化工原理(下册)习题解答(第三版_谭天恩主编)
化工原理下册课后答案
第一章 蒸馏的习题解答1．.已知含苯0.5(摩尔分数)的苯—甲苯混合液,若外压为99KPa,试求该搭液的泡点温度。
苯和甲苯的饱和蒸气压数据见例14附表。
解：本题需用试差法确定溶液的饱和温度。
先假设一温度，查苯和甲苯的饱和蒸汽压 0A p 和0B p则000B A B P P x P P -=-，若所求的x 与题给的x 值相等, 则证明假设正确。
设假设温度恰为泡点温度, 否则需修正。
本题外压为99a KP ，据常压下苯~甲苯混合液的t-x-y 图 设该溶液的泡点温度091.5t C =，则查教材附录可知00.141.6,56.8A a B a P KP p KP ==9956.80.4980.5141.656.8x -==≈-故溶液的泡点温度为92C2. .正戊烷 (C 5H 12)和正己烷（C 6H 14）的饱和蒸气压数据列于本题附表,试求p=13.3KPa 下该溶液的平衡数据。
假设该溶液为理想溶液。
习题2附表解：由以下二式求,x y 的数据。
记0000,B AA B P P P x y x P P P-==- 求解本题时应确定温度范围以查取0A P 和0B P .由本题附表可知平衡温度在260.6 K 和289 K 之间，选取以上两温度间的若干温度，求,x y 。
计算过程从略，结果如下表所示：3.利用习题2的数据,计算:(1)平均相对挥发度；(2)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： α的计算结果处于本题附表的第二列1(4.70+4.94+5.14+5.30+4.04+3.79+3.68)=4.517mα=⨯平衡方程为 4.51(1)1 3.5m m x xy x xαα==+-+计算结果表明：由于α随t 略有变化，故用平均相对挥发度求得的,x y 与习题2 的结果稍有差异。
4．在常压下将某原料液组成为0.6(易挥发组分的摩尔分数)的两组分洛液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏,若汽化率为1/3,试求两种情况下的釜液和馏出液组成。
化工原理第三版习题答案
化工原理第三版习题答案化工原理第三版习题答案化工原理是化工专业的基础课程之一，它主要涉及到化学反应工程、传递过程以及化工设备等方面的知识。
化工原理第三版是该课程的教材，它系统地介绍了化工原理的基本概念、原理和应用。
本文将为大家提供一些化工原理第三版习题的答案，希望能帮助大家更好地理解和掌握这门课程。
第一章：化工原理概述1. 什么是化工原理？化工原理是研究化学反应工程、传递过程以及化工设备等方面的基本原理和规律的学科。
2. 化工原理的主要内容包括哪些方面？化工原理的主要内容包括物质的性质与结构、物质的平衡、能量的平衡、物质的传递与反应、化工设备等方面的内容。
第二章：物质的性质与结构1. 什么是物质的性质？物质的性质是指物质所具有的各种物理和化学特性，如密度、粘度、熔点、沸点、溶解度等。
2. 物质的结构对其性质有何影响？物质的结构对其性质有着重要的影响。
例如，分子的大小和形状会影响物质的溶解度和扩散速率；分子中的化学键类型和强度会影响物质的热稳定性和反应活性等。
第三章：物质的平衡1. 什么是物质的平衡？物质的平衡是指在一定条件下，物质的输入和输出之间达到动态平衡的状态。
2. 物质的平衡方程如何表示？物质的平衡方程可以通过质量守恒或物质守恒来表示。
质量守恒方程可表示为输入质量=输出质量+积累质量，物质守恒方程可表示为输入物质的流量=输出物质的流量+积累物质的流量。
第四章：能量的平衡1. 什么是能量的平衡？能量的平衡是指在一定条件下，能量的输入和输出之间达到动态平衡的状态。
2. 能量的平衡方程如何表示？能量的平衡方程可以通过热量守恒或能量守恒来表示。
热量守恒方程可表示为输入热量=输出热量+积累热量，能量守恒方程可表示为输入能量=输出能量+积累能量。
第五章：物质的传递与反应1. 什么是物质的传递？物质的传递是指物质在不同相之间或相同相中的传递过程，如质量传递和热量传递等。
2. 什么是物质的反应？物质的反应是指物质之间发生化学反应的过程，如酸碱中和反应、氧化还原反应等。
《化工原理》第三版答案
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解：①P P0 (2 1 )gR 1gR(d / D)2 (1000 860) 9.81 0.35 860 9.81 0.35(6 /160）2 484.8Pa ②P P0 (2 1 )gR (1000 860) 9.81 0.35 480.7Pa ③P P0 1gR0 即484.8 1000 9.81R0 R0 0.0493m
解:经验公式的单位换算:
D 1.46 10 4 T 2.5
P
T 441
物理量 原来单位 后来单位
扩散系数 英尺 2/h M2/s
压强 atm Pa
绝对温度 0R K
∵1 英尺 2/h=0.30482/3600m2/s=2.58×10-5m2/s,1atm=1.0133×105pa,
温差 1k=1.80R
u——水流速，ft/s。
试将上式改换成采用 SI 单位的形式。各物理量采用的单位是：K—W/(m·℃)， u—m/s。
解：经验公式的单位换算：
1 K
0.00040
1 268u 0.8
物理量
传热系数
流速
原来单位
BUT/ft2.h.0F) ft/s
后来单位
W/（m2.K） m/s
∵1BUT/(ft2.h.0F)=5.678W/(m2.K),1ft/s=0.3048m/s
W1+W2=F-E=6.2-2.17=4.03 kg
W1=4.03/2.15=1.87 kg/s ，W2=4.03-1.87=2.16 kg/s
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对控制体 II，总的物料衡算：G=F-W1=6.2-1.87=4.33 kg/s
Fx0=Gx2
即 6.2×0.105=4.33x1,x1=0.15
《化工原理》第三版答案..
绪论习题1）1）含水份52%的木材共120kg，经日光照晒，木材含水份降至25%，问：共失去水份多少千克？以上含水份均指质量百分数。
120(1-0.52)=(120-w)(1-0.25)∴w=43.2kg2）以两个串联的蒸发器对NaOH水溶液予以浓缩，流程及各符号意义如图所示，F、G、E皆为NaOH水溶液的质量流量，x表示溶液中含NaOH的质量分数，W表示各蒸发器产生水蒸汽的质量流量。
若，，，，问：W1、W2、E、x1各为多少？W1kg/s W2kg/sNaOHF=6.2Kg/s2=0.30X=0.105W1:W2=1:1.15 , X---(Wt),x1,w1,w2,D,E=?对控制体I，NaOH物料衡算：Fx0=Ex2即 6.2×0.105=E×0.30 ∴E=2.17 kg/sW1+W2=F-E=6.2-2.17=4.03 kgW1=4.03/2.15=1.87 kg/s ，W2=4.03-1.87=2.16 kg/s对控制体II ，总的物料衡算：G=F-W 1=6.2-1.87=4.33 kg/s Fx 0=Gx 2 即6.2×0.105=4.33x 1,∴x 1=0.153)某连续操作的精馏塔分离苯与甲苯。
原料液含苯0.45（摩尔分率，下同），塔顶产品含苯0.94。
已知塔顶产品含苯量占原料液中含苯量的95%。
问：塔底产品中苯的浓度是多少？按摩尔分率计。
[解]：0.95=F D FX DX =45.094.0⨯FD0413.0545.094.045.045.094.045.0545.0,445.0=∴⨯+⨯=+⨯=⨯==∴W W WX X WX D F FWF D 即又4)导热系数的SI 单位是W/(m ·℃)，工程制单位是kcal/(m ·h ·℃)。
试问1kcal/( m ·h ·℃)相当于多少W/(m ·℃)？并写出其因次式。
《化工原理》第三版答案
解 : P1 P2 (i )gR sin 20 0 (920 1.20) 9.81 0.1sin 20 0 308 .3Pa＝2.31mmHg 采用微差 U 形压差计测压差。如图。已知 U 形管内直径 d 为 6mm，两扩大室半径 均为 80mm，压差计中用水和矿物油作指示液，密度分别为 1000 及 860kg/m3。当 管路内气体压强 p 与外界大气压 p0 相等时，两扩大室油面齐平，U 形管两只管内 油、水交界面亦齐平。现读得读数 R=350mm，试计算：（1）气体压强 p（表）。 （2）若不计扩大室油面高度差，算得的气体压强 p 是多少？（3）若压差计内只 有水而不倒入矿物油，如一般 U 形压差计，在该气体压强 p 值下读数 R0 为多少？
W1+W2=F-E=6.2-2.17=4.03 kg
W1=4.03/2.15=1.87 kg/s ，W2=4.03-1.87=2.16 kg/s
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对控制体 II，总的物料衡算：G=F-W1=6.2-1.87=4.33 kg/s
Fx0=Gx2
即 6.2×0.105=4.33x1,x1=0.15
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D
'
(
2.58
1 10
5
)
1.46 104
P'
(
1
1.0133
105
)
(1.8T ' )2.5 (1.8T ') 441
D' 9.218104 (T ')2.5
化工原理答案(谭天恩版)
1-11 B 处测压管水位高，水位相差 172mm
1-12 H=5.4m，pa=36.2kPa
解 在截面 1-1 和 2-2 间列伯努利方程，得
g z1 +
u12 2
+
p1 ρ
=gz2
+
u
2 2
2
+
p2 ρ
即
p1
− p2 ρ
+
g( z1
−
z2)
=
u
2 2
− u12 2
(a)
z1、z2 可从任一个基准面算起（下面将抵消），取等压面 a-a ，由静力学方程
d (2) ε =1mm 时，核算是否能满足引水量为 300 m3 ⋅ h−1的要求
h ε =1/200=0.005
d
k Re= 1000 ×300 / 3600 = 4.067×105 (π / 4) ×0.2 ×1.305 ×10−3
. λ
=
0.100 ×(0.005
+
68 4.067×
105
)
0.23
=
0.0298
代入式（b）得
w d=0.207m w可见，d=0.2m 的管子不能满足在 ε =1mm 时引水量不变的要求，为此应将管径取
w为 210mm 才行。
1-22 66.5L·min-1
1-23 (1) 0.54m·s-1 ；(2) R1=10.65cm，R2=17.65cm 1-24 输送能力变小，阀门前压力变大
=1.253 ×105
λ = 0.100( ε + 68 )0.23 = 0.100(0.00025 + 68 ) 0.23 = 0.0194
《化工原理》(第三版)复习思考题及解答
《化工原理》(第三版)复习思考题及解答————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第0章绪论1）广义地说，凡工业生产的关键环节是_______________，这类生产便归属化工生产范畴。
（答：改变物质组成）2)为了便于管理及技术交流,很多行业从化工中划分出去，但它们仍属“化工大家族”中的一员。
这些行业有_______________等。
（答:石油化工，塑料工业,制药工业，硅酸盐工业……）3）生产工艺学是___________________.（答：研究某一化工产品生产全过程的学科)4）化学工程是_____________________。
（答：研究化工生产中共性问题的学科）5）化工生产中虽然化学反应是核心,但前、后对物料的处理大都为物理加工过程。
这些对物料的物理加工过程称为___________。
(答：单元操作）6）介绍主要单元操作的原理、方法及设备的课程叫_______________。
（答：化工原理）7）物理量=__________×_____________（答：数,单位）8）基本单位:长度_______ ,质量_______ ，时间_______ 。
(答：m，kg，s）9）导出单位：力_______ ，功或能_______ ,功率_______ ,压强_______ （答：N，J, W，Pa)10）有的单位前面有“字首” ,这些字首的意思是：k_______ ，c_______ ,m_______ ,μ_______.（答：103,10-2,10-3,10-6）11）查得30℃水的粘度-—μ×105 /Pa·S为80.12，表明μ= ______。
（答：80.12×10-5Pa。
s）12）量纲是_____________。
如长度单位有m，cm,mm，km 等,其量纲为________ 。
化工原理(第三版)习题解(谭天恩)第九章习题解
第九章 吸收9-1 总压为kPa 3.101、含3NH %5（体积分数）的混合气体，在C 25下与浓度为3.71.1-m kmol 的氨水接触，试判别此过程的进行方向，并在c p -图上示意求取传质推动力的方法。
解 氨—水平衡关系列在本章附录二中，需将题中组成化为其中的单位，以便比较。
气相氨分压 kPa p 065.505.03.101=⨯=液相组成换算要用到密度ρ，暂取3.990-=m kg ρ（参考例9-2，温度较高ρ较小）。
对3.71.1-=m kmolc 氨水，每立方米含氨kg 1.291771.1=⨯，含水kg 9.9601.29990=-；故kg 100水中含氨kg 03.3)9.960/1.26(100=⨯。
与附录二比较，氨水组成为kg 3氨.1-100(水）kg ，C 25下的平衡氨分压为kPa 13.3，比题给氨分压低，故知过程方向应为吸收。
（注：虽然氨水密度的估计稍有误差，但不影响过程方向。
作图从略）9-2 含%32CO （体积分数）的2CO —空气混合气，在填料塔中用水进行逆流吸收，操作压力为（绝）为kPa 200、温度为C25，试求出塔的g 100水中最多可溶解多少克2CO ？其浓度又为多少？解 出塔水的最大浓度系与逆流进塔的气体平衡，此时2CO 的分压kPa Py p 603.0200=⨯==，查本章附录一，C 25下2CO 溶于水的亨利系数MPa E 166=。
按式（9-5），液相平衡组成为[]153)(.1061.3101666--*+⨯=⨯==B A mol A mol E p x 而 155max ).(1084.81061.3)1844()()(---**⨯=⨯⨯=≈=gS gA x M M x M M S A L A ω 即 123100.(1084.8--⨯）g gCO浓度 335max .1001.2)1061.3()18/1000()(---**⨯=⨯⨯≈≈=m kmol x M sCx c s ρ9-3 总压kPa 3.101、含%62CO （体积分数）的空气，在C 20下与2CO 浓度为3.3-m kmol 的水溶液接触，试判别其传质方向。
化工原理复习题_谭天恩版（可编辑）
化工原理复习题_谭天恩版二简答题1产生气缚现象与气蚀现象的原因是什么答气缚现象产生的原因是泵内未灌满水存有空气空气的密度远小于水产生的离心力小泵轴中心处的真空不足以将水吸入泵内气蚀现象产生的原因是泵入口处的压强小于输送条件下的饱和蒸汽压时就会产生气泡气泡在破裂过程中损坏叶片2离心泵的操作三要点是什么答操作三要点一是灌水防气缚二是泵启动前关出口阀降低启动功率三是停机前关出口阀防高压液体倒流损坏叶轮3指出换热器强化有那些途径其主要途径是什么换热器强化的途径一是增大传热面积二是增大传热推动力三是增大传系数K其主要途径是增大传系数K4在列管换热器中拟用饱和蒸汽加热空气试问①传热系数接近哪种流体的膜系数②传热管壁温接近哪种流体的温度答传热系数接近膜系数小的流体即空气的膜系数传热管壁温接近膜系数大的那一侧流体温度即饱和蒸汽的温度因为空气的膜系数远远小于蒸汽的膜系数7离心泵启动前要灌引水其目的是什么泵启动后却没有水出来其可能的原因又是什么答启动前必须灌水其目的是防止发生气缚现象如果不灌液则泵体内存有空气由于ρ空气ρ液所以产生的离心力很小因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内达不到输液目的泵启动后却没有水出来其可能的原因一管路堵塞二是电机接线反了使叶轮倒转三是泵的安装高度可能高了8某厂刚完成大修任务其中一台通过电机带动的离心泵在开启出口阀后不能送液其可能的原因是什么答原因可能有两个其一启动前没灌泵此时应停泵灌泵关闭出口阀后再启动其二电机接线不正确致使叶轮倒转10某固体微粒从不同的高度落下其沉降速度如何为什么答沉降速度相同因为沉降速度只与颗粒直径颗粒密度流体性质有关而与沉降高度无关13在强化传热的过程中为什么要想办法提高流体的湍动程度答由于总热阻为对流热阻所控制而对流传热的热阻主要集中在层流底层内提高流体的湍动程度能减薄层流底层的厚度降低热阻从而可以提高传热效果14产生气缚现象与气蚀现象的原因是什么答缚现象产生的原因是泵内未灌满水存有空气空气的密度远小于水产生的离心力小泵轴中心处的真空不足以将水吸入泵内气蚀现象产生的原因是泵入口处的压强小于输送条件下的饱和蒸汽压时就会产生气泡气泡在破裂过程中损坏叶片15影响颗粒沉降速度的因素有哪些答影响颗粒沉降速度包括如下几个方面颗粒的因素尺寸形状密度是否变形等介质的因素流体的状态气体还是液体密度粘度等环境因素温度影响ρμ压力颗粒的浓度浓度大到一定程度使发生干扰沉降等16离心泵的真空度随着流量的增大是增加还是减小为什么答增大因为流量增大时泵入口处的动能增大同时流动阻力也增大根据柏努利方程总能量不变则入口处的静压能将减小也就是真空度增大17简述离心泵的工作原理答离心泵工作分吸液与排液过程吸液过程的推动力是液面压力常为大气压与泵内压力负压之差而泵内的负压是由于电机带动泵轴泵轴带动关键部件叶轮旋转产生离心力叶片之间的液体从叶轮中心处被甩向叶轮外围叶轮中心处就形成真空排液过程的推动力则是由于液体以很高的流速流入泵壳的蜗形通道后因截面积扩大大部分动能转变为静压能而形成压差将液体从压出口进入压出管输送到所需的场所18如图1-1截面的压强必大于2-2截面的压强1-1截面的压强必小于2-2截面的压强上述两种说法不正确你认为哪种正确答两种说法不正确根据柏努利方程可知二截面的总能量不变由于不清楚流动方向所以不能确定压强大小如果由1－1流向2－2管径减小由连续性方程得流速增大动能增大存在流动阻力则1-1截面的压强必大于2-2截面的压强如果从2－2流向1－1则需要讨论19为什么随着过滤时间的增加过滤速率减少答随着过滤时间的增加滤渣越厚过滤阻力增大从而过滤速率减小21一台离心泵输送20℃清水时泵操作正常当用此泵输送70℃热水时泵产生噪音且流量与压头均降低试定性分析其原因并从理论上提出改善办法答其原因是产生了气蚀现象此时泵入口处的压强小于输送条件下的饱和蒸汽压改善办法理论上提高安装高度可以采取提高液面上方压强减少弯头管件与阀件或是将泵安装在液面下方23列管式换热器什么情况下需要有温度补偿装置常用的热补偿装置有哪几种答当壳体和管壁之间的温差在50℃以上时由于两者热膨胀程度不同产生温差应力因此要考虑温度补偿问题有三种形式温度补偿补偿圈补偿浮头补偿U型管补偿三计算题1密度为1200kgm3com在内径为75mm的钢管中的流量为25m3h最初液面与最终液面的高度差为24m管道的直管长为112m管上有2个全开的截止阀和5个90°标准弯头其当量长度为200m摩擦系数为003求泵所需的实际功率设泵的效率η 50解在碱液面1-1与塔内液面2-2间列柏努利方程并以碱液面为基准面u1≈0 u2≈0 p1 0 表压 p2 0 表压 z1 0 z2 24Hf λl＋led∑ζu22gu 4qvπd2 4×25314×00752×3600 157ms进口ξ 1 05 出口ξ 2 1λ 002Hf [003× 200112 007515]×15722×981 1587mHe Z2－Z1＋Hf 24＋1587 3987m泵所提供的外加压头为3987 m若泵的效率为70则轴功率为P Peη qvHeρgη25×3987×1200×9813600×05 6519W2用一台离心泵将密度为1100 kgm3的水溶液从敞口贮槽中送往表压强为300kPa的塔中溶液管出口至贮槽液面间的垂直距离为20m送液量为30m3h管路为Ф68×4mm钢管直管长度及局部阻力当量长度总计为140m管路的摩擦系数λ为0022离心泵的效率为60％求泵的轴功率解在贮槽液面1-1与管出口外侧2-2间列柏努利方程并以1-1为基准面u1≈0 u2≈0 p1 0 表压 p2 300kPa 表压 z1 0 z2 20 Hf λl＋led∑ζu22gu 4qvπd2 4×30314×0062×3600 30msHf [0022×140006]×3022×98 236mHe Z2－Z1＋Hf 20＋236 436m泵所提供的外加压头为436 m若泵的效率为60则轴功率为P Peη qvHeρgη 30×436×1100×983600×06 6528W3某离心泵的额定流量为168m3h扬程为18m试问此泵能否将密度为1100kgm3流量为250Lmin的碱液自敞口碱池输送到表压为30kPa塔内碱液面到塔液面间的垂直距离为10m管路为Ф75×35mm钢管泵的吸入管路和压出管路总长为120m 均包括局部阻力的当量长度管路的摩擦系数λ为003 分析能否完成输送任务在此比较流量与压头大小就行流量Qe 250Lmin 15m3h＜168 m3h 1分在碱液面1-1和塔液面2-2间列柏努利方程u 4qvπd2 4×15314×00682×3600 115msHf λ lle u22dg 003×120×11522×981×0068 357mZ2-Z1 10u1≈0 u2≈0 p2-p1 30kPaHe 10＋0＋30×10001100×981＋357 163m＜18m故该泵能够完成输送任务4将密度为1200kgm3的碱液自碱池用离心泵打入塔内碱液面到塔液面间的垂直距离为10m塔内压力表读数为60kPa管路为Ф68×4mm钢管流量为30 m3 h 泵的吸入管路和压出管路总长为120m 均包括局部阻力的当量长度管路的摩擦系数λ为002若泵的效率为70试求泵的轴功率解在碱液面1-1与塔液面2-2间列柏努利方程Hf λl＋led∑ζu22gu 4qvπd2 4×30314×0062×3600 295msHf 002×120×2952006×2×981 1774mHe Z2－Z1＋ p2－p1 ρg＋Hf10＋60×10001200×981＋1774 3284m泵所提供的外加压头为3284 m若泵的效率为70则轴功率为Pa Pη qmHeρgη 30×3284×1200×9813600×07 4602W518分欲用离心泵将20℃水以30m3h的流量由水池打到敝口高位槽两液面均保持不变液面高差为18m泵的吸入口在水池液面上方45m处泵的吸入管路全部阻力为1mH2O柱压出管路全部阻力为3mH2O柱泵的效率为06求泵的轴功率若已知泵的允许汽蚀余量为25m问上述安装高度是否合适动压头可忽略水的密度可取1000kgm3饱和蒸汽压为2335kPa分析水池液面为1-1 高位槽液面为2-2并以1-1为基准面根据柏氏方程Z1＋P1ρｇ＋u122ｇ＋He ＝Z2＋P2ρｇ＋u222ｇ＋∑Hfu1≈0 u2≈0 p1 0 表压 p2 0 表压 z1 0 z2 18 H＝ΔZ＋∑H f 1 – 2 ＝18＋1＋3＝22m∴P轴＝qvHρ102η＝ 303600 ×22×1000 102×06 ＝3kwHg p0-pv gρ --△hHf0-11013－2335 ×10001000×981－25－10 659m为防止发生气蚀现象实际安装高度比理论值低1m即为569m而泵实际安装在液面上45m处故泵能够正常操作6用一台离心泵将密度为1100 kgm3的水溶液从敞口贮槽中送往表压强为300kPa的塔中塔液面至贮槽液面间的垂直距离为20m送液量为30m3h管路为Ф68×4mm钢管直管长度80m弯头阀门等管件的当量长度总计为60m管路的摩擦系数λ为0022离心泵的效率为60％求泵的轴功率分析贮槽液面为1-1 塔液面为2-2并以1-1为基准面根据柏氏方程gZ1 12 u12 P1ρ W gZ2 12 u22 P2ρ∑hfu1≈0 u2≈0 p1 0 表压 p2 300 表压 z1 0 z2 20 ∑hf ∑hf1∑hf2∑hf1 λlu22d∑hf2 λled∑ξ u22u 4qvπd2 4×303600×314×0062 295ms 进口ξ 1 05 出口ξ 2 1λ 0022∑hf 0022×140006＋0510 ×29522 2299Jkg W gz2＋P2ρ＋∑hf 981×20＋300×10001100＋2299 6988JkgP Wqvρη 6988×30×11003600×06 106761Js7 18分用一离心泵以40m3h的流量将20℃的水从开口贮槽送到某开口容器贮槽和容器的水位恒定液面高度差为30m管道均为φ80×25mm的无缝钢管吸入管长为20m排出管长为100m 均包括局部阻力的当量长度摩擦系数为002泵前后两测压口的垂直距离为05m泵安装在液面上方45m处允许汽蚀余量为25m20℃水的密度为1000kgm3饱和蒸汽压为2335kPa试求①泵的效率为70水泵的轴功率②泵能否正常操作解 1 在开口贮槽液面1-1与开口容器液面2-2间列柏努利方程Hf λl＋led∑ζu22g λ 002u 4qvπd2 40×4 314×00752×3600 2516msHf 002×120×251620075×2×981 1032mHe Z2－Z1＋ p2－p1 ρg＋Hf 30＋0＋0＋1032 4032mP qvHρgη 40×4032×1000×9813600×07 6278W泵实际安装在液面上45m处贮槽液面0-0与泵入口处1-1间允许安装高度为Hg p0-pv gρ --△hhf0-1Hf0-1 002×20×251620075×2×981 172mHg 1013－2335 ×10001000×981－25－172 587m为防止发生气蚀现象实际安装高度比理论值低1m即为487m故泵能够正常操作818分图示吸液装置中吸入管尺寸为管的下端位于水面下并装有底阀及拦污网该处的局部压头损失为若截面处的真空度为由截面至截面的压头损失为求1吸入管中水的流量2吸入口处的表压解以水面0-0为基准面在0-0与截面间列伯努利方程表压代入上式得①在截面与截面间列伯努利方程表压代入上式得②由①与②解得由①式可以解得表压9用离心泵把水从贮槽送至附图所示表压为1kgfcm-2的水洗塔中贮槽液面恒定其上方为大气压在某输送量下泵对每kg水作的功为3177Jkg管内的摩擦系数为0018泵的吸入管路和压出管路总长分别为10m及100m包括直管长及所有局部阻力当量长度管子采用Φ108×4mm的钢管若在泵的出口处装一压力表而测压处与泵入口处之间的位差和摩擦阻力均可忽略不计试求压力表的读数为多少kNm2解定贮槽液面为1-1管出口外侧为2-2液面为基准面列柏式Z1gP1ρu122we Z2gP2ρu222∑Wf而∑Wf λ LLe u2 2d 0018× 10100 u2 2×01 99 u2∴ 0003177 20×9807981001000099 u22∴u2 15ms再在测压口3-3与2-2间列柏式Z3gP3ρu322 Z2gP2ρu222∑Wf而∑Wf λL u22d 0018×100×152 2×01 2025Jkg∴ 0P310001522 18×980798100100002025∴ P3 2961×103Nm2 2961 Nm2表压10用离心泵将水从储槽送至水洗塔的顶部槽位维持恒定各部分相对位置如本题附图所示管路的直径均为76×25 mm在操作条件下泵入口处真空表的读数为2466×103 pa水流经吸入管与排出管不包括喷头的能量损失可分别按与计算由于管径不变故式中u为吸入或排出管的流速ms排水管与喷头处的压强为9807×103 pa表压求泵的有效功率水的密度取为1000 kgm3解已知d＝0071 mp1 -2466×103 pa在水面与真空表间列柏努利方程在水面与喷头间列柏努利方程1115分在逆流换热器内用20℃的水比热容42kJ kg·K 将流量为4500kgh 的液体由80℃冷却30℃其比热容为19kJ kg·K 液体走壳程对流传热膜系数为1700W m2·K 已知换热器由直径为Ф25×25mm的钢管组成钢管的导热系数λ 45 W m·K 管程走水对流传热膜系数为850 W m2·K 若水的出口温度不超过50℃假设污垢热阻热损失可忽略试计算 1 水的用量 2 传热面积解 1 水用量qmrCPr t2-t1 qmlCPl t2-t14500×19× 80－30 qml×42× 50－20 qml 3393kgh2 传热面积A－－传热基本方程Q KA △tm①求传热速率热负荷热损失不计则Q Qr qmrCPr t2-t1 4500×19× 80－30 3600 11875kW②求平均推动力△tm 〖 T－t2 － T－t1 〗ln T－t2 T－t180－50 － 30－20 In 3010 182K③传热系数Ko 4716 W m2·K④求传热面积A 11875×10004716×182 138m212在单管程单壳程列管换热器中用120℃的饱和水蒸汽加热管内的有机液体管内液体总流量为15000kgh温度由20℃升至50℃其比热容为176kJ kg·℃测得有机液的对流传热系数为790W m2·℃蒸汽冷凝传热系数为1×104 W m2·℃换热管的直径为Ф25×25mm忽略管壁热阻污垢热阻及热损失试计算传热面积解传热面积A－－传热基本方程Q KA △tm①求传热速率热负荷Q QL qmLCPl t2-t1 15000×176× 50－20 3600 220kW②求平均推动力△tm 〖 T－t2 － T－t1 〗ln T－t2 T－t1 120－20 － 120－50 In10070 841K③求传热系数1Ko doαi di Ri＋ bdo λ dm Ro＋ 1αo1Ko 2520×790＋1100001Ko 000168 Ko 595 W m2·K④求传热面积Ao 220×1000595×841 439m21310分某列管式加热器由多根Ф25×25mm的钢管组成将苯由20℃加热到50℃苯在管内流动其流量为15m3h苯的比热为176kJ kg·K 密度为858kgm3加热剂为130℃的饱和水蒸汽在管外冷凝已知加热器以外表面积为基准的总传热系数为700W m2·K 试求换热器面积解求A－－传热基本方程Q KA △tm1求传热速率热负荷Q QL qmLCPl t2-t115×858×176× 50－20 3600 18876kW2求平均推动力△tm 〖 T1－t2 － T2－t1 〗ln T1－t2 T2－t1130－20 － 130－50 In11080 942K3已知传热系数Ko 700W m2·℃4求传热面积Ao 18876×1000700×942 286m 214某列管式加热器由18根长3米Ф25×25mm的钢管组成将苯由20℃加热到60℃苯在管内流动其流量为16m3h苯的比热为176kJ kg·K 密度为858kgm3加热剂为120℃的饱和水蒸汽在管外冷凝已知苯在管内的对流传热膜系数为900W m2·K 水蒸汽的对流传热膜系数为13000 W m2·K 试校核该换热器能否使用解求A－－传热基本方程Q KA △tm①求传热速率热负荷Q QL qmLCPl t2-t116×858×176× 60－20 3600 26846kW②求平均推动力△tm 〖 T1－t2 － T2－t1 〗ln T1－t2 T2－t1120－20 － 120－60 In10060 783K 或80K③已知蒸汽的膜系数远大于苯的膜系数所以Ko≈900W m2·K④求传热面积Ao 26846×1000900×783 381m2 382m2⑤校核换热器的面积为AO nπdOL 18×314×0025×3 424 m2故该换热器能满足要求15在逆流换热器内用20℃的水将流量为4500kgh的液体由80℃冷却30℃其比热容为19kJ kg·K 液体走壳程对流传热系数为1700W m2·K 已知换热器由直径为Ф25×25mm的钢管组成钢管的导热系数λ 45 W m·K 管程走水对流传热系数为850 W m2·K 若水的出口温度不超过50℃假设污垢热阻热损失可忽略试计算传热面积解传热面积A－－传热基本方程Q KA △tm①求传热速率热负荷热损失不计则Q Qr qmrCPr t2-t1 4500×19× 80－30 3600 11875kW②求平均推动力△tm 〖 T－t2 － T－t1 〗ln T－t2 T－t180－50 － 30－20 In 3010 182K③传热系数Ko 4716 W m2·K④求传热面积A 11875×10004716×182 138m216有一列管换热器由Ф25×25mm的120 根钢管组成110℃的饱和水蒸气在壳方冷凝以加热在管内作湍流流动的某液体且冷凝水在饱和温度下排出已知液体平均比热为4187 kJkg·K由15℃加热到90℃管内对流传热系数为ai 800Wm2·K 蒸气冷凝的对流传热系数ao 11×104Wm2·K忽略污垢热阻壁阻和热损失每小时收集冷凝水2100kg在饱和温度下蒸气冷凝潜热R 2232kJkg试求传热面积解求A－－传热基本方程Q KA △tm求传热速率热负荷Q Qr GrR 2100×22323600 1302kw②求平均推动力△tm 〖 T1－t2 － T2－t1 〗ln T1－t2 T2－t1110－15 － 110－90 In9520 481K③求传热系数1Ko doαi di＋1αo 1Ko 2520×800＋1110001Ko 000165 Ko 606 或1Ko 1 αi＋1αo④求传热面积Ao 1302×1000606×481 447m21715分在单管程单壳程列管换热器中用120℃的饱和水蒸汽加热管内的有机液体管内液体流速为05ms总流量为15000kgh温度由20℃升至50℃其比热容为176kJ kg·℃密度为858kgm3测得有机液的对流传热系数为790W m2·℃蒸汽冷凝传热系数为1×104 W m2·℃换热管的直径为Ф25×25mm忽略管壁热阻污垢热阻及热损失试计算1换热管的根数2传热面积解1换热管根数nG uAρ150****0005×nπ0022 4×858 n 312传热面积A－－传热基本方程Q KA △tm①求传热速率热负荷Q QL GLCPl t2-t1 15000×176× 50－20 3600 220kW②求平均推动力△tm 〖 T－t2 － T－t1 〗ln T－t2 T－t1120－20 － 120－50 In10070 841K③求传热系数1Ko doαi di Ri＋ bdo λ dm Ro＋ 1αo1Ko 2520×790＋1100001Ko 000168 Ko 595 W m2·℃④求传热面积Ao 220×1000595×841 439m2应用四方面主要是轴功率计算要多些校核泵泵能否使用一看qvHP是否满足二看是否发生汽蚀现象安装高度一定要有比较过程二传热设计计算或校核传热基本方程依据 Q KA △tm①求传热速率热负荷－－Q Q i②求平均推动力－－一流体变温逆流或利用热量衡算式求温度再求推动力Q qmrCpr T1-T2 qmlCpl t2-t1 qmR Q③求传热系数④求传热面积管长⑤比较A或Q。
化工原理下册课后答案
第一章 蒸馏的习题解答1．.已知含苯0.5(摩尔分数)的苯—甲苯混合液,若外压为99KPa,试求该搭液的泡点温度。
苯和甲苯的饱和蒸气压数据见例14附表。
解：本题需用试差法确定溶液的饱和温度。
先假设一温度，查苯和甲苯的饱和蒸汽压 0A p 和0B p则000B A B P P x P P -=-，若所求的x 与题给的x 值相等, 则证明假设正确。
设假设温度恰为泡点温度, 否则需修正。
本题外压为99a KP ，据常压下苯~甲苯混合液的t-x-y 图 设该溶液的泡点温度091.5t C =，则查教材附录可知00.141.6,56.8A a B a P KP p KP ==9956.80.4980.5141.656.8x -==≈-故溶液的泡点温度为92C2. .正戊烷 (C 5H 12)和正己烷（C 6H 14）的饱和蒸气压数据列于本题附表,试求p=13.3KPa 下该溶液的平衡数据。
假设该溶液为理想溶液。
习题2附表解：由以下二式求,x y 的数据。
记0000,B AA B P P P x y x P P P-==- 求解本题时应确定温度范围以查取0A P 和0B P .由本题附表可知平衡温度在260.6 K 和289 K 之间，选取以上两温度间的若干温度，求,x y 。
计算过程从略，结果如下表所示：3.利用习题2的数据,计算:(1)平均相对挥发度；(2)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： α的计算结果处于本题附表的第二列1(4.70+4.94+5.14+5.30+4.04+3.79+3.68)=4.517mα=⨯平衡方程为 4.51(1)1 3.5m m x xy x xαα==+-+计算结果表明：由于α随t 略有变化，故用平均相对挥发度求得的,x y 与习题2 的结果稍有差异。
4．在常压下将某原料液组成为0.6(易挥发组分的摩尔分数)的两组分洛液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏,若汽化率为1/3,试求两种情况下的釜液和馏出液组成。
《化工原理》(第三版)复习思考题及解答
第0章绪论1）广义地说，凡工业生产的关键环节是_______________，这类生产便归属化工生产范畴。
（答：改变物质组成）2）为了便于管理及技术交流，很多行业从化工中划分出去，但它们仍属“化工大家族”中的一员。
这些行业有_______________等。
（答：石油化工，塑料工业，制药工业，硅酸盐工业……）3）生产工艺学是___________________。
（答：研究某一化工产品生产全过程的学科）4）化学工程是_____________________。
（答：研究化工生产中共性问题的学科）5）化工生产中虽然化学反应是核心，但前、后对物料的处理大都为物理加工过程。
这些对物料的物理加工过程称为___________。
（答：单元操作）6）介绍主要单元操作的原理、方法及设备的课程叫_______________。
（答：化工原理）7）物理量=__________×_____________（答：数，单位）8）基本单位：长度_______ ,质量_______ ,时间_______ 。
（答：m，kg，s）9）导出单位：力_______ ,功或能_______ ,功率_______ ,压强_______ （答：N, J, W, Pa）10) 有的单位前面有“字首” ，这些字首的意思是：k_______ ,c_______ ,m_______ ,μ_______。
（答：103,10-2,10-3,10-6）11）查得30℃水的粘度--μ×105 /Pa·S为80.12,表明μ= ______。
（答：80.12×10-5Pa.s）12）量纲是_____________。
如长度单位有m，cm，mm，km 等，其量纲为________ 。
（答：普遍化单位，L）13）物料衡算是对__________、 __________而言的。
[答：一定的时间间隔，一定的空间范围（控制体）]14）总的物料衡算式为__________________ 。
《化工原理》(第三版)复习思考题及解答
第0章绪论1）广义地说，凡工业生产的关键环节是_______________，这类生产便归属化工生产范畴。
（答：改变物质组成）2）为了便于管理及技术交流，很多行业从化工中划分出去，但它们仍属“化工大家族”中的一员。
这些行业有_______________等。
（答：石油化工，塑料工业，制药工业，硅酸盐工业……）3）生产工艺学是___________________。
（答：研究某一化工产品生产全过程的学科）4）化学工程是_____________________。
（答：研究化工生产中共性问题的学科）5）化工生产中虽然化学反应是核心，但前、后对物料的处理大都为物理加工过程。
这些对物料的物理加工过程称为___________。
（答：单元操作）6）介绍主要单元操作的原理、方法及设备的课程叫_______________。
（答：化工原理）7）物理量=__________×_____________（答：数，单位）8）基本单位：长度_______ ,质量_______ ,时间_______ 。
（答：m，kg，s）9）导出单位：力_______ ,功或能_______ ,功率_______ ,压强_______ （答：N, J, W, Pa）10) 有的单位前面有“字首” ，这些字首的意思是：k_______ ,c_______ ,m_______ ,μ_______。
（答：103,10-2,10-3,10-6）11）查得30℃水的粘度--μ×105 /Pa·S为80.12,表明μ= ______。
（答：80.12×10-5Pa.s）12）量纲是_____________。
如长度单位有m，cm，mm，km 等，其量纲为________ 。
（答：普遍化单位，L）13）物料衡算是对__________、 __________而言的。
[答：一定的时间间隔，一定的空间范围（控制体）]14）总的物料衡算式为__________________ 。
化工原理下册课后答案
第一章 蒸馏的习题解答1．.已知含苯0.5(摩尔分数)的苯—甲苯混合液,若外压为99KPa,试求该搭液的泡点温度。
苯和甲苯的饱和蒸气压数据见例14附表。
解：本题需用试差法确定溶液的饱和温度。
先假设一温度，查苯和甲苯的饱和蒸汽压 0A p 和0B p则000B A B P P x P P -=-，若所求的x 与题给的x 值相等, 则证明假设正确。
设假设温度恰为泡点温度, 否则需修正。
本题外压为99a KP ，据常压下苯~甲苯混合液的t-x-y 图 设该溶液的泡点温度091.5t C =，则查教材附录可知00.141.6,56.8A a B a P KP p KP ==9956.80.4980.5141.656.8x -==≈- 故溶液的泡点温度为92C2. .正戊烷 (C 5H 12)和正己烷（C 6H 14）的饱和蒸气压数据列于本题附表,试求p=13.3KPa 下该溶液的平衡数据。
假设该溶液为理想溶液。
习题2附表解：由以下二式求,x y 的数据。
记0000,B AA B P P P x y x P P P-==- 求解本题时应确定温度范围以查取0A P 和0B P .由本题附表可知平衡温度在260.6 K 和289 K 之间，选取以上两温度间的若干温度，求,x y 。
计算过程从略，结果如下表所示：3.利用习题2的数据,计算:(1)平均相对挥发度；(2)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： α的计算结果处于本题附表的第二列1(4.70+4.94+5.14+5.30+4.04+3.79+3.68)=4.517m α=⨯ 平衡方程为 4.51(1)1 3.5m m x xy x xαα==+-+计算结果表明：由于α随t 略有变化，故用平均相对挥发度求得的,x y 与习题2的结果稍有差异。
4．在常压下将某原料液组成为0.6(易挥发组分的摩尔分数)的两组分洛液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏,若汽化率为1/3,试求两种情况下的釜液和馏出液组成。
《化工原理》第三版答案
绪论习题
1） 1）
含水份 52%的木材共 120kg，经日光照晒，木材含水份降
至 25%，问：共失去水份多少千克？以上含水份均指质量百分数。
木材
照晒
木材
120(1-0.52)=(120-w)(1-0.25) w=43.2kg
2） 以两个串联的蒸发器对 NaOH 水溶液予以浓缩，流程及各符号意义如图 所示，F、G、E 皆为 NaOH 水溶液的质量流量，x 表示溶液中含 NaOH 的质量分数，
--
-
D
'
(
2.58
1 10
5
)
1.46 104
P'
(
1
1.0133
105
)
(1.8T ' )2.5 (1.8T ') 441
D' 9.218104 (T ')2.5
P'
T '245
7） 在冷凝器中蒸汽与冷却水间换热，当管子是洁净的，计算总传热系数的 经验式为：
式中 K——总传热系数，Btu/(ft2·h·℉)；
1kcal/(m.h.0C)=?J/(m.s.0C)写出导热系数的因次式。
∵1kcal=4.187×103J,1h=3600s
∴
1 kcal 4.187 103 J 1.163 W
m.h.0 C
3600 m.s.0 C
m.0 C
令各基本因次为：M — —质量，L — —长度，T — —温度， — —时间。
h1 600mm, h2 800mm, 水 103 kg / m3 油 860kg / m3 , h ? 860 9.81 0.60 103 9.81 0.80 103 9.81h h 1.32m
化工原理下册课后答案
第一章 蒸馏的习题解答1．.已知含苯0.5(摩尔分数)的苯—甲苯混合液,若外压为99KPa,试求该搭液的泡点温度。
苯和甲苯的饱和蒸气压数据见例14附表。
解：本题需用试差法确定溶液的饱和温度。
先假设一温度，查苯和甲苯的饱和蒸汽压 0A p 和0B p则000B A B P P x P P -=-，若所求的x 与题给的x 值相等, 则证明假设正确。
设假设温度恰为泡点温度, 否则需修正。
本题外压为99a KP ，据常压下苯~甲苯混合液的t-x-y 图 设该溶液的泡点温度091.5t C =，则查教材附录可知00.141.6,56.8A a B a P KP p KP ==9956.80.4980.5141.656.8x -==≈-故溶液的泡点温度为92C2. .正戊烷 (C 5H 12)和正己烷（C 6H 14）的饱和蒸气压数据列于本题附表,试求p=13.3KPa 下该溶液的平衡数据。
假设该溶液为理想溶液。
习题2附表解：由以下二式求,x y 的数据。
记0000,B AA B P P P x y x P P P-==- 求解本题时应确定温度范围以查取0A P 和0B P .由本题附表可知平衡温度在260.6 K 和289 K 之间，选取以上两温度间的若干温度，求,x y 。
计算过程从略，结果如下表所示：3.利用习题2的数据,计算:(1)平均相对挥发度；(2)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： α的计算结果处于本题附表的第二列1(4.70+4.94+5.14+5.30+4.04+3.79+3.68)=4.517mα=⨯平衡方程为 4.51(1)1 3.5m m x xy x xαα==+-+计算结果表明：由于α随t 略有变化，故用平均相对挥发度求得的,x y 与习题2 的结果稍有差异。
4．在常压下将某原料液组成为0.6(易挥发组分的摩尔分数)的两组分洛液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏,若汽化率为1/3,试求两种情况下的釜液和馏出液组成。