化工原理二第三章习题(课堂PPT)

目　录第0章　绪　论0.1　复习笔记0.2　课后习题详解0.3　名校考研真题详解第1章　流体流动1.1　复习笔记1.2　课后习题详解1.3　名校考研真题详解第2章　流体输送机械2.1　复习笔记2.2　课后习题详解2.3　名校考研真题详解第3章　非均相物系的分离和固体流态化3.1　复习笔记3.2　课后习题详解3.3　名校考研真题详解第4章　传　热4.1　复习笔记4.2　课后习题详解4.3　名校考研真题详解第5章　蒸　发5.1　复习笔记5.2　课后习题详解5.3　名校考研真题详解第6章　蒸　馏6.1　复习笔记6.2　课后习题详解6.3　名校考研真题详解第7章　吸　收7.1　复习笔记7.2　课后习题详解7.3　名校考研真题详解第8章　蒸馏和吸收塔设备8.1　复习笔记8.2　课后习题详解8.3　名校考研真题详解第9章　液-液萃取9.1　复习笔记9.2　课后习题详解9.3　名校考研真题详解第10章　干　燥10.1　复习笔记10.2　课后习题详解10.3　名校考研真题详解第11章　结晶和膜分离11.1　复习笔记11.2　名校考研真题详解第0章　绪　论0.1　复习笔记一、化工原理课程的性质和基本内容1．课程的基本内容（1）单元操作根据各单元操作所遵循的基本规律，将其划分为如下几种类型：①遵循流体动力学基本规律的单元操作，包括流体输送、沉降、过滤、物料混合（搅拌）等。

②遵循热量传递基本规律的单元操作，包括加热、冷却、冷凝、蒸发等。

③遵循质量传递基本规律的单元操作，包括蒸馏、吸收、萃取、吸附、膜分离等。

④同时遵循热质传递规律的单元操作，包括气体的增湿与减湿、结晶、干燥等。

从本质上讲，所有的单元操作都可分解为动量传递、热量传递、质量传递这3种传递过程或它们的结合。

（2）化工原理的基本内容化工原理的基本内容就是阐述各单元操作的基本原理、过程计算及典型设备。

2．课程的研究方法（1）实验研究方法（经验法）；（2）数学模型法（半经验半理论方法）。

祁存谦丁楠吕树申化工原理》习题解答第1章流体流动流体输送第2章第沉降过滤3章传热第4章蒸发第5章第6章蒸馏第7章吸收第干燥9章第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1.2 104Pa 。

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100kPa ，所以得到：P A 60 100 160kPa ； P B 100 12 88kPa 。

1-2 .某设备进、出口的表压分别为 求此设备进、出口的压力差为多少Pa 。

31流过密度为1150kg m ，流量为5000kg h 的冷冻盐水。

管隙间流着压力（绝压）为0 10.5MPa ,平均温度为0 C ,流量为160kg h 的气体。

标准状态下气体密度为311.2kg m ，试求气体和液体的流速分别为若干m s ?（答：U L 2.11m s 1 ； U g 5.69m s 1 ）-12kPa 和157kPa ，当地大气压为101.3kPa ，试 （答：-169kPa ）解：P P 进 P 出12 1571-3 .为了排除煤气管中的少量积水, 出，已知煤气压力为 1.02m ）10kPa （表压）。

169kPa 。

用如图示水封设备， 水由煤气管道上的垂直支管排 h 最小应为若干？问水封管插入液面下的深度 60mm 3.5mm 。

内管33.5 3.25 2 27mm , d外60 3.5 2 53mm ；对液体: Ul 对气体: m l / l 4 5000/3600d内21150 0.02724°R 1.2 0.5 1061R 1.01325 1052.11m s 15.92kg m解：d内U g V g m g / gA g2 2-0.0530.033543 21.32 10 m ,160/3600 1.32 10 3 5.92 1 5.69m s 。

第三章 传热过程1、平壁炉的炉壁由三种材料组成，其厚度和导热系数列于本题附表。

习题1附表序 号 材 料 厚度δ/mm导热系数λ/W ⋅ m −1 ⋅ K −11（内层）耐火砖 200 1.07 2 绝热砖 100 0.14 3钢 645若耐火砖层内表面的温度t 1为1150°C ，钢板外表面温度t 4为30°C ，又测得通过炉壁的热损失为300W ⋅ m −2。

试计算传导传热的面积热流量。

若计算结果与实测的热损失不符，试分析原因并计算附加热阻。

解：33221141t t R q λ+λ+λ−=φ==45006.014.01.007.12.0301150++−=2m W 1243901.01120−⋅= 计算的面积热流量大于实侧值，说明平壁间接触不良，有空气层存在，产生了附加热阻，其值R 为：R = R 实测 − R 计算 = 901.0733.3(300301150332211−=λδ+λδ+λδ−−= 2.832m 2 ⋅ °C ⋅ W −12、φ 50mm ×5mm 的不锈钢管，导热系数λ1=16W ⋅ m −1 ⋅ K −1，其外包扎厚30mm 的石棉，导热系数λ2=0.2W ⋅ m −1 ⋅ K −1，石棉层外再包30mm 厚的保温灰，导热系数λ3=0.07W ⋅ m −1 ⋅ K −1。

若不锈钢管内壁温度为260°C ，保温层最外层的壁温为35°C ，问每米管长的热损失为多少？解：不锈钢管的内半径为r 1=20mm ，外半径r 2=25mm ，∴r 2/r 1 < 2，故可按算术平均求每米管长的平均面积，A= 2πr 1m m1L = 2π(0.025 + 0.02)/2 × 1 = 0.1413m 2石棉层内半径r 2=25mm ，外半径r 3=55mm2r r 23>，需按对数平均求传热面积 r=2m m 038.0025.0055.0ln025.0055.0=−A= 2πr 2m m2L = 2 × 3.14 × 0.038 × 1 = 0.239m 2保温灰层内半径r 3=0.055mm ，外半径r 4=0.085mmr=3m m 069.0055.0ln055.0085.0=−A m,3 = 2πr m3L = 2×3.14×0.069×1=0.433m 2故每m 管长的热损失为433.007.003.0239.02.003.01413.016005.035260Am Am Am t t L 33322211141×+×+×−=λδ+λδ+λδ−=φ=1m W 9.1386194.1225−⋅=3、某蒸汽管外包扎有二层厚度相等的绝热材料，外层的平均直径为内层平均直径的两倍，而外层的导热系数为内层的1/2，若将此两种绝热材料互换位置，各层厚度与原来的一样，设蒸汽管外壁温度及外层绝热层的外侧面温度与原来情况分别对应相等，各绝热材料的导热系数值不因互换位置而异，问哪种情况的散热小？解：多层圆筒壁的导热计算式为：222111Am Am tλδ+λδΔ=φ设下标1代表内层，下标2代表外层依题意：δ1 = δ2 = δ，λ2 =21λ1，dm 2=2dm1故 Am 2=2Am 1 (Am=πdm ⋅ L)互换前：1111111222111Am 2tAm 2Am t Am Am t λδΔ=⋅λδ+λδΔ=λδ+λδΔ=φ 互换后：112511111222111Am tAm 2Am tAm Am tλδΔ=λδ+⋅λδΔ=λδ+λδΔ=φ′ ∴ 8.0542Am t Am t 112511==δ⋅λ⋅Δδ⋅λ⋅Δ=φφ′计算表明外层材料换内层后散热小，即将导热系数小的材料放在内层为宜。

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,.）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 105x解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据**，由于总压，P1-1查例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 AB***t-x可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡)/(P，则由P = 99kPax= (P-P-P)BAB．图数据。

以t = ℃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（CH）和正己烷（CH）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 下该溶液的145612平衡数据。

温度 CH 125K CH14 6饱和蒸汽压(kPa)解：根据附表数据得出相同温度下CH（A）和CH（B）的饱和蒸汽压141256*= ℃时 P 以t = ℃时为例，当t = 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*(kPa) P A利用拉乌尔定律计算平衡数据平衡液相组成以℃时为例***)-Pt= ℃时 x = (P-P)/(P 当BAB=（）/（）= 1平衡气相组成以℃为例*x/P = ×1/ = 1 ℃时当 t= y = P A同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下t(℃) 279 289x 1 0y 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**计算出各温度下的相对挥发度理想溶液相对挥发度α= P：/P BA t(℃) α - - - - - - - -取℃和279℃时的α值做平均α= （+）/2 = m②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 289αx 1 0y 1 0'曲线和原先的t-x-y曲线如图③作出新的t-x-y4.在常压下将某原料液组成为（易挥发组分的摩尔）的两组溶液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏，若汽化率为1/3，试求两种情况下的斧液和馏出液组成。