化工原理第四版思考题答案
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《化工原理》第四版习题答案(1) 2《化工原理》第四版习题答案(1)2《化工原理》第四版习题答案绪论【0-1】1m3水中溶解0.05kmolco2,试求溶液中co2的摩尔分数,水的密度为100kg/m3。
解水1000kg/m3?1000kmol/m318co2的摩尔分数x?0.05?8.99?10?410000.05?18【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pa;(2)空气中甲醇的组成,以摩尔分数ya、质量分数?a、浓度ca、质量浓度?a表示。
求解(1)甲醇的饱和状态蒸气压p?algp?a?7.19736?1574.99p?a?16.9kpa25?238.86(2)空气中甲醇的共同组成摩尔分数质量分数浓度ca?ya?16.9?0.167101.3250.167?32?0.1810.167?32?(1?0.167)?29?a?pa16.9??6.82?10?3kmol/m3rt8.314?298质量浓度acama=6.82103320.218kg/m3【0-3】1000kg的电解液中不含naoh质量分数10%、nacl的质量分数10%、h2o的质量分数80%,用真空蒸发器铀,食盐结晶拆分后的浓缩液中不含naoh50%、nacl2%、h2o48%,均为质量分数。
试求:(1)水分蒸发量;(2)拆分的食盐量;(3)食盐拆分后的浓缩液量。
在全过程中,溶液中的naoh量维持一定。
第1页共30页求解电解液1000kg浓缩液中naohnaohh2o1000×0.l=100kg1000×0.l=100kgnaoh=0.5(质量分数)?=0.02(质量分数)naclh2o1000×0.8=800kg?=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100/0.5?200kg200kg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1.2?104pa。
化工原理课后思考题答案问题一:什么是化工原理?化工原理是研究化学过程和物理过程在化工工程中基本原理和规律的学科。
它包括了化学反应、传质与传热、流体力学等学科内容,涉及到化工工程中的各个环节。
化工原理的研究可以帮助工程师了解反应过程中的物质转化规律、能量传递规律以及流体在管道中的流动规律等,为化工工程的设计、运行和优化提供科学依据。
问题二:化工原理的研究内容有哪些?化工原理的研究内容主要包括以下几个方面:1.化学反应原理:研究化学反应的动力学、平衡及其对工艺条件的影响。
通过分析反应速率、平衡常数和热力学参数,确定最佳反应条件,并预测产物组成和产量。
同时,还研究反应速率方程、反应机理和催化剂等相关内容。
2.传质传热原理:研究在化工过程中物质和能量的传递规律。
通过分析传质速率、传热速率以及传质传热过程中的阻力和温度分布等参数,优化传质传热操作。
此外,还研究流体与固体之间、流体与流体之间的传质传热机理。
3.流体力学原理:研究流体在管道、泵和设备中的流动规律。
通过分析流体的流动速度、压力分布、阻力损失等参数,优化流体力学过程。
还研究液体和气体的流动特性,如雷诺数、压力梯度和黏度等。
4.反应工程原理:研究化工反应工艺的设计、运行和控制。
通过分析反应条件、反应器构造和反应器操作参数,确定最佳的工艺方案。
同时,还研究反应器的传热、传质和混合性能等相关问题。
5.过程综合与优化:综合考虑化工过程中的各个环节,包括反应、分离、传质传热以及能量利用等。
通过分析各种操作条件、设备参数和工艺流程,提出最优的工艺设计方案,以实现经济高效的生产过程。
问题三:化工原理对化工工程有何作用?化工原理对化工工程有以下几个方面的作用:1.设计指导:通过化工原理的研究,可以为化工工程的设计提供科学依据。
了解化学反应过程中的物质转化规律和能量传递规律,可以确定最佳反应条件和工艺流程,从而提高生产效率和产品质量。
2.过程优化:通过分析化工原理,可以优化化工工程中的各个环节。
化工原理第四版思考题答案————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:3-2 球形颗粒在流体中从静止开始沉降,经历哪两个阶段?何谓固体颗粒在流体中的沉降速度?沉降速度受那些因素的影响?答:1、加速阶段和匀速阶段;2、颗粒手里平衡时,匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度t μ3、影响因素由沉降公式确定ξρρ以及、、p p d 。
(93页3-11式)3-6 球形颗粒于静止流体中在重力作用下的自由沉降都受到哪些力的作用?其沉降速度受哪 些因素影响?答:重力,浮力,阻力;沉降速度受 颗粒密度、流体密度 、颗粒直径及阻力系数有关 3-7 利用重力降尘室分离含尘气体中的颗粒,其分离条件是什么?答:停留时间>=沉降时间(tu u H L ≥) 3-8 何谓临界粒径?何谓临界沉降速度?答:能 100%除去的最小粒径;临界颗粒的沉降速度。
3-9 用重力降尘室分离含尘气体中的尘粒,当临界粒径与临界沉降速度为一定值时,含尘气 体的体积流量与降尘室的底面积及高度有什么关系?答:成正比 WL V ·u q t s ≤ 3-10 当含尘气体的体积流量一定时,临界粒径及临界沉降速度与降尘室的底面积 WL 有什么 关系。
答:成反比3-12 何谓离心分离因数?提高离心分离因数的途径有哪些?答:离心分离因数:同一颗粒所受到离心力与重力之比;提高角速度,半径(增大转速) 3-13 离心沉降与重力沉降有何不同?答:在一定的条件下,重力沉降速度是一定的,而离心沉降速度随着颗粒在半径方向上的位置不同而变化。
3-15 要提高过滤速率,可以采取哪些措施?答:过滤速率方程 ()e d d V V P A V +∆=γμυτ 3-16 恒压过滤方程式中,操作方式的影响表现在哪里? 答:3-17 恒压过滤的过滤常数 K 与哪些因素有关? 答:μγυP K ∆=2表明K 与过滤的压力降及悬浮液性质、温度有关。
化工原理第四版思考题标准答案化工原理第四版思考题答案————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:3-2 球形颗粒在流体中从静止开始沉降,经历哪两个阶段?何谓固体颗粒在流体中的沉降速度?沉降速度受那些因素的影响?答:1、加速阶段和匀速阶段;2、颗粒手里平衡时,匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度t μ3、影响因素由沉降公式确定ξρρ以及、、p p d 。
(93页3-11式)3-6 球形颗粒于静止流体中在重力作用下的自由沉降都受到哪些力的作用?其沉降速度受哪些因素影响?答:重力,浮力,阻力;沉降速度受颗粒密度、流体密度、颗粒直径及阻力系数有关3-7 利用重力降尘室分离含尘气体中的颗粒,其分离条件是什么?答:停留时间>=沉降时间(tu u H L ≥) 3-8 何谓临界粒径?何谓临界沉降速度?答:能 100%除去的最小粒径;临界颗粒的沉降速度。
3-9 用重力降尘室分离含尘气体中的尘粒,当临界粒径与临界沉降速度为一定值时,含尘气体的体积流量与降尘室的底面积及高度有什么关系?答:成正比WL V ·u q t s ≤ 3-10 当含尘气体的体积流量一定时,临界粒径及临界沉降速度与降尘室的底面积 WL 有什么关系。
答:成反比3-12 何谓离心分离因数?提高离心分离因数的途径有哪些?答:离心分离因数:同一颗粒所受到离心力与重力之比;提高角速度,半径(增大转速) 3-13 离心沉降与重力沉降有何不同?答:在一定的条件下,重力沉降速度是一定的,而离心沉降速度随着颗粒在半径方向上的位置不同而变化。
3-15 要提高过滤速率,可以采取哪些措施?答:过滤速率方程 ()e d d V V P A V +?=γμυτ 3-16 恒压过滤方程式中,操作方式的影响表现在哪里?答:3-17 恒压过滤的过滤常数 K 与哪些因素有关?答:μγυP K ?=2表明K 与过滤的压力降及悬浮液性质、温度有关。
化工原理实验思考题答案1. 解释固液平衡的概念和实验方法。
固液平衡是指固体与液体之间达到平衡状态的过程。
在这种平衡状态下,固体与液体之间的物质转移速率相等,即没有净物质的转移。
实验上可以通过测量固体溶解度来确定固液平衡。
实验方法一般分为饱和溶解度法和过冷溶解度法。
饱和溶解度法是将一定质量的固体样品加入溶剂中,稳定搅拌直至达到平衡状态,然后通过测量过滤液的浓度或固体残渣的质量来确定溶解度。
过冷溶解度法则是在溶液中超过饱和度,然后迅速冷却溶液,通过测量过冷溶液中的溶质质量来确定溶解度。
2. 说明界面活性剂在表面活性的基础上如何发挥乳化和分散作用。
界面活性剂由亲水基团和疏水基团组成,可以在液体界面上形成吸附层。
在这个吸附层中,疏水基团朝向液体内部,亲水基团朝向液体表面。
界面活性剂能够通过降低液体表面的张力来发挥乳化和分散作用。
乳化是指将两种不相溶的液体混合在一起,并形成均匀的乳状液体。
界面活性剂的亲水基团与水相结合,疏水基团与油相结合,使得油相分散在水相中,形成小液滴。
由于界面活性剂的存在,油相液滴之间的相互作用力受到减弱,从而维持乳液的稳定性。
分散是将固体微粒均匀分散在液体中,并保持其分散状态。
界面活性剂的亲水基团与溶液中的水相结合,疏水基团与固体微粒表面结合,使得固体微粒分散在液体中。
界面活性剂降低了固体微粒之间的吸引力,阻止微粒的聚集,并维持其分散状态。
3. 解释萃取的原理,并说明相应的实验方法。
萃取是通过溶剂选择性地将某种或多种溶质从混合物中提取出来的分离技术。
它利用溶剂与溶质之间的相容性差异来实现物质的提取和分离。
萃取的原理基于两相系统的分配平衡,一般包括有机相和水相。
在混合物中,溶质能够选择性地在有机相和水相之间分配,从而实现分离。
当溶液在两相之间达到平衡时,溶质在两相中的分布比例与其在两相中的浓度成正比。
实验方法一般包括单级萃取和多级萃取。
单级萃取即通过一次萃取过程将目标物质提取到有机相或水相中,然后通过分离两相来分离目标物质。
流体流动阻力1,以水作介质所测得的λ~Re关系能否适用于其他流体?答:可以用于牛顿流体的类比,牛顿流体的本构关系一致。
应该是类似平行的曲线,但雷诺数本身并不是十分准确,建议取中间段曲线,不要用两边端数据。
雷诺数本身只与速度,粘度和管径一次相关,不同流体的粘度可以查表。
(建议读一读流体力学三大相似的那一章,应该能有更深入的理解。
)2,在不同设备上(包括不同管径),不同水温下测定的λ~Re数据能否关联在同一条曲线上?答:一次改变一个变量,是可以关联出曲线的,一次改变多个变量时不可以的离心泵性能测定实验1,试从所测实验数据分析,离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门?答:关闭阀门的原因从试验数据上分析:开阀门意味着扬程极小,这意味着电机功率极大,会烧坏电机。
2,为什么用泵的出口阀调节流量?这种方法有什么优缺点?是否还有其他方法调节流量?答:用出口阀门调解流量而不用崩前阀门调解流量保证泵内始终充满水,用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现负压,使叶轮氧化,腐蚀泵。
还有的调节方式就是增加变频装置,很好用的。
3,正常工作的离心泵,在其进口管路上安装阀门是否合理?为什么?答:不合理容易产生节流损失产生压损压力降低,易造成汽蚀的发生对流给热系数测定实验1,蒸汽冷凝过程中,若存在不凝性气体,对传热有何影响?应采取什么措施?答:①会由于空气中含有水分造成冰堵。
冰堵不单使制冷效率下降。
而且会导致系统停机。
压力不断降低,还会损坏压缩机。
②空气混入压缩腔,由于空气中含有不凝性气体,如氮气。
这些不凝性气体会减少制冷剂的循环量,使制冷量降低。
③并且不凝性气体会滞留在冷凝器的上部管路内,致使实际冷凝面积减小,冷凝负荷增大,冷凝压力升高,从而制冷量会降低。
而且由于冷凝压力的升高致使排气压力升高,还会减少压缩机的使用寿命2,在实际生产中,冷热流体逆流还是并流的传热效果好?为什么?答:在实际生产中,传热的平均线温差标志传热量的大小,传热公式Q=KA(ΔTm)知,ΔTm越大则传热Q越大,在逆流,顺流,叉流中,逆流的平均温差最大,因此在无特殊情况下换热器多采用逆流的形式。
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R1、R2,两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R1与R2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R2减小。
感谢您选择了《化工原理》第四版柴诚敬教授的课程,以下是部分课后答案供您参考。
1、什么是化学反应速率?速率常数的单位是什么?答:化学反应速率是指化学反应物质参加反应的速度,通常用反应物的消失速率或生成物的出现速率来表示。
速率常数是反应速率与各反应物摩尔浓度的乘积之比,单位为L/(mol·s) 或mol/(L·s)。
2、简述气体扩散的弥散定律。
答:气体扩散的弥散定律是指在稳态下,气体分子的自由扩散速率与浓度梯度成正比。
即 Fick 定律:$\frac{\mathrm{d}C}{\mathrm{d}t}=-D\frac{\mathrm{d}^2C}{\mathrm{d}x^2} $,其中 $C$ 表示气体浓度,$D$ 表示气体扩散系数。
3、液-液萃取的原理是什么?答:液-液萃取是指将需要分离的两种液体混合物加入到另一种相容性差的溶剂中,通过溶剂与其中一种液体成分亲和力不同而实现分离的过程。
其原理是基于液体分子之间的相互作用力和表面张力的不同,利用溶剂与其中一种液体成分的亲和力不同,使其在液液界面上产生不同的分配系数,从而实现分离。
4、什么是难溶物?答:难溶物是指在水或其他溶剂中,由于溶剂对溶质的溶解度有限,因而无法完全溶解的物质。
难溶物的形成主要是由于溶质和溶剂之间的相互作用力不足以克服其相互之间的相互作用力而导致的。
5、什么是表面活性剂?请举例说明。
答:表面活性剂是指在液-液界面或液-气界面上能够降低表面张力的一类化合物。
常见的表面活性剂有阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂等。
例如:肥皂就是一种阴离子表面活性剂,其主要成分是油酸钠或棕榈酸钠;十二烷基苯磺酸钠是一种阴离子表面活性剂,广泛用于洗涤剂中;十六烷基三甲基溴化铵是一种阳离子表面活性剂,常用于消毒剂中。
6、什么是热力学第一定律?答:热力学第一定律是指能量守恒定律,即在任何过程中,能量的总量都保持不变。
化工原理第四版答案以下是《化工原理第四版》的答案:1. 习题1:甲基乙酮的溶解度与温度和压力的关系甲基乙酮的溶解度随着温度的升高而增加。
在常温下,随着温度的增加,甲基乙酮的溶解度会逐渐提高,直至达到最高溶解度。
然而,随着温度的升高,甲基乙酮的挥发性也会增加,从而导致其溶解度下降。
因此,在高温下,甲基乙酮的溶解度会随着温度的升高而减小。
2. 习题2:铝在酸性介质中的氧化反应铝在酸性介质中会发生氧化反应,生成铝离子和水。
反应的化学方程式如下:2 Al + 6 H+ → 2 Al3+ +3 H23. 习题3:空气中的氧气浓度测定方法测定空气中的氧气浓度的方法主要有电化学法和光学法。
其中,电化学法利用氧气与电极表面发生氧化还原反应的特性来测量氧气浓度,典型的电化学方法是用氧传感器。
而光学法则是利用氧气分子对特定波长的光的吸收特性来测量氧气浓度,典型的光学方法是用气体分析仪或红外线氧气传感器。
4. 习题4:酸碱中和反应的实际应用酸碱中和反应在日常生活和化工生产中有很多实际应用。
例如,用酸碱中和反应来调节土壤的酸碱度,使其适合不同类型的植物生长。
此外,酸碱中和反应也常用于水处理和废水处理过程中,用于中和PH值过高或过低的水体。
在化工生产中,酸碱中和反应也常用于生成中间体或产品的反应过程。
5. 习题5:热力学第一定律的应用热力学第一定律可以用来描述系统与环境之间的能量转化关系。
在化工过程中,热力学第一定律可以用来计算热量的传递和能量的平衡。
例如,可以利用热力学第一定律来计算化工反应中的热量变化,从而确定反应的放热或吸热性质。
此外,热力学第一定律也可以用来计算热力设备中的能量转化效率,如锅炉和蒸馏塔等。
请注意,以上答案仅为参考,具体问题的答案还需结合教材内容和上下文进行综合分析。
化工原理王志魁第四版课后思考题答案:篇一:化工原理王志魁第四版课后思考题答案4-1 根据传热机理的不同,有哪三种基本传热方式?他们的传热机理有何不同?答:根据传热机理的不同,热的传递有三种基本方式:热传导、对流传热和辐射传热。
热传导(简称导热):热量不依靠宏观混合运动而从物体中的高温区向低温区移动的过程。
在固体、液体和气体中都可以发生。
对流传热:由流体内部各部分质点发生宏观运动而引起的热量传递过程,只能发生在有流体流动的场合。
热辐射:因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。
可以在完全真空的地方传递而无需任何介质。
4-3 固体、液体、气体三者的热导率比较,哪个大,哪个小?答:一般固体液体气体4-13 答:一是液体的温度要达到沸点,二是需要从外部吸热。
4-20 答:能透过全部辐射能的物体,称为透热体;能全部反射辐射能的物体,称为白体;能全部吸收辐射能的物体,称为黑体或绝对黑体;能够以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体,称为灰体。
4-21 答:在同一温度下,实际物体的辐射能力与黑体的辐射能力之比,定义为灰体的黑度。
影响固体表面黑度的主要因素有:物体的性质、温度及表面情况(如表面粗糙度及氧化程度)。
4-29答:根据公式可以采取如下措施:提过对流换热系数,尤其是提高较小一层的对流换热系数降低污垢热阻,及时清洗换热器,降低热传导热阻,选择导热率大的材料,降低换热壁的厚度。
第五章吸收5-1 选择吸收剂时,应从哪几个方面考虑?答:(1) 溶解度吸收剂对溶质组分的溶解度越大,则传质推动力越大,吸收速率越快,且吸收剂的耗用量越少。
(2) 选择性吸收剂应对溶质组分有较大的溶解度,而对混合气体中的其它组分溶解度甚微,否则不能实现有效的分离。
(3) 挥发度在吸收过程中,吸收尾气往往为吸收剂蒸汽所饱和。
故在操作温度下,吸收剂的蒸汽压要低,即挥发度要小,以减少吸收剂的损失量。
(4) 粘度吸收剂在操作温度下的粘度越低,其在塔内的流动阻力越小,扩散系数越大,这有助于传质速率的提高。
化工原理第四版思考题答案【篇一:化工原理(王志奎)第四版课后答案】345【篇二:化工原理第四章思考题答案】>4-1 根据传热机理的不同,有哪3种基本传热方式?他们的传热机理有何不同?答:(1)基本传热方式有热传导、热对流和热辐射3种。
(2)热传导简称导热,是通过物质的分子、原子或自由电子的热运动来传递热量;对流传热是通过冷、热不同部位的流体质点做宏观移动和混合来传递热量;辐射传热是物体因自身具有温度而激发产生电磁波,向空间传播来传递热量。
4-2 傅里叶定律中的负号是什么意思?答:由于x方向为热流方向,与温度梯度的方向正好相反。
q是正值,而是负值,加上负号,故式中加负号。
4-3 固体、液体、气体三者的热导率比较,哪个大,哪个小?答:物质热导率的大小主要与物质种类(固、液、气)和温度有关。
一般来说,固体、液体、气体三者的热导率大小顺序:固体液体气体。
4-4 纯金属与其合金比较,热导率哪个大?答:在各类物质中,纯金属的热导率为 ,合金的热导率为 , 故热导率纯金属比合金大。
4-5 非金属的保温材料的热导率为什么与密度有关?答:大多数非金属的保温材料呈纤维状或多孔结构,其孔隙中含有值小的空气。
密度越小,则所含的空气越多。
但如果密度太小,孔隙尺寸太长,其中空气的自然对流传热与辐射作用增强,反而使增大。
故非金属的保温材料的热导率与密度有关。
4-6 在两层平壁中的热传导,有一层的温度差较大,另一层较小,哪一层热阻大?热阻大的原因是什么?答:(1)温度差较大的层热阻较大。
(2)对于两层平壁导热,由于单位时间内穿过两层的热量相等,即导热速率相同,采用数学上的等比定律可得。
由此可见,热阻大的保温层,分配与该层的温度差就越大,即温度差与热阻成正比。
4-7 在平壁热传导中可以计算平壁总面积a的导热速率q,也可以计算单位面积的导热速率(即热流密度)。
而圆筒壁热传导中,可以计算圆筒壁内、外平均面积的导热速率q,也可以计算单位圆筒长度的壁面导热速率 ,为什么不能计算热流密度?答:在稳态下通过圆筒壁的导热速率q与坐标r无关,但热流密度却随着坐标r变化,故不能计算热流密度。
第一章 流体流动流体的压力【1-1解 标准大气压力为101.325kPa容器A 的绝对压力 ..p kPa ==A 101325+60161325 容器B 的绝对压力 ..B p kPa =-=1013251289325 【1-2】解 进口绝对压力 ..进101312893 =-=p kPa出口绝对压力 ..出101 31572583 =+=p kPa 进、出口的压力差..p kPa p kPa ∆=--=+=∆=-=157(12)15712169 或 258 389 3169【1-3解 正庚烷的摩尔质量为/kg kmol 100,正辛烷的摩尔质量为/kg kmol 114。
将摩尔分数换算为质量分数 正庚烷的质量分数 (104100)03690410006114ω⨯==⨯+⨯正辛烷的质量分数 ..2103690631ω=-=从附录四查得20℃下正庚烷的密度/kg m ρ=31684,正辛烷的密度为/kg m ρ=32703 混合液的密度 /..3169603690631684703ρ==+m kg m【1-4】混合液密度 ../3879048670.68718 ρ=⨯+⨯=m kg m【1-5】解 ...T K p kPa =+==+=27340313,101 35 5106 8 (绝对压力) 混合气体的摩尔质量....../2042802280324400716001186 =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=m M kg kmol(1)混合气体在操作条件下的密度为.../.m m pM kg m RT ρ⨯===⨯310681860763 *******(2)混合气体36000=V m ,摩尔体积为./.mmM m kmol ρ=31860763混合气体的量为 ..m mV n kmol M ρ⨯===60000763246 186流体静力学【1-6】解 管中水柱高出槽液面2m ,h=2m 水柱。
(1)管子上端空间的绝对压力绝p 在水平面11'-处的压力平衡,有.绝绝大气压力1012001000981281580 (绝对压力)ρ+==-⨯⨯=p gh p Pa(2)管子上端空间的表压 表p表绝 -大气压力=8158010120019620 =-=-p p Pa(3)管子上端空间的真空度真p()真表=-=-1962019620 p p Pa -=(4)槽内为四氯化碳,管中液柱高度'h'cclhh ρρ=4水 常温下四氯化碳的密度,从附录四查得为/ccl kg m ρ=431594'.h m ⨯==10002125 1594【1-7】解 水的密度/3水=998ρkg m()....331011001213550005998981117410=⨯+⨯+⨯⨯=⨯p Pa【1-8】解 容器上部空间的压力.29 4(表压)=p kPa 液体密度 /31250ρ=kg m ,指示液密度/301400ρ=kg m (1)压差计读数R=? 在等压面''1111上-=p p()()()()().'...p p h R g p p h g R g p h R g p h g R g Rg ρρρρρρρρ=+-++=+-++++++=+++-=11000 321 32212222 0()0因g 0,故0ρρ-≠=R(2) ().....A p p g Pa ρ=+-=⨯+⨯⨯=⨯333212941022125098156410().....333222941012125098144110ρ=+-=⨯+⨯⨯=⨯B p p g Pa习题1-6附图习题1-8附图【1-9】。
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、试说明粘度的单位、物理意义及影响因素答:单位是N·S/m2即Pa·s,也用cp,1cp=1mPa·s,物理意义为:分子间的引力和分子的运动和碰撞,与流体的种类、温度及压力有关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?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?答:流型有两种,层流和湍流,依据是:Re≤2000时,流动为层流;Re≥4000时,为湍流,2000≤Re≤4000时,可能为层流,也可能为湍流5、雷诺数的物理意义是什么?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状态6、层流与湍流的本质区别是什么?答:层流与湍流的本质区别是层流没有径向脉动,湍流有径向脉动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?答:层流内层、过渡层和湍流气体三个区域。
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?答:层流时W f∝u,流量增大一倍能量损失是原来的2倍,完全湍流时Wf∝u2 ,流量增大一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?答:10、如图所示,水槽液面恒定,管路中ab及cd两段的管径、长度及粗糙度均相同,试比较一下各量大小11、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?答:孔板前后压力差Δp=p1-p2,流量越大,压差越大,转子流量计属于截面式流量计,恒压差,压差不变。
3-2 球形颗粒在流体中从静止开始沉降,经历哪两个阶段?何谓固体颗粒在流体中的沉降速度?沉降速度受那些因素的影响?答:1、加速阶段和匀速阶段;2、颗粒手里平衡时,匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度t μ3、影响因素由沉降公式确定ξρρ以及、、p p d 。
(93页3-11式)3-6 球形颗粒于静止流体中在重力作用下的自由沉降都受到哪些力的作用?其沉降速度受哪 些因素影响?答:重力,浮力,阻力;沉降速度受 颗粒密度、流体密度 、颗粒直径及阻力系数有关 3-7 利用重力降尘室分离含尘气体中的颗粒,其分离条件是什么?答:停留时间>=沉降时间(tu u H L ≥) 3-8 何谓临界粒径?何谓临界沉降速度?答:能 100%除去的最小粒径;临界颗粒的沉降速度。
3-9 用重力降尘室分离含尘气体中的尘粒,当临界粒径与临界沉降速度为一定值时,含尘气 体的体积流量与降尘室的底面积及高度有什么关系?答:成正比 W L V ·u q t s ≤3-10 当含尘气体的体积流量一定时,临界粒径及临界沉降速度与降尘室的底面积 WL 有什么 关系。
答:成反比3-12 何谓离心分离因数?提高离心分离因数的途径有哪些?答:离心分离因数:同一颗粒所受到离心力与重力之比;提高角速度,半径(增大转速) 3-13 离心沉降与重力沉降有何不同?答:在一定的条件下,重力沉降速度是一定的,而离心沉降速度随着颗粒在半径方向上的位置不同而变化。
3-15 要提高过滤速率,可以采取哪些措施?答:过滤速率方程 ()e d d V V P A V +∆=γμυτ 3-16 恒压过滤方程式中,操作方式的影响表现在哪里? 答:3-17 恒压过滤的过滤常数 K 与哪些因素有关? 答:μγυP K ∆=2表明K 与过滤的压力降及悬浮液性质、温度有关。
第四章 传热4-1 根据传热机理的不同,有哪三种基本传热方式?他们的传热机理有何不同?答:三种基本方式:热传导、对流传热和辐射传热。
①热传导(简称导热):热量不依靠宏观混合运动而从物体中的高温区向低温区移动的过程。
在固体、液体和气体中都可以发生。
②对流传热:由流体内部各部分质点发生宏观运动而引起的热量传递过程,只能发生在有流体流动的场合。
③热辐射:因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。
可以在完全真空的地方传递而无需任何介质。
4-2 傅立叶定律中的负号表示什么意思?答:热量传递的方向沿着温度梯度下降的方向。
4-3 固体、液体、气体三者的热导率比较,哪个大,哪个小?答:一般固体>液体>气体4-4 纯金属与其合计比较,热导率哪个大?答:纯金属大于合金4-5 非金属的保温材料的热导率为什么与密度有关?答:密度小,则所含的空气越多,气体的导热系数低于固体。
4-6 在厚度相同的两层平壁中的热传导,有一层的温度差较大,另一层较小。
哪一层热阻大。
答:温差大的热阻大,热导率低。
4-9 对流传热速率方程 中的对流传热系数α 与哪些因素有关答:流动状态(气、液、蒸汽)、流体的性质(热导率、热容、粘度、密度)、壁面形状 等 [流体有无相变化、流体流动的原因、流动状态、流动物性和壁面情况(换热器结构)等都影 响对流传热系数。
]4-15 同一液体,为什么沸腾时的对流传热系数比无相变化时的对流传热系数大?答:因为相变热比液体的热容大很多,所以沸腾时的对流传热系数比无相变化时的对流传热 系数大。
4-16 换热器中冷热流体在变温条件下操作时,为什么多采用逆流操作?在什么情况下可以采 用并流操作?答:逆流时的平均温度差最大,并流时的平均温度差最小,其它流向的平均温度差介于逆流 和并流两者之间,因此就传热推动力而言,逆流优于并流和其它流动型式。
当换热器的传热 量 Q 即总传热系数 K 一定时,采用逆流操作,所需的换热器传热面积较小。
在某些生产工艺要求下,若对流体的温度有所限制,如冷流体被加热时不得超过某一温 度,或热流体被冷却时不得低于某一温度,则宜采用并流操作。
4-18 换热器的总传热系数的大小,受哪些因素影响?怎样才能有效地提高总传热系数? 答:取决于流体的物性、传热过程的操作条件及换热器的类型等; K 值总是接近于α 小的流体的对流传热系数值,关键在于提高α 小一侧的对流传热系数; 减慢污垢形成速率或及时清除污垢。
4-20 何谓透热体、白体、黑体、灰体?答:能透过全部辐射能的物体,称为透热体;能全部反射辐射能的物体,称为白体;能全部 吸收辐射能的物体,称为黑体或绝对黑体;能够以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体, 称为灰体。
4-21 何谓黑度?影响固体表面黑度的主要因素有哪些?答:在同一温度下,实际物体的辐射能力与黑体的辐射能力之比,定义为灰体的黑度。
影响固体表面黑度的主要因素有:物体的性质、温度及表面情况(如表面粗糙度及氧化 程度)。
4-26 两物体的温度分别是 200℃及 100℃,若将温度各提高 300℃,维持其温差不变,其辐射传热的热流量是否变化? 答:增大4-29 换热器的强化传热中,最有效的途径是增大总传热系数 K ,如何增大 K 值?答:根据公式可以采取如下措施: 提过对流换热系数,尤其是提高较小一层的对流换热系数 降低污垢热阻,及时清洗换热器, 降低热传导热阻,选择导热率大的材料,降低换热壁的厚度。
第五章 吸收5-2 对于物理吸附,在一定温度下,如何判断气体在水中的溶解的难与易?答:溶液浓度相同时,难溶气体在溶液上方的平衡分压大。
5-3 亨利定律中的 E 、H 、m 三者与温度、压力有什么关系? 答:由pm E ;; 可得5-4 气液相平衡关系中,(1)若温度升高,亨利常数将如何变化?(2)在一定温度下, 气相总压升高,相平衡常数 m 如何变化?若气相组成 y 为一定值,总压升高,液相 x 将如何 变化?答:(1)温度升高,亨利常数增加 (2)总压增加,m 减小;x 增加5-5 若溶质分压为 p 的气体混合物与溶质浓度为 c 的溶液接触,如何判断溶质是从气相 向液向传递还是从液向向气相传递?答:根据公式与的关系来判断,如果*y y >,从气相向液相传递5-6 气体分子扩散系数与温度、压力有何关系?液体分子扩散系数与温度、粘度有何关 系? 答:气体分子扩散系数与温度的 1.5 次方成正比,总压力成反比;液体的扩散系数与温度成正比,与粘度成反比。
5-8 何谓两相间传质的双膜理论?其基本论点是什么?答:(1)气液两相存在一个稳定的相界面,界面两侧存在稳定的气膜和液膜。
膜内为层 流,A 以分子扩散方式通过气膜和液膜。
(2)相界面处两相达平衡,无扩散阻力。
(3)有效 膜以外主体中,充分湍动,溶质主要以涡流扩散的形式传质。
5-10 在气液两相传质过程,什么情况下属于气膜阻力控制,什么情况下属于液膜阻力控 制?答:传质阻力集中于气模中属于气膜阻力控制;传质阻力集中于液膜中属于液膜阻力控制 5-12 传质单元数与传质推动力有何关系?传质单元高度与传质阻力有何关系?答:传质推动力越小,则意味着过程的难度越大,此时所需的传质单元数也就越大。
传质阻力越大,填料层有效比表面越小,则每个传质单元所相当的填料层高度就越大。
5-13 气相传质单元高度与气相总压力 p 有何关系?液相传质单元高度与液相总浓度 c 有 何关系? 答:Ω=a K G H G OG p 反比;Ω=a cK L H L OL 反比 第六章 蒸馏6-1 何谓拉乌尔定律?答:溶液中溶剂 A 的蒸汽分压等于纯溶剂的蒸气压与其液相组成的乘积。
6-2 何谓理想溶液?答:在全部范围内符合拉乌尔定律的溶液6-6 双组分理想溶液的相对挥发度如何计算?与什么因素有关?相对挥发度的大小对两组分的分离有何影响? 答:。
BA p p =α,与组分种类、系统总压有关;数值越大,两组分就越容易分离。
6-7 如何应用平均相对挥发度表示平衡条件下的液相组成 x 与气相组成 y 之间的关系? 答:x 1-1x y )(αα+= ,y1--y x )(αα= 6-9 相对挥发度=1 时,用普通精馏是否能分离混合物?答:不能6-12 精馏塔的塔顶液相回流及塔底的气相回流对溶液的精馏起什么作用?答:提供系统所需的热量和冷量;改变产品的组分浓度。
6-14 何谓理论板?实际塔板上汽液两相传质情况与理论板有何不同?答:使气液两相达到平衡状态的塔板称为一块理论板。
实际塔板的分离程度要比理论板小。
6-15 精馏塔一般有精馏段与提馏段,他们的作用有什么不同?答:精馏段得到含轻组分较多的产品,提馏段得到含重组分较多的产品。
6-17 精馏塔中气相组成、液相组成及温度沿塔高是如何变化的?答:精馏塔中气相组成、液相组成下降;温度升高。
6-21 何谓恒摩尔流量的假设?其成立的条件是什么?在精馏塔计算中有何意义?答:假设如下:①精馏段 每层塔板上升蒸汽的摩尔流量皆相等以V 表示;每层塔板下降液体的摩尔流量相等,以L 表示。
②提馏段 每层塔板上升蒸汽的摩尔流量皆相等,以,V 表示;每层塔板下降液体的摩尔流量皆相等。
条件:溶液中两组分的摩尔汽化热相等;因气液两相温度不同而传递的热量可以忽略;精馏塔保温良好,其热量损失可以忽略。
意义:使得操作线成一条直线。
6-22 精馏塔的进料状态有几种?他们对精馏段及提馏段的下降液体流量及上升蒸汽流量有什么影响?答:有五种:冷液进料;饱和液体(泡点)进料;汽液混合物进料;饱和蒸汽(露点) 进料;过热蒸汽进料。
影响书上250页图6-186-23 何谓进料状态参数?不同的进料热状态的 q 值有何不同?如何计算?答:单位进料流量所引起的提馏段与精馏段下降液体流量之差值。
冷液进料 q>1饱和液体(泡点)进料 q=1汽液混合物进料 0<q<1饱和蒸汽(露点)进料 q =0过热蒸汽进料 q <06-26 何谓塔顶液相回流比?何谓塔釜气相回流比?他们的大小有什么联系?用什么关 系式相互换算? 答:D L R =,WV R ,`= 6-27 精馏段操作线与提馏段操作线的斜率分别是用什么表示的,是大于1 还是小于 1, 为什么?6-30 何谓q 线方程?5 种进料热状态下,q 线在y-x 图上的方位如何表示?答:6-31 如何在y-x 图上绘制精馏段操作线及提馏段操作线?需要已知哪些必要的数据? 答:将精馏段操作线方程与对角线方程 联解,可得出精馏段操作线与对角线的交点 a ( 、 );再根据已知的 和 ,求出精馏段操作线在 轴的截距 ,依此值在 轴上标出点 ,直线 即为精馏段操作线。
6-32 如何用图解法计算理论板数,如何确定进料板位置?答:用图解法求理论板层数时,需先在x –y 图上作出精馏段和提馏段的操作线。