化工原理-1、2习题课

可编辑修改精选全文完整版《化工原理》习题集第二章气体吸收1、当总压为101.3 kPa，温度为25℃时，100克水中含氨1克，该溶液上方氨的平衡分压为0.933 kPa；若在此浓度范围内亨利定律适用，试求溶解度系数H和相平衡常数m（溶液密度近似取为1000kg/m3）。

2、含有4%（体积）氨气的混合气体，逆流通过水喷淋的填料塔，试求氨溶液的最大浓度，分别以摩尔分率，质量分率，比摩尔分率，比质量分率表示。

塔内绝对压强为2.03×105 Pa, 在操作条件下，气液平衡关系为p* = 2000x(式中p的单位为mmHg, x为摩尔分率)。

3、已知NO2水溶液的亨利系数如下：指出下列过程是吸收过程还是解吸过程，推动力是多少？并在x - y图上表示。

（1）含NO20.003(摩尔分率)的水溶液和含0.06 (摩尔分率) 的混合气接触，总压为101.3 kPa，T=35℃；（2）气液组成及总压同（1），T=15℃；（3）气液组成及温度同（1），总压达200kPa（绝对压强）。

4、已知某吸收系统中，平衡关系为y = 0.3x ，气膜吸收分系数k y = 1.815×10-4 kmol / (m2.s)，液膜吸收分系数k x = 2.08×10-5 kmol / (m2.s)，并由实验测得某截面上气液相浓度分别为y = 0.014，x = 0.02，试求：（1）界面浓度y i、x i分别为多少？（2）液膜阻力在总阻力中所占的百分数，并指出控制因素；（3）气相推动力在总推动力中所占的百分数。

4、在吸收塔内用水吸收混于空气中的低浓度甲醇，操作温度为27℃，压力为101.3kPa（绝对压力）。

稳定操作状况下，塔内某截面上的气相中甲醇分压为5.07 kPa，液相中甲醇浓度为2mol / m3。

甲醇在水中的溶解度系数H = 1.995 kmol / (m3.kpa.)，液膜吸收分系数k L = 2.08×10-5 m / s，气膜吸收分系数k G = 1.55×10-5 kmol / (m2.s.kpa.)。

化工原理（第二版）练习题第一章流体流动习题一、概念题1.某封闭容器内盛有水，水面上方压强为P0,如图所示器壁上分别装有两个水银压强计和一个水银压差计，其读数分别为R1、R2和R3,试判断：1)R1 _______ R2(>,<,=)；2) R3 ______ 0 (>, <,=)；3）若水面压强°。

增大，则Ri________ R2 ______ R3_____ 有何变化？（变大、2.如图所示，水从内径为力的管段流向内径为管段，已知〃2=屁1, di管段流体流动的速度头为0.8m,hi=0.7m,忽略流经AB段的能量损失,W'J h2=—m,h3= ____ m o3.如图所示，管中水的流向为A-B,流经AB段的能量损失可忽略，则刃与P2的关系为________ °4)P]〉P2 B)p[ > p2 + 0.5/71 C)> P2 -0.5m D)p x < p24. ________________________________________________________ 圆形直管内，内一定，设计时若将d增加一倍，则层流时〃是原值的_________________ 倍,高度湍流时，如是原值的_________ 倍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。

5.某水平直管中，输水时流量为Vs,今改为输2乂的有机物，且〃水，水，设两种输液下，流体均处于高度湍流状态，则阻力损失为水的倍；管路两端压差为水的_________ 倍。

6.已知图示均匀直管管路中输送水，在A、B两测压点间装一U形管压差计, 指示液为水银，读数为R (图示为正)。

则：1)R 0 (>,=, <)2)A、B两点的压差勺= ________ Pa。

QRg(Pi - P)B)RgS - p) + pgh C)pgh-RgS- p) D)Rg(Pi- p)- pgh3)流体流经A、B点间的阻力损失好为__________ J/kg。

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）。

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 m 11.2U -⋅=；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。

第一章 流体流动习题解答1－1 已知甲城市的大气压为760mmHg ，乙城市的大气压为750mmHg 。

某反应器在甲地操作时要求其真空表读数为600mmHg ，若把该反应器放在乙地操作时，要维持与甲地操作相同的绝对压，真空表的读数应为多少，分别用mmHg 和Pa 表示。

[590mmHg, 7.86×104Pa]解：P （甲绝对）=760-600=160mmHg 750-160=590mmHg=7.86×104Pa1－2用水银压强计如图测量容器内水面上方压力P 0，测压点位于水面以下0.2m 处，测压点与U 形管内水银界面的垂直距离为0.3m ，水银压强计的读数R ＝300mm ，试求 （1）容器内压强P 0为多少？（2）若容器内表压增加一倍，压差计的读数R 为多少？习题1－2 附图[(1) 3.51×104N ⋅m －2 (表压)； (2)0.554m] 解：1. 根据静压强分布规律 P A ＝P 0＋g ρHP B ＝ρ，gR因等高面就是等压面，故P A ＝ P BP 0＝ρ，gR －ρgH ＝13600×9.81×0.3－1000×9.81(0.2+0.3)=3.51×104N/㎡ (表压) 2. 设P 0加倍后，压差计的读数增为R ，＝R ＋△R ，容器内水面与水银分界面的垂直距离相应增为H ，＝H ＋2R∆。

同理， ''''''02R p gR gH gR g R gH gρρρρρρ∆=-=+∆--000p g g p p 0.254m g g 10009.81g g 136009.812R H R ρρρρρρ⨯∆⨯⨯，，，4，，－（－）－ 3.5110＝＝＝＝－－－220.30.2540.554m R R R ∆，＝＋＝＋＝1－3单杯式水银压强计如图的液杯直径D ＝100mm ，细管直径d ＝8mm 。

第一章：流体流动二、本章思考题1-1 何谓理想流体？实际流体与理想流体有何区别？如何体现在伯努利方程上？1-2 何谓绝对压力、表压和真空度？表压与绝对压力、大气压力之间有什么关系？真空度与绝对压力、大气压力有什么关系？1-3 流体静力学方程式有几种表达形式？它们都能说明什么问题？应用静力学方程分析问题时如何确定等压面？1-4 如何利用柏努利方程测量等直径管的机械能损失？测量什么量？如何计算？在机械能损失时，直管水平安装与垂直安装所得结果是否相同？1-5 如何判断管路系统中流体流动的方向？1-6何谓流体的层流流动与湍流流动？如何判断流体的流动是层流还是湍流？1-7 一定质量流量的水在一定内径的圆管中稳定流动，当水温升高时，将如何变化？1-8 何谓牛顿粘性定律？流体粘性的本质是什么？1-9 何谓层流底层？其厚度与哪些因素有关？1-10摩擦系数λ与雷诺数Re及相对粗糙度的关联图分为4个区域。

每个区域中，λ与哪些因素有关？哪个区域的流体摩擦损失与流速的一次方成正比？哪个区域的与成正比？光滑管流动时的摩擦损失与的几次方成正比？1-11管壁粗糙度对湍流流动时的摩擦阻力损失有何影响？何谓流体的光滑管流动？1-12 在用皮托测速管测量管内流体的平均流速时，需要测量管中哪一点的流体流速，然后如何计算平均流速？三、本章例题例1-1 如本题附图所示，用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。

已知贮槽直径D为3m，油品密度为900kg/m3。

压差计右侧水银面上灌有槽内的油品，其高度为h1。

已测得当压差计上指示剂读数为R1时，贮槽内油面与左侧水银面间的垂直距离为H1。

试计算当右侧支管内油面向下移动30mm后，贮槽中排放出油品的质量。

HH1DR11CEFBA10mn11-1附图解：本题只要求出压差计油面向下移动30mm时，贮槽内油面相应下移的高度，即可求出排放量。

m首先应了解槽内液面下降后压差计中指示剂读数的变化情况，然后再寻求压差计中油面下移高度与槽内油面下移高度间的关系。

化工原理课后习题解答（夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大学出版社,2005.）田志高第一章流体流动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≤ζ螺解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762150.307×103 Nζ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×nP油≤ζ螺得 n ≥ 6.23取 n min= 7至少需要7个螺钉3．某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，如本题附图所示。

测得R1 = 400 mm ， R2 = 50 mm，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，其高度R3= 50 mm。

试求A﹑B两处的表压强。

分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a–a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。

解：设空气的密度为ρg，其他数据如图所示a–a′处 P A + ρg gh1 = ρ水gR3 + ρ水银ɡR2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= 7.16×103 Pab-b′处 P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103=6.05×103Pa4. 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。

化工原理(大题目)绪论第一章 流体流动流体的压力【1-2】某设备进、出口的表压分别为-12kPa 和157kPa ，当地大气压力为101.3kPa 。

试求此设备的进、出口的绝对压力及进、出的压力差各为多少帕。

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流体的密度【1-3】正庚烷和正辛烷混合液中，正庚烷的摩尔分数为0.4，试求该混合液在20℃下的密度。

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流体静力学【1-9】如习题1-9附图所示的测压差装置，其U 形压差计的指示液为水银，其他管中皆为水。

若指示液读数为150=R mm ，试求A 、B 两点的压力差。

解 等压面''1111，-=p p1水ρ=-A p p H g()'.1汞水05g ρρ=-+++B p p H R g R习题1-9附图由以上三式，得().汞水05ρρ-=-+A B p p R g R g已知./3汞015，13600ρ==R m kg m ，().....01513600981050151000981-=⨯⨯-+⨯⨯A B p p流量与流速【1-12】有密度为/31800kg m 的液体，在内径为60mm 的管中输送到某处。

若其流速为/0．8m s ，试求该液体的体积流量()3／m h 、质量流量()/k g s 与质量流速()/2⎡⎤⋅⎣⎦kg m s 。

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。

第一章流体与流体中的传递现象1-1从力学角度来看，固体和流体、液体和气体的主要区别是什么？1-2设稀薄气体的分子自由程是几米的数量级，问下列两种情况连续介质假设是否成立？（1）人造卫星在飞离大气层进入稀薄气体层时；（2）假想地球在这样的稀薄气体中运动。

1-3指出下列作用在流体上的力中，哪些是体积力，哪些是面力？电磁力，重力，惯性力，静压力，固体边界作用于流体的力，粘性力。

1-4粘性流体的流动型态有几种？如何判别？1-5从时间和空间来判别下列运动属什么类型。

（1）u x=cy，u y=u z=0；（2）u x=cx，u y=-cy，u z=cxy；（3）u x=yzt，u y=zxt，u z=0；（4）u r=2k(t)cosυ/r3，uυ=k(t)sinυ/r3，uω=0。

1-6流体在园管中流动时，“进口段”与“流动已充分发展”的含义是什么？在什么情况下充分发展后的流动为层流，又在什么情况下充分发展后的流动为湍流？1-7比较三种扩散现象的类似性。

1-8扩散定律前面的负号的物理意义是什么？1-9粘性流体在静止时有没有剪应力？理想流体在运动时有没有剪应力？若流体静止时没有剪应力，那么它们是不是都没有粘性？1-10试分析理想流体与静止流体内部应力的特点。

1-11流线和迹线有什么区别？流体作定常流动，流线与迹线是否重合？流体作非定常流动，流线与迹线是否重合？为什么？1-12陨星下坠时在天空划过的白线是什么线？烟囱里冒出的烟是什么线？1-13设u≠0，说明D u/D t=0，∂u/∂t=0，(u• )u=0的物理意义。

第二章传递过程基本方程2-1一搅拌槽中原盛有浓度为60%（质量%，下同）的盐水2000kg。

今以2kg/s 的质量流率向槽中加入0.25%的盐水，同时以1.2kg/s的质量流率由槽中排出混合后的溶液。

设槽中溶液充分混合。

求槽中溶液浓度降至1%时所需要的时间。

（总质量衡算，分别按无化学反应和有化学反应考虑）2-2在下述情况下简化连续性方程，并指出简化过程的依据。