化工原理何潮洪第二版输送设备

祁存谦丁楠吕树申《化工原理》习题解答第1章流体流动第2章流体输送第3章沉降过滤第4章传热第5章蒸发第6章蒸馏第7章吸收第9章干燥第8章萃取第10章流态化广州中山大学化工学院（510275）2008/09/28第1章 流体流动1-1．容器A 中气体的表压力为60kPa ，容器B 中的气体的真空度为Pa 102.14⨯。

试分别求出A 、B 二容器中气体的绝对压力为若干Pa 。

该处环境大气压等于标准大气压。

（答：A,160kPa ；B,88kPa ）解：取标准大气压为kPa 100，所以得到：kPa 16010060=+=A P ；kPa 8812100=-=B P 。

1-2．某设备进、出口的表压分别为 12kPa -和157kPa ，当地大气压为101.3kPa ，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa 。

(答：169kPa -) 解：kPa 16915712-=--=-=∆出进P P P 。

1-3．为了排除煤气管中的少量积水，用如图示水封设备，水由煤气管道上的垂直支管排出，已知煤气压力为10kPa （表压）。

问水封管插入液面下的深度h 最小应为若干？ （答：m 02.1）解：m 02.18.910101033=⨯⨯=∆=g P H ρ习题1-3 附图1-4．某一套管换热器，其内管为mm,25.3mm 5.33⨯φ外管为mm 5.3mm 60⨯φ。

内管流过密度为3m 1150kg -⋅，流量为1h 5000kg -⋅的冷冻盐水。

管隙间流着压力（绝压）为MPa 5.0，平均温度为C 00，流量为1h 160kg -⋅的气体。

标准状态下气体密度为3m 1.2kg -⋅，试求气体和液体的流速分别为若干1s m -⋅？（ 答：1L s m11.2U -⋅=；1g s 5.69m U -⋅= ）习题1-4 附图解：mm 27225.35.33=⨯-=内d ，m m 5325.360=⨯-=外d ；对液体：122s m 11.2027.011503600/500044/-⋅=⨯⨯⨯===ππρ内d m A V u l l l l l ； 对气体：0101P P =ρρ⇒3560101m kg 92.51001325.1105.02.1-⋅=⨯⨯⨯==P P ρρ，()224内外内外D d A A A g -=-=π()2322m 1032.10335.0053.04⨯=-=π，13s m 69.592.51032.13600/160/--⋅=⨯⨯===ggg gg g A m A V u ρ。

大学课后习题解答之化工原理(上)-理工大学化工学院-柴诚敬主编09化工3班制作 QQ34240759 绪 论1. 从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI 单位。

（1）水的黏度μ=0.00856 g/(cm·s)（2）密度ρ=138.6 kgf ·s 2/m 4（3）某物质的比热容C P =0.24 BTU/(lb·℉) （4）传质系数K G =34.2 kmol/(m 2·h ·atm) （5）表面张力σ=74 dyn/cm（6）导热系数λ=1 kcal/(m ·h ·℃)解：本题为物理量的单位换算。

（1）水的黏度 基本物理量的换算关系为1 kg=1000 g ，1 m=100 cm则 ()s Pa 1056.8s m kg 1056.81m 100cm 1000g 1kg s cm g 00856.044⋅⨯=⋅⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=--μ （2）密度 基本物理量的换算关系为1 kgf=9.81 N ，1 N=1 kg ·m/s 2则 3242m kg 13501N s m 1kg 1kgf N 81.9m s kgf 6.138=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=ρ（3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为1 BTU=1.055 kJ ，l b=0.4536 kg o o 51F C 9=则()C kg kJ 005.1C 95F 10.4536kg 1lb 1BTU kJ 055.1F lb BTU 24.0︒⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒︒⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒=p c （4）传质系数 基本物理量的换算关系为 1 h=3600 s ，1 atm=101.33 kPa则()kPa s m kmol 10378.9101.33kPa 1atm 3600s h 1atm h m kmol 2.34252G ⋅⋅⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⋅=-K（5）表面张力 基本物理量的换算关系为1 dyn=1×10–5 N 1 m=100 cm则m N 104.71m 100cm 1dyn N 101cm dyn 7425--⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡=σ （6）导热系数 基本物理量的换算关系为1 kcal=4.1868×103 J ，1 h=3600 s 则()()C m W 163.1C s m J 163.13600s 1h 1kcal J 104.1868C h m kcall 132︒⋅=︒⋅⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒⋅⋅=λ 2． 乱堆25cm 拉西环的填料塔用于精馏操作时，等板高度可用下面经验公式计算，即()()()LL310CB4E 3048.001.121078.29.3ραμZ D G A H -⨯=式中 H E —等板高度，ft ；G —气相质量速度，lb/(ft 2·h)； D —塔径，ft ；Z 0—每段（即两层液体分布板之间）填料层高度，ft ； α—相对挥发度，量纲为一； μL —液相黏度，cP ； ρL —液相密度，lb/ft 3A 、B 、C 为常数，对25 mm 的拉西环，其数值分别为0.57、-0.1及1.24。

浙江工业大学2019年博士招生科目及参考书目001化学工程学院081700化学工程与技术002机械工程学院080200机械工程080706化工过程机械003信息工程学院081100控制科学与工程004经贸管理学院020200应用经济学120200工商管理005生物工程学院081703生物化工006建筑工程学院081400土木工程007药学院100700药学008计算机科学与技术学院081200计算机科学与技术017长三角绿色制药协同创新中心081703生物化工083000环境科学与工程100700药学024环境学院083000环境科学与工程001化学工程学院081700化学工程与技术一、初试科目及参考书目3101化工原理：《化工原理》（第3版）何潮洪等科学出版社2017《化工原理》上/下册(第四版)谭天恩、窦梅等化学工业出版社20132102高等有机化学：《高等有机化学》(第1版)王积涛高等教育出版社1980《高等有机化学》(第1版)恽魁宏高等教育出版社1989《高等有机化学基础》(修订本)(2)荣国斌化学工业出版社2002 2101物理化学：《物理化学》（5）天津大学物理化学教研室高等教育出版社20093105化学反应工程：《反应工程》(第2版)李绍芬化学工业出版社，2010《化学反应工程》(第3版)陈甘棠化学工业出版，20103106传递过程原理:《传递原理及其应用》裘俊红化学工业出版社2007《应用流体力学》毛根海高等教育出版社2006《Transport Phenomena》（传递现象,第2版）Bird R.B.等John Wiley&SonsInc,20023108高分子化学：《高分子化学》（第5版），潘祖仁主编，化学工业出版社，2011年9月；3107材料学：《材料科学基础》（第四版），刘智恩主编，西北工业大学出版社，2013年9月；《材料科学基础》，杜丕一、潘颐编著，中国建材工业出版社，2002年3月。

化工原理课件化工原理主讲:赵海萍主讲:电子课件化工原理教程化工原理实验教学化工原理课程设计化工原理例题与习题化工原理试题库化工原理教程绪论第一章流体流动第二章流体输送机械第三章非均相物系分离第四章传热第五章蒸发操作第六章气体吸收第七章液体蒸馏第八章干燥绪论一、化工生产过程化工生产是将其原料经过化工手段加工生成产品的加工过程。

化工生产是将其原料经过化工手段加工生成产品的加工过程。

化工生产过程，不论其生产规模大小，工生产过程，不论其生产规模大小，其核心是化学反应过程及其设——反应器发生化学变化的主要场所)。

反应器( )。

为了使生产过程得以有备——反应器(发生化学变化的主要场所)。

为了使生产过程得以有效的进行，反应器内必须保持一个比较适合的反应条件，效的进行，反应器内必须保持一个比较适合的反应条件，如:一定的温度、压力和物料的组成等。

因此，温度、压力和物料的组成等。

因此，原料在进入反应器之前必须进行一定的处理，使其具备一定的温度、纯度和压力等(统称为前处理)。

一定的处理，使其具备一定的温度、纯度和压力等(统称为前处理)。

化学反应结束以后，为了得到一定纯度的产品，化学反应结束以后，为了得到一定纯度的产品，从反应器出来的混合物必须经过一定的处理，冷却、过滤、精制等(统称为后处理)。

物必须经过一定的处理，如:冷却、过滤、精制等(统称为后处理)。

从上述可以看出:化工生产是将原料通过化学、物理的加工手段，从上述可以看出:化工生产是将原料通过化学、物理的加工手段，加工成产品的过程。

加工成产品的过程。

1、化学加工手段:也就是使原料在一定条件下发生化学反应，得化学加工手段:也就是使原料在一定条件下发生化学反应，到产物的加工手段。

(化学工艺课程的范畴) 到产物的加工手段。

(化学工艺课程的范畴) 。

(化学工艺课程的范畴2、物理加工手段:物料输送、提纯、混合、加热(冷却)等过程。

物理加工手段:物料输送、提纯、混合、加热(冷却)等过程。

第一章 流体流动1-1在大气压强为98.7×103Pa 的地区,某真空精馏塔塔顶真空表的读数为13.3×103Pa,试计算精馏塔塔顶内的绝对压强与表压强。

[绝对压强：8.54×103Pa ；表压强：-13.3×103Pa] [解]由 绝对压强 = 大气压强–真空度 得到：精馏塔塔顶的绝对压强P 绝= 98.7×103Pa - 13.3×103Pa =8.54×103Pa 精馏塔塔顶的表压强 P 表= -真空度= - 13.3×103Pa1-2某流化床反应器上装有两个U 型管压差计,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,如本题附图所示。

测得R 1=400mm, R 2=50 mm,R 3=50 mm 。

试求A 、B 两处的表压强。

[A ：7.16×103Pa ；B ：6.05×103Pa][解]设空气的密度为ρg,其他数据如图所示a –a′处：P A + ρg gh 1= ρ水gR 3+ ρ水银gR 2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 =7.16×103Pab-b′处：P B + ρg gh 3= P A + ρg gh 2+ ρ水银gR 1即：P B =13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103=6.05×103Pa1-3用一复式Ｕ形管压差计测定水流过管道上A 、B 两点的压差,压差计的指示液为水银,两段水银之间是水,今若测得h 1=1.2 m,h 2=1.3 m,R 1=0.9 m,R 2=0.95 m,试求管道中A 、B 两点间的压差ΔP AB 为多少mmHg ？〔先推导关系式,再进行数字运算[1716 mmHg][解] 如附图所示,取水平面1-1'、2-2'和3-3',则其均为等压面,即'11p p =,'22p p =,'33p p =根据静力学方程,有 因为'11p p =,故由上两式可得即1122gR gh p p Hg O H A ρρ-+= <a>设2'与3之间的高度差为h ,再根据静力学方程,有 因为'33p p =,故由上两式可得2222)('22gR R h g p gh p Hg O H B O H ρρρ+-+=+ <b>其中 112R h h h +-= <c>将式<c>代入式<b>整理得2112)()('22gR R h g p p O H Hg O H B ρρρ-+-+= <d>因为'22p p =,故由式<a>和式<d>得32即)()(212R R g p p p O H Hg B A AB+-=-=∆ρρ=<13600-1000>×9.81×<0.9+0.95>=228.7kPa 或1716mmHg 1-4测量气罐中的压强可用附图所示的微差压差计。

第一章 流体流动4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。

在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。

若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3×103 Pa ）？ 解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm 处的流体压力为[]（绝压）Pa 10813.1Pa )0.15.9(81.9960103.10133⨯=-⨯⨯+⨯=+=gh p p ρ 作用在孔盖上的总力为N 10627.3N 76.04π103.10110813.1)(4233a ⨯⨯⨯⨯⨯-=＝）－＝（A p p F每个螺钉所受力为N 10093.6N 014.04π105.39321⨯=÷⨯⨯=F因此()（个）695.5N 10093.610627.3341≈=⨯⨯==F F n5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。

读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。

为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。

试求A 、B 两点的表压力。

解：（1）A 点的压力()（表）Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ⨯=⨯⨯+⨯⨯=+=gR gR p ρρ（2）B 点的压力()（表）Pa 107.836Pa 5.081.91360010165.1441汞A B ⨯=⨯⨯+⨯=+=gR p p ρ 7．某工厂为了控制乙炔发生炉内的压力不超过13.3 kPa （表压），在炉外装一安全液封管（又称水封）装置，如本题附图所示。

液封的作用是，当炉内压力超过规定值时，气体便从液封管排出。

试求此炉的安全液封管应插入槽内水面下的深度h 。

化工原理_何潮洪_教学内容衣食医石油绪论讨论的主要内容是：《化工原理》课程的性质、任务：对原料，主要是石油，进行大规模的物理、化学加工处理，使其成为生产资料或生活资料的加工过程，称为化工过程。

化工过程又分为两大类：以化学反应为主，以物理加工为主。

不同的化工过程中所含有的相同的物理加工过程，就是“单元操作”。

化工过程甲醇的生产：合成气（CO ，H 2，CO 2）→输送→管式反应器→粗甲醇→冷却→精馏→精甲醇（99.85～99.95%）苯的生产：原料油（甲苯、二甲苯）、H2→输送→加热→反应器→减压蒸馏塔→精馏→苯（99.992～99.999%）可见，一个化工过程往往包含几个或几十个加工过程。

物理过程甲醇的生产：合成气（CO，H2，CO2）→输送→管式反应器→粗甲醇→冷却→精馏→精甲醇（99.85～99.95%）苯的生产：原料油（甲苯、二甲苯）、H2→输送→加热→反应器→减压蒸馏塔→精馏→苯（99.992～99.999%）可见，一个化工过程往往包含几个或几十个加工过程。

单元操作甲醇的生产：合成气（CO，H2，CO2）→输送→管式反应器→粗甲醇→冷却→精馏→精甲醇（99.85～99.95%）苯的的生产：原料油（甲苯、二甲苯）、H2→输送→加热→反应器→减压蒸馏塔→精馏→苯（99.992～99.999%）可见，一个化工过程往往包含几个或几十个加工过程。

重要概念连续介质模型等压面牛顿粘性定律粘度及其影响因素雷诺数层流与湍流的本质区别因次分析法边界层概念（普兰特边界层理论）边界层厚度边界层的形成和发展边界层分离偏导数随体导数表面力雷诺应力公式静力学方程式： ()2112z z g p p -+=ρ连续性方程：222111A u A u ρρ= （稳定流动） 2211A u A u = （ρ=常数）222211d u d u = （圆管内）机械能衡算方程：fe w pu gz w pu gz +++=+++ρρ2222121122（均质、不可压缩、等温、稳态流动）（可压缩流体、长距离、等温、稳态流动）阻力计算式：直管局部或ζo =1（管出口），ζi =0.5（管入口）设备及仪表压差计、流量计等结构及测量原理本章要求：()2112z z g p p -+=ρ☆握流体静力学方程及其应用；☆掌握宏观质量衡算方程及其应用；☆熟练掌握机械能衡算方程及其应用*；☆掌握压力压差测量、流速流量测定所使用的仪表的原理、构造和性能特点。

化工原理第二版答案1. 简介本文档为化工原理第二版的答案，旨在帮助读者巩固和加深对该书内容的理解与掌握。

化工原理是化工专业的基础课程之一，其内容涵盖了化工过程中的基本原理和常用的计算方法。

通过学习本书并自主解答习题，读者可以提高化工原理的应用能力和问题解决能力。

2. 答案第一章：化工流程1.1 问题1.化工流程的定义是什么？答：化工流程是指将原料经过一系列的物理或化学变化，转化为有用的产品的过程。

这个过程通常由一系列的步骤组成，每个步骤都涉及到物质和能量的转移与转化。

2.请简述化工流程的基本步骤。

答：化工流程的基本步骤包括物料的输送、分离、反应和能量的传递。

首先，原料通过输送系统被输送到化工装置中；然后，原料在分离器中被分离成不同的组分；接着，原料经过反应器中的化学反应进行转化；最后，能量通过换热设备进行传递。

3.请列举出化工流程中常见的反应类型。

答：化工流程中常见的反应类型包括酸碱反应、氧化反应、还原反应、水解反应、聚合反应等。

1.2 答案1.化工流程的定义是将原料通过一系列的物理或化学变化，转化为有用的产品的过程。

这个过程由物料的输送、分离、反应和能量的传递等基本步骤组成。

2.化工流程的基本步骤包括：物料的输送、分离、反应和能量的传递。

3.化工流程中常见的反应类型有：酸碱反应、氧化反应、还原反应、水解反应、聚合反应等。

第二章：物料平衡2.1 问题1.什么是物料平衡？答：物料平衡是指在化学反应过程中，对物料的输入和输出进行考虑和分析，以确保物料的质量守恒和数量守恒。

2.请简述物料平衡的基本原理。

答：物料平衡的基本原理是质量守恒和数量守恒原理。

根据质量守恒原理，化学反应过程中物质的质量不会凭空减少或增加；根据数量守恒原理，化学反应过程中物质的摩尔数也不会凭空减少或增加。

3.物料平衡的计算方法有哪些？答：物料平衡的计算方法主要有代数法和图解法。

代数法通过建立物料平衡方程组，然后进行代数计算求解；图解法通过绘制物料平衡图或者能量平衡图，利用图像信息进行分析和计算。