制药化工原理课后习题答案

制药化工原理课后习题

答案

Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】

绪

论

2.解：

51001325.1Pa

atm ?= 1m N Pa 2=?- 1m N J =? 33

10m L -= ∴2

3

21001325.1m J m N m N atm L ?=??????- ∴2

1001325.1J atm L ?=?

以J ·mol -1·K -1表示R 的值

R =××102

J ﹒mol -1

﹒K -1

= J ﹒mol -1﹒K -1

第一章 流体流动

1. 表压=－真空度=－×104Pa 绝压=×104 Pa

2.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 3

mm m kg mm

m kg h 4921000600820h 3

323=???==--水油ρρ

h=h 1+h 3=892mm

3.解：正U 型管水银压差计 由图可知 P A =P 1＋(x ＋R 1)ρ水g

P B =P 2＋x ρ水g ∵P 1－P 2= ∴P A －P B =＋ρ水gR 1

又有P A =P C P C = P B ＋ρHg gR 1

∴ρHg gR 1=＋ρ水gR 1

∴mm m s

m m kg R 00.200200.081.9)100013600( 2.472kPa

2

31==???-=

-- 倒U 型压差计 设右侧管内水银高度为M

∵指示流体为空气∴P C =P D P 1=P C ＋ρ水g(R 2＋M) P 2=P D ＋ρ水gM

∴mm m s

m m kg R 0.2522520.081.91000 2.472kPa

2

32==???=

- 4.(1)P B =－(表)

(2)R ′=0.178m 7.解：由公式A

Vs

u =

可得 Vs=uA=u πd 2/4=×π××2)2×10-6=×10-3m 3/s

Ws=Vs ρ=×10-3×1840=2.89kg/s

s m kg u A

Ws

G ?=?===

2/147218408.0ρ 8.解：由题可知：

1—1′截面：P 1=×105Pa u=0

以2—2′截面为基准水平面∴z 1=3m

2—2′截面：设管内流速为u z 2=0 3—3′截面：u, z 3=3m 4—4′截面：u, z 4=3＋=3.5m 5—5′截面：u, z 5=3m

6—6′截面：u, z 6=2m, P 6=×105Pa 根据伯努利方程：We=0, ∑h f =0

有ρ++=ρ+6

2611P 2u gz P gz

∵P 1=P 6 ∴u 2/2=g(z 1－z 6)=

有ρ

ρ2

221

12P u gz P gz ++=+

×3＋×105/1000=＋P 2/1000

∴P 2=×105Pa

ρ

ρ3

231

12P u gz P gz ++=+

×105/1000=＋P 3/1000

∴P 3=×105Pa

ρ

ρ4

241

12P u gz P gz ++=+

×3＋×105/1000=×＋＋P 4/1000

∴P 4=×105Pa

ρ

ρ5

251

12P u gz P gz ++=+

∴P 5=×105Pa

9. (1)u=1.55m/s V h =10.95m 3/h (2)Δz=2.86m

解：η

Ne

N =

Ne=We ﹒Ws

取釜内液面为1—1′截面，高位槽内液面为2—2′截面

根据伯努利方程：f h P

u gz We u P gz ∑+++=+++ρρ22

22211

122

1—1′截面：z 1=0, P 1=－×104(表压), u 1=0 2—2′截面：z 2=15m, P 2=0(表压), A

Ws

u ρ=

2 A=πd 2/4=×π×[(76－4×2)×10-3]2=×10-3m 2

∴s m h m u /46.1/3.524710501063.310234

2==???=

- 17374010

61050

46.11068Re 4

3=????==--μρ

du ＞4000 湍流 又ε/d=×10-3/68×10-3=×10-3 查图得λ=

kg J u d l h f /7.222

46.1068.050029.0222=??=?=λ

查表1—3得，ξ全开闸阀= ξ半开截止阀= ξ90°标准弯头= ξ进= ξ出=1

∴h f ′=＋＋3×＋×2=kg

∴∑h f =＋=kg

9.362

46.1151050105.22

4++=+?-g We

We=kg Ne=×2×104/3600=

N==

12.解：1—1′：高位槽液面 2—2′：出口管内侧

列伯努利方程 f h P

u gz We u P gz ∑+++=+++ρρ22

22211

122

z 2=0, z 1=4m, P 1=P 2=0(表)， u 1=0, We=0

∴∑h f ＋u 22/2=4g ∑h f = h f ＋h f ′

2

2

u d l h f ?=λ

查表1—3得，ξ半开截止阀= ξ90°标准弯头= h f ′=∑ξ﹒u 22/2=＋＋ ×u 22/2=×u 22/2

∴g d

u 4)75.10201(22

2=++

λ

化简得(400λ＋×u 22/2=

20℃时μ水=

λ=f(Re)=f(u 2) 需试差 321075.49Re ?==u du μ

ρ

假设 u 0 Re λ → u 0

01.0=d

ε

76630 79600 82588

∴截止阀半开时该输水系统的u 0=1.66m/s

Vs=uA=×π×=0.00326m 3/s

∴Vs=11.73m 3/h

第二章 流体输送设备

1、解：分别取离心泵的进、出口截面为1-1′截面和2-2′截面，由伯努力方程得：

21,22

22211122-+++=+++f H g

u ρg p Z H g u ρg p Z

21,2

12

212122-+-+-+-=?f H g

u u ρg p p Z Z H

其中，12Z Z -=0.4 m ；41109.1?-=p Pa(表压)；52107.4?=p Pa(表压)；

21u u =；21,-f H =0；20℃时水的密度3m kg 2.998-?=ρ。

34.500081.92.998109.1107.44.04

5=++??+?+=?H m

kW 7.13W 1037.170

.0360081

.92.9987034.504e

=?=????=

=

=

?η

ρη

g

HQ N N

3、解：10,v

0g --

--=

f H h ρg

p p H ?

(1)20℃时：由附录2及附录7知，水的密度3m kg 2.998-?=ρ，饱和蒸气压

4v 102335.0?=p Pa 。

28.45.2381

.92.998102335.01081.94

4g =--??-?=?H m

(2)85℃时：由附录2及附录7知，水的密度3m kg 6.968-?=ρ，饱和蒸气压

5v 105788.0?=p Pa 。

27.15.2381

.96.968105788.01081.95

4g -=--??-?=?H m

4、解：10,v

g --

--=

f H h ρg

p p H ?

6.15.381

.95301045.6106.655--??-?=

=-2.21m<-1.5m 故该泵不能正常工作。

6、解：21,2

12

21212e 2-+-+-+

-=f H g

u u ρg p p Z Z H 81

.91000109.600104

??+++==17 m

由于输送介质为水，结合13e h m 100-?=Q 和17e =H m ，查附录21选IS100-80-125型泵，主要性能参数为：13h m 100-?=Q ,20=H m,1min r 2900-?=n ,78.0=η,0.7=N kW

故泵实际运行时的轴功率为0.7=N kW ，其中因阀门调节所多消耗的功率为

kW 05.1W 104878

.0360081

.91000100)1720(==????-==

ηρ??g HQ N 第四章 沉降与过滤

2、解：tc S bLu V =

1S tc s m 025.040

36003600

-?=?==

?bL V u 设颗粒沉降位于层流区，故μ

ρρ18)(s 2c tc g

d u -=

m 1075.181

.9)06.13000(025

.010218)(1855s tc c --?=?-???=-=

?g u d ρρμ

核算流型2023.010206

.1025.01075.1e 5

5tc c t <=????==

--μ

ρ

u d R

故假设成立，即颗粒沉降位于层流区。因此，可完全除去的最小颗粒直径为

m 1075.15-?。

3、解：在操作温度下，气体量13S s m 54.1273

427

27336002160-?=+?=

V ＝13h m -?

设8μm 颗粒沉降位于层流区，则

135

26s 2c tc s m 101.410

4.31881.9)

5.04000()108(18)(----??=???-??=-=μρρg d u 由tc S NbLu V = 51101.41.48.154

.13

tc S ≈???==

?-bLu V N 层(需50块隔板) 082.051

2.4===

?N H h m 核算流型2108.410

4.3

5.0101.4108e 4

5

36tc c t

----μ

ρ

u d R 故假设成立，得降尘室内隔板间距和层数分别为0.082m 和51层。

注：此题原始数据有点问题。在该组数据下，气流在降尘室内已达到湍流。 5、解：根据恒压过滤方程τ2e 22KA V V V =+得

????????=??+????=??+?----60

10)1.0()106.1(2)106.1(60

5)1.0()101(2)101(2

3e 232

3e 23K V K V 34e m 107-?=?V ；127s m 108--??=K

由下式可算得，15min 收集到的总滤液量，即

6015)1.0()108()107(22742????=???+--V V

33m 1007.2-?=?V

故再过5min 所得的滤液量3333m 1047.0106.11007.2---?=?-?=V ?＝0.47 L

6、解：(1)过滤面积22m 86.4938281.0=??=A

滤框总容积32m 623.038025.081=??= 滤饼充满滤框时滤液体积3m 79.708

.0623

.0==

V 过滤终了时23m m 156.086

.4979.7-?===

A V q 恒压过滤方程τK q q q =+e 22

τ52105156.001.02156.0-?=??+?

s 550=?τ (2)洗涤时间86.4910579

.71.0)01.0156.0(8)(8d d 5W W

W W ????+?=

+=???

??=

-KA V q q V V e ττ＝416 s (3)13D W h m 2.160

1541655008

.079.736003600-?=?++??=++=

τττνV Q

(4)由于0=s ，故K p

p K K s

2)(

1='='-??。所以，由τK q q q =+e 22可知 2752

550

5.0==

='ττs 第五章 传热

2.某燃烧炉的平壁由三种材料构成。 最内层为耐火砖，厚度b 1=200mm ，导热系数?1=?m -1? o C -1

；中间层为绝热砖，厚度b 2=100mm ，导热系数?2=?m -1? o C -1；最外层为普通钢板，厚度b 3=6mm ，导热系数?3=45W?m -1? o C -1。已知炉内壁表面温度t 1=1000o C ，钢板外表面温度

t 4=30o C ，试计算：(1) 通过燃烧炉平壁的热通量；(2) 耐火砖与绝热砖以及绝热砖与普通钢板之间的界面温度。假设各层接触良好。 解：(1))(2.107645006.014

.01.007.12.0301000233

221141-?=++-=+

+-==

m W b b b t t S Q q λλλ

(2)321q q q q ===

1

1211λb t t q -=

， 8.79807

.12

.02.10761000)(11112=?

-=+-=t b q t λ o C 2

2322λb t t q -=

， 1.3014

.01

.02.10768.798)(22222=?

-=+-=t b q t λ o C 3.在直径为?89?4.5mm 的蒸汽管道外包扎有两层绝热材料。已知管壁材料的导热系数为45W?m -1?o

C -1

；内层绝热材料的厚度为40mm ，导热系数为?m -1

?o C -1

；外层绝热材料的厚度为20mm ，导热系数为?m -1?o C -1。现测得蒸汽管的内壁温度为180℃，最外层绝热材料的外表面温度为50℃。试计算每米管长的热损失及两绝热层间的界面温度。

解：1801=t o C ，504=t o C ，mm r 401=，mm r 5.442=，mm r 5.843=，mm r 5.1044=

0845.01045.0ln 15.010445.00845.0ln 07.0104.00445.0ln 45

1)

50180(14.32ln

1ln 1ln 1

)(234

323212141?+?+?-??=++-=r r r r r r t t L Q

λλλπ

)/(16.7742

.116.90024.04

.816m W =++=

321Q Q Q Q ===

3

43433ln 1)(2r r t t L

Q λπ-=， 45.673=t o C

4.蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层。已知外层的平均直径和导热系数均为内层的两倍。现保持其他条件不变，而将两绝热层的材料互换，试问：(1) 每米管长的热损失是原来的多少倍(2) 在本题条件下，哪一种材料包扎在内层较为合适 解：设管道半径为x ，绝热层厚度b

2222b

x b x b x +?

=+++ ? x b 2= x b x r 31=+=， x b x r 522=+=

122λλ=

(1)互换前

t x

x

x x t

r r x r t L Q

?=+?=+?=11112211477.135ln 213ln 12ln

1ln 1

2πλλλπλλπ

互换后t x x x x t

r r x r t L Q ?=+?=+?=

'111

12

112887.135ln 13ln 212ln 1ln 12)(πλλλπλλπ 275.1477

.1887

.1)()(=='L

Q L

Q 倍

(2)λ小的包在内层较好

5.水在套管式换热器的内管中流动。已知内管的直径为?25?2.5mm ，长度为6m ；水的流量为2m 3?h -1，温度由15℃升高至35℃，试计算管壁对水的对流传热系数。若水的流量下降为0.4m 3?h -1，则管壁对水的对流传热系数又为多少 解：由题意可得，定性温度252

35

15=+=

t ℃，查附表得水的物性参数为 1121089.60---???=k m W λ，s Pa ??=-61075.902μ，22.6Pr =

(1)12

77.1)02.0(4

36002

-?=??

=

s m u π

4

6109.31075.902100077.102.0Re ?=???==-μρdu >10000 (湍流) 又

6030002

.06

>==i d L ，4.0=n (被加热) 96.22422.6)109.3(023.0Pr Re 023.04.08.044.08.0=???==Nu

122

9.684802

.01089.6096.224---??=??=?=k m W d Nu i i λ

α

(2)当h m V s /4.03=时，12

354.0)02.0(4

36004

.0-?=??

=

's m u π

100007.784210

75.9021000

354.002.0e R 6

<=???=

'=

'-μ

ρ

u d (过渡流) 34.6222.6)7.7842(023.0Pr Re 023.04.08.04.08.0=??=='u N

122

9.189702

.01089.6034.62---??=??=?'='

k m W d u N i i λ

α

94.0)7.7842(1061Re 10618

.15

8.15=?-=?-

=f 121.178494.09.1897--??=?='

=k m W f i i αα

9.试计算：(1) 120℃的饱和水蒸气冷凝为120℃的水时所放出的热量。(2) 120℃的饱和水蒸气冷凝为60℃的水时所放出的热量。(3) 常压下，空气由20℃升温至80℃时所吸收的热量。

解：质量流量w 均取1kg/s (1)当120=t o C ，kg kJ /2205=γ

)(220522051kW w Q =?==γ

(2)120 o C 蒸汽→60o C 水 90=t o C ，310208.4?=p C

)(48.24576010208.41102205)60120(33120kW wC w Q p =???+?=-+=γ (3)空气20 o C →80o

50=t o C ，310005.1?=p C

)(3.606010005.11)2080(3kW wC Q p =???=-=

10.在列管式换热器中用水冷却油。已知换热管的直径为?19?2mm ，管壁的导热系数?=45 W?m -1?o C -1；水在管内流动，对流传热系数?i =3500W?m -2?o C -1；油在管间流动，对流传热系数?o =250W?m -2?o C -1；水侧的污垢热阻R si =?10-4m 2? o C?W -1，油侧的污垢热阻R so =?10-4m 2? o C?W -1。试计算：(1) 以管外表面为基准的总传热系数。(2) 因污垢热阻而使总传热系数下降的百分数。 解：(1)i

o

i i o si m o so o o d d d d R d d b R k αλα111++?++= 015

.0019

.035001015.0019.0105.2017.0019.045002.0108.1250144?

+??+?+?+=

-- 0049.0=

74.203=o k (2)污垢前

0044.0111=+?+='i o

i m o o o

d d d d b k αλα 68.226='

o k

%12.1068.22674

.20368.226=-='-'

o

o o k k k 12.苯在逆流换热器内流动，流量为2000kg?h -1，温度由70℃下降至30℃。已知换热器的传热面积为6m 2，热损失可忽略不计；总传热系数为300W?m -2?o C -1；冷却介质为20℃的水，定压比热为?kg?℃-1。试计算：(1) 冷却水的出口温度；(2) 冷却水的消耗量，以m 3?h -1表示。

解：(1)m pc c ph h t kS t t C w T T C w Q ?=-=-=)()(1221

11.221800

1098.36300)3070(1079.1)3600/2000(4

3?=?-???==?kS Q t m o C

C

20 t C 30C 702

→→

70－t 2 10 o C

11.2210

70ln 601070ln 10)70(ln 22

222121=--=---=???-?=

?t t t t t t t t t m C t 6.282=

(2))206.28(178.4-??=pc w Q

h kg w pc /3984=

13.在逆流换热器内，用20℃的水将流量为4500kg?h -1的液体由80℃冷却至30℃。已知换热管由直径为?25?2.5mm 的钢管组成；液体走壳程，对流传热系数为1700 W?m -2?o C -1，定压比热为?kg?℃-1，密度为850kg?m -3；水走管程，对流传热系数为850W?m -2?o C -1。若水的出口温度不超过50℃，换热器的热损失及污垢热阻均可忽略不计，试计算换热器的传热面积。 解：m o o ph h t S k T T C w Q ?=-=)(21 若11W 45--??C m 取λ

i

o

i m o o o d d d d b k αλα111+?+= 31012.202

.0025.085010225.0025.0450025.017001-?=?+?+=

6.471=o k

20.1820

305080ln

)

2030()5080(=-----=

?m t

238.13)

3080(109.136004500

m t k S m

o o =?-???=

第八章 精馏

2.解：本题中,正戊烷为易发组分,以A 表示，正己烷为难挥发组分，以B 表示。 (1)945.204

.5416

.159p p o

B

o A ==

=

α (2)450004541615904

543101p -p p -P o B

o A o

B .....x A =--== 550B .x =

70703

10145

016159p p A o

A ....x y A =?== 2930

B .y =

或者707045

09451145

094521)-(1.....x x y A A A =?+?=α+α=

3. 解：(1)正戊烷用A 表示 正己烷为B 表示

进料液的平均摩尔质量 kg/kmol 48086607240M ...M x i i =?+?==∑ 进料量kmol/h 19.624

.805000

F ==

己知40 980.x .x F D == 由%Fx Dx F D 97=η＝

得kmol/h .....x Fx D D F 622498

04

01962970=??=η= 由F=D+W 得W=F-D=根据W D F Wx Dx Fx +=得

02057

3798

06224401962......W DX Fx x D F w ＝＝－?-?=

5.解：原题改为y=0. 5x+ (1)由精馏段操作线方程y=+可知

3R 7501

R R

==+解得. (2)由操作线方程可得207501

.R x

D =+ 将R ＝3代入

得830.x D =

(3)由进料方程 y=+得

,q .1

q q

150-=?＝－ 过热蒸汽进料

(4)由进料方程可知－

1501

.q x F

=- 将q=－1代入得 30.x F ＝ 6. 解：(1)进料的平均摩尔质量kg/kmol ...M x M i i 48086607240=?+?==∑ 进料量 kmol/h 19624

805000

F ..==

己知980.x D ＝ 030.x W = 40.x F =

根据???+=+=W

D F Wx Dx Fx W

D F

得： ???+=+=?W D 62.19W 03.0D 98.00.462.19

解得：D= kmol/h W= kmol/h (2)精馏段操作线方程

28071401

529801521

1.x ...x .

2.5R x

x R R y n n D

n 1n +=+++=+++=

+

2807140..，截距为斜率为 (3)塔内第二块塔板上升蒸气组成 已知：980.x y D 1== 由气液平衡方程 1

1

11)x -(1x y α+α=

＝

1

1

x .11x .92922+ 解得1x =

由操作线方程得：

9530280942071402807140.....x .y 12=+?=+=

(4)提馏段操作线方程

已知 h 70.72kmol/..RD L =?==2224922

kmol/h 62.19F = W= kmol/h 030.x W =

泡点进料 q=1 提馏段操作线方程：

W m 1m x W

qF L W

'x W qF L qF L 'y －＋－＋＋＝

＋-

03097371962727097

3797371962727019627270.....'x .....m ?-+--+=

＋

012041.'x .m -=

斜率为，截距为

(5)精馏段内上升蒸气及下降液体的流量

kmol/h ...D )(R V 77842224531=?=+=

kmol/h 55.6022.245.2RD L =?== (6)提馏段内上升蒸气及下降液体的流量 L’＝L ＋qF=+=h

h /kmol .V 'V 7784== 8. 解：

最小回流比 q

q q D min x y y x R －－=

泡点进料：40.x x F q =＝

62504

05114

052.....1)x -(1x y q

q q =?+?=

α+α=

512250335

04062506250960.......R min ==--=

25

13==.R R min 第九章 吸收

2.解：36

1076.33

.1011081.3P E m ??=＝＝

5

6

31046118

10813101-????ρ..EM H s s ＝＝＝ H

C p *＝

mol/L ..H p C *45105761046145--???=＝＝

5.解：根据)p (p p P

RTz D N A2A1m

B A －=

己知z ＝，51056.2D -?=，P=，0p A2= ，25℃时，kPa .p A11683=

1329816833101...p B1=-=∴，3101.p B2= 7199132

983101132

983101...ln ..p p ln p p p B1B2B1B2BM =-=

＝－

1

-2-6-5A s m kmol 108.310)

-(3.16871

993

1010040298413810562N ???=?????=∴-..... 9.3h 1031818100050t 6

-3

=???=.. 6.解：据

L

G G Hk k K 111+= E ＝mp 017018

310132..10mpM EM H 3

S S S S =??=ρ=ρ=∴

气膜阻力56-G 1089.210

3.461k 1?=?= 液膜阻力

54

L 109310

51101701Hk 1?=??=-... 555G

10796109310892K 1

?=?+?=∴... a k s kmol/m 10471K 24G P .???=-

s kmol/m 101.49104713101PK K 2-24G Y ??=??==-..

%5421046310471k K K 1k 1

64G G G

G

...=??==--，即气膜阻力占总阻力的％ ∴该吸收过程为气膜和液膜阻力共同控制 9.解：4105.5E ?=

24

1043.53.101105.5P E m ?=?==

2

*121min X -X Y -Y )V L (= ％15.00.15%-1.15%0Y 0.0313%-1%3Y 21====

5

21*

11071.510

43.5031.0m Y X -?=?=＝

代入上式，得25

min

1017.50

1071.50015.0031.0)V

L

(?=-?-=-,672.1)V L (3.1V L min == 由 )X -L(X )Y -V (Y 2121= 得 kmol/L 1044672.1

0.0015

-0.031)Y -(Y L V X 5211-?===

. 11.解：0.000930.97)-0.031(1) -(1Y Y 0310%

313%

Y 121==?==-=

.

3470358

003100009300310X -X Y -Y )V L (2

*121min .....=-==

556.0347.06.1)V

L

(6.1V L min =?== )X -L(X )Y -V (Y 2121=

05410556

00009300310)Y -(Y L V X 211....=-==

2

12

1m Y Y ln Y Y Y ???-?=?

011600541035800310m X -Y Y 111....=?-==?

000930m X Y Y 222.=-=?

00423.000093

.00116.0ln

00093

.00116.0Y m =-?＝

m 21OG Y Y Y N ?-=

11700423

000093

00310....=-= 98700149

00147

0...A K V H YA OG ===

m 7.02m N H Z OG OG =?=

第十一章 干燥

1.解：(1) 已知，40℃时，水的饱和蒸气压kPa .3777p s =

绝干气水汽kg /kg ..%..%.p P p .H s s 00920377

7203101377

72062206220=?-??=?-?=

(2)273

27324417720t

)H ..(v H +?

+= 绝干气kg /m )..(30.898273

40

2730.009224417720=+?

?+= (3)H H v H +=ρ1 1.1240.898

0.00921=+=3

m /kg

(4)C kg /kJ ..H ..o ?=?+=+= 1.0270.0092881011881011C H (5)H t )H ..(I H 2491881011++=

kg /kJ ..)...(01640092024914000920881011=?+??+=

(6) kPa ..%p s 4751377720p std =?=?= 查水的饱和蒸气压 得 612.t d =℃

2.解：(1)kPa

3.1p = (2)6%=? (3) 25=d t ℃ (4) kg /kJ 137I H = (5) 35=as t ℃ (6) 35=w t ℃

4.解：(1) 空气在预热器内经历等湿过程 01001.H H ==

)H .(p PH s +=

?6220%.)

..( (610106*********)

03101=+??=

(2)00002491881011H t )H ..(I ++=

kg /kJ ..)...(4945010249120010881011=?+??+= 11112491881011H t )H ..(I ++=

kg /kJ ..)...(791270102491100010881011=?+??+= 273273244177200t

)H ..(v H +?

+= 绝干气kg /m )..(30.842273

20

2730.0124417720=+??+=

绝干气kg ..v H 76118842

0100

100L ===

kJ 301109.7745.49)-(127.79118.76)I -L(I ?=?=

(3) kg .1910.01)-(0.02118.76)H -L(H W 12=?== (4) kg /kJ 118.76I I 12==

22222491881011H t )H ..(I ++=

7611802024910208810112..t )...(=?+??+=

解得 8562.t =℃ 5.解：(1) 蒸发水分量

)X X (G W c 21-=

其中：h

kg ).()w (G G c 106703011100111=-?=-=绝干料0309.003

.0103

.01111

kg kg w w X 水=-=-=

绝干料水kg kg w w X 002.0002

.01002

.01222≈-=-=

h

kg X X G W 84.30)002.00309.0(1067)(21=-?=-=? (2) 新鲜空气消耗量 )1(0

H L L +=

其中：0

212H H W H H W L -=

-=

当C 20o

=t 时,查附录得kPa p s

334.2=，故：

绝干气kg kg .......p P p .H s s 90003346

26031013346

260622062200=?-??=?-?=

h

kg ...L 绝干气

2372

900002208430=-=

∴

(3)风机的风量00H Lv V =

273

273)244.1772.0(0

00t H v H +?

+= 绝干气

新鲜空气

kg m 3841

.0)27320273)(009.0244.1772.0(=+?+= m .Lv V H 新鲜空气301995841023720=?==?

(4) 预热室中消耗的热量

L

p

Q I I L Q '+-=)(0

1

kW I I L 4.47)2090)(009.088.101.1(3600

2372

)(01=-?+?=

-= (5) 干燥系统消耗的总热量

e L D Q Q Q Q Q -++=2M 1

))(88.101.1(211t t H L Q e -+=kW 45.30)4590)(009.088.101.1(3600

2372

=-?+?=

).t .(W Q 12118748812490θ-+=kW 34.21)20187.44588.12490(3600

84

.30=?-?+?=

)(C G Q M 1222M θ-θ=kW 89.38)2060(28.33600

1067

=-??=

kW Q D 3145.302.189.3834.21=-++=

(6) 向干燥室补充的热量

kW Q Q Q D p 4.78314.47=+=+=

(7) 热效率

%.Q Q 222778.4

21.341===

η

化工原理课后习题答案上下册(钟理版)

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

化工原理(下)期末考试试卷

化工原理（下）期末考试试卷 一、 选择题： (每题2分，共20分) 1.低浓度难溶气体吸收,其他操作条件不变,入塔气量增加,气相总传质单元高度 H OG 、出塔气体浓度2y 、出塔液体浓度1x 将会有__A______变化。 A OG H ↑, 2y ↑, 1x ↑ B OG H ↑, 2y ↑, 1x ↓ C OG H ↑, 2y ↓, 1x ↓ D OG H ↓, 2y ↑, 1x ↓ 2.在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系 数k y =2kmol/m2h ， 气相总传质系数Ky=1.5kmol/ m2h ，则该处气液界面上气相 浓度y i 应为__B______。平衡关系y=0.5X 。 A .0.02 B.0.01 C.0.015 D.0.005 3.下述说法中正确的是_B____。 A.气膜控制时有：*p p i ≈，L G Hk k 11<< B 气膜控制时有：*p p i ≈，L G Hk k 11>> C 液膜控制时有：i c c ≈*，G L k H k <<1 D 液膜控制时有：i c c ≈，G L k H k >>1 4.进行萃取操作时，应使溶质的分配系数___D_____1。 A 等于 B 大于 C 小于 D 都可以。 5.按饱和液体设计的精馏塔，操作时D/F 、R 等其它参数不变，仅将料液改为冷 液进料，则馏出液中易挥发组分浓度____A____，残液中易挥发组分浓度______。 A 提高，降低； B 降低，提高； C 提高，提高； D 降低，降低 6.某精馏塔的理论板数为17块（包括塔釜），全塔效率为0.5，则实际塔板数为 ____C__块。 A. 30 B.31 C. 32 D. 34 7.在馏出率相同条件下，简单蒸馏所得馏出液浓度____A____平衡蒸馏。 A 高于； B 低于； C 等于； D 或高于或低于 8.指出“相对湿度，绝热饱和温度、露点温度、湿球温度”中，哪一个参量与空 气的温度无关_____B___

化工原理课后习题答案

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ο 下C ο80，s cm s cm T T D D 2 5275 .175 .112121044.3344.029*******.0-?==??? ???=??? ? ??= C ο80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 λ-=-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 λ 由上式得：()2351093.8m kN s m kmol a K G -?=

(完整版)化工原理下册习题及章节总结(陈敏恒版)

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

化工原理课后答案

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’～

化工原理期末考试试题(2013年版) 2

1 化工原理期末考试试题 一．填空题 1．精馏操作的目的是 使混合物得到近乎完全的分离 ，某液体混合物可用精馏方法分离的必要条件是 混合液中各组分间挥发度的差异 。 2．进料热状态参数q 的物理意义是 代表精馏操作线和提馏段操作线交点的轨迹方程 ，对于饱和液体其值等于 0 ，饱和蒸汽q 等于 1 。 3．简单蒸馏与平衡蒸馏的主要区别是 简单蒸馏是非定态过程 。 4．吸收操作的目的是 分离气体混合物 ，依据是 组分在溶剂中溶解度之差异 。 5．连续精馏正常操作时，增大再沸器热负荷，回流液流量和进料量和进料状态不变，则塔顶馏出液中易挥发组成的摩尔组成X D 将 增大 ，塔底采出液中易挥发组成的摩尔组成X W 将 减小 。（减小，增大，不变，变化不确定） 6．平衡蒸馏（闪蒸）的操作温度是在操作压力下混合物的泡点和露点温度之间。 （泡点温度，露点温度，泡点和露点温度之间） 7．液－液萃取操作中，操作温度 ，有利于分离。（降低，升高，保持恒定）。 8．多级逆流萃取操作，减少溶剂用量，完成规定的分离任务所需的理论级数 。（增 大、减小、不变） 9．实际生产中进行间歇精馏操作，一般将 和 两种操作方式结合起来。（恒定回流比，恒定产品组成） 10．请写出两种常用的解吸操作方法： 和 。升温，气提，降压(三写二) 11．在吸收塔的设计中，气体流量，气体进出口组成和液相进口组成不变，若减少吸收剂用量，则传质推动力 减小 ，设备费用 增多 。（减小，增多） 12．当温度升高时，溶质在气相中的分子扩散系数 升高 ，在液相中的分子扩散系数 升高 。（升高，升高） 13．吸收操作的基本依据是 组分在溶剂中溶解度之差异 ，精馏操作的基本依据是 各组分间挥发度的差异 。 14．蒸馏是分离 均相液体混合物 的一种方法，蒸馏分离的依据是 挥发度差异 。 15．恒沸精馏与萃取精馏都需加入第三组分，目的分别是 使组分间相对挥发度增大 、 改变原组分间的相对挥发度 。 16．如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生 严重漏液 、 严重泡沫夹带及 液泛 等不正常现象，使塔无法工作。 17．板式塔的类型有 泡罩塔 、 浮阀塔 、 筛板塔 （说出三种）；板式塔从总体上看汽液两相呈 逆流 接触，在板上汽液两相呈 错流 接触。 18．易溶气体溶液上方的分压 小 ，难溶气体溶液上方的分压 大 ，只要组份在气相

化工原理课后题答案

化工原理第二版 第1章蒸馏 1.已知含苯（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t（℃） 85 90 95 100 105 x 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）/（）= 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 时，相应的温度为92℃ 2.正戊烷（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 = 下该溶液的平衡数据。 温度 C 5H 12 K C 6H 14 饱和蒸汽压(kPa) 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 * = 查得P A *= 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 279 289

P A *(kPa) 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 *) =（）/（）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A *x/P = ×1/ = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 279 289 x 1 0 y 1 0 根据平衡数据绘出t-x-y曲线 3.利用习题2的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，并与习题2 的结果相比较。 解：①计算平均相对挥发度 理想溶液相对挥发度α= P A */P B *计算出各温度下的相对挥发度： t(℃) α - - - - - - - - 取275.1℃和279℃时的α值做平均α m = （+）/2 = ②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值 当x = 时， y = ×[1+×]= 同理得到其他y值列表如下 t(℃) 279 289 α

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 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

化工原理期末考试试题及答案

1．（20分）有立式列管式换热器，其规格如下：管数30根、管长 3 m、管径由25×2.5 mm，为单管程。今拟采用此换热器冷凝冷却CS2 饱和蒸汽，从饱和温度46℃冷却到10℃，CS2 走管外，其流量为250 kg／h，其冷凝潜热为356 kJ/kg，液体CS2的比热为 1.05 kJ ／（kg·℃ ）；水走管内与CS2成总体逆流流动，冷却水进出口温度分别为5℃和30℃。已知CS2 冷凝和冷却时传热系数（以外表面积为基准）分别为K1= 232.6和K2= l16.8 W/（m2·℃），问此换热器是否适用? 1.解：CS2冷凝的热负荷：Q冷凝＝250×356＝89000kJ/h＝24.72 KW CS2冷却的热负荷：Q 冷凝＝250×1.05×（46－10）＝9450kJ/h ＝2.6 KW 总热负荷Q 为：Q＝24.7＋2.63＝27.3 KW 冷却水用量q m2 为：q m2＝27.3 ＝0.261kg/s＝940kg/h 4.187×（30-5） 设冷却水进入冷却段的温度为t k，则有：0.261×4.187×（t k－ 5）＝2.6KW 解之得：t k＝7.38℃，则：（5 分） 冷凝段对数平均温差：Δ t m＝（46－30）－（46－7.38） ＝25.67℃ ln46 －30 46－7.38 所需传热面积： A 冷凝＝24.7/232.6×10－3×25.67＝ 4.14m2，（5 分） 冷却段对数平均温差：Δ tm＝（46－7.38）－（10－5）＝ 16.45℃ ln 46－7.38 （5 分）10－5 所需传热面积： A 冷却＝ 2.6/116.8×10－3×16.45＝ 1.35m2， 冷凝、冷却共需传热面积：Σ A i＝4.14＋ 1.35＝5.49m2， 换热器实际传热面积为：A0＝30×3.14×0.025×3＝7.065＞ΣA i ，所以适宜使用。（5分） ２．（20 分）某列管换热器由多根Φ 25×2.5mm的钢管组成，将流量为15×103kg/h 由20℃加热到55℃, 苯在管中的流速为0.5m/s ，加热剂为130℃的饱和水蒸汽在管外冷凝，其汽化潜热为2178kJ/kg ，苯的比热容cp为1.76 kJ/kg ·K,密度ρ 为858kg/m3，粘度μ为0.52 ×10-3Pa·s，导热系数λ为0.148 W/m·K，热损失、管壁热阻及污垢热阻均忽略不计，蒸汽冷凝时的对流传热系数α 为10×104 W/m2·K。试求： （1）水蒸汽用量（kg/h ）；（4分） （2）总传热系数K（以管外表面积为准）；（7 分） （3）换热器所需管子根数n及单根管子长度L。（9 分）

化工原理课后思考题参考答案

第二章流体输送机械 2-1 流体输送机械有何作用 答：提高流体的位能、静压能、流速，克服管路阻力。 2-2 离心泵在启动前，为什么泵壳内要灌满液体启动后，液体在泵内是怎样提高压力的泵入口的压力处于什么状体 答：离心泵在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气的密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体（气缚）； 启动后泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转变为静压能。 泵入口处于一定的真空状态（或负压） 2-3 离心泵的主要特性参数有哪些其定义与单位是什么 1、流量q v: 单位时间内泵所输送到液体体积，m3/s, m3/min, m3/h.。 2、扬程H：单位重量液体流经泵所获得的能量，J/N，m 3、功率与效率：

轴功率P ：泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。 有效功率P e ：gH q v ρ=e P 效率η：p P e = η 2-4 离心泵的特性曲线有几条其曲线的形状是什么样子离心泵启动时，为什么要关闭出口阀门 答：1、离心泵的H 、P 、η与q v 之间的关系曲线称为特性曲线。共三条； 2、离心泵的压头H 一般随流量加大而下降 离心泵的轴功率P 在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。 η与q v 先增大，后减小。额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵 的设计点，对应的值称为最佳工况参数。 3、关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以保护电动机。 2-5 什么是液体输送机械的扬程离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响 答：1、单位重量液体流经泵所获得的能量 2、在泵的进、出口管路处分别安装真空表和压力表，在这两处管路截面1、 2间列伯努利方程得：f V M H g u u g P P h H ∑+-+-+=221220ρ

化工原理下册课后思考题答案

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。

化工原理课后答案

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’～

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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 -?=

化工原理(下)练习题

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。

化工原理课后答案

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

化工原理期末考试真题及答案

填空题 1.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_粒子所受合力的代数和为零_ 。滞流沉降时，其阻力系数=_24/ Rep_. 2.在静止的、连续的同种流体内，位于同一水平面上各点的压力均相等。 3.水在内径为φ105mmX2.5mm的只管内流动，已知水的粘度为1.005mPa*s，密度为1000kg*m3，流速为1m/s，则Re=99502，流动类型为湍流。 4.流体在圆形管道中作层流流动,如果只将流速增加一倍,则阻力损失为原来的2 倍;如果只将管径增加一倍而流速不变,则阻力损失为原来的1/4 倍. 5.求取对流传热系数常采用因次分析法，将众多影响因素组合成若干无因次数群，再通过实验确定各特征数数之间的关系，即得到各种条件下的关联式。 6.化工生产中加热和冷却的换热方法有_直接换热_, 间壁换热和蓄热换热. 7.在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近饱和蒸汽侧流体的温度，总传热系数K 接近空气侧流体的对流给热系数。 8.气液两相平衡关系将取决于以下两种情况: (1) 若pe〉p 或C 〉Ce则属于解吸过程 (2) 若p 〉pe 或Ce〉C 则属于吸收过程 9.计算吸收塔的填料层高度,必须运用如下三个方面的知识关联计算:_平衡关系_,_物料衡算,_传质速率._. 10.在一定空气状态下干燥某物料能用干燥方法除去的水分为_自由水分首先除去的水分为_非结合水分不能用干燥方法除的水分为_平衡水分。 11.,当20℃的水(ρ=998.2kg/m3,μ=1.005厘泊)在内径为100mm的光滑管内

22.对于间壁式换热器：m1Cp1 (T1-T2 ) =m2Cp2 (t2-t1)=K.A.△tm 等式成立的条件是_稳定传热、_无热变化、_无相变化。 选择题 1.从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( A ) A. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关 B. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关 C. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关 2.为使U形压差计的灵敏度较高，选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度 差（ρ指-ρ）的值（B ）。 A. 偏大 B. 偏小 C. 越大越好 3. 若将20℃硫酸用φ48×3.5mm的无缝钢管输送,则硫酸达到湍流的最低流速 为（D ）。已知20℃时，硫酸的密度为1831 kg/m3粘度为25.4cP。 A. 0.135m/s B. 1.5m/s C. 0.15m/s D. 1.35m/s 4. 层流与湍流的本质区别是：( D )。 A. 湍流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C. 层流的雷诺数<湍流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 5.离心泵的性能曲线中的H－－Q线是在( C )情况下测定的。 A. 效率一定； B. 功率一定； C. 转速一定； D. 管路（ｌ＋∑ｌ）一定。

化工原理第二版(下册)夏清贾绍义课后习题解答带图资料

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