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第一章1-1 0.898 3-⋅kg m 1-2 633mmHg 1-3 1.78z m ∆= 1-4 H =8.53m1-5 1720AB p mmHg ∆= 1-6 318.2Pa ; 误差11.2℅1-7 在大管中：11211114.575,0.689,1261----=⋅=⋅=⋅⋅m kg s u m s G kg m s 在小管中： 11212224.575, 1.274,2331----=⋅=⋅=⋅⋅m kg s u m s G kg m s 1-8 6.68m解 取高位槽液面为1-1，喷头入口处截面为2-2面。
根据机械能横算方程，有 gz 1 + u 12/2 + p 1/ρ=gz 2+u 22/2+p 2/ρ+w f式中，u 1 =0，p 2 =0，u 2 =2.2 m .s-1，p 2 = 40*103 Pa ，w f =25J.kg-1，代入上式得 Δz =u 22/2g+p 2–p 1/ρg+w f /g=2.22/2*9.81+40*103-0/1050*9.81+25/9.81 =6.68m 1-9 43.2kW解 对容器A 液面1-1至塔内管出口截面2-2处列机械能衡算式2211221e 2f u p u p g z + + +w =gz +++w 22ρρ已知 z 1=2.1m ，z 2 =36m , u 1 =0, 2u 的速度头已计入损失中，p 1=0, p 2=2.16*106 Pa,f w =122J.kg -1, 将这些数据代入上式得e w = (z 2-z 1)g+p 2/ρ+ fw=(36-2.1)*9.81+2.16*106/890+122=333+2417+122=2882J.kg-1泵的有效功率N e =e s w m =2882*15/1000=43.2kw 1-10 (1) 4.36Kw ；(2) 0.227MPa1-11 B 处测压管水位高，水位相差172mm 1-12 H=5.4m ，pa=36.2kPa解 在截面1-1和2-2间列伯努利方程，得22112212u p u pg z + + =gz ++22ρρ即22122112p p ()2--+-=u u g z z ρ(a) z 1、z 2 可从任一个基准面算起（下面将抵消），取等压面a -a ，由静力学方程得p 1+ρg(z 1-z 2)+ ρgR=p 2+Hg gR ρ 即1212()Hg P P g z z gR ρρρρ--+-=⨯ (b) 由式(a)和式(b)可得2231211360010009.8180109.89.21000Hg u u gR J kg ρρρ-----=⨯=⨯⨯⨯= （c ） 又由连续性方程知 u 2= u 1(d 1/d 2)2= u 1⨯ (125/100)2=1.252 u 1 代入式（c ）得 （1.252 u 1）2 - u 12=2⨯9.89 u 1=3.70m.s -1 于是 u 2=1.252⨯ 3.70=5.781.m s -喷嘴处 u 3= u 1（d 1/d 3）2=3.70⨯125/75）2=10.281.m s -在截面0-0与3-3间列机械能衡算式H= u 32/2g=10.282/2⨯9.81=5.39m 在截面0-0与a -a 间列伯努利方程 H=u 22/2g+ p A /ρg故有 p A =ρgH -222u ⨯ρ=1000*9.81*5.39-5.782/2 *1000 =36.2⨯ 310Pa1-13 d≤39mm1-14 水0.0326m·s -1，空气2.21m·s -1 1-15 (1) 38.3kPa ； (2) 42.3% 1-16 不矛盾 1-17 答案略1-18 (1) 第一种方案的设备费用是第二种的1.24倍；(2) 层流时，第一种方案所需功率是第二种的2倍；湍流时，第一种方案所需功率是第二种的1.54倍 1-19 0.37kW 1-20 2.08kW1-21 0.197m ；不能使用 解 （1）求铸铁管直径取10℃氺的密度ρ=10001.kg m -,查附录五知μ=1.305 ⨯ 310-Pa.s取湖面为1-1面，池面为2-2面，在面1-1与面2-2间列机械能衡算方程2221122f u u p p g z w ρ--∆++=因u 1、u 2、p 1、p 2皆为零，故g z ∆= f w （a ）式中，z∆=45m , 2222581000300() 5.62923600f l u w d d d λλλπ⨯===代入式（a ）得 9.81 ⨯ 45=55.629d λ5d =0.01275λ (b)λ的范围约为0.02-0.03，现知V S 很大，Re 也大，故λ的初值可取小些。
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 Pa2．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) ×3.14×0.762150.307×103 Nσ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×nP油≤σ螺得 n ≥ 6.23取 n min= 7至少需要7个螺钉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P1 = P2 + ρ水银gR∵P1 = P4，P2 = P3且P3 = ρ煤油gΔh ， P4 = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h）联立这几个方程得到ρ水银gR = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h）-ρ煤油gΔh 即ρ水银gR =ρ水gH + ρ煤油gh -ρ水gh 带入数据1.0³×10³×1 - 13.6×10³×0.068 = h(1.0×10³-0.82×10³)ｈ= 0.418ｍ6. 根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强ｐ。
化⼯原理习题课【例1】【华南理⼯⼤学2004年】⽤管⼦从⾼度为H的⾼位槽放⽔，为增⼤放⽔量，拟提出如下两种⽅案：（1）并联⼀根结构和直径相同的管⼦；（2）将原管⼦换成⼀根直径为原管径两倍的管⼦。
试定量⽐较两种⽅案⽔量增⼤的结果（设忽略摩擦系数的变化）。
【解】对⾼位槽液⾯和出⼝处列柏努利⽅程：（1）第⼀种情况：并联⼀根管⼦：因两管⼦直径结构长度皆相等则：（2）第⼆种情况：扩⼤管径：由两种情况⽐较可知第⼆种情况即扩径时流量增加较⼤。
【例2】【华南理⼯⼤学 2005年】⼀敞⼝⾼位⽔槽A中⽔流经⼀喉径为14mm的⽂丘⾥管，将浓碱液槽B中的碱液（密度为1400 kg/）抽吸⼊管内混合成稀碱液送⼊C槽，各部分标⾼如附图所⽰；输⽔管规格为φ57×3mm，⾃A⾄⽂丘⾥喉部M处管路总长（包括所有局部阻⼒损失的当量长度在内）为20m，摩擦系数可取0.025。
（1）当⽔流量为8m3/h时，试计算⽂丘⾥喉部M处的真空度为多少mmHg；（2）判断槽的浓碱液能否被抽吸⼊⽂丘⾥内（说明判断依据）。
如果能被吸⼊，吸⼊量的⼤⼩与哪些因素有关？例2附图【解】（1）则流速为：由连续性⽅程可知：代⼊数值求得：对A槽液⾯和⽂丘⾥喉部列柏努利⽅程：代⼊数值为：求出：（2）浓碱液可以被吸上去，对B槽内某⼀液⾯与M列机械能平衡⽅程：代⼊数值为：当z⼩于约3.1m即可，⽽B的最⾼液⾯⼩于3.1m，则可以吸上⼀部分液体。
其吸⼊量与管⼦规格、A的液⾯⾼度、⽔的流量等有关。
【例3】【浙江⼤学2001年】如图所⽰离⼼泵输⽔管路，吸⼊管长3m，泵出⼝⾄O点管长及O’点⾄管出⼝管长各为15m（均包括全部局部阻⼒的当量长度），管径均为50mm。
泵出⼝处⾄⽔池⽔⾯的垂直距离为1m。
设备A和设备B的阻⼒损失可表⽰为：设备与O点及与O’点间的阻⼒损失可忽略不计。
孔板流量计的孔径为30mm，流量系数C。
=0.65，U型压差计中指⽰液为汞。
离⼼泵的特性曲线为：H e=20-0.08Q2，以上流量Q以m3/h表⽰，扬程He和设备A、B 的阻⼒损失以m表⽰，摩擦因数=0.03。
第一章绪论习题1.热空气与冷水间的总传热系数K值约为42.99k c a l/（m2・h・℃），试从基本单位换算开始，将K值的单位改为W/（m2・℃）。
[答案:K＝50M（m2・C）]。
解：从附录查出：1k c a l＝1.1622×10-3K W·h=1.1622W·h所以：K=42.99K c a l/（m2·h·℃）＝42.99K c a l/（m2·h·℃）×（1.1622W·h/1k c a l）＝50w/（m2·℃）。
2.密度ρ是单位体积物质具有的质量。
在以下两种单位制中，物质密度的单位分别为:S I k g/m2；米制重力单位为：k g f.s2/m4;常温下水的密度为1000k g/m3，试从基本单位换算开始，将该值换算为米制重力单位的数值。
〔答案:p＝101.9k g f/s2/m4〕解：从附录查出：1k g f＝9.80665k g·m/s2，所以1000k g/m3＝1000k g/m3×[1k g f/(9.80665k g·m/s2)]=101.9k g f·s2/m4.3.甲烷的饱和蒸气压与温度的关系符合下列经验公式：今需将式中p的单位改为P a，温度单位改为K，试对该式加以变换。
〔答案:〕从附录查出：1m m H g=133.32P a，1℃＝K－273.3。
则新旧单位的关系为：P＝P’/133.32;t＝T－273.3。
代入原式得：l g（P’/133.32）＝6.421-352/（T－273.3+261）；化简得l g P=8.546－3.52/(T-12.3).4.将A、B、C、D四种组分各为0.25（摩尔分数，下同）的某混合溶液，以1000m o l/h 的流量送入精馏塔内分离，得到塔顶与塔釜两股产品，进料中全部A组分、96％B组分及4％C组分存于塔顶产品中，全部D组分存于塔釜产品中。
第4 章传热1 14-1、燃烧炉的平壁由下列三种材料构成: 耐火砖的热导率为 1.05W m K , 厚度 b 230mm ；绝热砖的热导率为0.151W m 1 K 1 ；普通砖的热导率为0. 93W m 。
若耐火砖内侧温度为1000 C1 K 1 0 , 耐火砖与绝热砖接触面最高温度0 ,绝热砖与普通砖间的最高温度不超过1300 C (假设每两种砖之间接触良好界面为940 C上的温度相等) 。
试求：（1）绝热砖的厚度。
绝热砖的尺寸为：65mm 113mm 230mm ;(2) 普通砖外测的温度。
普通砖的尺寸为：50mm 120 m m 240mm 。
( 答：⑴b 0.460m ；⑵t4 34.6 C )2解：⑴第一层：QA t1b1t21第二层：QAt 2b2t321 t t2t t1 2 2 3b b1 21 .05 0 .23 1000 9400.151b2940 130b20.446m因为绝热砖尺寸厚度为230mm ，故绝热砖层厚度b2 取0.460m ，校核：1.05 0.23 1000 9400.1510.460940 t3t 105.3 C；31 3 t tt t⑵ 3 41 2b b1 3t 34.6 C 。
44-2、某工厂用170mm 5mm 的无缝钢管输送水蒸气。
为了减少沿途的热损失，在管外包两层绝热材料：第一层为厚30mm 的矿渣棉，其热导率为0.065W m 1 K 1 ;第二层为厚30mm 的石棉灰，其热导率为0.21W m 。
管内壁温度为300 C1 K 11 K 1，保温层外0 。
管道长50m 。
试求该管道的散热量。
无缝钢管热导率为45W m 1 K 1 表面温度为40 C（答：Q 14. 2kW ）解：已知： 1 1棉0.065W m K ，1灰0.21W m K1查表得：钢45W m 1 K1Q 2 t1 t 4l 11 lnd2d112lnd3d213lnd4d3 d 0.172其中：ln ln 0.0606，d 0.161ln d3d2ln0.230.170.302 ，ln d4d3ln0.290.230.231Q l20. 0606300400.3020.2312 8 4W m 1 ，45 0.065 0. 214Q 284 50 1.42 10 W 14.2kW 。
《化工原理》课程习题集一、单选题1.因次分析法的目的在于( )。
A 得到各变量间的确切定量关系B 得到各无因次数群的确切定量关系C 用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化D 用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠2.某物体的质量为1000 kg，则其重量为( )。
A 1000 NB 9810 NC 9810 kgfD 1000/9.81 kgf3.某系统的绝对压力为0.04 MPa，若当地大气压力为0.1 MPa，，则该系统的真空度为（）。
A.0.1 MpaB.0.14 MpaC.0.04 MpaD.0.06 MPa4. 4 ℃水在SI制中密度为( )，重度为( )。
A 1000 kgf·m-3B 1000 kg·m-3C 102 kgf·s2·m-4D 9810 N·m-35. 4 ℃水在在工程单位制中密度为( )，重度为（）。
A 1000 kgf·m-3B 1000 kg·m-3C 102 kgf·s2·m-4D 9810 N·m-36.将含晶体10％的悬浮液送往料槽宜选用（）。
Ａ离心泵Ｂ往复泵Ｃ齿轮泵Ｄ喷射泵7.某泵在运行１年后发现有气缚现象，应（）。
Ａ停泵，向泵内灌液Ｂ降低泵的安装高度Ｃ检查进口管路有否泄漏现象Ｄ检查出口管路阻力是否过大8.离心通风机的铭牌上标明的全风压为100 mmH2O意思是( )。
A 输任何条件的气体介质全风压都达100 mmH2OB 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100 mmH2OC 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100 mmH2OD 输送20 ℃，101325 Pa的空气，在效率最高时，全风压为100 mmH2O9.离心泵的实际安装高度( )允许安装高度，就可防止气蚀现象发生。
A 大于B 小于C 等于D 近似于10.操作条件下允许吸上真空高度为H s，允许的最大安装高度为H g,max，泵的入口速度为u1，S H f,0-1为吸入管路单位重量液体的阻力损失，则( )。
化工原理课后习题答案1. 题目题目：对于一个容器内的理想气体，假设质量为m，在压缩过程中体积由V1压缩至V2。
根据理想气体状态方程Pv = RT，求证在任意温度下，质量为m的理想气体在压缩过程中，做功的大小与压缩的速度无关。
1.1. 答案根据理想气体状态方程Pv = RT，我们可以推导出气体做功的表达式。
首先，设初始状态为(V1, T1)，压缩后气体的状态为(V2, T2)。
设气体在压缩过程中的压强变化为dp，由状态方程可得：P1V1 = mRT1 (1)P2V2 = mRT2 (2)根据理想气体的压强定义 P = F/A，其中A为气体受力的面积，F = Δp A 表示单位时间内气体受到的压力作用力。
假设气体在压缩过程中受到的作用力为 F，即Δp A = F。
由于压缩过程中气体的体积减小了ΔV = V1 - V2，所以做功可以表示为：W = F * ΔV = A * Δp * ΔV由理想气体状态方程可得：Δp = P2 - P1 = mRT2/V2 - mRT1/V1将其代入做功公式中可得：W = A * (mRT2/V2 - mRT1/V1) * (V1 - V2)化简上述式子可得：W = A * (mRT1 - mRT2) * (1/V1 - 1/V2)我们可以看到，做功量与压力、温度、质量以及体积之间都有关系。
当温度恒定时，即 T1 = T2 = T，上式可以进一步化简为：W = A * mR * T * (1/V1 - 1/V2)这个式子表示了在恒温条件下，做功量与压缩速度（即体积的变化率）无关。
因此，根据以上推导，可证明在任意温度下，质量为m的理想气体在压缩过程中做功的大小与压缩速度无关。
2. 结论在任意温度下，质量为m的理想气体在压缩过程中做功的大小与压缩速度无关。
这是因为在恒温条件下，做功量仅与压强、质量、温度和体积之间相关，并与压缩速度无关。
这个结论可以应用于化工工程中的压缩过程分析和设计，可以通过调节温度、压强和体积的组合来实现对压缩过程的控制，无需考虑压缩速度的影响。
绪论1解：换算因数： 1.010********/==⋅=⋅=⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅sm kg s m s cm g sN m scm g spa scm g∴1g ⋅cm -1⋅s -1=0.1pa ⋅s 2.解：51001325.1Paatm ⨯= 1m N Pa 2=⋅- 1m N J =⋅ 3310m L -= ∴2321001325.1m J m N m N atm L ⨯=⋅⋅⋅⋅⋅⋅-∴21001325.1J atm L ⨯=⋅以J ·mol -1·K -1表示R 的值R =0.08206×1.01325×102 J ﹒mol -1﹒K -1=8.315 J ﹒mol -1﹒K -1第一章 流体流动1. 表压=－真空度=－4.8×104Pa 绝压=5.3×104 Pa2.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 3mm mkg mmm kg h 4921000600820h 3323=⋅⨯⋅==--水油ρρ h=h 1+h 3=892mm5解:以图中截面a-a ′为等压面，则P 啊=Pa ′ρ油g(h 1+h 0)=ρ油g(h 2-R+h 0) + ρ水银gR （h 0为水银压差计高液面与容器底部的高度差） ∴ h 2=h 1 + R - ρ水银R/ρ油 = 4 +0.2-13600*0.2/860 = 1.04m6解：h=P(表压)/ ρ水g =81.9*10001000*10 =1.02 m7.解：由公式AVsu =可得 Vs=uA=u πd 2/4=0.8×π×(57-3.5×2)2×10-6/4=1.57×10-3m 3/sWs=Vs ρ=1.57×10-3×1840=2.89kg/ss m kg u AWsG ⋅=⨯===2/147218408.0ρ 9解：以地面以下的水管所在的平面为基准水平面，则：fh Pu gz u P gz ∑+++=++ρρ2222211122Z 1=9m, u 1=0, P 1=P 2=P 0 ,Z 2=4m,u 2=u∴9.81*9=9.81*4+222u +40*222u∴u=1.55m/s,Vs=uA=1.55*3.1415926*0.0252=10.95m3/h 若Vs'=Vs*(1+25%)=1.25Vs,则u'=1.25u=1.9375m/s ∴Z 1-Z 2=7.86m,即将水箱再升高7.86-5=2.86m 10解:Vs=8m3/h 时，该系统管路中水的流速为u 1=4Vs/3600πd 2=4*8/3600*3.1415926*0.0532=1.008m/s以压力表处为截面1-1'，水箱液面为截面2-2'，并以截面1-1'为基准水平面，则：f h Pu gz u P gz ∑+++=++ρρ2222211122Z2-Z1=24m P2=0 u2=0∴P1=(234.93+∑h f )*1000而3424.5001.01000*008.1*053.0Re===μρduε/d=0.2/53=0.00377查表得λ=0.0282 ∴∑h f = （h f + ξ）﹒u 12/2 =（0.0282*100/0.053 + 1）* 1.0082/2 =27.54J/Kg ∴P 1=(234.93+27.54)*1000=0.262MPa即压力表的读数为0.262MPa 时才能满足进水量为8m3/h 的需要。
