化工原理典型例题题解

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化工原理典型习题解答

化工原理典型习题解答王国庆陈兰英广东工业大学化工原理教研室2003上册一、选择题1、某液体在一等径直管中稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半，假定管内的相对粗糙度不变，则(1) 层流时，流动阻力变为原来的 C 。

A ．4倍B ．8倍C ．16倍D ．32倍 (2) 完全湍流(阻力平方区)时，流动阻力变为原来的 D 。

A ．4倍B ．8倍C ．16倍D ．32倍解：(1) 由 222322642dluu d l du u d l h f ρμμρλ=⋅⋅=⋅⋅= 得162442122122122121212==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==d d d d d d d u du h h f f (2) 由 2222ud l d f u d l h f ⋅⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛=⋅⋅=ελ 得322 55212142122112212==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==d d d d d d d u d u h h f f2．水由高位槽流入贮水池，若水管总长（包括局部阻力的当量长度在内）缩短25%，而高位槽水面与贮水池水面的位差保持不变，假定流体完全湍流流动(即流动在阻力平方区)不变，则水的流量变为原来的 A 。

A ．1.155倍 B ．1.165倍 C ．1.175倍 D ．1.185倍解：由 f h u p gz u p gz ∑+++=++2222222111ρρ 得 21f f h h ∑=∑ 所以 ()()2222222111u d l l u d l l e e ⋅+⋅=⋅+⋅λλ 又由完全湍流流动得 ⎪⎭⎫⎝⎛=d f ελ所以 ()()222211u l l u l l e e ⋅+=⋅+而 24d u uA V π⋅== 所以 ()()1547.175.01211212==++==e e l l l l u u V V3．两颗直径不同的玻璃球分别在水中和空气中以相同的速度自由沉降。

《化工原理》练习题及解答

《化工原理》练习题一、简答题1、汽蚀现象2、真空度3、层流二、选择题1. 在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是( )A. 同一种流体内部B. 连通着的两种流体C. 同一种连续流体D. 同一水平面上，同一种连续的流体2. 离心泵的效率η和流量Q的关系为（）。

A. Q增大，η增大B. Q增大，η先增大后减小C. Q增大，η减小D. Q增大，η先减小后增加3. 双层平壁定态热传导，两层壁厚相同，各层的导热系数分别为λ1和λ2，其对应的温度差为△t1和△t2，若△t1＞△t2，则λ1和λ2的关系为（）。

A. λ1＜λ2,B. λ1＞λ2C. λ1=λ2D. 无法确定4. 在阻力平方区内，摩擦系数λ（）。

A. 为常数，与ε/d、Re均无关B.随Re值加大而减小C. 与Re值无关，是ε/d的函数D. 是Re值与ε/ d的函数三、计算题1.有一石油裂解装置，所得热裂物的温度300℃。

今欲设计一换热器，欲将石油从25℃预热到180℃，热裂物经换热后终温不低于200℃，试计算热裂物与石油在换热器中采用并流与逆流时的对数平均温差ΔΤm。

2.如图所示，水由常压高位槽流入精馏塔中。

进料处塔中的压力为0.1大气压（表压），送液管道为φ 45×2.5 mm、长8 m的钢管。

管路中装有180°回弯头一个(le/d =75)，90°标准弯头一个(le/d =35)。

塔的进料量要维持在3.6m3/h，试计算高位槽中的液面要高出塔的进料口多少米？参考数据：水的粘度为1cP Array《化工原理》练习题答案一、简答题1、汽蚀现象泵的入口处的压力低于被输送流体的饱和蒸汽压，形成大量气泡，气泡进入到离心泵的高压区破裂，液滴填充真空区击打器壁，形成汽蚀现象。

2、真空度真空度= 大气压力－绝对压力3、层流流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动，质点无径向脉动，质点之间互不混合二、选择题1.D2.B3.A4.C三、简答题1. 解：求得 ∆Tm1=97.2℃∆Tm2=145.7℃2.解：由流量可求得流速为u=0.8 m/s(5分)。

化工原理习题及解答

+
196
ρg 2g ρg
2 * 9.8
0.666 * 9.8
èp1=263.5pa=26.9 mmH2O 柱
Hgjc_shsd
(4/51)
ssd2-12、有一垂直管道，内径由 φ300mm 渐缩至 φ200mm，水由下而
上在管中流动。测得水在粗管口和细管口的静压力分别为 p1=150kPa 和 p2=100kPa(如图)，两测压点间垂直距离为 4.5m，若此距离间的摩擦阻力可以忽略，试求水的流量。(432m3/h)
直距离分别为：h1=2.3m、h2=1.2m、 h3=2.5m 及 h4=1.4m。锅炉中水面与基准面间的垂直距离 h5=3m。大气压强 p0=99.3kPa。试求锅炉上方水蒸气的压强 p5。(分别以 Pa 和 kgf/cm2 来计量)。 [答 p=3.64×105Pa=3.71kgf/cm2 ]
至观察孔中心的垂直距离 H 应为多少？设液
体在器内的流动缓慢，可按静力学处理。而且
油水易于分层。没有乳化界面。(0.4m)
解 ρ0gH 0 = ρ1gH1
H1
=
ρ0H0 ρ1
=
800 * 0.5 1000 Nhomakorabea= 0.4m
ssd2-4、精馏塔塔顶分出轻油和水蒸气，经冷凝和油水分离后，轻油一
部分回至塔中，其余为产品，冷凝水则排走，油水分离器应高过塔顶。为操
ssd2-6、列管式换热器的管束 38 根 Φ25×2.5mm 的钢管组成。空气以
10m/s 的速度在管内流动，其平均温度为 50℃，由液柱压力计测得其压力为
250mmHg，压力计一端接通大气，当时大气压 101.3kPa，试求空气的体积
流量和质量流量。(0.12m3/s 0.174kg/s)

化工原理习题答案

化工原理习题答案问题一：质量守恒及干燥问题问题描述：一种含有30%水分的湿煤经过加热后，其水分含量降低到15%。

问：为了使1000kg湿煤的水分含量降到15%，需要排除多少千克水分？解答：根据质量守恒原则，该问题可以通过计算质量的变化来求解。

设湿煤的初始质量为m1，水分含量为w1，加热后的质量为m2，水分含量为w2。

根据题意可得到以下关系：m1 = m2 + m水分 w1 = (m水分 / m1) × 100% w2 = (m水分 / m2) × 100%根据题意可得到以下关系： w2 = 15% = 0.15 w1 = 30% = 0.30将以上关系代入计算，可得到： 0.15 = (m水分 / m2) × 100% 0.30 = (m水分 / m1) × 100%解得：m水分 = 0.15 × m2 = 0.30 × m1代入具体数值进行计算： m水分 = 0.15 × 1000kg = 150kg因此，需要排除150千克水分。

问题二：能量守恒问题问题描述：一个装有100升水的水箱，水温为20°C。

向该水箱中加热10000千卡的热量，水温升高到40°C。

问：热容量为1千卡/升·°C的水箱的温度升高了多少度？解答：根据能量守恒原理，可以通过计算热量的变化来求解。

热量的变化可表示为：Q = mcΔT其中，Q为热量的变化量，m为物体的质量，c为物体的比热容，ΔT为温度的变化。

根据题意可得到以下关系： Q = 10000千卡 = 10000 × 1000卡 m = 100升 = 100升 × 1千克/升 = 100 × 1千克 c = 1千卡/升·°C 代入公式计算温度的变化ΔT：10000 × 1000 = (100 × 1) × (ΔT) ΔT = (10000 × 1000) / (100 × 1) = 1000000 / 100 = 10000°C 因此，热容量为1千卡/升·°C的水箱的温度升高了10000度。

化工原理例题及习题

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/m3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 2 p 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 。

化工原理习题(含答案)

·流体流动部分1．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。

在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。

若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3×103 Pa ）？解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm 处的流体压力为[]（绝压）Pa 10813.1Pa )0.15.9(81.9960103.10133⨯=-⨯⨯+⨯=+=gh p p ρ 作用在孔盖上的总力为N 10627.3N 76.04π103.10110813.1)(4233a ⨯⨯⨯⨯⨯-=＝）－＝（A p p F每个螺钉所受力为N 10093.6N 014.04π105.39321⨯=÷⨯⨯=F因此)（个）695.5N 10093.610627.3341≈=⨯⨯==F F n2．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。

读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。

为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。

试求A 、B 两点的表压力。

解：（1）A 点的压力()（表）Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ⨯=⨯⨯+⨯⨯=+=gR gR p ρρ（2）B 点的压力 ()（表）Pa 107.836Pa 5.081.91360010165.1441汞A B ⨯=⨯⨯+⨯=+=gR p p ρ习题2附图习题1附图3、如本题附图所示，水在管道内流动。

为测量流体压力，在管道某截面处连接U 管压差计，指示液为水银，读数R=100毫米，h=800mm 。

为防止水银扩散至空气中，在水银液面上方充入少量水，其高度可忽略不计。

化工原理精彩试题及其问题详解

化工原理试题与答案一、填空题1. 流体在一根圆形水平直管中流动，测得其平均流速为0.5 m ·s -1，雷诺数Re =1000，压降Δp =10 Pa ，问管中心处的最大流速为 m ·s -1。

若平均流速增大为1 m ·s -1，则压降Δp 为 Pa 。

2.反应器流体的混和按考察的尺度可划分为混和和混和。

3. 填料吸收塔正常操作时,若液气比增大,则吸收液的出塔浓度 ,吸收的推动力。

4. 某间壁式换热器传热面积为2.5 m 2，传热平均温差为45 K ，传热速率为9000 W ，则该换热器此时的总传热系数K = 。

5. 气体的粘度值随温度的升高而；液体的粘度值随温度的升高而。

6. 雷诺数Re 是流体流动的判据。

流体在管道中流动，当Re 时为稳定层流；当Re 时，可以形成湍流；只有当Re 时，方可达到稳定的湍流。

7. 活塞流反应器的量纲一平均停留时间（无因次平均停留时间）θ等于；其停留时间的量纲一方差（无因次方差）为。

8. 在连续接触的填料塔,进行定常等温吸收操作,填料层高度的计算,可由物料衡算式和吸收速率方程联列导出计算式, 填料层总高度等于和之乘积。

9. 列举四种工业上常用的间壁式热交换器：、、、。

10.伯努利方程gZ 1+ρ1p +221u +W e =gZ 2+ρ2p +222u +)21(,-∑f H 适用的条件是在流动时的流体。

11. 从手册中查得某液体在25℃和1 atm 时的粘度为0.80 厘泊，试将其换算成国际单位制，粘度应为。

12. 在研究流体流动规律时，要注意区分是定常（或称定态）流动和不定常（或称不定态）流动，稳定态和不稳定态。

如果所考察的流体流动过程或系统中任何一个部位或任何一个点上的流体性质和过程参数都不随时间而改变，则该过程为过程，反之，则为过程。

当流体流动过程的雷诺数大于1×104时，可以认为是的湍流；当雷诺数在2000 ~4000 之间流体的流动型态为的过渡区域。

化工原理流体通过颗粒层的流动典型例题题解

例3：确定板框过滤机的生产条件利用板框过滤机进行恒压过滤,滤饼可压缩性指数S=0.5,当操作压力（表压）为P1时,滤框充满滤饼需要1.5hr,现悬浮液不变,滤饼体积与滤液体积之比c值不变,生产要求框内充满可延长为3hr,则操作压力P2应调节为原来的多少倍?(过滤介质阻力可忽略)
例4 ：转筒真空过滤机的生产能力某悬浮液，在过滤压力（表压）为3kgf/cm2时，k=5×105m2/s,q =0.01m3/m2，滤饼体积与滤液体积之比c=0.08m3/m3.现拟 e 采用真空过滤机进行过滤，过滤机的型号为GP20－2.6。G代表外滤面真空过滤机，p代表普通用途。转筒直径2.6m，转筒宽度2.6m，过滤面积20m2，转速0.13rpm-0.8rpm,浸入角度90º -133º ,生产中拟采用的转速为0.13rpm,浸入角度130º ,操作真空度为0.7kgf/cm2.滤饼的压缩性指数s=0.3,滤布阻力在压力改变时不起变化，试求生产能力，以V滤饼m3/hr表示。并计算滤饼厚度为多少？解：核算过滤面积，吹松洗涤
P 1 a2 1 a 2 4.17 u 0.29 u 3 3 L
2
在该问题中，因为床层的参数不变，可将欧根公式的表达式进行简化。
1 a B 0.29
3
则，欧根公式可以写成为
P 2 A u B u L
在20oC 、101.3KPa的条件下，查得空气的物性数据为：
0.0181 mPa s; 1.20kg / m 3
将空气试验的两组数据代入压降计算式，求出A、B的数值。空床气速 0.3m/s 空床气速 0.8m/s 单位床层高度的压降 220 Pa/m 单位床层高度的压降 1270 Pa/m 解得： A=12193 , B=1424

化工原理习题含答案

·流体流动部分1．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3的重油如附图所示;油面最高时离罐底9.5 m;油面上方与大气相通..在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔;其中心距罐底1000 mm;孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固..若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa;问至少需要几个螺钉大气压力为101.3×103 Pa解：由流体静力学方程;距罐底1000 mm 处的流体压力为作用在孔盖上的总力为每个螺钉所受力为因此2．如本题附图所示;流化床反应器上装有两个U 管压差计..读数分别为R 1=500 mm;R 2=80mm;指示液为水银..为防止水银蒸气向空间扩散;于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水;其高度R 3=100mm..试求A 、B 两点的表压力..解：1A 点的压力2B 点的压力3、如本题附图所示;水在管道内流动..为测量流体压力;在管道某截面处连接U 管压差计;指示液为水银;读数R=100毫米;h=800mm..为防止水银扩散至空气中;在水银液面上方充入少量水;其高度可忽略不计..已知当地大气压为101.3KPa 试求管路中心处流体的压力..解：设管路中心处流体的压力为pP A =P AP + ρ水gh + ρ汞gR = P 0P=p 0- ρ水gh - ρ汞gR=101.3×103-1000×9.8x0.8- 13600×9.8×0.1P=80.132kpa4、如本题附图所示;高位槽内的水位高于地面7 m;水从φ108mm ×4 mm 的管道中流出;管路出口高于地面1.5 m..已知水流经系统的能量损失可按∑h f =5.5u 2计算;其中u 为水在管内的平均流速m/s..设流动为稳态;试计算1A -A '截面处水的平均流速；2水的流量m 3/h..解：1A - A '截面处水的平均流速在高位槽水面与管路出口截面之间列机械能衡算方程;得习题2附图习题1附图22121b12b2f 1122p p gz u gz u h ρρ++=+++∑ 1式中 z 1=7 m;u b1～0;p 1=0表压z 2=1.5 m;p 2=0表压;u b2 =5.5 u 2代入式1得2水的流量以m 3/h 计5、如本题附图所示;用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离..已知储罐内液面维持恒定;其上方压力为1.0133⨯105 Pa..流体密度为800 kg/m 3..精馏塔进口处的塔内压力为1.21⨯105 Pa;进料口高于储罐内的液面8 m;输送管道直径为φ68 mm ⨯4 mm;进料量为20 m 3/h..料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg;求泵的有效功率..解：在截面-A A '和截面-B B '之间列柏努利方程式;得6、某液体以一定的质量流量在水平直圆管内作湍流流动..若管长及液体物性不变;将管径减至原来的1/2;问因流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍解：流体在水平光滑直圆管中作湍流流动时f p ∆=f h ρ∑或 f h ∑=f p ∆/ρ=λ2b 2u L d ρ ∑∑f1f2h h=2b1b22112))()(u u d d λλ 式中 21d d =2 ;b2b1u u =21d d 2 =4 因此 ∑∑f1f2h h=221()(2)(4)λλ=3212λλ 又由于 25.0Re316.0=λ 12λλ=25021.)Re Re =0.251b12b2)d u d u =2×25041.)=0.50.25=0.841 故 ∑∑f1f2h h=32×0.84=26.97、用泵将2×104 kg/h 的溶液自反应器送至高位槽见本题附图..反应器液面上方保持25.9×103 Pa 的真空度;高位槽液面上方为大气压..管道为φ 76 mm ×4 mm 的钢管;总长为35 m;管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计局部阻力系数为4、五个标准弯头..反应器内液面与管路出口的距离为17 m..若泵的效率为0.7;求泵的轴功率..已知溶液的密度为1073 kg/m 3;黏度为6.3⨯10-4 Pa ⋅s..管壁绝对粗糙度可取为0.3 mm..解：在反应器液面1-1;与管路出口内侧截面2-2;间列机械能衡算方程;以截面1-1;为基准水平面;得22b1b2121e 2f 22u u p p gz W gz h ρρ+++=+++∑ 1 式中 z 1=0;z 2=17 m;u b1≈0p 1=-25.9×103 Pa 表;p 2=0 表将以上数据代入式1;并整理得=9.81×17+24312.+1073109.253⨯+f h ∑=192.0+fh ∑ 其中 f h ∑=λ+e L L d +∑+∑ζ2b22u =Re b du ρμ=30.068 1.4310730.6310-⨯⨯⨯=1.656×105 根据Re 与e /d 值;查得λ=0.03;并由教材可查得各管件、阀门的当量长度分别为闸阀全开： 0.43×2 m =0.86 m标准弯头： 2.2×5 m =11 m故 f h ∑=0.03×350.86110.068+++0.5+4kg J 243.12=25.74J/kg 于是 ()kg J 217.7kg J 74.250.192e =+=W泵的轴功率为s N =e W η/w =W 7.036001027.2174⨯⨯⨯=1.73kW 8、如本题附图所示;贮槽内水位维持不变..槽的底部与内径为100 mm 的钢质放水管相连;管路上装有一个闸阀;距管路入口端15 m 处安有以水银为指示液的U 管压差计;其一臂与管道相连;另一臂通大气..压差计连接管内充满了水;测压点与管路出口端之间的直管长度为20 m..1当闸阀关闭时;测得R =600 mm 、h =1500 mm ；当闸阀部分开启时;测得R =400 mm 、h =1400 mm..摩擦系数λ可取为0.025;管路入口处的局部阻力系数取为0.5..问每小时从管中流出多少水m 32当闸阀全开时;U 管压差计测压处的压力为多少Pa 表压..闸阀全开时L e /d ≈15;摩擦系习题7附图习题8附图数仍可取0.025..解：1闸阀部分开启时水的流量在贮槽水面1-1;与测压点处截面2-2;间列机械能衡算方程;并通过截面2-2;的中心作基准水平面;得22b1b21212f 1222u u p p gz gz h ρρ++=+++∑，－ a 式中 p 1=0表u b2=0;z 2=0z 1可通过闸阀全关时的数据求取..当闸阀全关时;水静止不动;根据流体静力学基本方程知2H O 1Hg ()g z h gR ρρ+= b 式中 h =1.5 m; R =0.6 m将已知数据代入式b 得将以上各值代入式a;即9.81×6.66=2b 2u +100039630+2.13 u b 2 解得 s m 13.3b =u水的流量为 ()s m 43.1m 13.31.0785.036004π3600332b 2s =⨯⨯⨯==u d V 2闸阀全开时测压点处的压力在截面1-1;与管路出口内侧截面3-3;间列机械能衡算方程;并通过管中心线作基准平面;得22b1b33113f 1322u u p p gz gz h ρρ++=+++∑，－ c 式中 z 1=6.66 m;z 3=0;u b1=0;p 1=p 32e b f,13c ()2L L u h d λζ-+∑∑=+=22b b 350.025(15)0.5 4.810.12u u ⎡⎤++=⎢⎥⎣⎦ 将以上数据代入式c;即9.81×6.66=2b 2u +4.81 u b 2 解得 s m 13.3b =u再在截面1-1;与2-2;间列机械能衡算方程;基平面同前;得22b1b21212f 1222u u p p gz gz h ρρ++=+++∑，－ d 式中 z 1=6.66 m;z 2=0;u b1≈0;u b2=3.51 m/s;p 1=0表压力将以上数值代入上式;则解得 p 2=3.30×104 Pa 表压·蒸馏部分1、在一连续精馏塔中分离苯的含量为0..5苯的摩尔分数;下同的苯-甲苯混合液;其流量为100kmol/h..已知馏出液组成为0..95;釜液组成为0.05;试求1馏出液流量及苯的回收率2保持馏出液组成0.95不变;馏出液最大可能流量..2、在连续精馏塔中分离A 、B 两组分溶液..原料液的处理量为100 kmol/h;其组成为0.45易挥发组分A 的摩尔分数;下同;饱和液体进料;要求馏出液中易挥发组分的回收率为96％;釜液的组成为0.033..试求1馏出液的流量和组成；2若操作回流比为2.65;写出精馏段的操作线方程；3提馏段的液相负荷..解：1馏出液的流量和组成由全塔物料衡算;可得 kmol/h=54.55 kmol/h kmol/h=45.45 kmol/h 2精馏段操作线方程3提馏段的液相负荷3、在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液..原料液流量为50 kmol/h;要求馏出液中易挥发组分的收率为94％..已知精馏段操作线方程为y = 0.75x +0.238；q 线方程为y = 2-3x ..试求1操作回流比及馏出液组成；2进料热状况参数及原料的总组成；3两操作线交点的坐标值x q 及y q ；4提馏段操作线方程..解：1操作回流比及馏出液组成由题给条件;得75.01=+R R 及238.01D =+R x 解得 R = 3;x D = 0.9522进料热状况参数及原料液组成由于及21F =-qx 解得 q = 0.75气液混合进料;x F = 0.53两操作线交点的坐标值x q 及y q 联立操作线及q 线两方程;即解得 x q = 0.4699及y q = 0.59034提馏段操作线方程其一般表达式为式中有关参数计算如下：kmol/h 68.24kmol/h 952.05.05094.0D F F n,A D n,=⨯⨯==x x q q η kmol/h = 25.32 kmol/hkmol/h =111.54 kmol/hkmol/h = 86.22 kmol/h则 4、 5、n,W 1.80.033q =()n,D n,F n,W 10054.55q q q =-=-31q q =--()n,W n,F n,D 5024.68q q q =-=-()n,L n,D n,F 324.680.7550q Rq qq '=+=⨯+⨯()n,V n,L n,W 111.5425.32q q q ''=-=-111.5425.320.0592 1.2940.0173986.2286.22y x x ''=-⨯=-6、。

化工原理典型例题题解

第4章流体通过颗粒层的流动典型例题例1：过滤机的最大生产能力用一板框压滤机对悬浮液进行恒压过滤，过滤20分钟得滤液 20m 3 ，过滤饼不洗涤，拆装时间为15分钟，滤饼不可压缩，介质阻力可略。

试求：（1）该机的生产能力，以 m 3 （滤液）/h 表示(2)如果该机的过滤压力增加 20℅，该机的最大生产能力为多少 m 3（滤液）/h ？解：（1）h m V Q D /3.34601520203=⨯+=+=θθ （2）根据恒压过滤方程V 2=KA 2θ202020222===θV KA为了得到最大生产能力，则应 min 15==D f θθ在原压力下对应的滤液量为 300152022=⨯==f opt KA V θ33.17m V opt = ΔP ’=1.2ΔPV ∝ΔP 1/2395.183.172.1m V opt =⨯=h m V Q Df opt/9.3760151595.183max =⨯+=+=θθ例2：滤饼的洗涤问题采用板框压过滤机进行恒压过滤，操作1小时后，得滤液 15m 3 ，然后用2m 3的清水在相同的压力下对滤饼进行横穿洗涤。

假设清水的粘度与滤液的粘度相同。

滤布阻力可略，试求：（1）洗涤时间（2）若不进行洗涤，继续恒压过滤1小时，可另得滤液多少 m 3 ？解：V 2=KA 2θKA 2=152采用横穿洗涤法，则有：Ew d dV d dV ⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫⎝⎛θθ41 hr V KA V f w w 07.11521541224122=⨯⨯=⨯=θ 或者 hr Jf w 07.114115222=⨯⨯==θδθ''22θKA V = ， 322.21215''m KA V =⨯==θ 32.6152.21m V =-=∆例3：操作压强对过滤机生产能力的影响用板框过滤机过滤某悬浮液，一个操作周期内过滤 20分钟后共得滤液 4m 3 （滤饼不可压缩，介质阻力可略）。

化工原理典型习题解答

化工原理典型习题解答————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:ﻩ一、选择题１、某液体在一等径直管中稳态流动,若体积流量不变，管内径减小为原来的一半,假定管内的相对粗糙度不变,则(1) 层流时,流动阻力变为原来的 C 。

A ．４倍B ．8倍Ｃ．１６倍Ｄ.３２倍(2) 完全湍流（阻力平方区)时，流动阻力变为原来的 D 。

Ａ.4倍 B.8倍 C ．１６倍 D.3２倍解:（１) 由 222322642dlu u d l du u d l h f ρμμρλ=⋅⋅=⋅⋅= 得 162442122122122121212==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==d d d d d d d u d u h h f f (２) 由 2222u d l d f u d l h f ⋅⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛=⋅⋅=ελ 得 322 55212142122112212==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==d d d d d d d u d u h h f f2、水由高位槽流入贮水池，若水管总长(包括局部阻力的当量长度在内)缩短25％，而高位槽水面与贮水池水面的位差保持不变,假定流体完全湍流流动（即流动在阻力平方区)不变，则水的流量变为原来的 A 。

Ａ.1.155倍 B.１．165倍Ｃ．1.17５倍 D ．1.185倍解：由 f h u p gz u p gz ∑+++=++2222222111ρρ 得 21f f h h ∑=∑所以 ()()2222222111u d l l u d l l e e ⋅+⋅=⋅+⋅λλ 又由完全湍流流动得 ⎪⎭⎫ ⎝⎛=d f ελ 所以 ()()222211u l l u l l e e ⋅+=⋅+而 24d u uA V π⋅==所以 ()()1547.175.01211212==++==e e l l l l u u V V3、两颗直径不同的玻璃球分别在水中和空气中以相同的速度自由沉降。

化工原理典型例题题解

试求：（1）该机的生产能力，以 m 3 （滤液）/h 表示(2)如果该机的过滤压力增加 20℅，该机的最大生产能力为多少 m 3（滤液）/h 解：（1）h m V Q D /3.34601520203=⨯+=+=θθ （2）根据恒压过滤方程V 2=KA 2θ202020222===θV KA为了得到最大生产能力，则应 min 15==D f θθ在原压力下对应的滤液量为 300152022=⨯==f opt KA V θ33.17m V opt = ΔP ’=ΔP V ∝ΔP 1/2395.183.172.1m V opt =⨯=h m V Q Df opt/9.3760151595.183max =⨯+=+=θθ例2：滤饼的洗涤问题采用板框压过滤机进行恒压过滤，操作1小时后，得滤液 15m 3 ，然后用2m 3的清水在相同的压力下对滤饼进行横穿洗涤。

假设清水的粘度与滤液的粘度相同。

滤布阻力可略，试求：（1）洗涤时间（2）若不进行洗涤，继续恒压过滤1小时，可另得滤液多少 m 3 解：V 2=KA 2θKA 2=152采用横穿洗涤法，则有：Ew d dV d dV ⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫⎝⎛θθ41 hr V KA V f w w 07.11521541224122=⨯⨯=⨯=θ 或者 hr Jf w 07.114115222=⨯⨯==θδθ ''22θKA V = ， 322.21215''m KA V =⨯==θ 32.6152.21m V =-=∆例3：操作压强对过滤机生产能力的影响用板框过滤机过滤某悬浮液，一个操作周期内过滤 20分钟后共得滤液 4m 3 （滤饼不可压缩，介质阻力可略）。

化工原理颗粒的沉降和流态化典型例题题解

Ut1 2.104 —9式中U't为颗粒的实际沉降速度; U t为斯托克斯定律区的计算值。

叱丿16 10「.70 10 ^ 980 =4.70 10」Re t上述计算有效。

0.0567解：1）理论上能完全捕集下来的最小颗粒直径在降尘室中能够完全被分离出来的最U t 上亠0.3bl 10 m/sd min18 2.6 10° 0.33000 9.815= 6.91 ：10 m =69.1 ^m 第5章颗粒的沉降和流态化【例1】落球粘度计。

使用光滑小球在粘性液体中的自由沉降测定液体的粘度。

现有密度为8010kg/m3、直径0.16mm的钢球置于密度为980 kg/m3的某液体中，盛放液体的玻璃管内径为20mm。

测得小球的沉降速度为1.70mm/s，试验温度为20C，试计算此时液体的粘度。

测量是在距液面高度1/3的中段内进行的，从而免除小球初期的加速及管底对沉降的影响。

当颗粒直径d与容器直径D之比d/D v 0.1,雷诺数在斯托克斯定律区内时，器壁对沉降速度的影响可用下式修正：u't解:D=°21(6；0j 沖U t =u't 1 2.104 d =1.70 10-1 2.104 8 10色〕:e丿」—3=1.73 X 10 m/s可得2 3 2i _d U s - T g _ 0.16 10 8010 -980 9.81- 18u t 一18 0.73X10，=0.0567Pa • s校核颗粒雷诺数【例2】拟采用降尘室回收常压炉气中所含的球形固体颗粒。

降尘室底面积为10m2，宽和高均为2m。

操作条件下，气体的密度为0.75kg/m3，粘度为2.6X 10—5pa • s；固体的密度为3000 kg/m3;降尘室的生产能力为 3 m3/s。

试求：1）理论上能完全捕集下来的最小颗粒直径；2）粒径为40卩m的颗粒的回收百分率；3）如欲完全回收直径为10卩m的尘粒，在原降尘室内需设置多少层水平隔板？小颗粒的沉降速度为由于粒径为待求参数，沉降雷诺准数Re t无法计算，故需采用试差法。

化工原理典型例题题解

（1）该机的生产能力
（2）若操作压强加倍，其它条件不变（物性、过滤面积、过滤时间与辅助时间），该机生产能力提高了多少？
解：滤饼不洗涤
（1）Q=4/（20+30）=0.08m3/min
（2）K∝ΔP
V’∝ΔP1/2
V’=21/2V=1.414×4=5.65m3
Q=5.65/50=0.113m3/min
例4：在9.81×103Pa的恒定压力差下过滤某种的悬浮液。悬浮液中固相为直径0.1mm的球形颗粒，固相体积分率为10%，过滤时形成空隙率为60%的不可压缩滤饼。已知水的粘度为1.0×10-3Pa·s，过滤介质阻力可以忽略，试求：（1）每平方米过滤面积上获得1.5m3滤液所需的过滤时间；（2）若将此过滤时间延长一倍，可再得滤液多少？
解：以1min为基准。由题给数据知
m3/min
(a)
s
(b)
滤饼体积 0.642×0.04=0.02568m3/min
取滤饼厚度，δ=7mm，于是得到
r/min
(c)
每分钟获得的滤液量为
m3/min
(d)
联立式a、b、c、d解得 m2， r/min。
例6若分别采用下列各项措施，试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化。已知滤布阻力可以忽略，滤饼不可压缩。
（1）洗涤时间
（2）若不进行洗涤，继续恒压过滤1小时，可另得滤液多少m3？
解：V2=KA2θ
KA2=152
采用横穿洗涤法，则有：
或者
，
例3：操作压强对过滤机生产能力的影响
用板框过滤机过滤某悬浮液，一个操作周期内过滤20分钟后共得滤液4m3（滤饼不可压缩，介质阻力可略）。若在一个周期内共用去辅助时间30分钟，求：
（1）转筒尺寸按比例增大50％。

化工原理计算题例题解析

三计算题1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m ，其中压力表之后的管路长度为80m ，管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ，水的密度为1000Kg/m 3，泵的效率为0.85，输水量为15m 3/h 。

求：（1）整个管路的阻力损失，J/Kg ；（2）泵轴功率，Kw ；（3）压力表的读数，Pa 。

解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ；由题意知，s m A Vu s /12.2)405.03600(152=⨯⨯==π 则kg J u d l h f /1.135212.205.010003.0222=⨯⨯=⋅⋅=∑λ （2）泵轴功率，kw ；在贮槽液面0-0´与高位槽液面1-1´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：∑-+++=+++10,121020022f e h p u gH W p u gH ρρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+⨯=+=∑又 s kg V W s s /17.41000360015=⨯==ρ 故 w W W N e s e 5.1381=⨯=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η2 （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H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。

当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为 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 ，泵的效率为70%，水的密度ρ为1000kg/m 3，试求：（1）两槽液面的高度差H 为多少？（2）泵所需的实际功率为多少kW ？（3）真空表的读数为多少kgf/cm 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，得：∑-+++=++32,323222222f h p u gH p u gH ρρ 其中， ∑=-kg J h f /9.432,, u 3=0, p 3=0,p 2=2.452×105Pa, H 2=5m, u 2=Vs/A=2.205m/s代入上式得： m H 74.2981.99.481.9100010452.281.92205.2552=-⨯⨯+⨯+= （2）泵所需的实际功率在贮槽液面0-0´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，有：∑-+++=+++30,323020022f e h p u gH W p u gH ρρ 其中， ∑=-kg J h f /9.864.630,, u 2= u 3=0, p 2= p 3=0, H 0=0， H=29.4m代入方程求得： W e =298.64J/kg ， s kg V W s s /101000360036=⨯==ρ 故 w W W N e s e 4.2986=⨯=， η=70%， kw N N e 27.4==η（3）真空表的读数在贮槽液面0-0´与真空表截面1-1´间列柏努利方程，有：∑-+++=+++10,1211020022f h p u gH p u gH ρρ 其中，∑=-kg J hf /96.110,, H 0=0， u 0=0, p 0=0, H 1=4.8m,u1=2.205m/s代入上式得，2421/525.01015.5)96.12205.28.481.9(1000cmkgfPap-=⨯-=++⨯-=3 用离心泵把20℃的水从储槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。

化工原理典型例题题解

假设清水的粘度与滤液的粘度相同。

滤布阻力可略，试求：（1）洗涤时间（2）若不进行洗涤，继续恒压过滤1小时，可另得滤液多少 m 3 ？解：V 2=KA 2θKA 2=152采用横穿洗涤法，则有：Ew d dV d dV ⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫⎝⎛θθ41 hr V KA V f w w 07.11521541224122=⨯⨯=⨯=θ 或者 hr J f w 07.114115222=⨯⨯==θδθ''22θKA V = ， 322.21215''m KA V =⨯==θ32.6152.21m V =-=∆例3：操作压强对过滤机生产能力的影响用板框过滤机过滤某悬浮液，一个操作周期内过滤 20分钟后共得滤液 4m 3 （滤饼不可压缩，介质阻力可略）。

化工原理计算题例题

求：（1）整个管路的阻力损失，J/Kg ；（2）泵轴功率，Kw ；（3）压力表的读数，Pa 。

解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ；由题意知，s m A V u s /12.2)405.03600(152=⨯⨯==π 则kg J u d l h f /1.135212.205.010003.0222=⨯⨯=⋅⋅=∑λ （2）泵轴功率，kw ；在贮槽液面0-0´与高位槽液面1-1´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：∑-+++=+++10,121020022f e h p u gH W p u gH ρρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+⨯=+=∑又 s kg V W s s /17.41000360015=⨯==ρ 故 w W W N e s e 5.1381=⨯=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η2 （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H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。

当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为 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×H=20m H 1=2m105Pa ，泵的效率为70%，水的密度ρ为1000kg/m 3，试求：（1）两槽液面的高度差H 为多少？（2）泵所需的实际功率为多少kW ？（3）真空表的读数为多少kgf/cm 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，得：∑-+++=++32,323222222f h p u gH p u gH ρρ 其中， ∑=-kg J h f /9.432,, u 3=0, p 3=0,p 2=2.452×105Pa, H 2=5m, u 2=Vs/A=2.205m/s代入上式得： m H 74.2981.99.481.9100010452.281.92205.2552=-⨯⨯+⨯+= （2）泵所需的实际功率在贮槽液面0-0´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，有：∑-+++=+++30,323020022f e h p u gH W p u gH ρρ 其中， ∑=-kg J h f /9.864.630,, u 2= u 3=0, p 2= p 3=0, H 0=0， H=29.4m代入方程求得： W e =298.64J/kg ， s kg V W s s /101000360036=⨯==ρ 故 w W W N e s e 4.2986=⨯=， η=70%， kw N N e 27.4==η（3）真空表的读数在贮槽液面0-0´与真空表截面1-1´间列柏努利方程，有：∑-+++=+++10,1211020022f h p u gH p u gH ρρ 其中，∑=-kg J hf /96.110,, H 0=0， u 0=0, p 0=0, H 1=4.8m,u1=2.205m/s代入上式得，24 21/525.01015.5)96.12205.28.481.9( 1000cm kgf Pap -=⨯-=++⨯-=3 用离心泵把20℃的水从储槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。

化工原理例题[1]

第一章1、有密度为的液体，在内径为60mm 的管中输送到某处。

若其流速为，试求该液体的体积流量、质量流量与质量流速。

解 (1) 体积流量(2) 质量流量(3) 质量流速2、如习题附图所示，有一高位槽输水系统，管径为。

已知水在管路中流动的机械能损失为 (u 为管内流速)。

试求水的流量为多少。

欲使水的流量增加20%，应将高位槽水面升高多少米？解管径，机械能损失(1) 以流出口截面处水平线为基准面，水的流量(2)高位槽应升高3、25℃的水在内径为50mm 的直管中流动，流速为2m/s 。

试求雷诺数，并判断其流动类型。

解 25℃，水的黏度，密度，管内径，流速/31800kg m /0．8m s ()3／m h ()/kg s ()/2⎡⎤⋅⎣⎦kg m s ./.223330．060．822610814 ／44ππ-==⨯⨯=⨯=V q d u m s m h ../m V q q kg s ρ-==⨯⨯=3226101800407 ./().22407===1440 0064m q kg m s A ωπ⋅⨯.mm mm φ⨯57352452∑=⨯f u h /3m h .005=d m 2452∑=⨯f u h ,,,1212500？Z m Z u u ====222214522=+⨯u u Zg ./u m s ==2146 ().../.V q d u m s m h ππ-==⨯⨯=⨯=22333200514628710103 ／44()'..10212=+=V V V q q q '..../221212146175 ==⨯=u u m s '(')21223=Z g u (.)'..Z m ⨯==2123175781 981..m -=7185218 .30893710μ-=⨯⋅Pa s /3997ρ=kg m .005=d m /2=u m s .Re ..530052997112104000 为湍流0893710du ρμ-⨯⨯===⨯>⨯4、水的温度为10℃，流量为，在直径、长为100m 的直管中流动。