及干燥产品量；
（2）干燥器出口处空气的温度以及新鲜空气的用量（m3/；
（3）预热器的加热量（不计热损失）； （4）在I-H 图上定性表示出预热及 干燥过程中空气状态的变化图。
（7） 若塔顶第1块实际板的液相默弗里板效率为
0.7，求塔顶第2块实际板上升蒸汽的组成。
3、用常压连续干燥器干燥处理量为900 kg/h的湿物料， 要求湿物料含水量由10%降至2%（均为湿基）。干燥介 质为温度t0= 25 ℃，湿度H0= 0.011 kg/(kg干空气) 的新 鲜空气。空气经预热器加热至t1= 110 ℃后进入干燥器， 经过理想干燥过程后，在干燥器出口处空气的湿度为 0.023 kg/(kg干空气)。试求：
(1) 吸收剂用量（kg/h）及出塔洗油中苯的含量； (2)气相总体积传质系数Kya；
(3) 所需填料层高度，m；
(4)增大填料层高度，若其它操作条件不变， 定性分析出塔气组成和塔底吸收液组成的变化情况， 并图示操作线的变化。
2、
用一精馏塔分离某二元理想混合物，进料量为
100kmol/h，其中易挥发组分的摩尔分率为0.4，进料为
1、在一填料塔中，用含苯0.0001（摩尔分数，下同）的
洗油逆流吸收混合气体中的苯。已知混合气体的流量为 2400m3/h（标准状态），进塔气中含苯0.06，要求苯的 吸收率为90%。该塔塔径为0.6m， 操作条件下的平衡关 系为ye=24x，气相总传质单元高度为1.36m，实际操作 液气比为最小液气比的1.3倍，洗油摩尔质量为 170kg/kmol。试求：
化工原理第一章习题课(李鑫)
【例2-2】
• 解：（1）两槽液面的高度差H • 在压力表所在截面2-2´与高位槽液面3-3´间列柏 努利方程，以贮槽液面为基准水平面0-0´ ， • 得：
2 u32 p3 u 2 p2 gH2 gH h f , 23 2 2
H
• • • • •
3
3
【例2-5】 将高位槽内料液向塔内加料。高位槽和塔内的压力均为 大气压。要求料液在管内以0.5m/s的速度流动。设料液在管内压头 损失为1.2m（不包括出口压头损失），试求高位槽的液面应该比塔 入口处高出多少米？
用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽， 如附图所示。输送量为0.1m3/min，输送管路为φ 38×3mm的无缝钢 管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，且在压送过程中不变。 设管路的总压头损失为3.5m（不包括出口），硫酸的密度为1830 kg/m3，问酸蛋中应保持多大的压力？
流体能自动从高（机械能）能位 流向低（机械能）能位
2 4.32J / kg
6.92 2 9.81 1 14.13J / kg 2 2 u p (表) p 2 (表) 2 2
9.81
1
1
Et2<Et3
小管中的水自下而上流动。
1m 2 4
大气
2 2 2 4
1m
喉径
2 4
2
2
2
u4 2 9.81 1 4.43m / s 大气 u2=（d4/ d2）2 u4 =（1/ 0.8）2 4.43=6.92m/s 2 u2 p 2 ( 表 ) 4 1-1 与 2-2 间 gz 1 2
1m
p 2 (表)
化工原理课后习题解析(第一章)
第1章 流体流动1-1．容器A 中气体的表压力为60kPa ，容器B 中的气体的真空度为Pa 102.14⨯。
试分别求出A 、B 二容器中气体的绝对压力为若干Pa 。
该处环境大气压等于标准大气压。
（答：A,160kPa ；B,88kPa ）解：取标准大气压为kPa 100，所以得到：kPa 16010060=+=A P ；kPa 8812100=-=B P 。
1-2．某设备进、出口的表压分别为 12kPa -和157kPa ，当地大气压为101.3kPa ，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa 。
(答：169kPa -) 解：kPa 16915712-=--=-=∆出进P P P 。
1-3．为了排除煤气管中的少量积水，用如图示水封设备，水由煤气管道上的垂直支管排出，已知煤气压力为10kPa （表压）。
问水封管插入液面下的深度h 最小应为若干？ （答：m 02.1）解：m 02.18.910101033=⨯⨯=∆=g P H ρ习题1-3 附图1-4．某一套管换热器，其内管为mm,25.3mm 5.33⨯φ外管为mm 5.3mm 60⨯φ。
内管流过密度为3m 1150kg -⋅，流量为1h 5000kg -⋅的冷冻盐水。
管隙间流着压力（绝压）为MPa 5.0，平均温度为C 00，流量为1h 160kg -⋅的气体。
标准状态下气体密度为3m 1.2kg -⋅，试求气体和液体的流速分别为若干1s m -⋅？（ 答：1L s m 11.2U -⋅=；1g s 5.69m U -⋅= ）习题1-4 附图解：mm 27225.35.33=⨯-=内d ，m m 5325.360=⨯-=外d ；对液体：122s m 11.2027.011503600/500044/-⋅=⨯⨯⨯===ππρ内d m A V u l l l l l ； 对气体：0101P P =ρρ⇒3560101m kg 92.51001325.1105.02.1-⋅=⨯⨯⨯==P P ρρ，()224内外内外D d A A A g -=-=π()2322m 1032.10335.0053.04⨯=-=π，13s m 69.592.51032.13600/160/--⋅=⨯⨯===ggg gg g A m A V u ρ。
化工原理课后习题答案上下册(钟理版)
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 。
化工原理上册课后习题及答案
第一章：流体流动二、本章思考题1-1 何谓理想流体？实际流体与理想流体有何区别？如何体现在伯努利方程上？1-2 何谓绝对压力、表压和真空度？表压与绝对压力、大气压力之间有什么关系？真空度与绝对压力、大气压力有什么关系？1-3 流体静力学方程式有几种表达形式？它们都能说明什么问题？应用静力学方程分析问题时如何确定等压面？1-4 如何利用柏努利方程测量等直径管的机械能损失？测量什么量？如何计算？在机械能损失时，直管水平安装与垂直安装所得结果是否相同？1-5 如何判断管路系统中流体流动的方向？1-6何谓流体的层流流动与湍流流动？如何判断流体的流动是层流还是湍流？1-7 一定质量流量的水在一定内径的圆管中稳定流动，当水温升高时，将如何变化？1-8 何谓牛顿粘性定律？流体粘性的本质是什么？1-9 何谓层流底层？其厚度与哪些因素有关？1-10摩擦系数λ与雷诺数Re及相对粗糙度的关联图分为4个区域。
每个区域中，λ与哪些因素有关？哪个区域的流体摩擦损失与流速的一次方成正比？哪个区域的与成正比？光滑管流动时的摩擦损失与的几次方成正比？1-11管壁粗糙度对湍流流动时的摩擦阻力损失有何影响？何谓流体的光滑管流动？1-12 在用皮托测速管测量管内流体的平均流速时，需要测量管中哪一点的流体流速，然后如何计算平均流速？三、本章例题例1-1 如本题附图所示，用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。
已知贮槽直径D为3m，油品密度为900kg/m3。
压差计右侧水银面上灌有槽内的油品，其高度为h1。
已测得当压差计上指示剂读数为R1时，贮槽内油面与左侧水银面间的垂直距离为H1。
试计算当右侧支管内油面向下移动30mm后，贮槽中排放出油品的质量。
HH1DR11CEFBA10mn11-1附图解：本题只要求出压差计油面向下移动30mm时，贮槽内油面相应下移的高度，即可求出排放量。
m首先应了解槽内液面下降后压差计中指示剂读数的变化情况，然后再寻求压差计中油面下移高度与槽内油面下移高度间的关系。
化工原理课后习题答案_天津大学出版社主编夏清
化工原理课后习题解答（夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大学出版社,2005.）田志高第一章流体流动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≤ζ螺解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762150.307×103 Nζ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×nP油≤ζ螺得 n ≥ 6.23取 n min= 7至少需要7个螺钉3．某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，如本题附图所示。
测得R1 = 400 mm ， R2 = 50 mm，指示液为水银。
为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3= 50 mm。
试求A﹑B两处的表压强。
分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a–a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。
解：设空气的密度为ρg，其他数据如图所示a–a′处 P A + ρg gh1 = ρ水gR3 + ρ水银ɡR2由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记即：P A = 1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05= 7.16×103 Pab-b′处 P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103=6.05×103Pa4. 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。
化工原理(课后大题)
化工原理(大题目)绪论第一章 流体流动流体的压力【1-2】某设备进、出口的表压分别为-12kPa 和157kPa ，当地大气压力为101.3kPa 。
试求此设备的进、出口的绝对压力及进、出的压力差各为多少帕。
解 进口绝对压力 ..进101312893 =-=p kPa出口绝对压力 ..出101 31572583 =+=p kPa 进、出口的压力差..p kPa p kPa ∆=--=+=∆=-=157（12）15712169 或 258 389 3169流体的密度【1-3】正庚烷和正辛烷混合液中，正庚烷的摩尔分数为0.4，试求该混合液在20℃下的密度。
解 正庚烷的摩尔质量为/kg kmol 100，正辛烷的摩尔质量为/kg kmol 114。
将摩尔分数换算为质量分数 正庚烷的质量分数 (104100)03690410006114ω⨯==⨯+⨯正辛烷的质量分数 ..2103690631ω=-=从附录四查得20℃下正庚烷的密度/kg m ρ=31684，正辛烷的密度为/kg m ρ=32703 混合液的密度 /..3169603690631684703ρ==+m kg m流体静力学【1-9】如习题1-9附图所示的测压差装置，其U 形压差计的指示液为水银，其他管中皆为水。
若指示液读数为150=R mm ，试求A 、B 两点的压力差。
解 等压面''1111，-=p p1水ρ=-A p p H g()'.1汞水05g ρρ=-+++B p p H R g R习题1-9附图由以上三式，得().汞水05ρρ-=-+A B p p R g R g已知./3汞015，13600ρ==R m kg m ，().....01513600981050151000981-=⨯⨯-+⨯⨯A B p p流量与流速【1-12】有密度为/31800kg m 的液体，在内径为60mm 的管中输送到某处。
若其流速为/0．8m s ，试求该液体的体积流量()3／m h 、质量流量()/k g s 与质量流速()/2⎡⎤⋅⎣⎦kg m s 。
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II 习题课 共30页PPT资料
3、在一填料层高度为6m的吸收塔中，用清 水逆流吸收混合气中的丙酮。已知进塔气体流
率90kmol/h，丙酮体积分数5%，丙酮回收 率可达90%，平衡关系y*=2.0x，操作液气 比是最小液气比的1.5倍，塔径800mm。试 求：(1)NOG；(2) Kya； (3)其他条件不变， 填料层高度增加3m,丙酮回收率变为多少
包括所有局部阻力的当量长度)。，摩擦系数取0.025。试求：
（1）管路特性方程；（2）离心泵工作扬程和流量；（3）
离心泵入口真空表读数。
2
2’
8m
2m
1
1’
如图示一输水系统，管路直径为Φ80×2mm, 当流量为
36m3/h时，吸入管路的总压头损失为0.6m，排出管路的
总压头损失为0.8m，吸入管轴线到U型管左侧汞面的垂直
用离心泵把密度为1000kg/m3的水从开口贮槽送至表压为
19.62 kPa密闭容器，贮槽和容器的水位差保持8m恒定，泵
安装高度2m，如图所示。离心泵特性曲线方 H251800qV20
程 q V m3 / s
，（ ， ），管道均为Φ108×4mm
的钢管，阀门全开，吸入管路长20m，排出管路长80m (均
有一套管式换热器，管径为Φ89×3.5 mm，流量为 2000 Kg/h的苯在内管中从80℃冷却到50℃。冷却水在 环隙从15℃升到35℃。苯的对流传热系数α1为230 W/(m2·K)，平均比热容Cp1为1.86 kJ/(kg·℃)；水的 对流传热系数α2为290 W/(m2·K)，平均比热容Cp2为 4.178 kJ/(kg·℃)。忽略污垢阻力，碳钢热导率λ＝45 W/(m2·K)。试求：(1)冷却水消耗量qm2；(2) 总传热 系数K；(3)逆流操作时所需要的管长。
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。
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。
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u2 u1 13733
由连续性方程有：
2
2
(a)
2
u1 A1 u 2 A2
0.08 d1 u1 u2 u1 d 0.02 2
2
化工教研组
绪 论
u2 16u1
联立(a)、(b)两式
(b)
6u
1
2
u1 13733
h
9
∴经四小时后贮槽内液面下降高度为：
9－5.62=3.38m
化工教研组
绪 论
例题：用泵把 20℃的苯从地下储罐送到高位槽，流量为 300
l/min 。 高 位 槽 液 面 比 储 罐 液 面 高 10m 。 泵 吸 入 管 路 用
φ89×4mm 的无缝钢管，直管长为 15m ，管路上装有一个底
阀（可粗略的按旋启式止回阀全开时计）、一个标准弯头；
P0
gZ 0 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：
化工教研组 绪 论
P3 u1 P2 u2 gZ 3 gZ 2 2 2
式中：
2
2
Z 3 0m， Z 2 3m
方程：
2 u12 P u P2 1 2 gZ1 gZ 2 2 2
绪 论
化工教研组
式中：
Z1 Z 2 3m
d1 2 39 2 u1 1.3m / s u2 u1 ( ) 1.3 ( ) 19.77m / s d2 10 5 P 137 . 5 10 Pa(表压） 1
求Re、ε/d
摩擦因数图
查图
范宁公式 求λ l、d已知 当量长度 阻力系数
hf hf
吸入管路
排出管路
化工教研组
绪 论
解：取储罐液面为上游截面1-1，高位槽液面为下游截面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。
2 2 u1 p1 u2 p2 gZ1 We gZ 2 hf 2 2
当地大气压强为101.33×103Pa。
化工教研组
绪 论
分析： 求流量Vh 已知d 求u 直管
Vh 3600u
判断能否应用？
化工教研组
4
d2
任取一截面
气体
柏努利方程
绪 论
解：取测压处及喉颈分别为截面1-1’和截面2-2’
截面1-1’处压强 ：
P 1 Hg gR 13600 9.81 0.025 3335Pa(表压）
2153 N 0.65
3313W 3.3kW
Ne
化工教研组
绪 论
例题：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
h f 10 J / kg， We ?
化工教研组 绪 论
将已知数据代入柏努利方程式
32 8230 g We 6 g 10 2 1000
We 91.4 J / kg
N e WeWs we .VSρ
泵的功率：
84.82 91.4 1000 2153W 3600
化工教研组 绪 论
在截面 1-1’ 和 2-2’ 之间列柏努利方程式。以管道中心线 作基准水平面。 由于两截面无外功加入，We=0。 能量损失可忽略不计Σhf=0。 柏努利方程式可写为：
u P1 u P2 gZ1 gZ 2 2 2
式中： Z1=Z2=0 P1=3335Pa（表压） ，P2= - 4905Pa（表压 ）
离hi为9m,贮槽内径D为3m，排液管的内径d0为0.04m，液体 流过该系统时的能量损失可按
2 公式计算，式中 h 40 u f
u为流体在管内的流速，试求经4小时
后贮槽内液面下降的高度。
分析： 瞬间柏努利方程 不稳定流动系统 微分物料衡算
化工教研组
绪 论
解：
在dθ时间内对系统作物料衡算，设F’为瞬间进料率， D’为瞬时出料率，dA’为在dθ时间内的积累量， F’dθ－D’dθ＝dA’ ∵dθ 时间内，槽内液面下降 dh ，液体在管内瞬间流速 为u，
绪 论
解：（1）判断题给两关系是否成立
∵A，A’在静止的连通着的同一种液体的同一水平面上
PA PA
'
因B，B’虽在同一水平面上，但不是连通着的同一种液 体，即截面B-B’不是等压面，故 PB PB '不成立。 （2）计算水在玻璃管内的高度h
PA PA
设大气压为Pa
化工教研组
'
PA和PA’又分别可用流体静力学方程表示
dh 11433 h
两边积分： 1
0，h1 9m； 2 4 3600s，h2 hm
h 114339
43600 d 0
化工教研组
dh h
绪 论
4 3600 11433 2 h2 h1
11433 2
h=5.62m
h
9
式中：
Z1 hm， Z 2 0m u1 0 u2 u
P1 P2 hf 40u 2
化工教研组 绪 论
9.81h 40.5u 2
u 0.492 h
2
(2)
将（2）式代入（1）式得：
2 D dh 3 dh d 0.04 0.492 h d 0 0.492 h
2 1
2 2
M T0 Pm m 22.4 TP0
化工教研组 绪 论
29 273[101330 1 / 2(3335 4905)] 22.4 293 101330
1.20kg / m
2
3
2
u1 3335 u 2 4905 2 1.20 2 1.2
化简得：
P2
u1 u 2 2 2
P1
2
2
137.5 103 1.32 19.77 2 1000 2 2
57.08 J / kg
化工教研组 绪 论
∴2-2’截面的总势能为
P2
gZ 2 57.08 9.81 3 27.65J / kg
3-3’截面的总势能为
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？
化工教研组 绪 论
分析：
判断流向 比较总势能
柏努利方程
？
求P
解：在管路上选1-1’和2-2’截
面，并取3-3’截面为基准水平面
设支管中水为静止状态。在1-1’截面和2-2’截面间列柏努利
绪 论
PA Pa 油 gh1 水 gh2
PA 水 gh Pa
'
PA PA
'
Pa 油 gh1 水 gh2 Pa 水 gh
800 0.7 1000 0.6 1000h
h 1.16m
化工教研组 绪 论
例： 20℃的空气在直径为 800mm的水平管流过，现于管路中 接一文丘里管，如本题附图所示，文丘里管的上游接一水银 U管压差计，在直径为20mm的喉径处接一细管，其下部插入 水槽中。空气流入文丘里管的能量损失可忽略不计，当 U 管 压差计读数 R=25mm ， h=0.5m 时，试求此时空气的流量为多 少m3/h?
u0 0
P0 0(表压）
P2
57.08J / kg
2
代入柏努利方程中 ： 57.08 9.81 3 u2
u2 7.436m / s
Vh 3600 7.436
化工教研组
2
3
4
0.0152
4.728m / h
绪 论
例：附图所示的开口贮槽内液面与排液管出口间的垂直距
式中：
Z1 0
u1 u2 0
Z2 10m
p1 p2 0(表）
We 9.8110 h f 98.1 h f
（1）吸入管路上的能量损失
化工教研组
hf , a
绪 论
2 l a le , a ua c ) h f , a h f , a hf , a (a da 2
2
u1 7.34m / s
Vh 3600
3600
4
d1 u1
2
4
0.082 7.34
132.8m3 / h
化工教研组 绪 论
例：如图所示，用泵将河水打入洗涤塔中，喷淋下来后流 入下水道，已知道管道内径均为 0.1m，流量为84.82m3/h， 水在塔前管路中流动的总摩擦损失 (从管子口至喷头进入管 子的阻力忽略不计 )为 10J/kg，喷头处的压强较塔内压强高 0.02MPa，水从塔中流到下水道的阻力损失可忽略不计，泵 的效率为65%，求泵所需的功率。
化工教研组
绪 论
化工教研组
绪 论
分析：求Ne
Ne=WeWs/η
求We
柏努利方程 P2=? 塔内压强
截面的选取？
整体流动非连续
解：取塔内水面为截面3-3’，下水道截面为截面4-4’，取
地平面为基准水平面，在3-3’和4-4’间列柏努利方程：