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=43.2kg
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，W 表示各蒸发器产生水蒸汽的质量流量。若
，
，
，
，问：W 1、W 2、E 、x 1各为多少？
W 1kg/s W 2kg/s NaOH F=6.2Kg/s 2 =0.30
X 0=0.105
W 1:W 2=1:1.15 , X---(Wt),x 1,w 1,w 2,D,E=? 对控制体I ，NaOH 物料衡算：Fx 0=Ex 2
即 6.2×0.105=E ×0.30
E=2.17 kg/s
W 1+W 2=F-E=6.2-2.17=4.03 kg
W 1=4.03/2.15=1.87 kg/s ，W 2=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=0.15
3)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==
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。 1kcal/(m.h.0C)=?J/(m.s.0C)写出导热系数的因次式。 ∵1kcal=4.187×103J,1h=3600s ∴
∴ F D FX DX 45.094
.0?
F D 0413
.0545.094.045.045.094.045.0545.0,445.0=∴?+?=+?=?==∴
W W W
X X WX D F F
W
F D 即又1
320030../.163
.1..360010187.4..1--===?=T ML T
L L
L M T L M C
m W C s m J C h m kcal ττττ）（导热系数因次式—时间。——温度，——长度，——质量，—令各基本因次为：
5)已知理想气体通用常数
物理大气压·升/(摩尔·K)，试求采
用J/(kmol ·K)时R 的数值。
解：写出以J/（kmolk ）的单位为理想气体通用常数R 之值。 ∵1物理大气压=1.0133×105
N/m 2
，1升=10-3
m
3
∴R=0.08205
6） 水蒸汽在空气中的扩散系数可用如下经验公式计算：
式中 D ——扩散系数，英尺2/h ；
p ——压强，atm ； T ——绝对压强，
。
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：D —m 2/s ，p —Pa ，T —K 。
解:经验公式的单位换算:
∵1英尺2/h=0.30482/3600m 2/s=2.58×10-5m 2/s,1atm=1.0133×105pa, 温差 1k=1.80R
K kmol J
k kmol m m N K .8314
.)/1010100133.108205.0.3
23
35=???
=?--（摩尔，，升物理大气压4411046.15
.24+?
?=-T T P D
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·℉)；
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：
《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/m3，
解：h
1=600mm，h
2
=800mm，问H为多少mm？
245
'
)'
(
'
10
218
.9
'
441
)'
8.1(
)
8.1(
)
10
0133
.1
1
('
10
46
.1
)
10
58
.2
1
(
5.2
4
5.2
'
5
4
5
'
+
=
?
=
+
?
?
?
=
?
-
-
-
T
T
P
D
T
T
P
D
8.0
1
00040
.0
1
+
=
8.0
5
8.0
)'(
3937
1
10
045
.7
'
1
)
3048
.0/'(
268
1
00040
.0
)
678
.5/1('
1
u
K
u
K
+
?
=
∴
+
=
-
m
h
h
h
m
kg
m
kg
mm
h
mm
h
32
.1
81
.9
10
80
.0
81
.9
10
60
.0
81
.9
860
?
,
/
860
/
10
,
800
,
600
3
3
3
3
3
2
1
=
∴
?
=
?
?
+
?
?
=
=
=
=
=
油
水
ρ
ρ
2.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。
3.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 。
4．4．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。
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。
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。如图。指示液是ρ=920kg/m 3的乙醇水溶液。气体密度为1.20kg/m 3。读数R=100mm 。问p 1与p 2的差值是多少mmHg ？
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/m 3。当管路内气体压强p 与外界大气压p 0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R 0为多少？
??=∴-=???-=??-=???
---?=??=----=---12
7.724,04763.040810190.181.9)760/(10190.181.910190.1)2.2938314/(291514080
5
5
P P p mmHg P p Ln dz p dp p p gdz d ②代入①，得
②①解：ρρN
dz gz P F 54
23501045.12/481.9103410013.13)(3?=???+???=+=?水ρ3
45/439.12.293831429
)1081.020.010013.1(m Kg RT PM =????+?==ρ解：3/1'123
2'3132)/1(/)3/4())3/4(--=∴=-ρρρπρπR R g R g R R （解：mmHg
31.23.30820sin 1.081.9)20.1920(20sin )(:0021＝解Pa gR P P i =??-=-=-ρρ
7．7．某倾斜的等径直管道内有某密度ρ的液体流过。如图。在管道的A 、B 截面设置了两套U 形压差计测压差，下测用的是一般U 形压差计，上测用的是复式U 形压差计，所用的指示液均为密度是ρ1的同一种液体。复式压差计中两段指示液之间的流体是密度为ρ的流过管道内的液体。试求读数R 1与R 2、R 3的关系。
9)将水银倒入到图示的均匀管径的U 形管内，水银高度h 1=0.25m 。然后将水从左支管倒入，测得平衡后左支管的水面比右支管的水银面高出0.40m 。试计算U 形管内水与水银的体积比。
解：
1
习题9附图
如图所示1--1为等压面, ∴p 1=p 1’
∴ρ水g(R 1+R 2) = ρ水银gR 2 103?(0.4+R 2) = 13.6?103R 2 ∴ R 2 = 0.0317m
V 水银 = d 2(2h 1+L)
V 水 = d 2(R 1+R 2)
∴ V 水银/ V 水 = (2h 1+L)/ (R 1+R 2) = (2?0.25+0.015)/(0.4+0.0317) = 1.19 10) 一直立煤气管，在底部U 形压差计h 1=120mm ，在H=25m 高处的U 形压差计h 2=124.8mm 。U 形管指示液为水。管外空气密度为1.28kg/m 3。设管内煤气及管外空气皆静止，求管内煤气的密度。
m
R R gR P P Pa gR P P Pa
D d gR gR P P 0493.081.910008.4847.48035.081.9)8601000()(8.484160/6(35.081.986035.081.9)8601000()/()(000
101202
2
1120=∴?==-=??-=-≈-=??+??-=+-=-即③②）解：①ρρρρρρ3
213
21)()()(R R R gR gR gR i i i +=∴-+-=-ρρρρρρ 解：
π
4π
4
H
2’ 解：
1’ p 1－p 1’= ρ水?gh 1 ??(1) p 2－p
2’= ρ水?gh 2 ??(2) (1)减(2)，得
(p 1－p 2)－(p 1’－p 2’) = ρ水?g(h 1－h 2) ??(3)
其中 p 1－p 2 = ρ煤?gH ，p 1’－p 2’ = ρ空?gH ，代入(3)式,得： ρ煤?gH －ρ空?gH = ρ水?g(h 1－h 2)
即 ρ煤 = ρ水?(h 1－h 2)/H ＋ρ空 = 103(0.120－0.1248)/25＋1.28
= 1.088 kg/m 3 11．以2”的普通壁厚的水煤气钢管输送15℃的清水，水在管内满流。已知水流速u=1.5m/s ，求水的质量流量、质量流速和体积流量。
12．如图所示，质量为3.5kg ，面积为40×46cm 2的一块木板沿着涂有油的斜面等速向下滑动。已知v=1.2m/s ，ζ=1.5mm （油膜厚度）。求滑油的粘度。
s
Kg s m uA V m Kg m A mm /306.3999102076.25.1UA W /10309.310206.25.1/99910206.2)0035.02060.0()4/(,6033333
232=???==?=??===?=?-?=----ρρπ质量流量体积流量水的密度壁厚横截面积解：管子，查得外径)/(14999995.12m s kg u G ?=?==ρ质量流速
解： τ
α 5 12
V α
G
δ
从受力分析 Gsin α = τA mg sin α = τA
∴τ = =3.5?9.81?/(40?46?10-4) = 71.77 N/m 2 τ = μ= μ
∴μ = = 71.77?1.5?10-3/1.2 = 0.0897 Pa ?s
13．以压缩空气将某液体自储槽压送到高度H=5.0m 、压强p 2为2.5at （表压）的容器内，如图。已知液体密度ρ=1800kg/m 3，流体的流动阻力为4.0J/kg 。问：所需的压缩空气压强p 1至少为多少at （表压）？
14．水以70m 3/h 的流量流过倾斜的异径管通。如图。已知小管内径d A =100mm ，大管内径d B =150mm ，B 、A 截面中心点高度差h=0.3m ，U 形压差计的指示液为汞。若不计AB 段的流体流动阻力，试问：U 形压差计哪一支管内的指使液液面较高？R 为多少？
mg A sin α513dv dy V δτδ
V Pa P u h u P gH P P kg J h
m kg at P m H f f
5412
2
222
1
13
210407.3)
0.41800
1081.95.20.581.9(1800)()2
(2?
,/0.4/1800,(5.2,0.5?=+??+?=∴+++======∑∑表略去表）解：ρρρ
15．水以6.4×10-4m 3/s 的流量流经由小至大的管段内。如图。小管内径d 1=20mm ，
大管内径d 2=46mm 。欲测1、2两截面处水的压差，为取得较大的读数R ，采用倒U 形压差计。已知压差计内水面上空是ρ=2.5kg/m 3的空气，读数R=100mm 。求水由1至2截面的流动阻力∑h f 。
16．水从喷嘴口1-1截面垂直向上喷射至大气。如图。设在大气中流束截面保持
圆形，已知喷嘴内直径d 1=20mm ，出喷嘴口水流速u 1=15m/s 。问：在高于喷嘴出口5m 处水流的直径是多大？忽略摩擦阻力。
解：1--1与2--2之间列柏努利方程
gz 1＋u 12/2＋p 1/ρ = gz 2＋u
22/2＋p 2/ρ z 1 = 0，z 2 = 5m ，p 1 = p 2 ∴ u 12/2 = gz 2＋u 22/2
∴152/2 = 9.81×5＋u 22∴ u 2又， u 1d 12 = u 2d 216附图
∴d 2 = (u 1/u 2)1/2d 1 = ?0.020 = 0.0231 m 17．高、低水库的水面高度差H=42m ，水流量为30m 3/s ，水流的总阻力为4.5mH 2O 。
如图。已知透平的效率η=0.78，试计算透平的输出功率。 解：u 1=u 2=0，p 1=p 2，z 2=0，支管内的高。左支管内指示液位比右可见，
（即（由①，②式得②
①
解： ,020.0248.210.11081.910)0.16.132) /10.1)
15.0)(4/(3600
/70/48.2)15.0)(4/(3600/70)()()(2
)(2)(2
23
32
22
22
2m R R U U gR s m U s m U gR P P U P U P A
B B A i B m A m B B m A A m i -=∴-=
??--=
-====
-----=----+=+ρρρππρρρρkg J U U P P h
Pa gR P P s
m U s m U m m f
i m m /02.12385.0037.2105.978()(5.97810.081.9)5.21000()()(/385.0)046.0)(4/(104.6/037.2)
020.0)(4/(104.62
23
22212
1122
4
22
4
1=-+-=+-=
=??-=-=-
=?==?=∑--ρ
ρρππ）（）解：151126
/.
z 1=H=42m
1--1与2--2间列柏努利方程 H gz 1+u 12/2+p 1/ρ+W s = gz 2+u 22/2+p 2/ρ+∑h f
W s =－gz 1+∑h f
=－9.81?42＋4.5?9.81?103/103 2 2 =－368 J/kg
N a = W s ?V ρ =－368?30?103=1.10?107 W
∴N e = N a ?η = 1.10?107?0.78=8.61?106 W=8.61?103 kW 18．某水溶液在圆直、等径管内层流动。管内半径为R 。设测点流速的探针头位置与管轴线的距离为r 。问：测点相对位置
为多少时该点的点流速等于平
均流速？
19．以水平圆直管输送某油品。管内径为d 1，管两段压差为 。因管道腐蚀，拟更换管道。对新装管道要求如下：管长不变，管段压降为原来压降的0.75，而流量加倍。设前后情况流体皆为层流。问：新管道内径d 2与原来管内径d 1之比为多少？
20．在机械工程中常会遇到流体在两平行固体壁的间隙中作一维定态流动的情况。如图。设流动为层流。设间隙厚为2y 0，试证流体沿y 轴向点流速呈如下抛物线规律分布：
解：对长度L ，高度y ，宽度为1的流体元作受力与运动分析:
R r /1707
.02/2/])/(1[2/2//])/(1[121max max max 112max ==∴-===-=R r R r V V V U V R r R r V V 即时，令解：一般式：28.1)(75.0321
2
4
2112124
2
=∴
?==??∝
=?d d d d
V V P P d v d ul
P μ解：层流0)()(=---L dy dV Ly dx dP m μydy dx dP dV m μ1)(=即：C
y dx dP V m +--=∴2)(1μ
21．粘度为μ，密度为ρ的液体沿铅垂向平壁膜状流下。如图。设液体层流流动，液膜厚度为δ，平壁宽度为B 。试推导任一流动截面上液体点流速v 随y 的变化
规律，并证明平均流速
解：取宽为B,长为dx ,高为y 的流体元作受力与运动分析:
22)串联两管1、2，d 1=d 2/2，L 1=80m ，Re 1=1600，∑h f1 = 0.54m 液柱，∑h f2 = 56mm 液柱，求L 2。局部阻力可略。
解： ∵Re = ∝ ，Re ,2 / Re ,1 = d 1 / d 2 =1/2，
∴ Re ,2 = Re ,1 /2 = 1600/2 = 800，两管内皆为层流
又，∑h f = 32μul / (ρgd 2) ∝ 32μVl / (d 2ρgd 2) ∝ l/d 4
∑h f,2 /∑h f,1 = (d 1/d 2)4?l 2/l 1 即 56/540 = (1/2)4?l 2/80 ∴l 2 = 133 m
23)原ρ1=920kg/m 3，μ1=1.30P ，现ρ2=860kg/m 3，μ2=1.15P ，层流，W 2/W 1=1.30 求：?p f1/?p f2。局部阻力不计。
解：层流，?p f = 32μul / d 2= 32μWl / (d 2?ρ?d 2) ∝
∴?p f,2 / ?p f,1 = (μ2/μ1)?(W 2/W 1)?(ρ1/ρ2) = ?1.30?= 1.23
24) 24) 某牛顿型流体在圆、直、等径管内流动，在管截面上的速度分布可
))((21))((1,0,22
02200y y dx
dP V y y dx
dP C V y y m m --=
∴--===μμ又μδρ33
g ?0
)()(=??--???dx B dy dV
g y dx B μρC
y g V ydy g dV +??-=?-=2.:2
μρμρ即)(22,0,22
2
y g V g C V y -?=
∴?=
==δμρδμ
ρδ又3332
23)3(2)(2δ
μ
ρδδμρδμρgB gB V dy y gB dy B V dV ?=-?=?-?=??=μδρδ33
g B V U m ?=
=∴4V d ρπμ1
d π
4π
4μρW 115130.
.920860
表达为v=24y-200y2，式中：y ?截面上任一点至管壁的径向距离，m；v ?该点的点流速，m/s。试求：(1)管半径中点处的流速。
(2)管壁处的剪应力。该流体的粘度为0.045P
a
?s。
解：若为层流，v = v
max [1－(r/R)2] = v
max
[(R2－r2)/ R2] = v
max
(R－r)(R+r)/R2
= v
max y(2R－y) / R2 = 2 v
max
y /R－v
max
y2/R2
可见，该流型为层流
∵2v
max / R = 24，v
max
/ R2 = 200，二式相除，得
(v
max / R2) / (2v
max
/ R) = 1/(2R) = 200/24
∴R = 0.06m
i . y = 0.06/2 = 0.03m，v = 24y－200y2 = (24?0.03)－(200?0.032)
=0.54m/s
ii. dv/dy = 24－400y , dv/dy ∣
y=0
= 24
∴τw = μ( dv/dy )y=0 = 0.045?24 = 1.08 N/m2
25) W= 35T/h，H= 20m，?108?4mm，μ = 2840cP，ρ = 952kg/m3，η = 50%， N= 85kW，求包括局部阻力当量管长的总管长。
解： W = 35T/h = 35?103kg/h
d = 108－4?2 = 100mm = 0.1m ，μ = 2840cP = 2.84Pa?s
N
e
= Nη = 85?103?0.5 = 4.25?104 W
W s = N
e
/W = 4.25?104?3600/(35?103) = 4371 J/kg
1--1与2--2间列柏努利方程
gz
1+u
1
2/2+p
1
/ρ+ W
s
= gz
2
+ u
2
2/2+p
2
/ρ+∑h
f
z 1 = 0，z
2
= H = 20m，u
1
= u
2
= 0，p
1
= p
2
∴ W s = gH+∑h f
∴∑h f = W s－gH = 4371－9.81?20 = 4175 J/kg
u ===35?103/ (3600?952??0.12) = 1.30 m/s
Re === 43.6 < 2000 ∴层流
λ=== 1.47
∵∑h
f
= λ??u2/2
∴=?2/u2 = ?2/1.302 = 336 m
26．某有毒气体需通过一管路系统。现拟用水在按1/2尺寸缩小的几何相似的模型管路系统中做实验予估实际气流阻力。实际气体流速为20.5m/s，密度为1.30kg/m3，运动粘度为0.16cm2/s。实验用水的密度为1000kg/m3，运动粘度为0.01cm2/s。为使二者动力相似，水流速应为多少？若模型实验测得流动阻力为15.2J/kg，实际气体的流动阻力是多少？
欲满足动力相似，必须R
e,其=R
e,水，
设气体管径为d,
V A W
A
ρ
π
4
duρμ010130952
284
..
.
??
64 Re
64 436.
l le
d
+∑
l le +∑∑hf d?
λ
4175010
147
?.
.
即
27．某实验室拟建立流体通过圆直、等径管内的阻力测试装置，有两个方案，一
个方案是采用20℃清水为工质，水流速不超过3.0m/s ；另一方案以p=1atm 、20℃空气（按干空气计）为工质，流速不超过25.0m/s ，要求最大 。问：两方案需要的管内径各为多少？若管子绝对粗糙度皆为0.1mm ，二者管长与管内径之比都是150，采用以上算得的管径（需按无缝钢管选接近的规格），问：二者最大流速时管路阻力各为多少？
28．试证明流体在圆管内层流时，动能校正系数
。
水水气（（)01.0)2/)16.05
.20(
U d d ?=?s
m U /56.2=∴水∑∑∑=∴==?==kg kJ h h U h U P E E E f f
f m U U U /7.974)56..22
.15()5
.20(
,222
2,,气水气
水气即，动力相似，必ρ∑∑=??==∴=?=???==?==?=∴???=
==??===??==∴=?=??==?==?=∴??=
====------kg
J U d h R s m U d mm m
d d R s m u s Pa m kg kg
J u d h R s m U d mm m
d d R s m u CP m kg f
e e
f e e /11252
25150024.021024
.0 1003.1)1081.1/(205.125062.0/251061.162/1.0/,368060.01081.1205
.12510/25,1081.1,/205.1/4.182
31500274.0210274
.01002.110/100.3034.0 /0.31094.234/1.0/ ,1360333.0001
.01000
0.310/0.3,1,/10002
25535
5532
2533353λλε?μρλλε?μρ查得时，无缝钢管，采用②方案二：查得，时，无缝钢管采用①方案一：)
(123
3
R A A dA V A U
πα=--=
?
流动面积，解： 2
/],)/(1[m ax 2m ax V U R r V V =-=层流：?
?
-=-=
R
R
rdr
R r A
U V rdr R r V A U
323
3
m ax
3
2
m ax 0
3
])/(1[22]})/(1[{1ππα
29．试按
规律推导湍流的
值。
30．某牛顿型流体在圆、直、等径管内流动，管子内半径为50mm 。在管截面上的流速分布可表达为 ，式中：y ——截面上任一点至管壁的径向距离，m ；v ——该点的点流速，m/s 。试求：（1）流型；（2）最大点流速v max 。
解：设v = v max (1－r/R)1/6= v max ()1/6 = (v max /R 1/6)?y 1/6，故该流型为湍流。 又 ∵v max /R 1/6 = v max /(0.050)1/6 = 2.54 ∴v max = 1.54 m/s
31．某直管路长20m ，管子是1”普通壁厚的水煤气钢管，用以输送38℃的清水。新管时管内壁绝对粗糙度为0.1mm ，使用数年后，旧管的绝对粗糙度增至0.3mm ，若水流速维持1.20m/s 不变，试求该管路旧管时流动阻力为新管时流动阻力的倍数。
2
8)2(28
/12
/0
82))(sin (22
/,;0,0,)/(1,sin /2
32
382/07323
max 62/0
33
max
22=?=∴==?-=?=∴=====-=???R U R U Cos dCos Cos A
U R V d RCos R Cos A U V R r r Cos R r R r ππαπθθθπθθθθπαπθθθθππ其中当则令60
49
12049212049
1578701]15787[)7/8(2))(1(21(,/1)/1(22max 2max 7/157/81
7/1max 20
1
71
max 0
max 71
=?===
-=-=-=--=∴-=-==--=?=?????
V R V V U x x dx
x x V R Rdx x R x V V Rdx
dr x R r x R r rdr
R r V rdr V V S S R
R
S πππππ则
其中），令R r
R -041
.0 ,1070.327/1.0/1072.4)106814.0/(9.99220.1027.034
3=?==?=???=--λε查得解：①新管：d R e ∑=?=kg
J h f /8.15220.1027.0200296.02
32．某流体在光滑圆直管内湍流流动，设摩擦系数可按布拉修斯公式计算。现欲使流量加倍，管长不变，管内径比原来增大20%，问：因摩擦阻力产生的压降为原来的多少倍。
33．如图所示，某液体在光滑管中以u=1.2m/s 流速流动，其密度为920kg/m 3，粘度为0.82cP 。管内径为50mm ，测压差管段长L=3m 。U 形压差计以汞为指示液。试计算R 值。
解：在1--1与2--2间列柏努利方程：
gz 1+u 12/2+p 1/ρ = gz 2+ u 22/2+p 2/ρ+∑h f 或(p m,1－p m,2)/ρ = ∑h f (u 1= u 2)
∴(ρi －ρ)gR/ρ = (0.3164/Re 0.25)??u 2/2
其中Re == 0.05?1.2?920/(0.82?10-3) = 6.73?104 则(13.6-0.92)?103?9.81R/920=[0.3164/(6.73?104)0.25]?(3/0.050)?(1.22/2)
∴R = 6.28?10-3 m 34．有一高位水槽，其水面离地面的高度为H 。如图。水槽下面接有2”普通壁厚水煤气钢管130m 长，管路中有1只全开的闸阀，4只全开的截止阀，14只标
39
.18.15/9.21//9.21220.1027.020041.0041.0.011.027/3.0/,1072.4:2
4==∴=?====?=∑新管阻力旧管阻力查得②旧管kg J h d R f e λε41.12.12)()(.2.1,28)4(3164.0875
.475.175.42175.1121
21
2
1275
.475
.152225.0522
=====∝??=
?=∑∑∑d d V V h
h d d V V d V d lV d V d lV h f f f 则当解：
πμ
πρπλl
d du ρ
μ
准 90°弯头。要求水流量为10.5m 3/h ，设水温20℃，ε=0.2mm ，问：H 至少需多少米？
35．承第34题，若已知H=20m ，问水流量多少m 3/h ？
36．有两段管路，管子均为内径20mm 、长8m 、绝对粗糙度0.2mm 的直钢管，其中一根管水平安装，另一根管铅垂向安装。若二者均输送20℃清水，流速皆为1.15 m/s 。竖直管内水由下而上流过。试比较两种情况管两端的额修正压强差与压强差。要用计算结果说明。
4
32
100.7001.0/1032.1053.0,/32.1)053.0(4
3600
/5.1053,5.360?=??===
=?e R s m U mm d mm π
?解：管子规格：m 71.92
32.15.175.0144.6417.0232.1053.01300292.0g m 93.102
32.1053.06.11417434.01300292.0232.15.1g 5
.00/m
6.1l 75.090m
34.0l 17.0m 17l 4.60292.01077.353/2.0/2
222e 0e e 3=?
?+?+?==?
?+?++?+?=≈=?==-H H H H A A d ）＋＋（方法二：方法一：＝）
突然缩小（＝，
＝标准弯头
＝，＝阀（全开）闸＝，＝截止阀（全开），查得大小ξξξξλεh
m V d R s
m U U e /2.14360079.1)053.0(4
029.0.1077.353/2.0/,1049.9001.0/1079.1053.0/79.1,2
)053.06.11417434.0130029.05.1(2081.9029
.0323432
=??=
=?==?=??==?+?+++=?=-π
λλελ正确，计算有效。所设查得解：设∑=====?=??=（与管向无关）查得解：kg J h d f e /7.10215.1020.080405.00405.0,01.020/2.0/,103.2001.0/1015.1020.0R 2
43λε2
12,1,P P P P m m -=-①水平管：
37．有A 、B 两根管道并联。已知：l A =8m ，d A =50mm ，l B =12m ，d B =38mm （上述l 中包含了局部阻力，d 指内径）。流体工质是常压、20℃的空气（按干空气计）。总流量是200kg/h 。问：B 管的质量流量是多少？分支点与汇合点的局部阻力可略。ε皆为0.2mm 。
38．某水塔供水流程如附图的a)图所示，管长为L 。现需增加50%的流量，拟采用b)流程。b)流程中各管管径均与a)流程的相同，其L/2管长为两管并联。设局部阻力不计，所有管内流体流动的摩擦系数λ值均相等且为常数。问：b)方案能否满足要求。
Pa
Z Z g P P P P gZ P gZ P P P Pa P P P h P P P P U U h U P U P m m m m m m a f m m f m m 434122,1,2122112.,1,42,1,4212,1,212
2
2,211
,1092.8881.9101007.1)()()
()((1007.11007.107.17.101000)
(2
2?=??+?=-?+-=-∴?+-?+=-?=-?==?==-=-∴=++=+∑∑ρρρρρρ 计算同①）动：
②铅垂管。流体向上流h
Kg W h Kg W R R h kg W h Kg W W W d R h kg W d R h
Kg W l d l d W W d B d A s
Pa m kg B A B A B B e A e B A B A B A B B B e B A A e A A
A B B
B A B
A
B A B B A A /56,/144,034
.0,1088.2,
0302.0,1063.5,/56,/14458.2/,034.0,0302.0034.0,1026.5/,1091.210
81.1038.03600/5.564/5.565.1432000302.0 ,004.0/,1061.51081.1050.03600/5.1434/5.14354.3/54.2(20054
.28
0285.012
031.0)89/50(031.0,0285.0031.0,1026.538/2.0/0285.0,004.050/2.0/1081.1,/205.1]['4,4,'
345
,'
45
,55
5353===?==?=======?=?=????=
=-===?=????=
===???=????====?=====??==-----值与原设的一致，故因核算得的查得查得算得再设查得查得）设在阻力平方区，管：在阻力平方区，管：空气：解‘
λλλλλλλεπλεπλλλλλλελεμρ52218)(gd lV H A πλ=解：522
25222)2/1(8)2/)(2/1(8)(gd V gd V H B πλπλ+
=
39．某七层的宿舍楼，第四至第七层楼生活用水均来自房顶水箱。如图。若总输
水管为 普通壁厚水煤气钢管，各层楼自来水支管为 普通壁厚水煤气钢管。所用的阀皆为截止阀。水箱内水深2m 。有关尺寸示于附图。试计算：（1）只开
七楼的阀且阀全开时，V 7为多少？（2）当四楼及七楼的阀都全开，五、六楼的阀全关，V 4及V 7及各为多少？计算支管阻力时只计入局部阻力，直管阻力可略。设λ皆为0.040。
40．用离心泵将水由水槽送至水洗塔内。水槽敞口。塔内表压为0.85at 。水槽
水面至塔内水出口处垂直高度差22m 。已知水流量为42.5m 3/h ，泵对水作的有效功为321.5J/kg ，管路总长110m （包括局部阻力当量管长），管子内径100mm 。试计算摩擦系数λ值。
解：1--1与2--2间列柏努利方程：
gz 1+u 12/2+p 1/ρ+W s = gz 2+ u 22/2+p 2/ρ+∑h f z 1= 0，z 2= 22 m ，u 1= 0，p 1(表)= 0
的要求。不满足流量增加001
22
2222
1
50)(265.1,2
1421B V V V V V =+?=∴''211''21s
m V s m V V V V V V V V V V s
m V s m U U U U U U m
L m L A A mm d mm mm d mm e e /10348.5,/10035.110411.110376.18.111)(1059.704.15301575.0(8)101575.02
.104.04.6()041.0(8)041.035.034.1104.0()
4.1181.9()0157
5.0(8)101575.02
.104.04.6()041.0()(8)
041.02.204.05.0()6.1581.9(:
./1047.5/81.22
)1476.0()
041.02.204.05.0(2)101575.02.104.04.6(2.481.91476.0)41/75.15(35.0;2.1,,5.00/;4.6,75.15,75.225.21.41,5.3483473342
4827827454
2
2442244
2274
227434772
77
27
72---?=?=?=?+=+?-+++?+=?+++=++-??==∴++++=?=====≈==?=?经试差得：化简，得）七楼的阀②只开四总管①只开七楼得阀：
三通（直通），三通（直入旁出）），
突然缩小（全开阀门阀，支管为解：总管为大小总ππππζζφφ
u 2= =42.5/(?0.12?3600) = 1.50 m/s
p 2= 0.85at = 0.85?9.81?104 = 8.34?104 Pa
∴W s = gz 2+u 12/2+p 2/ρ+∑h f 即321.5= 9.81?22+1.502/2+8.34?104/103+∑h f ∴∑h f = 21.2 J/kg
∑h f =
u 2/2 = ?1.502/2 = 21.2 ∴λ= 0.0171
41．35℃的水由高位槽经异径收缩管向下流动。如图。若不考虑流动阻力，为保证水在流经收缩管时不发生汽化现象，收缩管的管径应限制在多大尺寸以上？当地大气压为1atm ，35℃的水的密度为994kg/m 3，饱和蒸汽压为5.62kPa 。H=12m ，h=8m
，d=150mm （内直径）。
习题41附图
解：1] “1--1”至“3--3”列柏努利方程
gz 1+ p 1/ρ+u 12/2= gz 3+ p 3/ρ+ u 32/2 ∵p 1= p 3，z 3 = 0，u 1 = 0
∴u 3 === 15.3 m/s 2] “2--2”至“3--3”列柏努利方程
gz 2+ p 2/ρ+u 22/2= gz 3+ p 3/ρ+ u 32/2
2截面刚液体汽化时，p 2= 5.62kPa ，则
9.81?8+5.62?103/994+u 22/2 = 1.013?105/994+15.32/2 ∴u 2 = 16.4 m/s
V A π
4λl le d +?λ11001.21
gz 298112??.
3] ∵u 3d 32 = u 2d 22 即 15.3?1502 = 16.4d 22 ∴d 2 = 145 mm
42．如附图所示，水泵抽水打进B 、C 水槽。已知各管内径相等，且A —B 段、A —C 段和OA 段（不包括泵内阻力）的管道长与局部阻力当量管长之和 相
等。设摩擦系数λ值皆相同，过程定态。求
。
C
解：由“A →B E A －E C = α V C 2
E A －E B = α V B 2 ∴ E C －E B = α (V B 2－V C 2) 代入数据：9.81?(8.0－5.0) = α (V B 2－V C 2)
即： 29.4 = α (V B 2－V C 2) ……(1) 由“O →B ”得
W s = E B + α (V C +V B )2+ αV B 2
代入数据：150 = 9.81?5.0+ α (V C +V B )2+ αV B 2 即： 101 = α (V C +V B )2+ αV B 2 (2)
(2)/(1)，得 [(V C +V B )2+V B 2]/( V B 2－V C 2)= [(V C /V B +1)2+1]/[1－(V C /V B )2]
解得：V C /V B = 0.387
43．在θ108×4mm 的圆直管内用毕托管测点流速。已知管内流体是平均分子量为35的混合气体，压强为200mmH 2O （表压），外界大气压为1atm ，气温为32℃，气体粘度为0.02cP 。在测管轴心处v max 时，U 形压差计读数R 为10mm ，压差计指
示液为水。问：管内气体流量是多少m 3
/h?
101
294.=
s
m gR
V m kg i /7.1143.1010
.081.9)43.11000(2)(2/43.1)32273(831435
)10013.181.91020.0(m ax 3
53=??-=
-=
=+???+??=ρ
ρρρ解：81
.0,1037.81020.043.110.07.11max 4
3
max =?=???=
-V U R 查得
下册第一章蒸馏 解： 总压 P=75mmHg=10kp 。 由拉乌尔定律得出 0 A p x A ＋0 B p x B =P 所以 x A = 000B A B p p p p --；y A =p p A 00 00B A B p p p p --。 因此所求得的t-x-y 数据如下： t, ℃ x y 113.7 1 1 114.6 0.837 0.871 115.4 0.692 0.748 117.0 0.440 0.509 117.8 0.321 0.385 118.6 0.201 0.249 119.4 0.095 0.122 120.0 0 0. 2. 承接第一题，利用各组数据计算 （1）在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度i α,取各i α的算术平均值为α，算出α对i α的最大相对误差。 （2）以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y-x ”关系,算出由此法得出的各组y i 值的最大相对误差。 解： （1）对理想物系，有 α＝00B A p p 。所以可得出
t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 i α 1.299 1.310 1.317 1.316 1.322 1.323 1.324 1.325 1.326 算术平均值α= 9 ∑i α=1.318。α对i α的最大相对误差＝ %6.0%100)(max =?-α ααi 。 （2）由x x x x y 318.01318.1)1(1+=-+= αα得出如下数据： t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 x 1 0.837 0.692 0.558 0.440 0.321 0.201 0.095 0 y 1 0.871 0.748 0.625 0.509 0.384 0.249 0.122 0 各组y i 值的最大相对误差= =?i y y m ax )(0.3%。 3.已知乙苯(A )与苯乙烯(B )的饱和蒸气压与温度的关系可按下式计算: 95.5947 .32790195.16ln 0 -- =T p A 72 .6357.33280195.16ln 0 --=T p B 式中 0 p 的单位是mmHg,T 的单位是K 。 问:总压为60mmHg(绝压)时，A 与B 的沸点各为多少?在上述总压和65℃时,该物系可视为理想物系。此物系的平衡气、液相浓度各为多少摩尔分率？ 解： 由题意知 T A ==-- 0195.1660ln 47 .327995.59334.95K ＝61.8℃ T B ==--0195 .1660ln 57 .332872.63342.84K=69.69℃ 65℃时，算得0 A p ＝68.81mmHg ；0 B p =48.93 mmHg 。由0 A p x A ＋0 B p （1－x A ）=60得 x A ＝0.56， x B =0.44; y A =0 A p x A /60=0.64; y B =1-0.64=0.36。 4 无
3．在大气压力为101.3kPa 的地区，一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少？ 解：KPa .1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝 1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的U 形压差计，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=0.8m,R=0.45m 。试计算容器中液面上方的表压。 解： kPa Pa gm ρgR ρp gh ρgh ρp 53529742.70632.600378 .081.990045.081.9106.133 00==-=??-???=-==+ 1-10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×3.5mm 。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。 解: (1) 大管: mm 476?φ (2) 小管: mm 5.357?φ 质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50 68 (69.0)( 222112=== 1-11． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。 解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～
第八章课堂练习： 1、吸收操作的基本依据是什么？答：混合气体各组分溶解度不同 2、吸收溶剂的选择性指的是什么：对被分离组分溶解度高，对其它组分溶解度低 3、若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为难溶气体。 4、易溶气体溶液上方的分压低，难溶气体溶液上方的分压高。 5、解吸时溶质由液相向气相传递；压力低，温度高，将有利于解吸的进行。 6、接近常压的低浓度气液平衡系统，当总压增加时，亨利常数E不变，H 不变，相平衡常数m 减小 1、①实验室用水吸收空气中的O2，过程属于（B ） A、气膜控制 B、液膜控制 C、两相扩散控制 ②其气膜阻力（C）液膜阻力A、大于B、等于C、小于 ２、溶解度很大的气体，属于气膜控制 ３、当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m的直线时，则1/Ky=1/ky+ m /kx 4、若某气体在水中的亨利常数E值很大，则说明该气体为难溶气体 5、总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+1/HkG，当(气膜阻力1/HkG) 项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。 1、低含量气体吸收的特点是L 、G 、Ky 、Kx 、T 可按常量处理 2、传质单元高度HOG分离任表征设备效能高低特性，传质单元数NOG表征了（分离任务的难易）特性。 3、吸收因子A的定义式为L/（Gm），它的几何意义表示操作线斜率与平衡线斜率之比 4、当A<1时，塔高H=∞，则气液两相将于塔底达到平衡 5、增加吸收剂用量，操作线的斜率增大，吸收推动力增大，则操作线向（远离）平衡线的方向偏移。 6、液气比低于（L/G）min时，吸收操作能否进行？能 此时将会出现吸收效果达不到要求现象。 7、在逆流操作的吸收塔中，若其他操作条件不变而系统温度增加，则塔的气相总传质单元高度HOG将↑，总传质单元数NOG 将↓，操作线斜率（L/G）将不变。 8、若吸收剂入塔浓度x2降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率↑，出口气体浓度↓。 9、在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组成x2增大，其它条件不变，则气相总传质单元高度将（ A ）。 A.不变 B.不确定 C.减小 D.增大 吸收小结： 1、亨利定律、费克定律表达式 2、亨利系数与温度、压力的关系；E值随物系的特性及温度而异，单位与压强的单位一致；m与物系特性、温度、压力有关（无因次） 3、E、H、m之间的换算关系 4、吸收塔在最小液气比以下能否正常工作。 5、操作线方程（并、逆流时）及在y~x图上的画法 6、出塔气体有一最小值，出塔液体有一最大值，及各自的计算式 7、气膜控制、液膜控制的特点 8、最小液气比(L/G)min、适宜液气比的计算 9、加压和降温溶解度高，有利于吸收 减压和升温溶解度低，有利于解吸
化工原理作业答案 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】
Pa ，乙地区的平均大气压力为 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=?-? 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 13．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? Pa 。流体密度为800 kg/m 3。精馏塔进口处的塔内压力为? 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 19．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×103 Pa 的真空度，高位槽液面上方为大气压。管道为φ76 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，求泵的轴功率。（已知溶液的密度为1073 kg/m 3，黏度为? 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≈0 p 1=×103 Pa (表)，p 2=0 (表) 将以上数据代入式（1），并整理得
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 Pa 2．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 N σ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n P油≤σ螺得 n ≥ 6.23 取 n min= 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 P A + ρg gh1 = 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：P A = 1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05 = 7.16×103 Pa b-b′处 P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1 P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103 =6.05×103Pa 4. 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。已知两 吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示 液为水银，煤油的密度为820Kg／?。试求当 压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气 管出口距离ｈ。 分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中1－1′和4－4′为等压面，2－2′和3－3′为等压面，且1－1′和2－2′的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解 解：设插入油层气管的管口距油面高Δh 在1－1′与2－2′截面之间
化工原理第一章习题及答案
第一章流体流动 问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件? 答1．假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。 质点是含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。问题2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点? 答2．前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态。 问题3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降? 答3．分子间的引力和分子的热运动。 通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主；温度上升，热运动加剧，粘度上升。液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。 问题4. 静压强有什么特性? 答4．静压强的特性：①静止流体中任意界面
上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；③压强各向传递。 问题 5. 图示一玻璃容器内装有水，容器底面积为8×10-3m2，水和容器总重10N。 (1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向)； (2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？ 题5附图题6附图 答5．1）图略，受力箭头垂直于壁面、上小下
大。 2）内部压强p=ρgh=1000×9.81×0.5=4.91kPa ； 外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa<内部压强4.91kPa 。 因为容器内壁给了流体向下的力，使内部压强大于外部压强。 问题 6. 图示两密闭容器内盛有同种液体，各接一U 形压差计，读数分别为R 1、R 2，两压差计间 用一橡皮管相连接，现将容器A 连同U 形压差计一起向下移动一段距离，试问读数R 1与R 2有何变化？(说明理由) 答6．容器A 的液体势能下降，使它与容器B 的液体势能差减小，从而R 2减小。R 1不变，因为该 U 形管两边同时降低，势能差不变。 问题7. 为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好? 答7．由静力学方程可以导出Δp=H(ρ冷-ρ热)g ，所以H 增加，压差增加，拔风量大。 问题8. 什么叫均匀分布? 什么叫均匀流段? 答8．前者指速度分布大小均匀；后者指速度方向平行、无迁移加速度。 问题9. 伯努利方程的应用条件有哪些?
第六章传热 问题1.传热过程有哪三种基本方式答1．直接接触式、间壁式、蓄热式。 问题2.传热按机理分为哪几种答2．传导、对流、热辐射。 问题3.物体的导热系数与哪些主要因素有关答3．与物态、温度有关。 问题4.流动对传热的贡献主要表现在哪儿答4．流动流体的载热。 问题5.自然对流中的加热面与冷却面的位置应如何放才有利于充分传热答5．加热面在下，制冷面在上。 问题6.液体沸腾的必要条件有哪两个答6．过热度、汽化核心。 问题7.工业沸腾装置应在什么沸腾状态下操作为什么答7．核状沸腾状态。以免设备烧毁。 问题8.沸腾给热的强化可以从哪两个方面着手答8．改善加热表面，提供更多的汽化核心；沸腾液体加添加剂，降低表面张力。问题9.蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体答9．避免其积累，提高α。 问题10.为什么低温时热辐射往往可以忽略,而高温时热辐射则往往成为主要的传热方式 答10．因Q与温度四次方成正比，它对温度很敏感。 问题11.影响辐射传热的主要因素有哪些答11．温度、黑度、角系数（几何位置）、面积大小、中间介质。 问题12.为什么有相变时的对流给热系数大于无相变时的对流给热系数 答12．①相变热远大于显热；②沸腾时汽泡搅动；蒸汽冷凝时液膜很薄。 问题13.有两把外形相同的茶壶，一把为陶瓷的，一把为银制的。将刚烧开的水同时充满两壶。实测发现，陶壶内的水温下降比银 壶中的快，这是为什么 答13．陶瓷壶的黑度大，辐射散热快；银壶的黑度小，辐射散热慢。 问题14.若串联传热过程中存在某个控制步骤,其含义是什么 答14．该步骤阻力远大于其他各步骤的阻力之和，传热速率由该步骤所决定。 问题15.传热基本方程中,推导得出对数平均推动力的前提条件有哪些 答15．K、qm1Cp1、qm2Cp2沿程不变；管、壳程均为单程。 问题16.一列管换热器，油走管程并达到充分湍流。用133℃的饱和蒸汽可将油从40℃加热至80℃。若现欲增加50%的油处理量， 有人建议采用并联或串联同样一台换热器的方法，以保持油的出口温度不低于80℃，这个方案是否可行 答16．可行。 问题17.为什么一般情况下,逆流总是优于并流并流适用于哪些情况 答17．逆流推动力Δtm大，载热体用量少。热敏物料加热，控制壁温以免过高。 问题18.解决非定态换热器问题的基本方程是哪几个 答18．传热基本方程，热量衡算式，带有温变速率的热量衡算式。 问题19.在换热器设计计算时，为什么要限制Ψ大于 答19．当Ψ≤时，温差推动力损失太大，Δtm小，所需A变大，设备费用增加。 第七章蒸发 问题1.蒸发操作不同于一般换热过程的主要点有哪些 答1．溶质常析出在加热面上形成垢层；热敏性物质停留时间不得过长；与其它单元操作相比节能更重要。 问题2.提高蒸发器内液体循环速度的意义在哪降低单程汽化率的目的是什么 答2.不仅提高α，更重要在于降低单程汽化率。减缓结垢现象。 问题3.为什么要尽可能扩大管内沸腾时的气液环状流动的区域 答3.因该区域的给热系数α最大。
3．在大气压力为的地区，一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少 解：KPa .1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝 1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的U 形压差计，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=,R=。试计算容器中液面上方的表压。 解： kPa Pa gm ρgR ρp gh ρgh ρp 53529742.70632.600378.081.990045.081.9106.133 00==-=??-???=-==+ 1-10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。 解: (1) 大管: mm 476?φ (2) 小管: mm 5.357?φ 质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50 68 (69.0)( 222112=== 1-11． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。 解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～
第四章多组分系统热力学 4.1有溶剂A与溶质B形成一定组成的溶液。此溶液中B的浓度为c B，质量摩尔浓度为b B，此溶液的密度为。以M A，M B分别代表溶剂和溶质的摩尔质量，若溶液的组成用B的摩尔分数x B表示时，试导出x B与c B，x B与b B之间的关系。 解：根据各组成表示的定义 4.2D-果糖溶于水（A）中形成的某溶液，质量分数，此溶液在20 C时的密度。求：此溶液中D-果糖的（1）摩尔分数；（2）浓度；（3）质量摩尔浓度。 解：质量分数的定义为
4.3在25 C，1 kg水（A）中溶有醋酸（B），当醋酸的质量摩尔浓度b B介于 和之间时，溶液的总体积 。求： （1）把水（A）和醋酸（B）的偏摩尔体积分别表示成b B的函数关系。（2）时水和醋酸的偏摩尔体积。 解：根据定义
当时 4.460 ?C时甲醇的饱和蒸气压是84.4 kPa，乙醇的饱和蒸气压是47.0 kPa。二者可形成理想液态混合物。若混合物的组成为二者的质量分数各50 %，求60 ?C 时此混合物的平衡蒸气组成，以摩尔分数表示。 解：质量分数与摩尔分数的关系为 求得甲醇的摩尔分数为
根据Raoult定律 4.580 ?C是纯苯的蒸气压为100 kPa，纯甲苯的蒸气压为38.7 kPa。两液体可形成理想液态混合物。若有苯-甲苯的气-液平衡混合物，80 ?C时气相中苯的摩尔分数，求液相的组成。 解：根据Raoult定律 4.6在18 ?C，气体压力101.352 kPa下，1 dm3的水中能溶解O2 0.045 g，能溶解N2 0.02 g。现将 1 dm3被202.65 kPa空气所饱和了的水溶液加热至沸腾，赶出所溶解的O2和N2，并干燥之，求此干燥气体在101.325 kPa，18 ?C下的体积及其组成。设空气为理想气体混合物。其组成体积分数为：，
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 2 22322642d lu u d l du u d l h f ρμμ ρλ= ??=??= 得 1624 4 212 212 212212121 2==??? ? ??=???? ??????? ??==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 55 2121421 2211221 2==??? ? ??=????? ??==d d d d d d d u d u h h f f 2． 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 ∑+++=++2 22 2 22211 1ρρ 得 21f f h h ∑=∑ 所以 ()()2 222222 11 1u d l l u d l l e e ?+?=?+? λλ 又由完全湍流流动 得 ?? ? ??=d f ελ
化工原理（下）练习题 一、填空 1. 精馏和普通蒸馏的根本区别在于；平衡蒸馏（闪蒸）与简单蒸馏（微分蒸馏）的区别是。 2. 双组分精馏，相对挥发度的定义为α＝___ ____，其值越表明两组分越。α＝1时，则两组分。 3.精馏的原理是，实现精馏操作的必要条件是和。 4.精馏计算中，q值的含义是___ ______，其它条件不变的情况下q值越_______表明精馏段理论塔板数越，q线方程的斜率(一般)越。当泡点进料时，q＝，q线方程的斜率＝。 5.最小回流比是指，适宜回流比通常取为倍最小回流比。 6. ____ 操作条件下，精馏段、提馏段的操作线与对角线重叠。此时传质推动力，所需理论塔板数。 7.精馏塔进料可能有种不同的热状况，对于泡点和露点进料，其进料热状况参数q值分别为和。 8. 气液两相呈平衡状态时，气液两相温度，液相组成气相组成。 9. 精馏塔进料可能有种不同的热状况，当进料为气液混合物且气液摩尔比为2 : 3时，则进料热状况参数q值为。 10. 对一定组成的二元体系，精馏压力越大，则相对挥发度，塔操作温度，从平衡角度分析对该分离过程。 11．板式精馏塔的操作中，上升汽流的孔速对塔的稳定运行非常重要，适宜的孔速会使汽液两相充分混合，稳定地传质、传热；孔速偏离适宜范围则会导致塔的异常现象发生，其中当孔速
过低时可导致_________，而孔速过高时又可能导致________。 12. 对于不饱和空气，表示该空气的三个温度，即：干球温度t, 湿球温度t w和露点t d间的关系为___________; 对饱和空气则有____ _____。 13. 用相对挥发度α表达的气液平衡方程可写为，根据α的大小，可以用来，若α=1，则表示。14.吸收操作是依据，以达到分离混合物的目的。 15.若溶质在气相中的组成以分压p、液相中的组成以摩尔分数x表示，则亨利定律的表达式为，E称为，若E值很大，说明该气体为气体。 16.对低浓度溶质的气液平衡系统，当总压降低时，亨利系数E将，相平衡常数m 将，溶解度系数H将。在吸收过程中，K Y和k Y是以和为推动力的吸收系数，它们的单位是。 17含低浓度难溶气体的混合气，在逆流填料吸收塔内进行吸收操作，传质阻力主要存在于中；若增大液相湍动程度，则气相总体积吸收系数K Y a值将；若增加吸收剂的用量，其他操作条件不变，则气体出塔浓度Y2将，溶质A的吸收率将；若系统的总压强升高，则亨利系数E将，相平衡常数m 将。 18.亨利定律表达式p*＝E x，若某气体在水中的亨利系数E值很小，说明该气体为气体。 19．吸收过程中，若减小吸收剂用量，操作线的斜率，吸收推动力。20．双膜理论是将整个相际传质过程简化为。21. 脱吸因数S可表示为，它在Y—X图上的几何意义是。若分别以S1、S2，S3表示难溶、中等溶解度、易溶气体在吸收过程中的脱吸因数，吸收过程中操作条件相同，则应有S1 S2 S3。 22.不饱和湿空气预热可提高载湿的能力，此时H ，t ，φ，传热传质推动力。
第一章 3.答案：p= 30.04kPa =0.296atm=3.06mH2O 该压力为表压 常见错误：答成绝压 5.答案：图和推算过程略Δp=(ρHg - ρH2O) g (R1+R2)=228.4kPa 7.已知n=121 d=0.02m u=9 m/s T=313K p = 248.7 × 103 Pa M=29 g/mol 答案：(1) ρ = pM/RT = 2.77 kg/m3 q m =q vρ= n 0.785d2 u ρ =0.942 kg/s (2) q v = n 0.785d2 u = 0.343 m3/s (2) V0/V =(T0p)/(Tp0) = 2.14 q v0 =2.14 q v = 0.734 m3/s 常见错误： （1）n没有计入 （2）p0按照98.7 × 103 pa计算 8. 已知d1=0.05m d2=0.068m q v=3.33×10-3 m3/s （1）q m1= q m2 =q vρ =6.09 kg/s (2) u1= q v1/(0.785d12) =1.70 m/s u2 = q v2/(0.785d22) =0.92 m/s (3) G1 = q m1/(0.785d12) =3105 kg/m2?s G2 = q m2/(0.785d22) =1679 kg/m2?s 常见错误：直径d算错 9. 图略 q v= 0.0167 m3/s d1= 0.2m d2= 0.1m u1= 0.532m/s u2= 2.127m/s (1) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 7.02×103 Pa p A-p B=0.5gρH2O +(ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m (2) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 2.13×103 Pa p A-p B= (ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m 所以R没有变化 12. 图略 取高位储槽液面为1-1液面，管路出口为2-2截面，以出口为基准水平面 已知q v= 0.00139 m3/s u1= 0 m/s u2 = 1.626 m/s p1= 0(表压) p2= 9.807×103 Pa(表压) 在1-1面和2-2面之间立柏努利方程Δz = 4.37m 注意：答题时出口侧的选择： 为了便于统一，建议选择出口侧为2-2面，u2为管路中流体的流速，不为0，压力为出口容器的压力，不是管路内流体压力
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f h 与流速u 的一次方成正比？哪个区域的 f h 与2 u 成正比？光 滑管流动时的摩擦损失 f h 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。 设压差计中油面下移h 高度，槽内油面相应 下移H 高度。不管槽内油面如何变化，压差计右侧支管中油品及整个管内水银体积没有变化。 故当 1-1附图
Pa ，乙地区的平均大气压力为 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=?-? 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 13．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? Pa 。流体密度为800 kg/m 3。精馏塔进口处的塔内压力为? 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 19．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×103 Pa 的真空度，高位槽液面上方为大气压。管道为φ76 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，求泵的轴功率。（已知溶液的密度为1073 kg/m 3，黏度为? Pa ?s 。管壁绝对粗糙度可取为 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≈0 p 1=×103 Pa (表)，p 2=0 (表) 将以上数据代入式（1），并整理得 =×17+24312.+1073109.253?+f h ∑=+f h ∑
化工原理第二版夏清，贾绍义 课后习题解答 （夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津大学出版） 社,2011.8.） 第1章蒸馏 1.已知含苯0.5（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（℃） 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 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P B *，P A *，由于总压 P = 99kPa，则由x = (P-P B *)/(P A *-P B *)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 = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 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 = 0.5时，相应的温度为92℃ 2.正戊烷（C 5H 12 ）和正己烷（C 6 H 14 ）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa下该 溶液的平衡数据。 温度 C 5H 12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C 6H 14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相同温度下C 5H 12 （A）和C 6 H 14 （B）的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 P B * = 1.3kPa 查得P A *= 6.843kPa 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3 P A *(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 P B *(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以260.6℃时为例 当t= 260.6℃时 x = (P-P B *)/(P A *-P B *) =（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A *x/P = 13.3×1/13.3 = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289 x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0
化工原理课后习题答案 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
第七章 吸收 1,解：（1）008.0=* y 1047.018 100017101710=+=x （2）KPa P 9.301= H,E 不变，则2563.010 9.3011074.73 4 ??==P E m (3)0195.010 9.301109.53 3=??=* y 01047.0=x 2，解：09.0=y 05.0=x x y 97.0=* 同理也可用液相浓度进行判断 3，解：HCl 在空气中的扩散系数需估算。现atm P 1=，,293k T = 故()( ) s m D G 2 52 17571071.11 .205.2112915.361293102 1212 1 --?=+?+?= HCl 在水中的扩散系数L D .水的缔和参数,6.2=α分子量,18=s M 粘度(),005.1293CP K =μ 分子体积mol cm V A 33.286.247.3=+= 4，解:吸收速率方程()()()12A A BM A P P P P RTx D N --= 1和2表示气膜的水侧和气侧，A 和B 表示氨和空气 ()24.986.1002.962 1 m kN P BM =+=代入式 x=0.000044m 得气膜厚度为0.44mm. 5，解：查s cm D C 2256.025=为水汽在空气中扩散系数 下C 80，s cm s cm T T D D 2 5275 .175 .112121044.3344.029*******.0-?==??? ???=??? ? ??= C 80水的蒸汽压为kPa P 38.471=，02=P 时间s NA M t 21693 .041025.718224=???==-π 6,解：画图 7,解：塔低：6110315-?=y s m kg G 234.0=' 塔顶：621031-?=y 02=x 的NaOH 液含3100405.2m kgNaOH l g =? 的NaOH 液的比重＝液体的平均分子量： 通过塔的物料衡算，得到()()ZA L y y P K A y y G m G m -=-21 如果NaOH 溶液相当浓，可设溶液面上2CO 蒸汽压可以忽略，即气相阻力控制传递过 程。 ∴在塔顶的推动力6210310-?=-=y 在塔底的推动力61103150-?=-=y 对数平均推动力()()66 105.12231 3151031315--?=?-= -In L y y m 由上式得：()2351093.8m kN s m kmol a K G -?=
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=?-? 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 () （表） Pa 107.836Pa 5.081.91360010165.14 4 1 汞A B ?=??+?=+=gR p p ρ 13．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 22 1122 1e 2f 22 p u p u gZ W gZ h ρρ+++=+++∑ ()s m 966.1m 004.02068.04 14.33600204πkg J 700m 0.8Pa 1021.1Pa 100133.12 22f 1125251=?-?=== =≈=-?=?=∑ d V A V u h u Z Z p p ；； ；；
精馏练习 一．选择题 1． 蒸馏是利用各组分（ ）不同的特性实现分离的目的。 C A 溶解度； B 等规度； C 挥发度； D 调和度。 2．在二元混合液中，沸点低的组分称为（ ）组分。 C A 可挥发； B 不挥发； C 易挥发； D 难挥发。 3．（ ）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。 A A 液相回流； B 进料； C 侧线抽出； D 产品提纯。 4．在（ ）中溶液部分气化而产生上升蒸气，是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少 条件。 C A 冷凝器； B 蒸发器； C 再沸器； D 换热器。 5．再沸器的作用是提供一定量的（ ）流。 D A 上升物料； B 上升组分； C 上升产品； D 上升蒸气。 6．冷凝器的作用是提供（ ）产品及保证有适宜的液相回流。 B A 塔顶气相； B 塔顶液相； C 塔底气相； D 塔底液相。 7．冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的（ ）回流。 B A 气相； B 液相； C 固相； D 混合相。 8．在精馏塔中，原料液进入的那层板称为（ ）。 C A 浮阀板； B 喷射板； C 加料板； D 分离板。 9．在精馏塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）称为（ ）。 B A 精馏段； B 提馏段； C 进料段； D 混合段。 10．某二元混合物，进料量为100 kmol/h ，x F = 0.6，要求塔顶x D 不小于0.9，则塔顶最大产 量为（ ）。 B A 60 kmol/h ； B 66.7 kmol/h ； C 90 kmol/h ； D 100 kmol/h 。 11．精馏分离某二元混合物，规定分离要求为D x 、w x 。如进料分别为1F x 、2F x 时，其相 应的最小回流比分别为1min R 、2min R 。当21F F x x >时，则 （ ）。 A A ．2min 1min R R <； B ．2min 1min R R =； C ．2min 1min R R >； D ．min R 的大小无法确定 12． 精馏的操作线为直线，主要是因为（ ）。 D A ． 理论板假定； C. 理想物系； B ． 塔顶泡点回流； D. 恒摩尔流假定 13． 某二元理想物系，其中A 为易挥发组分。液相组成5.0=A x 时相应的泡点为1t ，气相 组成3.0=A y 时相应的露点为2t ， 则（ ） B A ．21t t =； B ．21t t <； C ．21t t >； D ．无法判断 14．某二元理想物系，其中A 为易挥发组分。液相组成5.0=A x 时泡点为1t ，与之相平衡 的气相组成75.0=A y 时，相应的露点为2t ，则 （ ）。 A