化工原理(第三版)典型习题解答

化工原理(管国锋主编第三版)课后习题答案2流体输送机械题号或许会与书本有些不同第2章流体输送机械1）某盛有液体的圆筒容器，容器轴心线为铅垂向，液面水平，如附图中虚线所示。

当容器以等角速度ω绕容器轴线旋转，液面呈曲面状。

试证明：①液面为旋转抛物面。

②。

③液相内某一点（r，z）的压强。

式中ρ为液体密度。

解题给条件下回旋液相内满足的一般式为P gz22r2 C （常量）取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0,P=P0,∵C=P0 故回旋液体种，一般式为p gz22r2 p0① 液面为P=P0的等压面22r 0,Z222gr2，为旋转抛物面②H22g2R2又Rh0 Z2 rdrr2grr3dr2R4即：h0=2R24g∴H=2h0③某一点（r,Z）的压强P:P P0 gh22r P0 g(22r22gZ)题号或许会与书本有些不同2）直径0.2m、高0.4m的空心圆桶内盛满水，圆筒定该中心处开有小孔通大气，液面与顶盖内侧面齐平，如附图所示，当圆筒以800rpm转速绕容器轴心线回旋，问：圆筒壁内侧最高点与最低点的液体压强各为多少？解P gz22取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0, P=P0 ,∴C=P0故回旋液体种，一般式为p gz22r2 p0B点：Z=0,r=R=0.1m,PB P0 C点:Z=-0.4m,r=0.1m,PC P0 gZ22R2***-*****(2 )2 0.12 3.51 104Pa 26022r2 1000 9.81 ( 0.4)***-*****(2 )2 0.12 3.90 104Pa2603）以碱液吸收混合器中的CO2的流程如附图所示。

已知：塔顶压强为0.45at（表压），碱液槽液面与塔内碱液出口处垂直高度差为10.5m，碱液流量为10m3/h，输液管规格是φ57×3.5mm，管长共45m（包括局部阻力的当量管长），碱液密度，粘度，管壁粗糙度。

试求：①输送每千克质量碱液所需轴功，J/kg。

第0章绪论1）广义地说，凡工业生产的关键环节是_______________，这类生产便归属化工生产范畴。

（答：改变物质组成）2）为了便于管理及技术交流，很多行业从化工中划分出去，但它们仍属“化工大家族”中的一员。

这些行业有_______________等。

（答：石油化工，塑料工业，制药工业，硅酸盐工业……）3）生产工艺学是___________________。

（答：研究某一化工产品生产全过程的学科）4）化学工程是_____________________。

（答：研究化工生产中共性问题的学科）5）化工生产中虽然化学反应是核心，但前、后对物料的处理大都为物理加工过程。

这些对物料的物理加工过程称为___________。

（答：单元操作）6）介绍主要单元操作的原理、方法及设备的课程叫_______________。

（答：化工原理）7）物理量=__________×_____________（答：数，单位）8）基本单位：长度_______ ,质量_______ ,时间_______ 。

（答：m，kg，s）9）导出单位：力_______ ,功或能_______ ,功率_______ ,压强_______ （答：N, J, W, Pa）10) 有的单位前面有“字首” ，这些字首的意思是：k_______ ,c_______ ,m_______ ,μ_______。

（答：103,10-2,10-3,10-6）11）查得30℃水的粘度--μ×105 /Pa·S为80.12,表明μ= ______。

（答：80.12×10-5Pa.s）12）量纲是_____________。

如长度单位有m，cm，mm，km 等，其量纲为________ 。

（答：普遍化单位，L）13）物料衡算是对__________、 __________而言的。

[答：一定的时间间隔，一定的空间范围（控制体）]14）总的物料衡算式为__________________ 。

第一章 流体流动流体的重要性质1．某气柜的容积为6 000 m 3，若气柜内的表压力为5.5 kPa ，温度为40 ℃。

已知各组分气体的体积分数为：H 2 40%、 N 2 20%、CO 32%、CO 2 7%、C H 4 1%，大气压力为 101.3 kPa ，试计算气柜满载时各组分的质量。

解：气柜满载时各气体的总摩尔数()mol 4.246245mol 313314.860000.10005.53.101t =⨯⨯⨯+==RT pV n 各组分的质量：kg 197kg 24.246245%40%4022H t H =⨯⨯=⨯=M n m kg 97.1378kg 284.246245%20%2022N t N =⨯⨯=⨯=M n m kg 36.2206kg 284.246245%32%32CO t CO =⨯⨯=⨯=M n mkg 44.758kg 444.246245%7%722CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144CH t CH =⨯⨯=⨯=M n m2．若将密度为830 kg/ m 3的油与密度为710 kg/ m 3的油各60 kg 混在一起，试求混合油的密度。

设混合油为理想溶液。

解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m331221121t m 157.0m 7106083060=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+=ρρm m V V V 33t t m m kg 33.764m kg 157.0120===V m ρ 流体静力学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=⨯-⨯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。

第九章 吸收9-1 总压为kPa 3.101、含3NH %5（体积分数）的混合气体，在C 25下与浓度为3.71.1-m kmol 的氨水接触，试判别此过程的进行方向，并在c p -图上示意求取传质推动力的方法。

解 氨—水平衡关系列在本章附录二中，需将题中组成化为其中的单位，以便比较。

气相氨分压 kPa p 065.505.03.101=⨯=液相组成换算要用到密度ρ，暂取3.990-=m kg ρ（参考例9-2，温度较高ρ较小）。

对3.71.1-=m kmolc 氨水，每立方米含氨kg 1.291771.1=⨯，含水kg 9.9601.29990=-；故kg 100水中含氨kg 03.3)9.960/1.26(100=⨯。

与附录二比较，氨水组成为kg 3氨.1-100(水）kg ，C 25下的平衡氨分压为kPa 13.3，比题给氨分压低，故知过程方向应为吸收。

（注：虽然氨水密度的估计稍有误差，但不影响过程方向。

作图从略）9-2 含%32CO （体积分数）的2CO —空气混合气，在填料塔中用水进行逆流吸收，操作压力为（绝）为kPa 200、温度为C25，试求出塔的g 100水中最多可溶解多少克2CO ？其浓度又为多少？解 出塔水的最大浓度系与逆流进塔的气体平衡，此时2CO 的分压kPa Py p 603.0200=⨯==，查本章附录一，C 25下2CO 溶于水的亨利系数MPa E 166=。

按式（9-5），液相平衡组成为[]153)(.1061.3101666--*+⨯=⨯==B A mol A mol E p x 而 155max ).(1084.81061.3)1844()()(---**⨯=⨯⨯=≈=gS gA x M M x M M S A L A ω 即 123100.(1084.8--⨯）g gCO浓度 335max .1001.2)1061.3()18/1000()(---**⨯=⨯⨯≈≈=m kmol x M sCx c s ρ9-3 总压kPa 3.101、含%62CO （体积分数）的空气，在C 20下与2CO 浓度为3.3-m kmol 的水溶液接触，试判别其传质方向。

化工原理第三版（陈敏恒）上、下册课后思考题答案（精心整理版）第一章流体流动1、什么是连续性假定?质点的含义是什么?有什么条件?连续性假设：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。

质点指的是一个含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比分子自由程却要大得多。

2、描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?拉格朗日法描述的是同一质点在不同时刻的状态；欧拉法描述的是空间各点的状态及其与时间的关系。

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?粘性的物理本质是分子间的引力和分子的运动与碰撞。

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。

4、静压强有什么特性?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作用于某一点不同方向上的静压强在数值上是相等的；③压强各向传递。

7、为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好?由静力学方程可以导出，所以H增加，压差增加，拔风量大。

8、什么叫均匀分布?什么叫均匀流段?均匀分布指速度分布大小均匀；均匀流段指速度方向平行、无迁移加速度。

9、伯努利方程的应用条件有哪些?重力场下、不可压缩、理想流体作定态流动，流体微元与其它微元或环境没有能量交换时，同一流线上的流体间能量的关系。

12、层流与湍流的本质区别是什么?区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。

13、雷诺数的物理意义是什么?物理意义是它表征了流动流体惯性力与粘性力之比。

14、何谓泊谡叶方程?其应用条件有哪些?应用条件：不可压缩流体在直圆管中作定态层流流动时的阻力损失计算。

15、何谓水力光滑管?何谓完全湍流粗糙管?当壁面凸出物低于层流内层厚度，体现不出粗糙度过对阻力损失的影响时，称为水力光滑管。

第4章 传热及换热器1）用平板法测定材料的导热系数，其主要部件为被测材料构成的平板，其一侧用电热器加热，另一侧用冷水将热量移走，同时板的两侧用热电偶测量其表面温度。

设平板的导热面积为0.03m 2，厚度为0.01m 。

测量数据如下：电热器材料的表面温度 ℃ 安培数 A 伏特数 V 高温面 低温面 2.8 2.3140 115300 200100 50试求：①该材料的平均导热系数。

②如该材料导热系数与温度的关系为线性：，则λ0和a 值为多少？001825.0)/(4786.0]2/)50200(1[5878.0]2/)100300(1[6533.0)/(6206.02/)()/(5878.01153.201.0/03.0)50200()/(6533.01408.201.0/03.0)200300(/)(1][000002102201121=⋅=++=++=∴⋅=+=⋅=⨯=⨯-⋅=⨯=⨯-∴=-=a C m w a a C m w C m w C m w VIL S t t Q m λλλλλλλλλλλ得）解2）通过三层平壁热传导中，若测得各面的温度t 1、t 2、t 3和t 4分别为500℃、400℃、200℃和100℃，试求合平壁层热阻之比，假定各层壁面间接触良好。

12112)100200()200400(21200400400500(/)(/)(/)(][3213221343232121：：：：：：：：））：（：解==--==--=-=-=-=R R R R R R R R T T R T T R T T Q3）某燃烧炉的平壁由耐火砖、绝热砖和普通砖三种砌成，它们的导热系数分别为1.2W/(m ·℃)，0.16 W/(m ·℃)和0。

92 W/(m ·℃)，耐火砖和绝热转厚度都是0.5m ，普通砖厚度为0.25m 。

已知炉内壁温为1000℃，外壁温度为55℃，设各层砖间接触良好，求每平方米炉壁散热速率。

化工原理第三版（陈敏恒）上、下册课后思考题答案（精心整理版）第一章流体流动1、什么是连续性假定?质点的含义是什么?有什么条件?连续性假设：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。

质点指的是一个含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比分子自由程却要大得多。

2、描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?拉格朗日法描述的是同一质点在不同时刻的状态；欧拉法描述的是空间各点的状态及其与时间的关系。

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?粘性的物理本质是分子间的引力和分子的运动与碰撞。

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。

4、静压强有什么特性?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作用于某一点不同方向上的静压强在数值上是相等的；③压强各向传递。

7、为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好?由静力学方程可以导出，所以H增加，压差增加，拔风量大。

8、什么叫均匀分布?什么叫均匀流段?均匀分布指速度分布大小均匀；均匀流段指速度方向平行、无迁移加速度。

9、伯努利方程的应用条件有哪些?重力场下、不可压缩、理想流体作定态流动，流体微元与其它微元或环境没有能量交换时，同一流线上的流体间能量的关系。

12、层流与湍流的本质区别是什么?区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。

13、雷诺数的物理意义是什么?物理意义是它表征了流动流体惯性力与粘性力之比。

14、何谓泊谡叶方程?其应用条件有哪些?应用条件：不可压缩流体在直圆管中作定态层流流动时的阻力损失计算。

15、何谓水力光滑管?何谓完全湍流粗糙管?当壁面凸出物低于层流内层厚度，体现不出粗糙度过对阻力损失的影响时，称为水力光滑管。