化工原理第二版答案(柴诚敬主编)
化工原理下册答案柴诚敬
化工原理下册答案柴诚敬引言本文档为化工原理下册的答案，旨在帮助学生更好地理解和掌握化工原理的知识。
化工原理作为化工专业的基础课程，对于学习和理解化工工艺过程和原理有着重要的作用。
在本文档中，我将根据教材的内容，为以下几个问题提供答案：1.笨马反应的速率方程是什么？如何确定速率常数？2.请解释离心机在化工过程中的应用。
3.简要描述蒸馏过程，并解释为什么蒸馏可以分离液体混合物。
4.请解释化工中的离子交换过程及其应用。
笨马反应的速率方程及速率常数确定对于笨马反应，其速率方程可以表示为：r=r[r]r[r]r其中，r是反应速率，[r]和[r]分别是反应物A和B的浓度，r和r分别是A和B的反应级别，r是速率常数。
速率常数的确定可以通过实验来进行。
具体步骤如下：1.确定反应物A和B的浓度范围；2.选择适当的实验条件，如温度、压力等；3.在不同浓度下进行多次实验，记录反应速率的变化；4.将实验数据代入速率方程，通过最小二乘法确定速率常数。
离心机在化工过程中的应用离心机在化工过程中有着广泛的应用。
离心机利用离心力将物料分离，通常用于以下几个方面：1.固液分离：离心机可以将悬浮在溶液中的固体颗粒与溶液分离，常用于澄清污水、分离生物颗粒等；2.液液分离：离心机可以将两种或多种液体分离，根据液体的密度差异选择不同的离心机类型；3.液固分离：离心机可以将悬浮在溶液中的颗粒与溶液分离，常用于从颗粒状物料中提取溶液等；4.浓缩：离心机可以通过离心力将溶液中的水分离，从而实现溶液的浓缩。
离心机的应用范围非常广泛，可以满足化工过程中不同物料的分离和浓缩需求。
蒸馏过程及其分离液体混合物机制蒸馏是一种用于分离液体混合物的常用方法。
简而言之，蒸馏是通过升温液体混合物，使其中一个或多个组分转变为气体，然后再将气体冷凝回液体，从而实现组分的分离。
具体的蒸馏过程如下：1.升温：将液体混合物进行加热，使其达到沸点，使其中的组分转变为气体状态；2.凝聚：将气体通过冷却装置冷凝为液体，此时液体中的组分已经被分离出来；3.收集：将分离出的液体收集起来，即可得到纯度较高的组分。
柴诚敬《化工原理》(第2版)配套题库章节题库其他分离方法【圣才出品】
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第12章其他分离方法
除去液体中混杂的固体颗粒，在化工生产中可以采用______、______、______等方法（列举三种方法）。
【答案】过滤、沉降、吸附
【解析】非均匀混合物的分离方法很多，较常见的是采用机械分离方法。
机械分离方法中包括沉降和过滤两种操作。
吸附同样是一种除杂的方法，吸附利用某些固体能够从流体混合物中选择性地凝聚一定组分在其表面上的能力，使混合物中的组分彼此分离的单元操作过程。
柴诚敬《化工原理》(第2版)配套题库名校考研真题固体物料的干燥【圣才出品】
第11章固体物料的干燥一、选择题1．对于一定干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，其湿球温度（）。
[重庆大学2010研]A．愈高B．愈低C．不变D．不一定，与其它因素有关【答案】B【解析】湿球温度是干球温度和湿度的函数。
干球温度不变，则其只与湿度有关。
相对湿度愈低，饱和蒸汽压不变，水汽分压减小，则湿度减小，可知湿球温度减小。
2．对于不饱和湿空气，表示该空气的三个温度：干球温度T，湿球温度T W和露点T d 之间的大小关系是（）。
[中山大学2011研]【答案】w dT＞T＞T【解析】对于不饱和空气w as dT=T=T=T。
T＞T=T＞T，对于饱和空气w as d 3．提高进入干燥器的空气中水汽分压，同时其温度保持不变，则恒速阶段干燥速率（）。
[华南理工大学2012研]A．不变B．变小C．变大D．不确定【答案】B【解析】恒速干燥速率大小取决于物料外部的干燥条件，V H ∝-，水汽分压增大。
则0.622v vp H p p =-增大，干燥速率减小。
二、填空题1．提高干燥器中空气出口湿度，则空气的消耗量会______，干燥推动力将______。
[华南理工大学2012研]【答案】减少；减小【解析】空气消耗量L＝W/（H 2－H 1），H 2增大，则L 减小。
干燥器推动力与温度差有关，温度差越小，推动力越小。
2．恒速干燥阶段，物料表面保持______，湿物料表面达到的稳定温度为______，此阶段的干燥速率属______部条件控制，干燥速率与物料种类______关。
[南京理工大学2010研]【答案】充分湿润；tw（湿球温度）；外；无【解析】恒速干燥阶段固体物料的表面非常润湿，物料表面的温度等于空气的湿球温度。
此阶段的干燥速率的大小取决于物料表面水分的气化速率，即取决于物料的外部干燥条件，与物料本身无关。
3．已知某湿物料量为150kg/h，水分含量为20%，现要将其干燥到含水2%，需要脱除的水量应为______kg/h。
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绪论
一、选择题 1．按照国际单位制（SI 制）的规定，下列物理量中（ ）采用的是导出单位。 A．时间 B．温度 C．力 D．物质量 【答案】C 【解析】国际单位制（SI 制）中七大基本单位是：长度 m，时间 s，质量 kg，热力学 温度 K，电流单位 A，光强度单位 cd，物质量 mol。
6．下列参数计算时，其结果因单位制选择有关的是（ ）。
A．摩擦系数λ
B．过滤常数 K
C．离心分离因数α
D．传热单位数 NTU
【答案】B
w m2 oC w m2 K Leabharlann 【解析】传热系数 K 单位为
或
。
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二、简答题
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数学模型法的主要步骤有哪些？
答：数学模型实验研究方法立足于对所研究过程的深刻理解，按以下步骤进行：
（1）将复杂真实过程本身简化成用数学方程式描述的物理模型；
（2）对所得到的物理模型进行数学描述即建立数学模型；
（3）通过实验对数学模型的合理性进行检验并测定模型参数。
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柴诚敬化工原理课后答案(01)第一章 流体流动
第一章 流体流动流体的重要性质1．某气柜的容积为6 000 m 3，若气柜内的表压力为5.5 kPa ，温度为40 ℃。
已知各组分气体的体积分数为：H 2 40%、 N 2 20%、CO 32%、CO 2 7%、C H 4 1%，大气压力为 101.3 kPa ，试计算气柜满载时各组分的质量。
解：气柜满载时各气体的总摩尔数()mol 4.246245mol 313314.860000.10005.53.101t =⨯⨯⨯+==RT pV n 各组分的质量：kg 197kg 24.246245%40%4022H t H =⨯⨯=⨯=M n m kg 97.1378kg 284.246245%20%2022N t N =⨯⨯=⨯=M n mkg 36.2206kg 284.246245%32%32CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144CH t CH =⨯⨯=⨯=M n m2．若将密度为830 kg/ m 3的油与密度为710 kg/ m 3的油各60 kg 混在一起，试求混合油的密度。
设混合油为理想溶液。
解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m331221121t m 157.0m 7106083060=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+=ρρm m V V V 33t t m m kg 33.764m kg 157.0120===V m ρ 流体静力学3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。
若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备内绝对压力绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=⨯-⨯（2）真空表读数真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=⨯-⨯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。
化工原理(第二版)上册课后习题答案完整版柴诚敬主编
化工原理（第二版）上册课后习题答案完整版柴诚敬主编本文是《化工原理（第二版）上册课后习题答案完整版》的内容，提供了对上册习题的详细回答。
以下是习题和答案的内容：第一章介绍1.简要介绍化工原理的定义和应用领域。
答案：化工原理是研究物质转化过程和工程过程的基本规律以及解决化工实际问题的科学原理。
它广泛应用于化工、石油、医药、农药等领域。
2.描述化工过程的基本要素及其相互关系。
答案：化工过程的基本要素包括原料、能量、操作和设备。
它们相互关系密切，原料经过能量的作用，通过操作和设备进行转化。
1.什么是物质的性质？举例说明。
答案：物质的性质是指物质特有的、可以用于识别和区分物质的特征。
例如，水的性质包括色彩、气味、味道等。
2.什么是热力学？热力学研究的对象是什么？答案：热力学是研究物质和能量相互转化过程的科学。
热力学研究的对象包括物质和能量。
第三章理想气体的性质1.计算气体的压力、体积和温度之间的关系公式。
答案：PV = nRT，其中P表示气体的压力，V表示气体的体积，T表示气体的温度，n表示气体的物质的量，R表示气体常数。
2.理想气体的状态方程是什么？其适用条件是什么？答案：理想气体的状态方程是PV = nRT。
适用条件是气体分子之间的相互作用可以忽略。
1.什么是液体的性质？举例说明。
答案：液体的性质是指液体独特的物理和化学特征。
例如，水的性质包括可流动性、粘度等。
2.什么是液体的饱和蒸气压？如何用温度表示液体的饱和蒸气压？答案：液体的饱和蒸气压是指在一定温度下，液体与其饱和蒸气之间的平衡压力。
可以用温度-饱和蒸气压表来表示液体的饱和蒸气压。
以上仅是部分例题和答案，更多内容请查看原书《化工原理（第二版）上册课后习题答案完整版》。
注意：本文的习题答案为根据题目编写的，可能会与原书回答有所差异。
请以原书为准。
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绪论
试论述化工原理中三传的可比拟性。
[中山大学2011研]
答：化工原理的三传：质量传递，热量传递，动量传递，动量、热量、质量传递的类比：
（1）传递本质类比
①动量传递是由于流体层之间速度不等，动量将从速度大处向速度小处传递；②热量传递是流体内部因温度不同，有热量从高温处向低温处传递；③质量传递是因物质在流体内存在浓度差，物质将从浓度高处向浓度低处传递。
（2）基础定律数学模型类比
①动量传递的牛顿粘性定律；②热量传递的傅立叶定律；③质量传递的费克扩散定律。
（3）物性系数类比
①粘度系数；②导热系数；③分子扩散系数。
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第 8 章 气体吸收
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1．在绝压为 100kPa、20℃下将氨气通入 100g 水中，平衡后测得溶液中含有 1g 的 氨，液相上方氨的分压为 780Pa，试求：（1）该条件下的溶解度系数 H、亨利系数 E、相平 衡常数 m；（2）若温度不变，总压为 200kPa（表压），求 H、E、m（外界大气压为 100kPa）； （3）温度提高到 40℃，氨的平衡分压为 980Pa，求 H、E、m。
或 传质速率：
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或 各相阻力的分配： 气相传质阻力占总阻力的分数
液相传质阻力占总阻力的分数
当相平衡常数为 4 时，气相传质阻力占总阻力的 20％，吸收过程为液膜控制。 （2）降低吸收温度，相平衡关系变为 传质总推动力： 以气相摩尔比表示为 以液相摩尔比表示为 传质总阻力： 与气相摩尔比推动力相对应的
故相平衡常数变化
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（3）温度变化
2．在 101.3kPa、25℃下用水吸收混合空气中的甲醇蒸气，气相主体中含甲醇蒸气 0.15 （摩尔分数，下同），已知水中甲醇的浓度很低，其平衡分压可认为是零。假设甲醇蒸气在 气相中的扩散阻力相当于 2mm 厚的静止空气层，（1）求吸收速率；（2）若吸收在 45℃下 进行，其他条件不变，吸收速率又如何？（3）若吸收仍维持原条件，但气相主体中含甲醇 蒸气 0.01，吸收速率如何？（已知 25℃时甲醇在空气中的扩散系数为 1.54×10-5m2/s）
图 8-2 气体出口极限浓度可通过物料衡算求得： 并流操作时：当填料层为无限高时，气体和液体从塔顶进入，平衡线与操作线仍相交于 塔底，通过平衡线方程与并流操作线方程的交点求出气体和液体出口极限浓度： 并流操作线方程 平衡线方程 两方程联立求解
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（2）将原符号加上 面以 为例：
以代表新单位的符号，导出原符号的“数字”表达式。下
则 同理
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（3）将以上关系式代原经验公式，得
整理上式并略去符号的上标，便得到换算后的经验公式，即
（二）思考题 1．何谓单元操作？如何分类？ 答：单元操作是指为化学反应准备必要条件以及将反应物分离提纯而获得有用产品的物 理操作过程。根据各单元操作所遵循的规律和工程目的，单元操作可分为：流体动力过程、 传热过程、传质过程、热质传递过程、热力过程（制冷）、粉体或机械过程（粉碎、分级）。 2．联系各单元操作的两条主线是什么？ 答：联系各单元操作的主线：（1）传递过程是单元操作的基础，从理论上揭示单元操 作的原理，并为所研究的过程提供数学模型，因此传递过程是联系各单元操作的一条主线； （2）化工原理课程是一门实践性很强的工程学科，在长期的发展过程中，形成了两种基本
则 （2）密度 基本物理量的换算关系为
则 （3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为
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则 （4）传质系数 基本物理量的换算关系为
则 （5）表面张力 基本物理量的换算关系为
则 （6）导热系数 基本物理量的换算关系为
4．何谓单位换算因子？ 答：统一物理量，若采用不同的单位则数值就不相同。换算因子是指彼此相等而单位不 同的两个同名物理量（包括单位在内）的比值。
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ρL——液相密度，lb/ft3。 A、B、C 为常数，对 25mm 的拉西环，其数值分别为 0.57、﹣0.1 及 1.24。 试将上面经验公式中各物理量的单位均换算为 SI 单位。 解：上面经验公式是混合单位制度，液体黏度为物理单位制，而其余诸物理量均为英制。 经验公式单位换算的基本要求要点是：找出式中每个物理量新旧单位之间的换算关系，导出 物理量“数字”的表达式，然后代入经验公式并整理，以便使式中各符号都变为所希望的单 位。具体换算过程如下： （1）从附录查出或计算出经验公式有关物理量新旧单位之间的关系为
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第5章 传 热
一、选择题 1．温度升高金属的导热系λ（热导率）值（ ），空气的λ值（ ）。[南京理工大学 2010 研] A．减小，减小 B．增大，增大 C．增大，减小 D．减小，增大 【答案】D 【解析】纯金属的导热系数一般随温度的升高而降低，金属的导热系数大多随纯度的增 高而增大；非金属随温度的升高而增大，在非金属液态中，水的导热系数最大。除甘油和水 外，液体的导热系数随温度的升高略有减小，纯液体的导热系数比其溶液的要大；气体的导 热系数随温度的升高而增大。
管长度。[武汉理工大学 2010 研]
解：（1）冷却水用量
qm2
q C m1 p1 T1 T2
Cp2 (t2 t1 )
5000 / 3600 2.6 (60 30) 4.174 (35 20)
1.73kg
/s
（2）所需套管长度
Q q C m1 p1 (T1 T2 ) Kπd1lΔt m
（3）增强传热系数（K）
①增加湍流程度,以减小层流内层的厚度
a．增加流体的流速；
b．改变流动条件。如果使流体在流动过程中不断改变流动方向,可以使流体在较低的流
速下就达到湍流。
②采用导热系数较大的载体
③采用有相变的载热体
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41.6 C
t2
20
三、简答题
简述如何强化换热器中传热过程？[四川大学 2009 研]
答：（1）增大传热面积
（2）加大传热温差Δt
在换热器使用过程中，提高辐射采暖板管内蒸汽的压力，提高热水采暖的热水温度，冷
凝器冷却水用温度较低的深井水代替自来水，空气冷却器中降低冷却水的温度等，都可以直
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wA
（2）
xA
MA wA MA wB MB
1
A MA dw A dx
(
wA MA
wB MB
MA MA wA wB 2 ( ) MA MB
Hale Waihona Puke wB MB)wA(
1
1
MB
)
1 ( w A w B) M M A B wA wB 2 ( ) MA MB
MAMB(
1
wA MA )
3
×10-4 m/s。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数 H＝0.725 kmol/(m3·kPa)。 （1）试计算以 p 、 c 表示的总推动力和相应的总吸收系数； （2）试分析该过程的控制因素。 解：(1) 以气相分压差表示的总推动力为
p p p* pt y
c 1.06 (110.5 0.032 )kPa 2.074 kPa H 0.725
(0.085 0.022)kmol/(m s) 9.179 10 kmol/(m s)
2
7
2
6. 试用式（7-41）估算在 105.5 kPa、288 K 条件下，氢气（A）在甲烷（B）中的扩散系数 DAB 。 解：查表 7-1，得
v A 7.07 cm3/mol
查表 7-2，计算出
c 总 （ 1 ＋ 2 ）＝ （ ）kmol/m 3 55.58kmol/m 3 2 M M 2 17.92 17.98 1 2 故氨的摩尔通量为 D c 总 N A AB ( x A1 x A2 ) z x
BM
1.24 10
9
55.577
0.005 0.946
化工原理下课后习题解答天津大学化工学院柴诚敬
第七章传质与分离过程概论1.在吸收塔中用水吸收混于空气中的氨。
已知入塔混合气中氨含量为5.5%（质量分数，下同），吸收后出塔气体中氨含量为0.2%，试计算进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 。
解：先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数1y 和2y 。
120.055/170.09030.055/170.945/290.002/170.00340.002/170.998/29y y ==+==+进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 为10.09030.099310.0903Y ==-20.00340.003410.0034Y ==-由计算可知，当混合物中某组分的摩尔分数很小时，摩尔比近似等于摩尔分数。
2. 试证明由组分A 和B 组成的双组分混合物系统，下列关系式成立： （1）2)B A A B A B A A (d d M x M x x M M w +=（2）2A )(d d BB AA B A A M w M w M M w x +=解：（1）BB A A A AA M x M x x M w +=BA A A)1(A A M x M x x M -+=2)B B A )B A )B B A (A A (A (A A A d A d M x M x M M M x M x M x M x w +-+=-2)B B A )B A (B A A (M x M x x x M M +=+由于 1B A =+x x 故2)B B A A B A A (d A d M x M x x M M w +=（2）BB AAA AA M w M w M w x+=2)()(Ad A d BB A A BAA ABB AA A 11)(1M w M w M M M w M w M w M w x+-+=-2)(BA 1(BB A A )B A M w M w M M w w ++=2)(BB AA B A 1M w M w M M +=故 2)(d A d BB AA B A A M w M w M M w x +=3. 在直径为0.012 m 、长度为0.35 m 的圆管中，CO 气体通过N 2进行稳态分子扩散。
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化工原理第二版答案柴诚敬主编标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]绪 论1. 从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI 单位。
（1）水的黏度μ= g/(cm ·s) （2）密度ρ= kgf s 2/m 4（3）某物质的比热容C P = BTU/(lb ·℉) （4）传质系数K G = kmol/(m 2hatm) （5）表面张力σ=74 dyn/cm（6）导热系数λ=1 kcal/(mh ℃)解：本题为物理量的单位换算。
（1）水的黏度 基本物理量的换算关系为1 kg=1000 g ，1 m=100 cm 则 ()s Pa 1056.8s m kg 1056.81m 100cm 1000g 1kg s cm g 00856.044⋅⨯=⋅⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=--μ （2）密度 基本物理量的换算关系为1 kgf= N ，1 N=1 kgm/s 2则 3242m kg 13501N s m 1kg 1kgf N 81.9m s kgf 6.138=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=ρ（3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为1 BTU= kJ ，l b= kg 则（4）传质系数 基本物理量的换算关系为1 h=3600 s ，1 atm= kPa则（5）表面张力 基本物理量的换算关系为1 dyn=1×10–5 N 1 m=100 cm则（6）导热系数 基本物理量的换算关系为1 kcal=×103 J ，1 h=3600 s则2． 乱堆25cm 拉西环的填料塔用于精馏操作时，等板高度可用下面经验公式计算，即式中 H E —等板高度，ft ；G —气相质量速度，lb/(ft 2h)； D —塔径，ft ；Z 0—每段（即两层液体分布板之间）填料层高度，ft ； α—相对挥发度，量纲为一； μL —液相黏度，cP ； ρL —液相密度，lb/ft 3A 、B 、C 为常数，对25 mm 的拉西环，其数值分别为、及。
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绪论1. 从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI单位。
（1）水的黏度μ=0.00856 g/(cm·s)（2）密度ρ=138.6 kgf ?s2/m4（3）某物质的比热容C P=0.24 BTU/(lb·℉)（4）传质系数K G=34.2 kmol/(m2?h?atm)（5）表面张力σ=74 dyn/cm（6）导热系数λ=1 kcal/(m?h?℃)解：本题为物理量的单位换算。
（1）水的黏度基本物理量的换算关系为1 kg=1000 g，1 m=100 cm则()sPa1056.8smkg1056.81m100cm1000g1kgscmg00856.044⋅⨯=⋅⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=--μ（2）密度基本物理量的换算关系为1 kgf=9.81 N，1 N=1 kg?m/s2则3242mkg13501Nsm1kg1kgfN81.9mskgf6.138=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=ρ（3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为1 BTU=1.055 kJ，l b=0.4536 kg则（4）传质系数基本物理量的换算关系为1 h=3600 s，1 atm=101.33 kPa则（5）表面张力基本物理量的换算关系为1 dyn=1×10–5 N 1 m=100 cm则（6）导热系数基本物理量的换算关系为1 kcal=4.1868×103 J，1 h=3600 s则2．乱堆25cm拉西环的填料塔用于精馏操作时，等板高度可用下面经验公式计算，即式中H E—等板高度，ft；G—气相质量速度，lb/(ft2?h)；D—塔径，ft；Z0—每段（即两层液体分布板之间）填料层高度，ft；α—相对挥发度，量纲为一；μL—液相黏度，cP；ρL—液相密度，lb/ft3A、B、C为常数，对25 mm的拉西环，其数值分别为0.57、-0.1及1.24。
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第7章传质与分离过程概论
一、选择题
根据双模理论，当被吸收组分在液体中溶解度很小时，已液相浓度表示的总传质系数（）。
A．大于气相分传质系数；
B．近似等于液相分传质系数；
C．小于气相分传质系数；
D．近似等于气相分传质系数。
【答案】B
【解析】溶解度很小时，为液膜控制。
二、简答题
双膜论的主要论点有哪些？并指出官的优点和不足之处。
答：主要论点：
（1）相互接触的气液两相流体间存在着稳定的相界面，相界面两侧分别各有一个稳定的气膜和液膜，吸收质以分子扩散的方式通过此两膜；
（2）在两膜层以外的气液两相主体中，由于流体的充分湍动，吸收质的浓度基本上是均匀的、全部浓度变化集中在两膜层中，即阻力集中在两膜层内：
（3）在相界面处，气液两相达到平衡，即界面上没有阻力。
实验证明，在气速较低时，用双膜理论解释吸收过程是符合实际情况的，即提高速度，
可增大吸收率已为实践所证实。
根据这一理论的基本概念所确定的吸收速率关系，至今仍是填料吸收塔设计计算的主要依据。
界面更新对吸收过程是一重要影响因素，双模论对于这种情况并无考虑进去，这是它的局限性。
但当速度较高时，气液两相界面就处于不断更新的状态，并不存在稳定的气膜和液膜，。
柴诚敬《化工原理》(第2版)配套题库课后习题非均相混含物分离及固体流态化【圣才出品】
第3章非均相混含物分离及固体流态化（一）习题1．颗粒在流体中作自由沉降，试计算（1）密度为2650kg/m 3，直径为0.04mm 的球形石英颗粒在20℃空气中自由沉降，沉降速度是多少？（2）密度为2650kg/m 3，球形度6.0=φ的非球形颗粒在20℃清水中的沉降速度为0.1m/s，颗粒的等体积当量直径是多少？（3）密度为7900kg/m 3，直径为6.35mm 的钢球在密度为1600kg/m 3的液体中沉降150mm 所需的时间为7.32s，液体的黏度是多少？解：（1）假设为滞流沉降，则：2s t ()18d u ρρμ-=查附录20℃空气31.205kg/m ρ=，s Pa 1081.15⋅⨯=-μ，所以()()()sm 1276.0s m 1081.11881.9205.126501004.018523s 2t =⨯⨯⨯-⨯⨯=-=--μρρg d u 核算流型：3t 51.2050.12760.04100.3411.8110du Re ρμ--⨯⨯⨯===<⨯所以，原假设正确，沉降速度为0.1276m/s。
（2）采用摩擦数群法()()s 123t 523434 1.81102650 1.2059.81431.931.2050.1g Re u μρρξρ---=⨯⨯-⨯==⨯⨯依6.0=φ，9.431Re1=-ξ，查出：t et 0.3u d Re ρμ==，所以55e 0.31.8110 4.50610m 45μm1.2050.1d --⨯⨯==⨯=⨯（3）假设为滞流沉降，得：2s t()18d gu ρρμ-=其中sm 02049.0s m 32.715.0t ===θh u 将已知数据代入上式得：()sPa 757.6s Pa 02049.01881.91600790000635.02⋅=⋅⨯⨯-=μ核算流型t 0.006350.0204916000.0308116.757du Re ρμ⨯⨯===<2．用降尘室除去气体中的固体杂质，降尘室长5m，宽5m，高4.2m，固体杂质为球形颗粒，密度为3000kg/m 3。
化工原理(柴诚敬编)下册习题解答
第七章 传质与分离过程概论1.在吸收塔中用水吸收混于空气中的氨。
已知入塔混合气中氨含量为5.5%（质量分数，下同），吸收后出塔气体中氨含量为0.2%，试计算进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 。
解：先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数1y 和2y 。
120.055/170.09030.055/170.945/290.002/170.00340.002/170.998/29y y ==+==+进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 为10.09030.099310.0903Y ==- 20.00340.003410.0034Y ==-由计算可知，当混合物中某组分的摩尔分数很小时，摩尔比近似等于摩尔分数。
2. 试证明由组分A 和B 组成的双组分混合物系统，下列关系式成立： （1） 2)B A A B A B A A (d d M x M x x M M w +=（2）2A )(d d BB AA B A A M w M w M M w x +=解：（1） BB A A A A A M x M x x M w +=BA A A)1(A A M x M x x M -+=2)B B A )B A )B B A (A A (A (A A A d A d M x M x M M M x M x M x M x w +-+=-2)B B A )B A (B A A (M x M x x x M M +=+由于 1B A =+x x 故2)B B A A B A A (d A d M x M x x M M w +=（2）BB AA A AA M w M w M w x +=2)((A d A d BB A A BAA ABB AA A 11(1M w M w M M M w M w M w M w x+-+=-2)(BA 1(BB A A )B A M w M w M M w w ++=2)(BB AA B A 1M w M w M M +=故 2)(d A d BB AA B A AM w M w M M w x +=3. 在直径为0.012 m 、长度为0.35 m 的圆管中，CO 气体通过N 2进行稳态分子扩散。
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绪 论1. 从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI 单位。
（1）水的黏度μ=0.00856 g/(cm ·s) （2）密度ρ=138.6 kgf ?s 2/m 4（3）某物质的比热容C P =0.24 BTU/(lb ·℉) （4）传质系数K G =34.2 kmol/(m 2?h?atm) （5）表面张力σ=74 dyn/cm （6）导热系数λ=1 kcal/(m?h?℃)解：本题为物理量的单位换算。
（1）水的黏度 基本物理量的换算关系为1 kg=1000 g ，1 m=100 cm则()s Pa 1056.8s m kg 1056.81m 100cm 1000g 1kg s cm g 00856.044⋅⨯=⋅⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=--μ （2）密度 基本物理量的换算关系为1 kgf=9.81 N ，1 N=1 kg?m/s 2则 3242m kg 13501N s m 1kg 1kgf N 81.9m s kgf 6.138=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=ρ （3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为 1 BTU=1.055 kJ ，l b=0.4536 kg 则（4）传质系数 基本物理量的换算关系为1 h=3600 s ，1 atm=101.33 kPa则（5）表面张力基本物理量的换算关系为1 dyn=1×10–5 N 1 m=100 cm则（6）导热系数基本物理量的换算关系为1 kcal=4.1868×103 J，1 h=3600 s则2．乱堆25cm拉西环的填料塔用于精馏操作时，等板高度可用下面经验公式计算，即式中H E—等板高度，ft；G—气相质量速度，lb/(ft2?h)；D—塔径，ft；Z0—每段（即两层液体分布板之间）填料层高度，ft；α—相对挥发度，量纲为一；μL—液相黏度，cP；ρL—液相密度，lb/ft3A、B、C为常数，对25 mm的拉西环，其数值分别为0.57、-0.1及1.24。
试将上面经验公式中各物理量的单位均换算为SI单位。
解：上面经验公式是混合单位制度，液体黏度为物理单位制，而其余诸物理量均为英制。
经验公式单位换算的基本要点是：找出式中每个物理量新旧单位之间的换算关系，导出物理量“数字”的表达式，然后代入经验公式并整理，以便使式中各符号都变为所希望的单位。
具体换算过程如下：（1）从附录查出或计算出经验公式有关物理量新旧单位之间的关系为())s m kg 10356.1h ft lb 1232⋅⨯=⋅- （见1）α量纲为一，不必换算13lb ft =133lb 1kg 3.2803ft ft 2.2046lb 1m ⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭=16.01 kg/m 2 (2) 将原符号加上“′”以代表新单位的符号，导出原符号的“数字”表达式。
下面以H E 为例：则 EE EE 2803.3mft2803.3ft m ft m H H H H '=⨯'='= 同理 ()G G G '=⨯'=-5.73710356.13(3) 将以上关系式代原经验公式，得整理上式并略去符号的上标，便得到换算后的经验公式，即第一章 流体流动流体的重要性质1．某气柜的容积为6 000 m 3，若气柜内的表压力为5.5 kPa ，温度为40 ℃。
已知各组分气体的体积分数为：H 2 40%、 N 2 20%、CO 32%、CO 2 7%、CH 4 1%，大气压力为 101.3 kPa ，试计算气柜满载时各组分的质量。
解：气柜满载时各气体的总摩尔数()mol 4.246245mol 313314.860000.10005.53.101t =⨯⨯⨯+==RT pV n 各组分的质量：2．若将密度为830 kg/ m 3的油与密度为710 kg/ m 3的油各60 kg 混在一起，试求混合油的密度。
设混合油为理想溶液。
解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m 流体静力学3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。
若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备内绝对压力绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=⨯-⨯ （2）真空表读数真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=⨯-⨯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 作用在孔盖上的总力为 每个螺钉所受力为 因此5．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6．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 mm ，h =800 mm 。
为防止水银习题5附图习题4附图扩散至空气中，在水银面上方充入少量水，其高度可以忽略不计。
已知当地大气压力为101.3 kPa ，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p 根据流体静力学基本方程式，A A p p '= 则 a ++p gh gR p ρρ=汞水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 。
解：3.13=gh 水ρ 流体流动概述8. 密度为1800 kg/m 3的某液体经一内径为60 mm 的管道输送到某处，若其平均流速为0.8m/s ，求该液体的体积流量（m 3/h ）、质量流量（kg/s ）和质量通量[kg/(m 2·s)]。
解： m 14.8m 360006.0414.38.04π3322h =⨯⨯⨯===d u uA V9．在实验室中，用内径为1.5 cm 的玻璃管路输送20 ℃的70%醋酸。
已知质量流量为10 kg/min 。
试分别用用SI 和厘米克秒单位计算该流动的雷诺数，并指出流动型态。
解：（1）用SI 单位计算查附录70%醋酸在20 ℃时，s Pa 1050.2m kg 106933⋅⨯==-μρ，()s m 882.0s m 1069015.04π60102b =⨯⨯⨯=u()5657105.21069882.0015.03b =⨯⨯⨯==-μρdu Re 故为湍流。
（2）用物理单位计算cm 5.1=d ，m c 2.88b ==u10．有一装满水的储槽，直径1.2 m ，高3 m 。
现由槽底部的小孔向外排水。
小孔的直径为4 cm ，测得水流过小孔的平均流速u 0与槽内水面高度z 的关系为：试求算（1）放出1 m 3水所需的时间（设水的密度为1000 kg/m 3）；（2）又若槽中装满煤油，其它条件不变，放出1m 3煤油所需时间有何变化（设煤油密度为800 kg/m 3）？解：放出1m 3水后液面高度降至z 1，则 由质量守恒，得 21d 0d Mww θ-+=，01=w （无水补充） AZ M ρ= (A 为储槽截面积) 故有 0262.00=+θρρd dzAgz A 即θd AA gzdz 062.02-=上式积分得 ))((262.02211100z z A A g -=θ 11．如本题附图所示，高位槽内的水位高于地面7 m ，水从φ108 mm ×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（1）A -A '截面处水的平均流速；（2）水的流量（m 3/h ）。
解：（1）A - 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 22121b12b2f1122p 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）12．20 ℃的水以2.5 m/s 的平均流速流经φ38 mm ×2.5 mm 的水平管，此管以锥形管与另一φ53 mm ×3 mm 的水平管相连。
如本题附图所示，在锥形管两侧A 、B 处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压力。
若水流经A 、B 两截面间的能量损失为1.5 J/kg ，求两玻璃管的水面差（以mm 计），并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。
解：在A 、B 两截面之间列机械能衡算方程 式中 z 1=z 2=0，m 0.3b1=u ∑h f =1.5 J/kg故 mm 3.88m 0883.0m 81.866.021===-gp p ρ13．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习题11附图 习题12附图习题13附图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()()768.9WW 173800360020kg J 175kg J 704.7893.146.2kgJ 700.88.92966.1800100133.121.1e s e 25=⨯⨯===+++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯++⨯-=W w N W e 14．本题附图所示的贮槽内径D =2 m ，槽底与内径d 0为32 mm 的钢管相连，槽内无液体补充，其初始液面高度h 1为2 m （以管子中心线为基准）。