化工原理王晓红版习题答案第二章
化工原理-吸收课后答案
第二章 吸收习题解答1从手册中查得101.33KPa 、25℃时,若100g 水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa 。
已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。
解: (1) 求H 由33NH NH C P H*=.求算.已知:30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出:以100g 水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为31000/kg m .则:333331170.582/100110000.5820.590/()0.987NH NH a NH C kmol m C H kmol m kP P *==+∴===⋅ (2).求m .由333333330.9870.00974101.331170.0105110017180.009740.9280.0105NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y Px y m x ****======+===2: 101.33kpa 、1O ℃时,氧气在水中的溶解度可用p o2=3.31×106x 表示。
式中:P o2为氧在气相中的分压,kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。
试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧. 解:氧在空气中的摩尔分数为0.21.故222266101.330.2121.2821.28 6.43103.31106 3.3110O O a O O P Py kP P x -==⨯====⨯⨯⨯ 因2O x 值甚小,故可以认为X x ≈ 即:2266.4310O O X x -≈=⨯所以:溶解度6522322()()6.431032 1.141011.4118()()kg O g O kg H O m H O --⎡⎤⨯⨯==⨯=⎢⎥⨯⎣⎦3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2,其余为空气。
化工原理第二章思考题及答案
1离心泵的扬程是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值。
B . 机械能2离心泵铭牌上标明的是泵在时的主要性能参数。
C . 效率最高3层流和湍流的本质区别是。
C . 雷诺数不同1由离心泵基本方程式导出的理论特性曲线(H-Q)其形状是。
A .直线2离心泵效率最高的点是。
C .设计点3离心泵的调节阀的开度改变,则。
C .不会改变泵泵的特性曲线4 8B29离心泵的含义是。
D .入口直径为8英寸,扬程为29m5以下型号的泵不是水泵。
C .F型6离心泵最常用的调节方法是。
B .改变出口管路中阀门开度7用离心泵将水池的水抽吸到水塔中,若离心泵在正常操作范围内工作,开大出口阀门将导致。
A .送水量增加,整个管路压头损失减少1一台离心在管路系统中工作当阀门全开时相应的管路性能曲线可写成he=A+BQ2,且B=0时,即动能增加值,阻力损失两项之和与位能增加值,压能增加值两项之和相较甚小,当泵的转速增大10%,如阀门仍全开,则实际操作。
B .扬程大致不变,流量增加10%以上2如在测量离心泵性能曲线时错误将压力表安装在调节阀以后,则操作时压力表(表压)P2将。
D .随流量的增大而增加3离心泵停车时要。
A .先关出口阀后断电4离心泵铭牌上标明的扬程是。
D .效率最高时得扬程5以下说法是正确的:当粘度μ较大时,在泵的性能曲线上。
C .同一流量Q处,扬程H上升,效率η下降6当管路性能曲线写成时。
B .A只包括单位重量流体需增加的位能和静压能之和7旋涡泵常用的调节方法是。
C .安装回流支路,改变循环量的大小8某泵在运行的时候发现有汽蚀现象应。
C .检查进口管路是否漏液9将含晶体10%的悬浊液送往料槽宜选用。
A .离心泵1离心通风机铭牌上的标明风压是100mmH2O意思是。
C . 输送20℃,101325Pa的空气,在效率最高时全风压为100mmH2O2有两种说法(1)往复泵启动不需要灌水(2)往复泵的流量随扬程增加而减少则。
C . 说法(1)正确,说法(2)不正确3离心泵最常用的调节方法是。
化工原理第二章习题及答案
第二章流体输送机械一、名词解释（每题2分）1、泵流量泵单位时间输送液体体积量2、压头流体输送设备为单位重量流体所提供的能量3、效率有效功率与轴功率的比值4、轴功率电机为泵轴所提供的功率5、理论压头具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量6、气缚现象因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象7、离心泵特性曲线在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线8、最佳工作点效率最高时所对应的工作点9、气蚀现象泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体10、安装高度泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离11、允许吸上真空度泵吸入口允许的最低真空度12、气蚀余量泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值13、泵的工作点管路特性曲线与泵的特性曲线的交点14、风压风机为单位体积的流体所提供的能量15、风量风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计二、单选择题（每题2分）1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（）Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大Ｃ送水量增加，泵的轴功率不变Ｄ送水量增加，泵的轴功率下降 A2、以下不是离心式通风机的性能参数( )Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压 B3、往复泵适用于( )Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合Ｂ介质腐蚀性特别强的场合Ｃ流量较小，扬程较高的场合Ｄ投资较小的场合 C4、离心通风机的全风压等于( )Ａ静风压加通风机出口的动压Ｂ离心通风机出口与进口间的压差Ｃ离心通风机出口的压力Ｄ动风压加静风压 D5、以下型号的泵不是水泵( )ＡＢ型ＢＤ型ＣＦ型Ｄｓｈ型 C 6、离心泵的调节阀( )Ａ只能安在进口管路上Ｂ只能安在出口管路上Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可Ｄ只能安在旁路上 B 7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值( )Ａ包括内能在内的总能量Ｂ机械能Ｃ压能Ｄ位能（即实际的升扬高度）B8、流体经过泵后，压力增大∆p N/m2，则单位重量流体压能的增加为( )A ∆pB ∆p/ρC ∆p/ρgD ∆p/2g C9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能( )A 泵壳和叶轮B 叶轮C 泵壳D 叶轮和导轮 C10、离心泵停车时要( )Ａ先关出口阀后断电Ｂ先断电后关出口阀Ｃ先关出口阀先断电均可Ｄ单级式的先断电，多级式的先关出口阀 A11、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O意思是( )A 输任何条件的气体介质全风压都达100mmH2OB 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100mmH2OC 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH2OD 输送20℃，101325Pa空气，在效率最高时，全风压为100mmH2O D12、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关( )Ａ当地大气压力Ｂ输送液体的温度Ｃ流量Ｄ泵的吸入管路的长度 D13、如以∆h,允表示汽蚀余量时，p1,允表示泵入口处允许的最低压力，p v为操作温度下液体的饱和蒸汽压，u1为泵进口处的液速，则( )A p1,允= p v + ∆h,允B p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允－u12/2gC p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允D p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允＋u12/2g B14、以下种类的泵具有自吸能力( )Ａ往复泵Ｂ齿轮泵与漩涡泵Ｃ离心泵Ｄ旋转泵与漩涡泵 A15、如图示，列1--1与2--2截面的伯努利方程，为：H e＝∆z＋∆p/ρg＋∆(u2/2g)＋∑H f,1-2，则∆h f,1-2为( )A 泵的容积损失，水力损失及机械损失之和B 泵的容积损失与水力损失之和C 泵的水力损失D 测压点1至泵进口，以及泵出口至测压点2间的阻力损失D16、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )Ａ气缚现象Ｂ汽蚀现象Ｃ汽化现象Ｄ气浮现象A17、某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因( )Ａ水温太高Ｂ真空计坏了Ｃ吸入管路堵塞Ｄ排出管路堵塞C18、由阀门全开的条件算出在要求流量为V时所需扬程为H e/。
化工原理王晓红版习题答案第二章
第2章1．锅炉钢板壁厚m m 201=δ，其导热系数()K m W/5.461⋅=λ。
若粘附在锅炉内壁上的水垢层厚度为1m m 2=δ，其导热系数()K m 162W/.12⋅=λ。
已知锅炉钢板外表面温度为523K 1=t ，水垢内表面温度为473K 3=t ，求锅炉每平方米表面积的传热速率，并求钢板内表面的温度2t 。
（原题1）解：该题为圆筒壁的热传导问题，如果设锅炉的半径为r ，则02.01+=r r ，r r =2，001.03-=r r ，根据题意，可以得到321r r r ≈≈，所以21m m S S ≈ 由圆筒壁的导热速率方程：22211131111m m n i mii i n S b S b t t S b t t Q λλλ+-=-=∑=+ 其中，K 5231=t ，K 4733=t ，()K m W/5.461⋅=λ，()K m W/162.12⋅=λ，m 02.01=b ，m 001.02=b ，S S S m m =≈21。
所以22221131W/m 874.3W/m 162.1001.05.4602.0473523=+-=+-==λλb b t t S Q q 根据圆筒壁的导热速率方程：11121111m n i mi i i n S b t t S b t t Q λλ-=-=∑=+ 可以得到：)K (3.5065.46002.0874.3523-1112=⨯-==λqb t t 2．在一φ60×3.5mm 的钢管外包有两层绝热材料，里层为40mm 的氧化镁粉，平均导热系数()℃m 07W/.0⋅=λ；外层为20mm 的石棉层，平均导热系数()℃m 15W/.0⋅=λ。
现用热电偶测得管内壁温度为500℃，最外层表面温度为λ，试求每米管长的热损失及两层80℃。
已知钢管的平均导热系数()℃=45⋅W/m保温层界面的温度。
（原题2）解：根据圆筒壁的热传导传热速率计算公式：33322211141333222111411112m m m m m m n i mii i n r b r b r b t t πL S b S b S b t t S b t t Q λλλλλλλ++-=++-=-=∑=+ 式中：t 1=500℃，t 4=80℃，r 1=60/2-3.5=26.5(mm)，r 2=60/2=30(mm)，r 3=30+40=70(mm)，r 4=70+20=90(mm)，b 1=3.5mm ，b 2=40mm ，b 3=30mm ，λ1=45W/( m·℃)，λ2=0.07W/( m·℃)，λ3=0.15W/( m·℃)。
化工原理期末考试第二章练习题及答案
第二章 流体输送机械一、 填空1、 属于正位移泵型式的，除往复泵外，还有 计量泵 ， 隔膜泵 等。
2、 产生离心泵气缚现象的原因是 离心泵进出口压差与流体密度成正比 ，避免产生气缚的方法有 灌泵排气 。
3、 造成离心泵汽蚀的原因是 p k 小于p v ，增加离心泵最大允许安装高度[]Hg 的措施有降低液体操作温度 和 吸入管道尽量短、直 。
4、 往复泵的流量调节方法有 旁路调节 和 改变活塞冲程或往复频率 。
5、 启动离心泵前，应先 关闭出口阀 和 灌泵 。
6、 用同一离心泵分别输送密度为ρ1 及ρ2=1.2ρ1两种液体，已知两者流量相等，则H e2= 相等 H e1, P e2 大于 P e1 。
7、 离心通风机输送3/2.1m kg =ρ空气时，流量为6000h m /3,全风压为2.354kPa ，若用来输送3m /kg 4.1'=ρ气体，流量仍为6000h m /3，全风压 为 2.746 kPa 。
8、 两敞口容器间用离心泵输水，已知转速为n 1时，泵流量q V 1=100l/s,扬程H e1=16m, 转速为n 2时，q V 2 =120l/s,扬程H e2=20m,则两容器的垂直距离=6.9 m 。
9当要求气体的压缩比p 2/p 1>8时，宜采用 多级 压缩。
当各级的压缩比 相等 时，所消耗的总理论功为最小。
10.离心通风机的全风压主要由 静风压 和 动风压 组成，其物理意义是 风机对单位体积气体所做的功 。
11.提高往复泵连续性和均匀性的措施有 双动泵 、 三联泵 。
12.离心泵通常采用 出口阀门 调节流量，往复泵采用 旁路 调节流量。
13.启动离心泵之前若不向泵灌满被输送的液体，将发生 气傅 ，若叶轮的入口附近绝压低于操作温度下液体的饱和蒸汽压，将发生 气蚀 现象。
14.离心泵安装在送水的特定管路系统中，已知泵的性能：q=0.02m 3/s ，H=20m;管路性能：q e =0.02m 3/s,H e =16m,.则调节阀门的压头损失为 4 m ，其消耗的理论功率为 1960 W.15.离心泵的泵壳制成 蜗牛 、叶轮的叶片制成 后弯 、在叶轮和泵壳之间装置 导论 都有利于动能有效转化为静压能。
化工原理第二章第1-9题参考答案.docx
第二章流体输送机械1・在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26m 3/h 时，离心泵出口处压强表和入口处 真空表的读数分别为152kPa 和24・7kPa,轴功率为2・45kW,转速为2900r/min o 若真空 表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m,泵的进、出口管径相同，两测压口间管路流动 阻力可忽略不计。
试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。
［答：泵的效率为53.1%,其它性能略］解：分别以真空表和压强表所在截而为和2・2截面，在两截面间列柏努利方程有:1000x9.8x(26/3600)x18.4 2450 该效率下泵的性能为：Q=26m3/h, n=2900r/min, H=18.4m, N=2.45kW 。
4.用例2-2附图所示的管路系统测定离心泵的气蚀性能参数，则需在泵的吸入管路中安装 调节阀门。
适当调节泵的吸入和排出管路上两阀门的开度，可使吸入管阻力增大而流量保 持不变。
若离心泵的吸入管直径为100mm,排出管直径为50mm,孔板流量计孔口直径 为35mm,测的流量计压差计读数为0.85mHg,吸入口真空表读数为550mmHg 时，离心 泵恰发生气蚀现象。
试求该流量下泵的允许气蚀余量和吸上真空度。
已知水温为20°C,当 地大气压为760mmHg o仏=0.1 m,d 2 = 0.05/72,= 0.035m,R = 0.85m, p (真)=550mmHg,t = 20°C, 已知： p 0 = 760mmHg求：NPSH 和 解：1） NPSH 可由下式得到:H 二Az I 〃2（表压）+门（真空度）Pg 0.4 + 152000 + 24700 ~~1000x9.8 =18.4 m PgQH N= 53.2%NPSH =匹+ --厶Pg 2g pgPi=Po-Pi(^其中：仇可通过查(PC水的物性参数得到。
耳可通过孔板流量计木矽式计算得至注意：pi的单位换算为pa。
化工原理王晓红版习题答案第二章资料
第2章1．锅炉钢板壁厚mm 201=δ，其导热系数()K m W/5.461⋅=λ。
若粘附在锅炉内壁上的水垢层厚度为1mm 2=δ，其导热系数()K m 162W/.12⋅=λ。
已知锅炉钢板外表面温度为523K 1=t ，水垢内表面温度为473K 3=t ，求锅炉每平方米表面积的传热速率，并求钢板内表面的温度2t 。
（原题1）解：该题为圆筒壁的热传导问题，如果设锅炉的半径为r ，则02.01+=r r ，r r =2，001.03-=r r ，根据题意，可以得到321r r r ≈≈，所以21m m S S ≈ 由圆筒壁的导热速率方程：22211131111m m ni mii in S b S b t t S b t t Q λλλ+-=-=∑=+ 其中，K 5231=t ，K 4733=t ，()K m W/5.461⋅=λ，()K m W/162.12⋅=λ，m 02.01=b ，m 001.02=b ，S S S m m =≈21。
所以22221131W/m 874.3W/m 162.15.46473523=+-=+-==λλt t S Q q根据圆筒壁的导热速率方程：11121111m i mii in S t t S b t t Q λλ-=-=∑=+ 可以得到：)K (3.5065.46002.0874.3523-1112=⨯-==λqb t t2．在一φ60×3.5mm 的钢管外包有两层绝热材料，里层为40mm 的氧化镁粉，平均导热系数()℃m 07W/.0⋅=λ；外层为20mm 的石棉层，平均导热系数()℃m 15W/.0⋅=λ。
现用热电偶测得管内壁温度为500℃，最外层表面温度为80℃。
已知钢管的平均导热系数()℃m W/45⋅=λ，试求每米管长的热损失及两层保温层界面的温度。
（原题2）解：根据圆筒壁的热传导传热速率计算公式：33322211141333222111411112m m m m m m ni mii in r b r b r b t t πL S b S b S b t t S b t t Q λλλλλλλ++-=++-=-=∑=+ 式中：t 1=500℃，t 4=80℃，r 1=60/2-3.5=26.5(mm)，r 2=60/2=30(mm)，r 3=30+40=70(mm)，r 4=70+20=90(mm)，b 1=3.5mm ，b 2=40mm ，b 3=30mm ，λ1=45W/( m·℃)，λ2=0.07W/( m·℃)，λ3=0.15W/( m·℃)。
化工原理-王晓红-习题答案
第一章1．在一个容器中，盛有苯和甲苯的混合物。
已知苯的质量分率为0.4，甲苯为0.6 ，求293K 时容器中混合物的密度？（原题1）解：在293K 时，3m /879kg =苯ρ，3m /867kg =甲苯ρ。
在293K 时，苯和甲苯的混合物的密度为：8676.08794.01+=+=BwBAwAmx x ρρρ 所以，()3m /kg 872=m ρ2．已知某混合气体的组成为18%N 2、54%H 2和28%CO 2（均为体积分率），试求100m 3的混合气体在温度为300K 和1MPa 下的质量？（原题2） 解：混合气体可以视为理想气体，则：mol 10403003144.810010136⨯=⨯⨯⨯==RT pv n混合气体的平均摩尔质量为：kmol /44kg .1828.04454.0218.028=⨯+⨯+⨯=++=C C B B A A m y M y M y M M 混合气体的质量为：kg kmol M n m m 6.737kmol /44kg .1840=⨯=⨯=3．某设备进出口测压仪表的读数分别为45mmHg （真空度）和700mmHg （表压），求两处的绝对压强差是多少kPa ？ （原题3）解：4501-=p p ，70002+=p p所以kPa Pa mmHg p p p 3.993.133********=⨯==-=∆4．如图所示的储槽内盛有密度为800 kg/m 3的油，U 型管压差计中的指示液为水银，读数R=0.4m ，设容器液面上方的压强P 0 =15kPa （表压），求容器内的液面距底面的高度h ？（原题4）解：对于U 型管压差计：gh 0a 油左ρ++=p p p ，gR a 汞右ρ+=p p 所以可以得到：m m p h 88.48.9800150004.08.913600g -gR 0=⨯-⨯⨯==油汞ρρ5．如图所示，用U 形管压差计测量某容器内水上方气体的压强，指示液为水银，读数R=4cm ，H=80cm ，试计算容器内水上方的真空度为多少kPa ？现在由于精度需要，希望读数增大到原来的20倍，请问应该选择密度为多少的指示液？（U 型管左端的液位可以认为不变）。
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 = ℃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C5H12A和C6H14B的饱和蒸汽压以t = ℃时为例,当t = ℃时 PB=查得PA=得到其他温度下AB的饱和蒸汽压如下表t℃ 248 251 279 289PAPBkPa利用拉乌尔定律计算平衡数据平衡液相组成以℃时为例当t= ℃时 x = P-PB /PA-PB=/= 1平衡气相组成以℃为例当t= ℃时 y = PAx/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℃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;假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y = +解：①简单蒸馏由lnW/F=∫xxFdx/y-x 以及气液平衡关系y = +得lnW/F=∫xxFdx/ = ∵汽化率1-q = 1/3则 q = 2/3 即 W/F = 2/3 ∴ln2/3 = 解得x = 代入平衡关系式y = + 得y =②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 = 再次代入平衡关系式得 y =5.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 为二硫化碳的质量分率,下同;若要求釜液组成xW不大于,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×× = 1056kg/h结合物料衡算 FxF = WxW+ DxDD + W = F 得xD=馏出液的摩尔流量 1056/76× = h以摩尔分率表示馏出液组成 xD= 76/76+154=6.在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇与说.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解：1进料温度40℃℃时,甲醇的汽化潜热r1= 825kJ/kg水蒸汽的汽化潜热r2= kg℃时 ,甲醇的比热 CV1= kg·℃水蒸汽的比热 CV2= kg·℃查附表给出数据当xA= 时,平衡温度t = ℃∴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℃饱和液体变成气体所需要的汽化潜热Q2 ,即 q = Q1+Q2/ Q2= 1 + Q1/Q2Q1= ×32××= kgQ2= 825××32 + ××18 = kJ/kg∴q = 1 +Q1/Q2=2泡点进料泡点进料即为饱和液体进料∴q = 13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,釜液组成为以上均为易挥发组分的摩尔分率,回流比为,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 = kmol/h∴产品流量 D = 100 – = kmol/h②精馏段的下降液体流量LL = DR = × = kmol/h③提馏段的上升蒸汽流量V'40℃进料q =V = V' + 1-qF = D1+R= kmol/h∴ V' = kmol/h8.某连续精馏操作中,已知精馏段 y = + ；提馏段y = –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 = + 过xD ,xD∴xD=提馏段 y = –过xW ,xW∴xW=精馏段与y轴交于0 ,xD /R+1 即 xD/R+1=∴R =连立精馏段与提馏段操作线得到交点坐标为 ,∴ xF=9.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,其中含苯摩尔分率,下同;塔顶馏出液组成为,塔底釜残液组成为,回流比为,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=精馏段操作线方程 y = Rx/R+1= 2x/3 + 3= 2x/3 +精馏段 y1 = xD= 由平衡关系式 y = αx/1 +α-1x 得x1= 再由精馏段操作线方程 y = 2x/3 + 得y 2 = 依次得到x2= y3=x3= y4=x4= ∵x4﹤ xF= < x3精馏段需要板层数为3块提馏段 x1'= x4=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 – 3∴y'2=由平衡关系式 y = αx/1 +α-1x 得 x'2=依次可以得到y'3= x'3=y'4= x'4=y'5= x'5=∵ x'5 < xW= < 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;已知回流液的泡殿温度为83℃,平均汽化热为×104kJ/kmol,平均比热为140 kJ/kmol·℃解：回流温度改为20℃,低于泡点温度,为冷液体进料;即改变了q的值精馏段不受q影响,板层数依然是3块提馏段由于q的影响,使得 L'/L'-W和 W/L'-W发生了变化q = Q1+Q2/ Q2= 1 + Q1/Q2Q 1= CpΔT = 140×83-20= 8820 kJ/kmolQ2= ×104kJ/kmol∴ q = 1 + 8820/×104=L'/L'-W=V + W - F1-q/V - F1-q= 3D+W- F1-q/3D- F1-q ∵D = W,F = 2D 得L'/L'-W= 1+q/+q=W/L'-W= D/3D- F1-q= 1/1+2q=∴提馏段操作线方程为 y = -x 1'= x4= 代入操作线方程得 y2' = 再由平衡关系式得到x 2'= 依次计算y3' =x 3'= y4' =x 4'= y5' =x5'=∵ x5'< xW= < x4'∴提馏段板层数为4理论板层数为 3 + 4 + 1 = 8块包括再沸器11.在常压连续精馏塔内分离乙醇-水混合液,原料液为饱和液体,其中含乙醇摩尔分率,下同,馏出液组成不低于,釜液组成为；操作回流比为2;若于精馏段侧线取料,其摩尔流量为馏出液摩尔流量的1/2,侧线产品为饱和液体,组成为;试求所需的理论板层数,加料板及侧线取料口的位置;物系平衡数据见例1-7;解：如图所示,有两股出料,故全塔可以分为三段,由例1-7附表,在x-y直角坐标图上绘出平衡线,从xD= 开始,在精馏段操作线与平衡线之间绘出水平线和铅直线构成梯级,当梯级跨过两操作线交点d时,则改在提馏段与平衡线之间绘梯级,直至梯级的铅直线达到或越过点CxW ,xW;如图,理论板层数为10块不包括再沸器出料口为第9层；侧线取料为第5层12.用一连续精馏塔分离由组分AB组成的理想混合液;原料液中含A ,馏出液中含A 以上均为摩尔分率;已知溶液的平均相对挥发度为,最回流比为,试说明原料液的热状况,并求出q值;解：在最回流比下,操作线与q线交点坐标xq ,yq位于平衡线上；且q线过xF,xF可以计算出q线斜率即 q/1-q,这样就可以得到q的值由式1-47 Rmin = xD/xq-α1-xD/1-xq/α-1代入数据得= xq ×/1-xq/∴xq = 或xq= 舍去即 xq= 根据平衡关系式y = 1 +得到yq=q线 y = qx/q-1- xF/q-1过,,,q/q-1= /得 q =∵ 0 < q < 1 ∴原料液为气液混合物13.在连续精馏塔中分离某种组成为易挥发组分的摩尔分率,下同的两组分理想溶液;原料液于泡点下进入塔内;塔顶采用分凝器和全凝器,分凝器向塔内提供回流液,其组成为,全凝器提供组成为的合格产品;塔顶馏出液中易挥发组分的回收率96％;若测得塔顶第一层板的液相组成为,试求：1操作回流比和最小回流比；2若馏出液量为100kmol/h,则原料液流量为多少解：1在塔顶满足气液平衡关系式 y = αx/1 +α-1x 代入已知数据 = α/1 + α-1 ∴α= 第一块板的气相组成 y 1 = 1 + = ×1 + ×= 在塔顶做物料衡算 V = L + D Vy 1 = Lx L + Dx DL + D= + ∴ L/D = 即回流比为 R =由式1-47 R min = x D /x q -α1-x D /1-x q /α-1泡点进料 x q = x F ∴ R min =2回收率Dx D /Fx F = 96％得到F = 100××= kmol/h15.在连续操作的板式精馏塔中分离苯-甲苯的混合液;在全回流条件下测得相邻板上的液相组 成分别为 ,和,试计算三层中较低的两层的单板效率E MV ; 操作条件下苯-甲苯混合液的平衡数据如下： x y解：假设测得相邻三层板分别为第n-1层,第n 层,第n+1层即 x n-1 = x n = x n+ 1 = 根据回流条件 y n+1 = x n ∴ y n = y n+1 = y n+2 = 由表中所给数据 α =与第n 层板液相平衡的气相组成 y n = ×1+×= 与第n+1层板液相平衡的气相组成 y n+1 = ×1+×= 由式1-51 E MV = y n -y n+1/y n -y n+1可得第n 层板气相单板效率 E MVn = x n-1-x n /y n -x n = / = ％第n 层板气相单板效率 E MVn+1 = x n -x n+1/y n+1-x n+1= /= 64％第2章吸收1.从手册中查得,25℃时,若100g水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为;已知在此浓度范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H kmol/m3·kPa及相平衡常数m解：液相摩尔分数 x = 1/17/1/17+100/18 =气相摩尔分数 y = =由亨利定律 y = mx 得 m = y/x = =液相体积摩尔分数 C = 1/17/101×10-3/103= ×103 mol/m3由亨利定律P = C/H 得H = C/P = = kmol/m3·kPa℃时,氧气在水中的溶解度可用P = ×106x表示;式中：P为氧在气相中的分压kPa；x为氧在液相中的摩尔分率;试求在此温度及压强下与空气充分接触的水中每立方米溶有多少克氧;解：氧在气相中的分压P = ×21％ =氧在水中摩尔分率x = ×106= ×103每立方米溶有氧×103×32/18×10-6=3．某混合气体中含有2％体积CO2,其余为空气;混合气体的温度为30℃,总压强为;从手册中查得30℃时CO2在水中的亨利系数E = ×105kPa,试求溶解度系数H kmol/m3·kPa 及相平衡常数m,并计算每100g与该气体相平衡的水中溶有多少gCO2;解：由题意 y = ,m = E/P总= ×105/ = ×103根据亨利定律 y = mx 得x = y/m = ×103 = 即每100g与该气体相平衡的水中溶有CO2×44×100/18 = gH =ρ/18E = 103/10××105= ×10-4kmol/m3·kPa7.在,27℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸汽;甲醇在气,液两相中的浓度都很低,平衡关系服从亨利定律;已知溶解度系数H = m3·kPa,气膜吸收系数 kG= ×10-5kmol/m2·s·kPa,液膜吸收系数 kL = ×10-5kmol/m2·s·kmol/m3;试求总吸收系数KG,并计算出气膜阻力在总阻力中所的百分数;解：由1/KG = 1/kG+ 1/HkL可得总吸收系数1/KG= 1/×10-5 + 1/××10-5KG= ×10-5 kmol/m2·s·kPa气膜阻力所占百分数为：1/ kG /1/kG+ 1/HkL= HkL/HkL+ kG= ×/× += = ％8.在吸收塔内用水吸收混于空气中的甲醇,操作温度为27℃,压强;稳定操作状况下塔内某截面上的气相甲醇分压为5kPa,液相中甲醇浓度位m3;试根据上题有关的数据算出该截面上的吸收速率;解：由已知可得 kG= ×10-5kmol/m2·s·kPa根据亨利定律 P = C/H 得液相平衡分压P = C/H = =∴NA = KGP-P= ×10-5= ×10-5kmol/m2·s= kmol/m2·h9.在逆流操作的吸收塔中,于,25℃下用清水吸收混合气中的CO2,将其浓度从2％降至％体积;该系统符合亨利定律;亨利系数Ｅ=×104kPa;若吸收剂为最小理论用量的倍,试计算操作液气比L/V及出口组成X;解：⑴ Y1 = 2/98 =, Y2= =m = E/P总= ×104/ = ×104由 L/Vmin = Y1-Y2/X1= Y1-Y2/Y1/m= /545 =L/V = L/Vmin= 622由操作线方程 Y = L/VX + Y2-L/VX2得出口液相组成X1 = Y1-Y2/L/V= /622 = ×10-5⑵改变压强后,亨利系数发生变化,及组分平衡发生变化,导致出口液相组成变化m‘ = E/P总’ = ×104/10133 = ×10-5L/V‘ = L/Vmin’ =X1‘ = Y1-Y2/L/V’= / = ×10-410.根据附图所列双塔吸收的五种流程布置方案,示意绘出与各流程相对应的平衡线和操作线,并用图中边式浓度的符号标明各操作线端点坐标;11.在下用水吸收混于空气中的中的氨;已知氨的摩尔分率为,混合气体于40℃下进入塔底,体积流量为s,空塔气速为s;吸收剂用量为最小用量的倍,氨的吸收率为95％,且已估算出塔内气相体积吸收总系数KYa的平均值为 m3·s.水在20温度下送入塔顶,由于吸收氨时有溶解热放出,故使氨水温度越近塔底越高;已根据热效应计算出塔内氨水浓度与起慰问度及在该温度下的平衡气相浓度之间的对应数据,列入本题附表中试求塔径及填料塔高度;氨溶液温度t/℃氨溶液浓度气相氨平衡浓度Xkmol氨/kmol水 Ykmol/kmol20 0 02629344247解：混合气流量G = πD2u/4∴D = 4G/πu1/2=4×/×1/2= mY1= =y 2 = y11-η= × =Y2= =根据附表中的数据绘成不同温度下的X-Y曲线查得与Y1= 相平衡的液相组成X1=L/Vmin = Y1- Y1/ X1= / =L/V= L/Vmin=由操作线方程Y = L/VX + Y2可得 X1= V/LY1-Y2=由曲线可查得与X1相平衡的气相组成Y1=ΔY m =ΔY 1-ΔY 2/ln ΔY 1-ΔY 2= /ln/ =∴ΝOG =Y 1-Y 2/ΔY m = /=惰性气体流量 G ' = × = ×= s= ××103/×313 = mol/s H OG = V/K Y a Ω = ×10-3/π×4 = ×10-3 m填料层高度 H =ΝOG × H OG = ××10-3=12.在吸收塔中用请水吸收混合气体中的SO 2,气体流量为5000m 3标准/h,其中SO 2占10％,要求SO 2的回收率为95％;气,液逆流接触,在塔的操作条件下,SO 2在两相间的平衡关系近似为Y = ,试求：1若取用水量为最小用量的倍,用水量应为多少 2在上述条件下,用图解法求所需理论塔板数；3如仍用2中求出的理论板数,而要求回收率从95％提高到98％,用水量应增加到多少解：1y 2 = y 11-η= ×=Y 1 = = Y 2 = = L/V min =Y 1-Y 2/X 1 = Y 1-Y 2/Y 1/= × =L/V=L/V min =惰性气体流量： V = 5000× = 用水量 L = × = 7684kmol/h2吸收操作线方程 Y = L/VX + Y 2 代入已知数据 Y = +在坐标纸中画出操作线和平横线,得到理论板数NT= 块14．在一逆流吸收塔中用三乙醇胺水溶液吸收混于气态烃中的H2S,进塔气相中含H2S体积％要求吸收率不低于99％,操作温度300Ｋ,压强,平衡关系为Y = 2X,进塔液体为新鲜溶剂,出塔液体中H2S浓度为H2S/kmol溶剂已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为m2·s,气相体积吸收总系数为kmol/m3·s·kPa;求所需填料蹭高度;解：y2 = y11-η=× =Y2= y2= Y1= =ΔYm= Y1-Y1-Y2/lnY1-Y1/Y2= /ln/=∴ΝOG=Y1-Y2/ΔYm= / =HOG= V/KYaΩ = ×=H =ΝOG× HOG= × =第3章干燥1.已知湿空气的总压强为50kPa,温度为60℃相对湿度40％,试求：1湿空气中水气的分压；2湿度；3湿空气的密度解：1查得60℃时水的饱和蒸汽压PS=∴水气分压 P水气 = PSф= × =2H = P水气 / P-P水气=×= kg/kg绝干31kg绝干气中含水气x绝干= 1/29/1/29+18 =x水气= 18/1/29+18 =∴湿空气分子量M0 = 18x水气+ 29x绝干气= 18× + 29×= g/mol∴湿空气密度ρ= MP/RT = ×10-3×50×103/×333= kg/m3湿空气2.利用湿空气的H-I图查出本题附表中空格内的数值,并给出序号4中各数值的求解过程序号干球温度湿球温度湿度相对湿度焓水气分压露点℃℃ kg/kg绝干％ kg/kg绝干 kPa ℃1 60 35 22 140 5 302 40 27 40 903 253 20 18 75 50 2 154 30 28 85 95 4 25 3.干球温度为20℃,湿度为 kg/kg绝干的湿空气通过预热器加热到50℃,再送往常压干燥器中,离开干燥器时空气的相对湿度为80％;若空气在干燥器中经历等焓干燥过程,试求：11m3原湿空气在预热器过程中焓的变化；21m3原湿空气在干燥器中获得的水分量;解：1原湿空气的焓： I0 = + t + 2490 H= + ××20 + 2490×= 43 kJ/kg绝干通过预热器后空气的焓 I1= + ××50 + 2490 × = kJ/kg绝干焓变化ΔH = I1 - I= kJ/kg绝干空气的密度ρ= MP/RT = 29×10-3××103/×293= kg/m3∴ 1m3原湿空气焓的变化为ΔH = × = kJ/kg湿气2等焓干燥 I1 = I2= kJ/kg绝干假设从干燥器中出来的空气湿度t = ℃,查得此时水蒸汽的饱和蒸汽压PS= kPa∴ H2 = φ PS/ P-фPS= ×× kJ/kg绝干由 I2 = = + t2+ 2490 H2试差假设成立∴ H2= kJ/kg绝干获得水分量：ΔH = H2 - H= = kJ/kg绝干= × = kJ/kg湿气4.将t 0 = 25℃,ф0= 50％的常压新鲜空气,与干燥器排出的t 2 = 50℃,ф2= 80％的常压废气混合,两者中绝干气的质量比为1：3;分别用计算法和做图法求混合气体的湿度和焓; 解：1查得25℃时和50℃时水的饱和蒸汽压分别为 kPa 和新鲜空气湿度 H 0 = φ0 P S / P-ф0P S = ××= kg 水/kg 绝干 废气湿度 H 2 = φ2 P S / P-ф2P S = ××= kg 水/3kg 绝干 混合气湿度 H m = +×3/1+3 = kg 水/kg 绝干 混合气温度 t m = 25+50×3/1+3= ℃ ∴ 混合气焓：I m = + t m + 2490 H m =+×× + 2490× = kJ/kg 绝干 2做图发略5.干球温度t 0 = 26℃,湿球温度t ｗ0 = 23℃的新鲜空气,预热到t 1= 95℃后送入连续逆流干燥器内,离开干燥器时温度为t 2= 85℃;湿物料初始状况为：温度θ1= 25℃,含水量ω1= ％终了时状态为：温度θ2 = ℃ ,ω2 = ％;每小时有9200kg 湿物料加入干燥器内;绝干物料的比热容C S = kJ/kg 绝干·℃;干燥器内无输送装置,热损失为580kJ/kg 汽化的水分;试求：（1） 单位时间内回的的产品质量； （2） 写出干燥过程的操作线方程； （3） 在H-I 图上画出操作线； （4） 单位时间内消耗的新鲜空气质量; 解：1G = G 11-ω1= 9200×= 9062kg/h∴ 干燥产品质量 G 2 = G/1-ω2= 9080 kg/h2X 1 = ω1/ 1-ω1= X 2 = ω2/1-ω2=当干球温度t= 26℃,湿球温度为23℃时由图5-3查的空气的湿度H= kg水/kg绝干I 1 = + t1+ 2490 H1=+××95 + 2490×= kJ/kg绝干I 1' - I2' = CSθ1-θ2+ CWX1θ1–X2θ2= ×+ ×××= kJ/kg绝干围绕干燥器做物料衡算LI1- I2+ GI1' - I2' = QL代入已知条件L - I –×9062 = 580GX1-X2L - I = ∵绝干气消耗量L=GX1-X2/H2-H1∴ L =∴ =即 H + =3略4将I2 = + t2+ 2490 H2代入H + = 解得 H2=L= = kg干气/hLW= L1+H= ×1+= kg新鲜空气/h9.某湿物料经过小时进行干燥操作;物料含水量由X1= kg /kg绝干降至X 2 = kg /kg绝干;若在相同的条件下,要求将物料含水量由X1= kg /kg绝干降至X2'= kg /kg绝干;试求新情况下的干燥时间;物料的临界含水量XC= kg /kg绝干,平衡含水量X = kg /kg绝干;假设在降速阶段中干燥速率与物料的自由含水量X-X成正比;解：降速干燥阶段dX/dτ= -US/G'假设U = kX-XdX/dτ= -SkX-X/G'dX/X-X = -Skdτ/G'积分得τ2 = G'lnXC-X/X2-X/Sk总干燥时间τ= τ1+τ2= G'X1-XC/SUC+ G'lnXC-X/X2-X/Sk= G'lnX1-XC/XC-X/Sk + G'lnXC-X/X2-X/Sk物料由X1 = kg /kg绝干降至X2= kg /kg绝干=G'/Sk + G'ln//Sk = '/SkG'/Sk = =物料由X1 = kg /kg绝干降至X2'= kg /kg绝干τ'= τ1+ τ2'= G'/Sk + G'ln = G'/Sk =即新情况下的干燥时间为。
化工原理第二章思考题及答案
化工原理第二章思考题及答案1离心泵的扬程是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值。
B . 机械能2离心泵铭牌上标明的是泵在时的主要性能参数。
C . 效率最高3层流和湍流的本质区别是。
C . 雷诺数不同1由离心泵基本方程式导出的理论特性曲线(H-Q)其形状是。
A .直线2离心泵效率最高的点是。
C .设计点3离心泵的调节阀的开度改变,则。
C .不会改变泵泵的特性曲线4 8B29离心泵的含义是。
D .入口直径为8英寸,扬程为29m5以下型号的泵不是水泵。
C .F型6离心泵最常用的调节方法是。
B .改变出口管路中阀门开度7用离心泵将水池的水抽吸到水塔中,若离心泵在正常操作范围内工作,开大出口阀门将导致。
A .送水量增加,整个管路压头损失减少1一台离心在管路系统中工作当阀门全开时相应的管路性能曲线可写成he=A+BQ2,且B=0时,即动能增加值,阻力损失两项之和与位能增加值,压能增加值两项之和相较甚小,当泵的转速增大10%,如阀门仍全开,则实际操作。
B .扬程大致不变,流量增加10%以上2如在测量离心泵性能曲线时错误将压力表安装在调节阀以后,则操作时压力表(表压)P2将。
D .随流量的增大而增加3离心泵停车时要。
A .先关出口阀后断电4离心泵铭牌上标明的扬程是。
D .效率最高时得扬程5以下说法是正确的:当粘度μ较大时,在泵的性能曲线上。
C .同一流量Q处,扬程H上升,效率η下降6当管路性能曲线写成时。
B .A只包括单位重量流体需增加的位能和静压能之和7旋涡泵常用的调节方法是。
C .安装回流支路,改变循环量的大小8某泵在运行的时候发现有汽蚀现象应。
C .检查进口管路是否漏液9将含晶体10%的悬浊液送往料槽宜选用。
A .离心泵1离心通风机铭牌上的标明风压是100mmH2O意思是。
C . 输送20℃,101325Pa的空气,在效率最高时全风压为100mmH2O2有两种说法(1)往复泵启动不需要灌水(2)往复泵的流量随扬程增加而减少则。
化工原理：习题(第二章)
泵在运转时的轴功率KW; (3) 若将该输送系统的高位槽改为密闭容器,其内水
面上方的压强为0.5Kgf/cm2(表压),其它条件均不 变,试分析此情况下的输水量与泵的轴功率将如 何变化(不必计算,用公式与特性曲线图示说明)?
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二 （例题）用泵将敞口水池中70℃热水（热水密度ρ=978kg/m3，
饱和蒸汽压Pv=31164Pa）送到敞口容器中。已知输水管路内径为 50mm，水的流速为1.5m/s，泵的吸入管路和排出管路中流动阻力分 别为9.81kPa和39kPa。水管排出口比热水池液面高5m。试选用合适 的离心泵并确定泵的安装高度。该地区的大气压为90.66kPa。试求： （1）从下面附表中选出最合适的离心泵；
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3m 返回
允许吸上 转数/（转 真空度/m /分）
8.0
2900
7.3
2900
7.6
2900
返回
三（作业）某型号的离心泵,在一定的转速下，在输送范围内，其 压头和流量的关系可用H=18－6×105Q2 (H单位为m，Q单位为 m3/s)来表示。用该泵从贮槽将水送至高位槽，如附图所示。两槽 均为敞口，且水面维持恒定.管路系统的总长为20m (包括所有局 部阻力的当量长度)，管径为Φ46×3mm，平均摩擦系数可取为 0.02，其余已知条件见本题附图，试计算:
5m
4.8m
压力表
h R
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五 用离心泵向水洗塔送水,在泵出口阀全开时,管路特性曲 线方程为:He =20 +1.1×105 Qe2 式中: Qe------管路中的 流量,m3/s, 在Q=0.013 m3/s流量下,泵提供的压头为45m, 为适应泵的特性,将泵出口阀关小以增加管路阻力.试求: 因增加阻力而多消耗的功率,并写出关小阀门后管路的 特性曲线方程.
化工原理课后答案(中国石化出版社)_第2章____流体输送机械剖析
2-l 在用常温水(其密度为1000kg/m3)测定离心泵性能的实验中，当水的流量为26m3/h时，泵出口压力表读数为 1.52×105Pa，泵入口处真空表读数为185mmHg，轴功率为2.45KW，转速为2900r/min。
真空表与压力表两测压口间的垂直距离为400mm，泵的进、以口管径相等，两测压口间管路的流动阻力可解：×105Pa，18∴41m.∴0。
2-2 某台离心泵在转速为2950r/min时，输水量为18m3/h，压头为20m H2现因电动机损坏，用一转速为2900r/min的电动机代用，问此时泵的流量、压头和轴功率各为多少(泵功效率取60％)？解：转速变化后，其他参数也相应变化。
m 695.171829502900 '' 3=⋅⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=Q n n Q O m H n n H 222H328.192029502900 ' '=⋅⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛= kW g Q H Ne 55.16.0/81.91000328.193600695.17/ ' ' '=⨯⨯⨯==ηρ 2-3己知80Y-60型离心泵输送常温水时的额定流量Q ＝50m 3/h ，额定压头H ＝60mH 20，转速n ＝2950r/min ，效率V ＝64％。
试求用该泵输送密度为700kg/m 3、粘度为1mm 2/S 的汽油和输送密度为820kg/m 3、粘度为35mm 2/S 的柴油时的性能参数。
解：设常温下水的密度为：3/1000m kg =ρ，粘度为：cP 1=μ输送汽油时：汽油的运动粘度s mm s mm /20/1221<=ν，则粘度的影响可忽略。
h m Q Q /5031==∴，m H H 601==汽油柱，%641==ηη 输送柴油时：柴油的运动粘度s mm s mm /20/35222>=ν，查图可得：%84=ηC ，%100=Q C ，%98=H C则：h m QC Q Q /5015032=⨯== m HC H H 8.5898.0602=⨯==柴油柱 538.084.064.02=⨯==ηηηCkW gH Q N 22.121000538.081.98208.5836005022222=⨯⨯⨯⨯==∴ηρ2-4 在海拔1000m 的高原上，使用一离心泵吸水，该泵的允许吸上真空高度为6.5m ，吸入管路中的全部阻力损失与速度头之和为3mH 20。
《化工原理》上册(第二版)各章节课后习题答案
22 δ= 10mm ; Qmax = 11.3KW 23 R = 6.3×10-3m2·℃/W
24 n = 31 ; L = 1.65m
25 L = 9.53m
26 qm = 4.0kg/s ; A = 7.14m2
27 qm2
=
10.9kg/s
;
n
=
36
;
L
=
2.06m
;
q, m1
= 2.24kg/s
第六章 传热 1 δ1 = 0.22m ; δ2Байду номын сангаас= 0.1m 2 t1 = 800℃
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《化工原理》上册（第二版）各章节课后习题答案
3 t1 = 405℃ 4 δ = 50mm 5 (λ’-λ)/ λ = -19.7﹪ 6略 7 Q,/Q = 1.64 λ小的放内层 8 a = 330W/m2*℃ 9 a = 252.5W/ m2*℃ 10 q = 3.69kw/m2 11 q1/q2 =1 12 w = 3.72×10-3kg/s ; w’= 7.51×10-3kg/s 13 Tg = 312℃ 14 Tw = 746K 15 τ = 3.3hr 16 εA = 0.48 ; εB = 0.40 17 略
第二章 流体输送机械
化工原理第二版两册答案习题附图主编
第一章 流体流动4．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 n5．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 7．某工厂为了控制乙炔发生炉内的压力不超过13.3 kPa （表压），在炉外装一安全液封管（又称水封）装置，如本题附图所示。
液封的作用是，当炉内压力超过规定值时，气体便从液封管排出。
试求此炉的安全液封管应插入槽内水面下的深度h 。
新版化工原理习题答案(02)第二章 流体输送机械
第二章 流体输送机械1．用离心油泵将甲地油罐的油品送到乙地油罐。
管路情况如本题附图所示。
启动泵之前A 、C 两压力表的读数相等。
启动离心泵并将出口阀调至某开度时，输油量为39 m 3/h ，此时泵的压头为38 m 。
已知输油管内径为100 mm ，摩擦系数为0.02；油品密度为810 kg/m 3。
试求（1）管路特性方程；（2）输油管线的总长度（包括所有局部阻力当量长度）。
解：（1）管路特性方程甲、乙两地油罐液面分别取作1-1’与2-2’截面，以水平管轴线为基准面，在两截面之间列柏努利方程，得到2e e H K Bq =+由于启动离心泵之前p A =p C ,于是g p Z K ρ∆+∆==0则 2e e H Bq = 又 e 38H H ==m])39/(38[2=B h 2/m 5=2.5×10–2 h 2/m 5则 22e e 2.510H q -=⨯（q e 的单位为m 3/h ）（2）输油管线总长度2e 2l l u H d gλ+= 39π0.0136004u ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=⨯ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦m/s=1.38 m/s于是 e 22229.810.1380.02 1.38gdH l l u λ⨯⨯⨯+==⨯m=1960 m 2．用离心泵（转速为2900 r/min ）进行性能参数测定实验。
在某流量下泵入口真空表和出口压力表的读数分别为60 kPa 和220 kPa ，两测压口之间垂直距离为0.5 m ，泵的轴功率为6.7 kW 。
泵吸入管和排出管内径均为80 mm ，吸入管中流动阻力可表达为2f,0113.0h u -=∑（u 1为吸入管内水的流速，m/s ）。
离心泵的安装高度为2.5 m ，实验是在20 ℃，98.1 kPa习题1 附图的条件下进行。
试计算泵的流量、压头和效率。
解：（1）泵的流量由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式（池中水面为基准面），得到∑-+++=10,211120f h u p gZ ρ将有关数据代入上式并整理，得48.3581.95.2100010605.3321=⨯-⨯=u184.31=u m/s则 2π(0.08 3.1843600)4q =⨯⨯⨯m 3/h=57.61 m 3/h(2) 泵的扬程29.04m m 5.081.9100010)22060(3021=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯⨯+=++=h H H H(3) 泵的效率s 29.0457.6110009.81100%100036001000 6.7Hq g P ρη⨯⨯⨯==⨯⨯⨯=68%在指定转速下，泵的性能参数为：q =57.61 m 3/h H =29.04 m P =6.7 kW η=68% 3．对于习题2的实验装置，若分别改变如下参数，试求新操作条件下泵的流量、压头和轴功率（假如泵的效率保持不变）。
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，Re 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d / 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fh 与流速u 的一次方成正比？哪个区域的fh 与2u 成正比？光滑管流动时的摩擦损失fh 与u 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。
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。
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。
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第2章1．锅炉钢板壁厚m m 201=δ，其导热系数()K m W/5.461⋅=λ。
若粘附在锅炉内壁上的水垢层厚度为1m m 2=δ，其导热系数()K m 162W/.12⋅=λ。
已知锅炉钢板外表面温度为523K 1=t ，水垢内表面温度为473K 3=t ，求锅炉每平方米表面积的传热速率，并求钢板内表面的温度2t 。
（原题1）解：该题为圆筒壁的热传导问题，如果设锅炉的半径为r ，则02.01+=r r ，r r =2，001.03-=r r ，根据题意，可以得到321r r r ≈≈，所以21m m S S ≈由圆筒壁的导热速率方程：22211131111m m ni mii in S b S b t t S b t t Q λλλ+-=-=∑=+ 其中，K 5231=t ，K 4733=t ，()K m W/5.461⋅=λ，()K m W/162.12⋅=λ，m 02.01=b ，m 001.02=b ，S S S m m =≈21。
所以22221131W/m 874.3W/m 162.1001.05.4602.0473523=+-=+-==λλb b t t S Q q根据圆筒壁的导热速率方程：11121111m ni mii i n S b t t S b t t Q λλ-=-=∑=+ 可以得到：)K (3.5065.46002.0874.3523-1112=⨯-==λqb t t2．在一φ60×3.5mm 的钢管外包有两层绝热材料，里层为40mm 的氧化镁粉，平均导热系数()℃m 07W/.0⋅=λ；外层为20mm 的石棉层，平均导热系数()℃m 15W/.0⋅=λ。
现用热电偶测得管内壁温度为500℃，最外层表面温度为80℃。
已知钢管的平均导热系数()℃m W/45⋅=λ，试求每米管长的热损失及两层保温层界面的温度。
（原题2）解：根据圆筒壁的热传导传热速率计算公式：33322211141333222111411112m m m m m m ni mi i in r b r b r b t t πL S b S b S b t t S b t t Q λλλλλλλ++-=++-=-=∑=+ 式中：t 1=500℃，t 4=80℃，r 1=60/=(mm)，r 2=60/2=30(mm)，r 3=30+40=70(mm)，r 4=70+20=90(mm)，b 1=3.5mm ，b 2=40mm ，b 3=30mm ，λ1=45W/( m·℃)，λ2=( m·℃)，λ3=( m·℃)。
)(3.282305.262211mm r r r m =+=+=)(2.473070ln 3070ln23232mm r r r r r m =-=-=)(80290702433mm r r r m =+=+=所以每米管长的热损失为：W/m 6.191 W/m 8015.0202.4707.0403.28455.380500142.3142.32 233322211141=⨯+⨯+⨯-⨯⨯=++-=m m m r b r b r b t t πLQλλλ因为333433332221114111122m m m m ni mii in r b t t πL r b r b r b t t πL S b t t Q λλλλλ-=++-=-=∑=+ 所以8.1308015.0142.32206.19180233343=⨯⨯⨯⨯+=⨯+=m r πb L Q t t λ（℃）33．有一列管式换热器，由38根φ25×2.5mm 的无缝钢管组成，苯在管程流动，由20℃加热到80℃，苯的流量为10.2 kg/s ，饱和蒸汽在壳程冷凝。
试求：（1）管壁对苯的对流传热系数（2）若苯的流量提高一倍，对流传热系数将有何变化（原题4）解：（1）苯的定性温度5028020=+℃，此状况下的物性为： s mPa 45.0⋅=μ，3/860m kg =ρ，()℃⋅=kg kJ c p /80.1，()℃⋅=m /W 14.0λ 根据公式4.08.0Pr Re 023.0id λα=d i =0.020m ，s /0m .102.04388602.102=⨯⨯⨯==πρA w u s382221045.08600.1020.0Re 3=⨯⨯⨯==-μρdu (湍流) 786.514.045.080.1Pr =⨯==λμp C()()℃℃⋅=⋅⨯⨯⨯==224.08.04.08.0m /W 1505m /W 786.538222020.014.0023.0Pr Re 023.0ii d λα （12）苯的流量增加1倍后，()()℃℃⋅=⋅⨯=⨯=228.08.0'm /W 2620m /W 215052i i αα44．苯流过一套管换热器的环隙，自20℃升高至80℃，该换热器的内管规格为φ19 mm ×2.5mm, 外管规格为φ38 mm ×3 mm 。
苯的流量为 1800 kg/h ，求苯对内管壁的对流传热系数。
解：苯的定性温度5028020=+℃，此状况下的物性为： s mPa 45.0⋅=μ，3/860m kg =ρ，()℃⋅=kg kJ c p /80.1，()℃⋅=m /W 14.0λ苯的流速为：()s /m 21.1910.0320.048603600180022=-⨯⨯⨯==πρA w u s 套管的当量直径为：()()mm mm d d d d d d d e 1319324421212221=-=-=+-⨯=πππ流体的雷诺数为：278261045.086012.1013.0Re 3=⨯⨯⨯==-μρu d e (湍流)79.514.045.080.1Pr =⨯==λμp C65.168.1193221>==d d 由此可得对流传热系数为：()()℃℃⋅=⋅⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=2253.0318.053.021318.0m /W 1832m /W 193279.527826013.014.002.0Pr Re 02.0d d d e λα与书上答案1794()℃⋅2m /W 略有不同。
55．常压下温度为120℃的甲烷以10 m/s 的平均速度在管壳式换热器的管间沿轴向流动。
离开换热器时甲烷温度为30℃，换热器外壳内径为190 mm ，管束由37根φ19 mm ×2mm 的钢管组成，试求甲烷对管壁的对流传热系数。
解：甲烷的平均温度75230120=+℃，此状况下的物性为 s mPa 012.0⋅=μ，3/562.0m kg =ρ，()℃⋅=kg kJ c p /48.2，()℃⋅=m /W 04.0λ列管换热器的当量直径为：()mm mm d d d d d d d d d e 47.2519371901937190373737374422212221212221=⨯+⨯-=+-=+-⨯=πππππ流体的雷诺数为：1192810012.0562.01002547.0Re 3=⨯⨯⨯==-μρu d e (湍流) 由此可得甲烷对管的对流传热系数为：()()℃℃⋅=⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯==223.08.03.08.0m /W 3.60m /W 04.0012.048.21192802547.004.0023.0Pr Re 023.0ed λα66．温度为90℃的甲苯以1500kg/h 的流量通过蛇管而被冷却至30℃。
蛇管的直径为φ57 mm ×3.5mm ，弯曲半径为0.6m ，试求甲苯对蛇管的对流传热系数。
解：甲苯的平均温度6023090=+℃，此状况下的物性为： s mPa 3864.0⋅=μ，3/8.831m kg =ρ，()℃⋅=kg kJ c p /853.1，()℃⋅=m /W 1238.0λ流体的流速为：s m s m d m d V u s s /255.0/8.831050.0142.341360015004141222=⨯⨯⨯⨯===ρππ流体的雷诺数为：27447103864.08.831255.005.0Re 3=⨯⨯⨯==-μρdu (湍流)湍流时甲苯对直管的对流传热系数为：()()℃℃⋅=⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯==223.08.03.08.0m /W 3.2162m /W 1238.03864.0853.127447050.01238.0023.0Pr Re 023.0dλα过渡流的校正系数：612.07.27441061Re 10618.158.15=⨯-=⨯-=φ圆形弯管的校正系数为：1475.16.0050.077.1177.11=⨯+=+=R d i φ 甲苯对蛇管的对流传热系数为：()()℃℃⋅=⋅⨯⨯=⨯⨯=22m /W 7.240m /W 1475.1612.07.3421475.1612.0'αα77．120℃的饱和水蒸气在一根5mm .252⨯φ、长1m 的管外冷凝，已知管外壁温度为80℃。
分别求该管垂直和水平放置时的蒸气冷凝传热系数。
解：（1）当管垂直放置时，冷凝传热系数的计算方法取决于冷凝液在管外沿壁面向下流动时的流动型态。
采用试差法，假定冷凝液为层流流动，则：413213.1⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆=tl g r μλρα垂直 液膜温度为100280120=+℃，该温度下水的物性为s mPa 283.0⋅=μ，3/4.958m kg =ρ，()℃⋅=m /W 683.0λ冷凝温度为120℃，此温度下水的相变焓为：kg kJ r /2.2205=。
所以可以计算()()()℃℃垂直⋅=⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆=-224133234132m /W 3.5495m /W 80120110283.0683.081.94.958102.220513.113.1tl g r μλρα 根据此计算结果校核冷凝液膜的流动是否为层流。
冷凝液膜流动雷诺数为：()()()()μαμππαμπμπμμρr tl d r tQ l d d r Q S q d S Gd u d o o o m o o o ∆=∆=====垂直垂直4/4/4//4Re 代入相关数据后可以求得()140910283.0102.22058012013.549544Re 33=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=∆==-μαr t l 垂直 层流假定成立，以上计算有效。
（2）当管水平放置时，直接用如下公式计算蒸汽冷凝传热系数：()()()℃℃水平⋅=⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆=-224133234132m /W 7.8866m /W 80120025.010283.0683.081.94.958102.2205725.0725.0td g r o μλρα88．实验室内有一高为1m ，宽为0.5m 的铸铁炉门，其表面温度为600℃，室温为20℃。