化工原理作业解析
化工原理 第三章作业答案
1、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10m 2，宽和高均为2m 。
操作条件下，气体的密度为0.75kg/m 3，粘度为2.6×10－5Pa ·s ；固体的密度为3000 kg/m 3；降尘室的生产能力为3 m 3/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40μm 的颗粒的回收百分率；3）如欲完全回收直径为10μm 的尘粒，在原降尘室内需设置多少层水平隔板？解：1）在降尘室中能够完全被分离出来的最小颗粒的沉降速度为3.0103===bl V u s t m/s由于粒径为待求参数，故需采用试差法。
假设沉降在层流区，则可用斯托克斯公式求最小颗粒直径，即()μm 1.69m 1091.681.930003.0106.2181855min =⨯=⨯⨯⨯⨯=-=--g u d s t ρρμ 核算沉降流型 Re t 598.0106.275.03.01091.655min =⨯⨯⨯⨯==--μρt u d原设在层流区沉降正确，求得的最小粒径有效。
2）40μm 颗粒的回收百分率假设颗粒在炉气中的分布是均匀的，则在气体的停留时间内颗粒的沉降高度与降尘室高度之比即为该尺寸颗粒被分离下来的分率。
由于各种尺寸颗粒在降尘室内的停留时间均相同，故40μm 颗粒的回收率也可用其沉降速度u't 与69.1μm 颗粒的沉降速度u t 之比来确定，在斯托克斯定律区则为回收率= u't / u t =(d'/d min )2=(40/69.1)2=0.335即回收率为33.5%。
3）需设置的水平隔板层数由上面计算可知，10μm 颗粒的沉降必在层流区，可用斯托克斯公式计算沉降速度，即()()352621029.6106.21881.93000101018---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯≈-=μρρg d u s t m/s所以 69.4611029.610313=-⨯⨯=-=-t s blu V n ，取47层隔板间距为042.014721=+=+=n H h m核算气体在多层降尘室内的流型：若忽略隔板厚度所占的空间，则气体的流速为75.0223=⨯==bH V u s m/s ()()m 082.0042.022042.02424=+⨯⨯=+=h b bh d e 所以 Re 1774106.275.075.0082.05=⨯⨯⨯==-μρu d e即气体在降尘室的流动为层流，设计合理。
化工原理作业答案解析
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=()kPa3.65Pa1020103.8533=⨯-⨯（2）真空表读数真空度=大气压-绝压=()kPa03.36Pa103.651033.10133=⨯-⨯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R1=500 mm，R2=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R3=100 mm。
试求A、B两点的表压力。
解：（1）A点的压力()（表）Pa101.165Pa08.081.9136001.081.9100042汞3水A⨯=⨯⨯+⨯⨯=+=gRgRpρρ（2）B点的压力()（表）Pa107.836Pa5.081.91360010165.1441汞AB⨯=⨯⨯+⨯=+=gRppρ13．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/m3。
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 m3/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2211221e2f22p u p ugZ W gZ hρρ+++=+++∑()sm966.1m004.02068.0414.33600204πkgJ70m0.8Pa1021.1Pa100133.1222f1125251=⨯-⨯====≈=-⨯=⨯=∑dVAVuhuZZpp；；；；()222121e 21f 2p p u u W g Z Z h ρ--=++-+∑()()768.9WW 173800360020kg J 175kg J 704.7893.146.2kgJ 700.88.92966.1800100133.121.1e s e 25=⨯⨯===+++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯++⨯-=W w N W e19．用泵将2×104kg/h 的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。
化工原理课后习题答案详解
《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)2.2938314/(29151408055P P p m mHg P p Ln dz pdp p 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。
化工原理课后习题解答
化工原理课后习题解答1. 习题一：物质平衡问题问题描述：一个化工过程中，有两个进料流A和B，分别进料流A中含有20%的物质X，进料流B中含有30%的物质X。
流出的产物中，物质X的浓度为50%。
求进料流A和B的流量比。
解答：首先，我们可以用公式表示物质的平衡关系：(物质X进料流A的质量流量 × 物质X进料流A的浓度) + (物质X进料流B的质量流量 × 物质X进料流B的浓度) = (物质X产物流的质量流量 × 物质X产物流的浓度)根据题目中的数据，我们可以得到以下等式：(20% × Qa) + (30% × Qb) = (50% × (Qa + Qb))其中，Qa和Qb分别表示进料流A和B的质量流量。
我们要求的是进料流A和B的流量比，可以假设进料流A的流量为1，即Qa = 1。
然后将上述等式进行变换得到：0.2 + 0.3Qb = 0.5(1 + Qb)通过解这个一元一次方程，可以得到 Qb = 1。
进料流A和B的流量比为1:1。
2. 习题二：能量平衡问题问题描述：一个化工过程中，进料流的温度为100℃，流出的产物温度为50℃。
进料流的流量为10 kg/min，产物的流量为8 kg/min。
进料流的焓为2000 kJ/kg，产物的焓为2400 kJ/kg/m。
求该过程的热效率。
解答：首先，我们可以用公式表示能量的平衡关系：(进料流的质量流量 × 进料流的焓) = (产物流的质量流量 × 产物流的焓)根据题目中的数据，我们可以得到以下等式：(10 kg/min × 2000 kJ/kg) = (8 kg/min × 2400 kJ/kg)通过解这个一元一次方程，可以得到8000 kJ/min = 19200 kJ/min。
我们可以计算出能量平衡的结果为：进料流的质量流量 × 进料流的焓 = 8000 kJ/min 产物流的质量流量 × 产物流的焓 = 19200 kJ/min根据热效率的定义，热效率 = (产物流的质量流量 × 产物流的焓) / (进料流的质量流量 × 进料流的焓)。
化工原理思考题答案解析
化工原理思考题答案第一章流体流动与输送机械1、压力与剪应力的方向及作用面有何不同（P7、P9）答：压力垂直作用于流体表面，方向指向流体的作用面，剪应力平行作用于流体表面，方向与法向速度梯度成正比。
2、试说明黏度的单位、物理意义及影响因素（P9）答:单位是N∙s∕∏f即Pa∙s,也用CP（厘泊），1CP=ImPa∙s,物理意义：黏度为流体流动时在与流动方向相垂直的方向上产生单位速度梯度所需的剪应力（分子间的引力和分子的运动和碰撞）。
影响因素：流体的种类、温度和压力。
3、采用U型压差计测某阀门前后的压力差,压差计的读数与U型压差计放置的位置有关吗？（P12T3例1-3）答：无关，对于均匀管路，无论如何放置，在流量及管路其他条件一定时，流体流动阻力均相同，因此U型压差计的读数相同，但两截面的压力差却不相同。
4、流体流动有几种类型？判断依据是什么？（P25）答：流型有两种，层流和湍流，依据是：Re<2000时，流动为层流；Re⅛4000时，为湍流，2000WReW4000时，可能为层流，也可能为湍流5、雷诺数的物理意义是什么？（P25）答：雷诺数表示流体流动中惯性力与黏性力的对比关系，反映流体流动的湍动程度。
6、层流与湍流的本质区别是什么？（P24、P27）答：层流与湍流的本质区别是层流没有质点的脉动，湍流有质点的脉动。
7、流体在圆管内湍流流动时，在径向上从管壁到管中心可分为哪几个区域？（P28）答：层流内层、过渡层和湍流主体三个区域。
8、流体在圆形直管中流动，若管径一定而流量增大一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？（P31、32、33）答：层流时Wfxu,管径一定流量U增大一倍，Wf增大一倍能量损失是原来的2倍，完全湍流时Wf8/,管径一定流量U增大一倍，Wf增大流量增大四倍，能量损失是原来的4倍。
9、圆形直管中，流量一定，设计时若将管径增加一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？（P32、32、33）答：层流时Wf8u,流量一定管径d增加一倍，d2增大四倍，Wf减小为原来的1/4,能量损失是原来的1/4倍，完全湍流时Wf8tl2,流量一定管径d增加一倍，cP增大四倍，管径增加一倍能量损失是原来的1/4倍。
化工原理作业
上册第一章流体流动习题解答3. 某流化床反应器上装有两个U 管压差计，如本题附图所示。
测得R 1=400 mm ，R 2=50 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=50mm 。
试求A 、B 两处的表压强。
解：U 管压差计连接管中是气体。
若以2,,g H O Hg ρρρ分别表示气体、水与水银的密度，因为g Hg ρρ，故由气柱高度所产生的压强差可以忽略。
由此可以认为A C p p ≈，B D p p ≈。
由静力学基本方程式知232A C H O Hg p p gR gR ρρ≈=+10009.810.05136009.810.05=⨯⨯+⨯⨯7161Pa =(表压)417161136009.810.4 6.0510B D A Hg p p p gR Pa ρ≈=+=+⨯⨯=⨯8. 高位槽内的水面高于地面8 m ，水从1084mm mm φ⨯的管道中流出，管路出口高于地面2 m 。
在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按26.5fh u =∑计算(不包括出口阻力损失)，其中u 为水在管内的流速m/s 。
试计算：CD(l) 'A A -截面处水的流速；(2)水的流量，以m 3/h 计。
解：(1) 取高位槽水面为上游截面11'-，管路出口内侧为下游截面22'-，如图所示，那么128,2z m z m == (基准水平面为地面)1120,0u p p ≈==(表压)，'A A -处的流速与管路出口处的流速相同，2A u u = (管径不变，密度相同)在截面11'-和22'-间列柏努利方程方程，得 222fu g z h ∆=+∑，其中26.5fh u =∑代入数据226.59.81(82)2u u +=⨯-解得2.9/A u u m s ==(2)2332.9(10842)10360082/4h V uA m h π-⎡⎤==⨯⨯-⨯⨯⨯=⎣⎦9. 20℃的水以2.5 m/s 的流速流经38 2.5mm mm φ⨯的水平管，此管以锥形管与另一533mm mm φ⨯的水平管相连。
化工原理习题及解答(中文)
化工原理习题及解答华南理工大学化工原理邹华生流体力学与传热第一章 流体流动1.1 解：混合气体的平均分子量Mn 为Mn=M 2co y 2co + M 2o y 2o + M 2N y 2N + M O H 2y O H 2 =44×0.085+32×0.075+28×0.76+18×0.08 =28.86kg/kmol该混合气体在500℃，1atm 时的密度为 ρ=poT p To Mm **4.22**=4.2286.28×273273=0.455kg/m ³ 1.2 解：设备上真空表的绝对压强为绝对压强=大气压―真空度 =740―100 =640mmHg=640×760100133.15⨯=8.53×104N/m²设备内的表压强为表压强=―真空度=―100mmHg=―（100×760100133.15⨯）=―1.33×104N/m²或表压强=―（100×1.33×102）=―1.33×104N/m²1.3 解：设通过孔盖中心的0—0水平面上液体的静压强为p ，则p 便是罐内液体作用于孔盖上的平均压强。
根据流体静力学基本方程知p=p a +ρg h作用在孔盖外侧的是大气压强p a ，故孔盖内外两侧所受压强差为 Δp =p ―p a = p a +ρgh ―=a p ρghΔp=960×9.81(9.6―0.8)=8.29×104N/m²作用在孔盖上的静压力为=p Δp ×24d π=8.29×104241076.376.04⨯=⨯⨯πN每个螺钉能承受的力为N 321004.6014.04807.9400⨯=⨯⨯⨯π螺钉的个数=3.76×10341004.6⨯=6.23个1.4解：U 管压差计连接管中是气体。
化工原理课后习题解答
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.）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≤σ螺解：P螺= ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762 150.307×103 Nσ螺= 39.03×103×3.14×0.0142×nP油≤σ螺得 n ≥ 6.23取 nmin= 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 PA + ρggh1= 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：PA= 1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05 = 7.16×103 Pab-b′处 PB + ρggh3= PA+ ρggh2+ ρ水银gR1PB= 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。
化工原理课后题答案
化工原理课后题答案1. 解：(1) 乙醛的饱和蒸汽压随温度的升高而增大，所以温度越高，收集到的甲醇的量就越多。
(2) 通过降低乙醛的饱和蒸汽压，如在装置中增加冷凝器，可以提高甲醇的回收率。
2. 解：(1) 乙烯的化学式为C2H4，分子量为28 g/mol。
(2) 对乙烯C2H4完全燃烧，需要的理论氧气量按照化学计量比为1:3，即每1 mol的乙烯需要3 mol的氧气。
(3) 所以，1 g乙烯需要$\dfrac{3 \times 32}{28}$ g的氧气进行完全燃烧。
3. 解：(1) 中和反应的化学方程式为：NaOH + HCl → NaCl + H2O。
(2) 摩尔质量：NaOH = 40 g/mol，HCl = 36.5 g/mol。
(3) 反应物NaOH与HCl摩尔比为1:1，所以1 g的NaOH可以与1 g的HCl完全反应。
(4) 根据化学方程式，1 mol的NaOH可以与1 mol的HCl完全反应，生成1 mol的NaCl。
(5) 所以，1 g的NaOH可以完全中和36.5 g的HCl，生成58.5 g的NaCl。
4. 解：(1) 化学反应的平衡常数K用来表示反应物浓度与产物浓度之间的比值。
(2) 如果K > 1，表示产物浓度远大于反应物浓度，反应是偏向产物一侧进行的。
(3) 如果K < 1，表示反应物浓度大于产物浓度，反应是偏向反应物一侧进行的。
(4) 如果K = 1，表示反应物浓度与产物浓度相等，反应处于平衡状态。
5. 解：(1) 工业上常用的高聚物有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。
(2) 高聚物的制备通常采用聚合反应，如聚乙烯的制备通常使用乙烯单体进行聚合反应。
(3) 聚合反应一般分为自由基聚合、阴离子聚合和阳离子聚合等不同机制。
6. 解：(1) 化学反应速率是指单位时间内反应物消耗或产物生成的量。
(2) 影响化学反应速率的因素包括反应物浓度、反应温度、催化剂和反应物物理状态等。
化工原理作业解析
=㏑(0.01/0.001):㏑(0.01/0.0001): ㏑(0.05/0.0005) = ㏑10: ㏑100: ㏑100 =1:2:2 即上述三种情况下,所需填料高度之比为:1:2:2。
h’0=HOG·N’OG, h0=HOG·NOG N’OG/NOG=㏑[(1-s)×(y1-mx2/y2-mx2)+s]/ ㏑[(1s)×(y1-mx2/y’2-mx2)+s]=2/3 又s=m/(l/v)=0.714
∴㏑[(1-s)×(y1/y2)+s]= 2/3 ㏑[(1-s)×(y1/y’2)+s]
h0=G/Kya×(y1-y2)/∆ym
=0.049/(270/3600)×(0.05-0.0005)/0.0046m
=7.03m
(c): L/G=[0.05/95%-0.05(1-98%)/95%]/0.0256=2.02
∴ s=1.3/2.02<1 ∴ 操作线在塔顶位置与平衡线相交。
X2=0.1%,y2min=1.3×0.1%=0.0013 故 ymax=[(0.05/0.95)-0.0013]/(0.05/0.95)=97.5%<99% 故不能达到。
解:
(a):塔底,塔顶的气,液相组成: y1=5%=0.05,y2=y1(1-y)=5%×1%=0.005,x2=0 由物料守恒可得:L(x1-x2)=G(y1-y2) 则:L/G=(y1-y2)/(x1-x2) 当x1=x1*时,用水量最小.即: (L/G)min=(y1-y2)/(x1*-x2)=(y1-y2)/[(y1/m)-0]
5-10.试求例5-6中的填料塔，其每平方米截面 积共可回收多少丙酮(以kபைடு நூலகம்/h计)?若将原设计 的填料层高度减少1/3,回收量会减少多少?
化工原理练习与问题详解
第一篇练习与讲评练习一流体流动一、填充与选择：1.圆形直管内，V一定，设计时若将d增加一倍，则层流时h f是原有值___倍；高度湍流时λ不变)，h f是原有值的___倍.2.图标管路系统中，已知流动总阻力损失h f=56J/kg，若关小阀门，则总阻力损昆失h f＇=_______J/kg，两槽液面垂直距离H=______m.3.图标管路系统中，已知d ab=d cd，l ab=l cd，u≠0，比较u a___u c，( p a-p b)____(p c-p d).4.如图标管路，管长l，流量V，今因修管，用若干根直径为0.5d，管长等同于l的管子并联代替原管，保证输水量V不变，设λ为常数，ε/d相同，局部阻力忽略，则并联管数至少____根。
5.如图通水管路，当流量为V时，测得(p1-p2)=5mH2O，若流量为2V时，则(p1-p2)=___mH2O (设为阻力平方区)。
6.圆形直管D i=100mm，一般情况下输水能力为( )A.3m3/hB.30m3/hC.200m3/hD.300m3/h7.某孔板流量计，当水量为V时，U压差计R=600mm(ρi=3000kg/m3)，若改用ρi=6000kg/m3的指示液，水流量不变，则此时读数R为( )A.150mmB.120mmC.300mmD.240mm8.倒U形压差计，指示剂为空气，现改为油后(流向不变)，则R( )A.增大B.变小C.不变D.不变，但倒U形管中左侧高于右侧二、计算：1.如图标三只容器A、B、C均装有水(液面恒定)，已知：z1=1m，z2=2m，U形水银压差计读数R=0.2m，H=0.1m。
试求(1)容器A上方压力表读数p1为多少MPa (2)若p1(表压)加倍，则(R+H)为多少2．A槽截面积A a=80m2，水深10m，B槽截面积A b=20m2，水深1m，二槽用截面积A0=0.01m2的圆直管联机，中有一阀，其阻力系数ξ1=6.5(常数)；直管阻力可忽略。
《化工原理》第四版习题答案解析
绪 论【0-1】 1m 3水中溶解0.05kmol CO 2，试求溶液中CO 2的摩尔分数，水的密度为100kg/m 3。
解 水33kg/m kmol/m 1000100018=CO 2的摩尔分数 (4005)89910100000518-==⨯+x【0-2】在压力为101325Pa 、温度为25℃条件下，甲醇在空气中达到饱和状态。
试求：(1)甲醇的饱和蒸气压A p ；(2)空气中甲醇的组成，以摩尔分数A y 、质量分数ωA 、浓度A c 、质量浓度ρA 表示。
解 (1)甲醇的饱和蒸气压A p.lg ..1574997197362523886=-+Ap.169=ApkPa(2) 空气中甲醇的组成摩尔分数 (169)0167101325==A y质量分数...(.)01673201810167321016729ω⨯==⨯+-⨯A浓度3..kmol/m .A A p c RT -===⨯⨯316968210 8314298质量浓度../A A A c M kg m ρ-=⨯⨯=3368210320218 =【0-3】1000kg 的电解液中含N aO H 质量分数10%、NaCl 的质量分数10%、2H O 的质量分数80%，用真空蒸发器浓缩，食盐结晶分离后的浓缩液中含N aO H 50%、NaCl 2%、2H O 48%，均为质量分数。
试求：(1)水分蒸发量；(2)分离的食盐量；(3)食盐分离后的浓缩液量。
在全过程中，溶液中的NaOH 量保持一定。
解 电解液1000kg 浓缩液中N aO H 1000×0.l=100kg NaOH ω=0.5（质量分数）NaOH1000×0.l=100kgNaCl ω=0.02（质量分数）2H O 1000×0.8=800kg 2H O ω=0.48（质量分数）在全过程中，溶液中NaOH 量保持一定，为100kg浓缩液量为/.10005200=kg200kg 浓缩液中，水的含量为200×0.48=96kg，故水的蒸发量为800-96=704kg 浓缩液中NaCl 的含量为200×0.02=4kg，故分离的 NaCl 量为100-4=96kg第一章 流体流动流体的压力【1-1】容器A 中的气体表压为60kPa ，容器B 中的气体真空度为.⨯41210Pa 。
化工原理1-7章习题答案解析
目录第一章流体流动与输送机械 (2)第二章非均相物系分离 (32)第三章传热 (42)第四章蒸发 (69)第五章气体吸收 (73)第六章蒸馏 (95)第七章固体干燥 (119)第一章 流体流动与输送机械1. 某烟道气的组成为CO 2 13％，N 2 76％，H 2O 11％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。
解：混合气体平均摩尔质量kg/mol 1098.2810)1811.02876.04413.0(33--⨯=⨯⨯+⨯+⨯=∑=i i m M y M ∴ 混合密度333kg/m 457.0)500273(31.81098.28103.101=+⨯⨯⨯⨯==-RT pM ρm m2．已知20℃时苯和甲苯的密度分别为879 kg/m 3和867 kg/m 3,试计算含苯40％及甲苯60％（质量％）的混合液密度。
解：8676.08794.012211+=+=ρρρa a m混合液密度 3kg/m 8.871=m ρ3．某地区大气压力为101.3kPa ，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa 。
若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？解：''表表绝＋p p p p p a a =+=∴kPa 3.15675)1303.101)(''=-==＋（－＋真表a a p p p p4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。
容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。
试计算液面到下方测压口的距离。
解：液面下测压口处压力 ghp z g p p ρρ+=∆+=10题4 附图m 36.255.081.990010)4258(30101=+⨯⨯-=+ρ-=ρ-ρ+=∆∴h g p p g p gh p z5. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。
化工原理作业总结(不含答案)
1. 将下列参数换算为SI单位：•水的表面张力σ=71dyn/cm.•水的粘度μ= 0.008g/(cm ·s)•吸收传质系数K G＝1.6kmol/(m2 · h · atm)第二节本题附图所示的开口容器内盛有油和水。
油层高度h1=0.7m、密度ρ1=800kg/m3，水层高度h2=0.6m、密度ρ2=1000kg/m3。
（1）判断下列两关系是否成立，即p A=p'Ap B=p'B（2）计算水在玻璃管内的高度h。
第三节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？第四节【例1-11】用泵将贮槽中密度为1200kg/m3的溶液送到蒸发器内，贮槽内液面维持恒定，其上方压强为101.33×103Pa，蒸发器上部的蒸发室内操作压强为26670Pa（真空度），蒸发器进料口高于贮槽内液面15m，进料量为20m3/h，溶液流经两截面间全部管路的能量损失为120J/kg，求泵的有效功率。
管路内径为60mm。
管路出口内侧为2―2截面贮槽液面为1―1截面第五节试说明粘度的单位及物理意义，并分析温度对流体粘度的影响流体流动有几种类型？判断依据是什么？第六节料液自高位槽流入精馏塔，如附图所示。
塔内压强为 1.96×104Pa（表压），输送管道为φ36×2mm无缝钢管，管长8m。
管路中装有90°标准弯头两个，180°回弯头一个，球心阀（全开）一个。
为使料液以3m3/h的流量流入塔中，问高位槽应安置多高？（即位差Z应为多少米）。
料液在操作温度下的物性：密度ρ=861kg/m3；粘度μ=0.643×10－3Pa·s。
λ=0.039局部阻力系数由表查得为进口突然缩小（入管口）ζ=0.590°标准弯头ζ=0.75180°回弯头ζ=1.5球心阀(全开) ζ=6.4第七节并联管路与分支管路各有何特点？并联管路中各支路流量是如何分配的？第八节流量计测速管是根据什么原理测量的？测的是什么速度？用孔板流量计测量流体流量时，随流量的增加，孔板前后的压差值将如何变化？若改用转子流量计，转子上下压差值又将如何变化？将某转子流量计钢制转子改为形状及尺寸相同的塑胶转子, 在同一刻度下的实际流量比换转子前是增加还是减少?第九节习题课某液体在光滑管中以u=1.2m/s流速流动，其密度为920kg/m3，粘度为0.82cP。
化工原理 习题解析
4905
2 1.20 2 1.2
化简得：
u22 u12 13733
(a)
由连续性方程有：
u1 A1 u2 A2
u2
u1
d1 d2
2
u1
0.08 0.02
2
u2 16u1
(b)
联立(a)、(b)两式
6u1 2 u1 2 13733
u1 7.34m / s
Vh
3600
4
d12u1
4.37m
3）确定输送设备的有效功率 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 . 1 m， 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。
u2
VS A
VS
d2
5
3600 0.0332
1.62m / s
4
4
由连续性方程
u1 A1 u2 A2 ∵A1>>A2,
∴u1<<u2,可忽略，u1≈0。
We=0 ，
h f 30J / kg
将上列数值代入柏努利方程式，并整理得：
z1
(1.622 2
9.81103 850
30) / 9.81
已知d
求u
Vh
3600u
4
d2
直管 任取一截面
判断能否应用？
气体
柏努利方程
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 ：
化工原理作业解析
吸收和分离
吸收和分离是化工生产中常用的分离技术，用于将混合物中的组分分离出来。
吸收是通过气体与液体之间的相互作用，将气体混合物中的一种或多种组分溶解在液体中， 从而实现混合物的分离。分离则包括过滤、离心、萃取等方法，用于将固体、液体或气体混 合物中的不同组分分离出来。
了解吸收和分离的原理、工艺条件和设备特点，有助于选择合适的工艺条件和设备，提高产 品的纯度和收率。
热电偶和温度传感器的原理及使用。
作业三：蒸发和结晶的解析
蒸发原理 蒸发过程的相变和热量需求。 多效蒸发和膜蒸发的比较与选择。
作业三：蒸发和结晶的解析
蒸发器的类型和设计要点。 结晶过程 结晶的原理和晶体生长机制。
作业三：蒸发和结晶的解析
结晶产品的分离和纯化方法。
结晶过程的控制因素和优化策略。
作业四：吸收和分离的解析
01
吸收原理
02
吸收剂的选择原则和吸收过程的动力学模型。
03
吸收塔的设计和操作要点。
作业四：吸收和分离的解析
吸收过程的强化措施和应 用实例。
蒸馏、萃取、膜分离等分 离技术的原理和应用范围。
分离技术
分离过程中的能耗和资源 回收利用。
作业五：蒸馏和萃取的解析
01
蒸馏原理
02
蒸馏的基本概念和分类。
03
多组分蒸馏的原理和操作方法。
作业五：蒸馏和萃取的解析
特殊蒸馏技术及其应用领域。 萃取过程
萃取剂的选择原则和萃取过程的动力学模型。
作业五：蒸馏和萃取的解析
萃取塔的设计和操作要点。
VS
萃取过程的强化措施和应用实例。
04 结论
作业总结
本次化工原理作业涉及了流 体流动、传热和传质等基本 原理的应用，通过计算和实 验数据的分析，加深了对化
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。
化工原理课后习题解析
第2章 流体输送2-1．某离心泵以C 150水进行泵性能实验，体积流量为13h 540m -⋅，泵出口压力表读数为kPa 350，泵入口真空表读数为30kPa 。
若压力表和真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管和压出管内径分别为350mm 及310mm ，试求泵的扬程。
（ 答：39.2m ） 解：1313s m 15.0h m 540--⋅=⋅=V q ，()1222s m 99.131.015.04-⋅=⨯⨯==πA q u V ， ()1211s m 56.135.015.04-⋅=⨯⨯==πA q u V ， gu u g P g P h g u u H H h H 2221222102122210-+++=-+++=ρρ m 2.398.9256.199.18.9100010308.910001035035.02233=⨯-+⨯⨯+⨯⨯+=。
2-2．在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换热器送到另一个高位槽。
已知高位槽液面比贮水池液面高出10m ，管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为400m ，管内径为75mm ，换热器的压头损失为gu 2322，在上述条件下摩擦系数可取为03.0，离心泵在转速1min r 2900-⋅=n 时的q H -特性曲线数据如下表所示。
13s 0.0045m 20m,H -⋅==V q ）解：设管路特性曲线为2V Bq A H +=，2228.9108.9232075.040003.010232u ug u d l Z H +=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎪⎭⎫ ⎝⎛++∆=∴λ， ()2075.04⨯⨯==πVV q A q u 代入上式得：()254221003.510075.0168.910V Vq q H ⨯+=⨯⨯+=π，由图可以看出，泵的工作点为两条特性曲线的交点。
工作点：m 20=H ，13s m 0045.0-⋅=V q 。
2-3．某离心泵的额定流量为13h 16.8m -⋅，扬程为18m 。
化工原理作业答案
第一章 流体流动流体的重要性质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 m331221121t m 157.0m7106083060=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+=ρρm m V V V 33t t m m kg 33.764m kg 157.0120===V m ρ 流体静力学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习题5附图习题4附图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 ρ8. 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0.8 m/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)]。
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(b):塔顶: ∆y =y -y *=y -mx =y =0.0005 塔底: ∆y =y -y *=y -mx =0.05-1.3×0.0256=0.0167 所以: ∆ym=(∆y - ∆y )/㏑(∆y /∆y ) =(0.0167-0.0005)/㏑(0.0137/0.0005) =0.0046
0 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
5-12.在填料塔内用稀硫酸吸收空气中的氨,当
溶液中存在游离酸时,氨的平衡分压为零.下列 三种情况下的操作条件基本相同,试求所需填 料高度的比例:(a)混合气含氨1%,要求吸收率 为90%;(b)混合气含氨1%,要求吸收率99%;(c) 混合气含氨5%,要求吸收率为99%;(对上述低 浓度气体, ∏=(yb-ya)/yb)。
解:
(a):塔底,塔顶的气,液相组成: y1=5%=0.05,y2=y1(1-y)=5%×1%=0.005,x2=0 由物料守恒可得:L(x1-x2)=G(y1-y2) 则:L/G=(y1-y2)/(x1-x2) 当x1=x1*时,用水量最小.即: (L/G)min=(y1-y2)/(x1*-x2)=(y1-y2)/[(y1/m)-0] =(0.05-0.0005)/(0.05/3)=1.29 Lmin=1.29G 又G=(3000×3600m³ /s)/(3000×3600m² )=1.1m³ · /m²s = (1.1m³ · /m²s)/(22.4L/mol)=0.049kmol/m²s · 用水量L=1.5Lmin=1.5×1.29×0.049=0.095kmol/m²s · 此时 (L/G)=(y1-y2)/x1 所以出塔溶液的浓度: x1=(0.05-0.0005)/(0.095/0.049)=0.0256
3 1 2 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
ha:hb:hc=(G/Kya×NOG(a)):(G/Kya×NOG(b) ):(G/Kya×NOG(c) =㏑(0.01/0.001):㏑(0.01/0.0001): ㏑(0.05/0.0005) = ㏑10: ㏑100: ㏑100 =1:2:2 即上述三种情况下,所需填料高度之比为:1:2:2。
1 2 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2
∴h =G/Kya×(y -y )/ ∆ym =(0.02/0.016)×(0.03-0.0006)/0.0023m=15.98m 由物料守恒有：G(y -y )=L(x -x ) ∴L=G(y -y )/(x -x )=0.02(0.03-0.0006)/(0.0137-0) =0.0429kmol/m²s ·
过程工程原理第5章作业解析
5-9.拟设计一常压填料吸收塔,用清水处理3000m³ /h, 含5%NH3的空气,要求NH3的回收率为99%,取塔底空 塔气速1.1m/s,实际用水量为最小用水量的1.5倍.已 知塔内操作温度为25℃,平衡关系为y=1.3x,气相体
积传质系数Kya为270kmol/m³h,试求:(a)用水量和 · 出塔溶液的浓度;(b)填料层高度;(c)若入塔水中已含 氨0.1%,所需填料层高度可随意增加,能否达到99% 的回收率?
0 OG OG 0 OG OG 1 OG OG 2 2 2 2 1 2 2 1 2 1 2 2
5-11.若例5-6填料塔出塔水中的丙酮为80%
饱和, 其于数据不变,求所需的水量及填料层 高度?
解:此时塔底,塔顶的气液相组成为:
y =0.03, y =y (1-y)=0.03×(1-0.98)=0.0006 x =0, x =80%×x* =80%×y /m=80%×0.03/1.75=0.0137 则塔底: ∆y =y -y *=y -mx =0.03-1.75×0.0137=0.006 塔顶: ∆y =y -y *=y -mx =y =0.0006 所以: ∆ym=(∆y - ∆y )/ ㏑(∆y / ∆y ) =(0.006-0.0006)/ ㏑(0.006/0.0006)=0.0023
2 2
5-10.试求例5-6中的填料塔，其每平方米截面 积共可回收多少丙酮(以kg/h计)?若将原设计 的填料层高度减少1/3,回收量会减少多少?
解:丙酮的回收量: M=98%y · G=98%×3%×0.02kmol/m²s ·
1
=5.88×10‾⁴kmol/m²s=122.8kg/m²h · · 填料层的减少即减少了传质单元数 h’ =H ·N’ , h =H · N N’ /N =㏑[(1-s)×(y -mx /y -mx )+s]/ ㏑[(1s)×(y -mx /y’ -mx )+s]=2/3 又s=m/(l/v)=0.714 ∴㏑[(1-s)×(y /y )+s]= 2/3 ㏑[(1-s)×(y /y’ )+s] 解得:y’ =0.0016 则回收量减少=0.02(0.0016- 0.0006) =0.00002kmol/m²s · =4.18kg/m²h ·
2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1
1
2
1
2
h =G/Kya×(y -y )/∆ym =0.049/(270/3600)×(0.05-0.0005)/0.0046m =7.03m
0 1 2
(c):
L/G=[0.05/95%-0.05(1-98%)/95%]/0.0256=2.02 ∴ s=1.3/2.02<1 ∴ 操作线在塔顶位置与平衡线相交。 X =0.1%,y min=1.3×0.1%=0.0013 故 ymax=[(0.05/0.95)-0.0013]/(0.05/0.95)=97.5%<99% 故不能达到。
Hale Waihona Puke 解:(a): y1=1%=0.01;y2=(1-∏)y1=10%×1%=0.001
(b): y1=1%=0.01;y2=(1-∏)y1=1%×1%=0.0001 (c): y1=5%=0.05;y2=(1-∏)y1=1%×5%=0.0005 ∵当溶液中存在游离酸时,P*NH =0(P*A=EXA) 则此时氨在稀硫酸中的摩尔分数XA=0 吸收过程中,溶液中始终存在游离H2SO4,所以有x =x =0 ∴∆y =y -y* =y -mx =y ; ∆y =y -y* =y -mx =y ∴NOG=(y -y )/∆ym=(y -y )×㏑(y /y )/(y -y )=㏑(y /y )