化工原理(第二版)国防工业出版社课后习题及答案【完整版】

第二章 习题1. 在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26 m 3/h 时，泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152 kPa 和24.7 kPa ，轴功率为 2.45 kW ，转速为2900 r/min 。

若真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m ，泵的进、出口管径相同，两测压口间管路流动阻力可忽略不计。

试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。

解：在真空表和压强表测压口处所在的截面11'-和22'-间列柏努利方程，得22112212,1222e f p u p u z H z H g g g gρρ-+++=+++∑ 其中：210.4z z m -=41 2.4710()p Pa =-⨯表压 52 1.5210p Pa =⨯(表压) 12u u = ,120f H -=∑ 则泵的有效压头为：521213(1.520.247)10()0.418.41109.81e p p H z z m g ρ-+⨯=-+=+=⨯ 泵的效率32618.4110100%53.2%1023600102 2.45e e Q H N ρη⨯⨯==⨯=⨯⨯该效率下泵的性能为：326/Q m h = 18.14H m =53.2%η= 2.45N kW =3. 常压贮槽内盛有石油产品，其密度为760 kg/m 3，黏度小于20 cSt ，在贮存条件下饱和蒸气压为80kPa ，现拟用65Y-60B 型油泵将此油品以15 m 3/h 的流量送往表压强为177 kPa 的设备内。

贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5 m ，吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1 m 和4 m 。

试核算该泵是否合用。

若油泵位于贮槽液面以下1.2m 处，问此泵能否正常操作?当地大气压按101.33kPa 计。

解：要核算此泵是否合用，应根据题给条件计算在输送任务下管路所需压头,e e H Q 的值，然后与泵能提供的压头数值比较。

第四章 习题2． 燃烧炉的内层为460mm 厚的耐火砖,外层为230mm 厚的绝缘砖。

若炉的内表面温度t 1为1400℃,外表面温度t 3为100℃。

试求导热的热通量及两砖间的界面温度。

设两层砖接触良好,已知耐火砖的导热系数为t 0007.09.01+=λ,绝缘砖的导热系数为t 0003.03.02+=λ。

两式中t 可分别取为各层材料的平均温度,单位为℃,λ单位为W/(m·℃)。

解：设两砖之间的界面温度为2t ，由23121212t t t t b b λλ−−=，得222331223140010094946010/(0.90.000723010/(0.30.0003)22t t t C t t t t −−−−=⇒=++⨯+⨯⨯+⨯热通量2121689/14009490.40/0.970.00072t t q W m −==+⎛⎫+⨯ ⎪⎝⎭3．直径为mm mm 360⨯φ,钢管用30mm 厚的软木包扎,其外又用100mm 厚的保温灰包扎,以作为绝热层。

现测得钢管外壁面温度为-110℃,绝热层外表面温度10℃。

已知软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07W/(m ·℃),试求每米管长的冷量损失量。

解：每半管长的热损失，可由通过两层圆筒壁的传热速率方程求出：1332112211ln ln 22t t Q r r L r r πλπλ−=+1100101601160ln ln 2 3.140.043302 3.140.000760−−=+⨯⨯⨯⨯ 25/W m =−负号表示由外界向体系传递的热量，即为冷量损失。

4．蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层,设外层的平均直径为内层的两倍。

其导热系数也为内层的两倍。

若将二层材料互换位置,假定其他条件不变,试问每米管长的热损失将改变多少?说明在本题情况下,哪一种材料包扎在内层较为适合?解：设外层的平均直径为2m d ，内层平均直径为1m d ，则212m m d d =且212λλ=。

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。

第一章流体流动4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m3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处的流体压力为作用在孔盖上的总力为每个螺钉所受力为因此习题5附图习题4附图5．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=500mm ，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（2）B 点的压力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 。

习题7附图解：10．有一装满水的储槽，直径1.2 m ，高3 m 。

现由槽底部的小孔向外排水。

小孔的直径为4 cm ，测得水流过小孔的平均流速u 0与槽内水面高度z 的关系为：试求算（1）放出1 m 3水所需的时间（设水的密度为1000 kg/m 3）；（2）又若槽中装满煤油，其它条件不变，放出1m 3煤油所需时间有何变化（设煤油密度为800 kg/m 3）？ 解：放出1m 3水后液面高度降至z1，则由质量守恒，得， （无水补充）(A 为储槽截面积故有即上式积分得11．如本题附图所示，高位槽内的水位高于地面7 m ，水从φ108 mm×4 mm 的管道中流出，管路出口高于地面1.5 m 。

已知水流经系统的能量损失可按∑h f =5.5u 2计算，其中u 为水在管内的平均流速（m/s ）。

第二章 习题1. 在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26 m 3/h 时，泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152 kPa 和24.7 kPa ，轴功率为 2.45 kW ，转速为2900 r/min 。

若真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m ，泵的进、出口管径相同，两测压口间管路流动阻力可忽略不计。

试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。

解：在真空表和压强表测压口处所在的截面11'-和22'-间列柏努利方程，得22112212,1222e f p u p u z H z H g g g gρρ-+++=+++∑ 其中：210.4z z m -=41 2.4710()p Pa =-⨯表压 52 1.5210p Pa =⨯(表压) 12u u = ,120f H -=∑ 则泵的有效压头为：521213(1.520.247)10()0.418.41109.81e p p H z z m g ρ-+⨯=-+=+=⨯ 泵的效率32618.4110100%53.2%1023600102 2.45e e Q H N ρη⨯⨯==⨯=⨯⨯该效率下泵的性能为：326/Q m h = 18.14H m =53.2%η= 2.45N kW =3. 常压贮槽内盛有石油产品，其密度为760 kg/m 3，黏度小于20 cSt ，在贮存条件下饱和蒸气压为80kPa ，现拟用65Y-60B 型油泵将此油品以15 m 3/h 的流量送往表压强为177 kPa 的设备内。

贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5 m ，吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1 m 和4 m 。

试核算该泵是否合用。

若油泵位于贮槽液面以下1.2m 处，问此泵能否正常操作?当地大气压按101.33kPa 计。

解：要核算此泵是否合用，应根据题给条件计算在输送任务下管路所需压头,e e H Q 的值，然后与泵能提供的压头数值比较。

第四章 习题2． 燃烧炉的内层为460mm 厚的耐火砖,外层为230mm 厚的绝缘砖。

假设炉的内外表温度t 1为1400℃,外外表温度t 3为100℃。

试求导热的热通量及两砖间的界面温度。

设两层砖接触良好,耐火砖的导热系数为t 0007.09.01+=λ,绝缘砖的导热系数为t 0003.03.02+=λ。

两式中t 可分别取为各层材料的平均温度,单位为℃,λ单位为W/(m·℃)。

解：设两砖之间的界面温度为2t ，由23121212t t t t b b λλ--=，得222331223140010094946010/(0.90.000723010/(0.30.0003)22t t t Ct t t t ----=⇒=++⨯+⨯⨯+⨯热通量2121689/14009490.40/0.970.00072t t q W m -==+⎛⎫+⨯ ⎪⎝⎭3．直径为mm mm 360⨯φ,钢管用30mm 厚的软木包扎,其外又用100mm 厚的保温灰包扎,以作为绝热层。

现测得钢管外壁面温度为-110℃,绝热层外外表温度10℃。

软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07W/(m ·℃),试求每米管长的冷量损失量。

解：每半管长的热损失，可由通过两层圆筒壁的传热速率方程求出：1332112211ln ln 22t t Q r r Lr r πλπλ-=+1100101601160ln ln2 3.140.043302 3.140.000760--=+⨯⨯⨯⨯25/W m =-负号表示由外界向体系传递的热量，即为冷量损失。

4．蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层,设外层的平均直径为内层的两倍。

其导热系数也为内层的两倍。

假设将二层材料互换位置,假定其他条件不变,试问每米管长的热损失将改变多少?说明在此题情况下,哪一种材料包扎在内层较为适合?解：设外层的平均直径为2m d ，内层平均直径为1m d ，那么212m m d d =且212λλ=。

第四章 习题2． 燃烧炉的内层为460mm 厚的耐火砖,外层为230mm 厚的绝缘砖。

若炉的内表面温度t 1为1400℃,外表面温度t 3为100℃。

试求导热的热通量及两砖间的界面温度。

设两层砖接触良好,已知耐火砖的导热系数为t 0007.09.01+=λ,绝缘砖的导热系数为t 0003.03.02+=λ。

两式中t 可分别取为各层材料的平均温度,单位为℃,λ单位为W/(m·℃)。

解：设两砖之间的界面温度为2t ，由23121212t t t t b b λλ--=，得222331223140010094946010/(0.90.000723010/(0.30.0003)22t t t C t t t t ----=⇒=++⨯+⨯⨯+⨯o 热通量2121689/14009490.40/0.970.00072t t q W m -==+⎛⎫+⨯ ⎪⎝⎭3．直径为mm mm 360⨯φ,钢管用30mm 厚的软木包扎,其外又用100mm 厚的保温灰包扎,以作为绝热层。

现测得钢管外壁面温度为-110℃,绝热层外表面温度10℃。

已知软木和保温灰的导热系数分别为和(m ·℃),试求每米管长的冷量损失量。

解：每半管长的热损失，可由通过两层圆筒壁的传热速率方程求出：1332112211ln ln 22t t Q r r Lr r πλπλ-=+ 1100101601160ln ln 2 3.140.043302 3.140.000760--=+⨯⨯⨯⨯ 25/W m =-负号表示由外界向体系传递的热量，即为冷量损失。

4．蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层,设外层的平均直径为内层的两倍。

其导热系数也为内层的两倍。

若将二层材料互换位置,假定其他条件不变,试问每米管长的热损失将改变多少?说明在本题情况下,哪一种材料包扎在内层较为适合?解：设外层的平均直径为2m d ，内层平均直径为1m d ，则212m m d d =且212λλ=。

化工原理第二版答案化工原理第二版答案This manuscript was revised on November 28, 2020第四章习题2．燃烧炉的内层为460mm 厚的耐火砖,外层为230mm 厚的绝缘砖。

若炉的内表面温度t 1为1400℃,外表面温度t 3为100℃。

试求导热的热通量及两砖间的界面温度。

设两层砖接触良好,已知耐火砖的导热系数为t 0007.09.01+=λ,绝缘砖的导热系数为t 0003.03.02+=λ。

两式中t 可分别取为各层材料的平均温度,单位为℃,λ单位为W/(m·℃)。

解：设两砖之间的界面温度为2t ，由23121212t t t t b b λλ--=，得222331223140010094946010/(0.90.000723010/(0.30.0003)22t t t C t t t t ----=?=++?+?+?热通量3．直径为mm mm 360?φ,钢管用30mm 厚的软木包扎,其外又用100mm 厚的保温灰包扎,以作为绝热层。

现测得钢管外壁面温度为-110℃,绝热层外表面温度10℃。

已知软木和保温灰的导热系数分别为和(m ·℃),试求每米管长的冷量损失量。

解：每半管长的热损失，可由通过两层圆筒壁的传热速率方程求出：负号表示由外界向体系传递的热量，即为冷量损失。

4．蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层,设外层的平均直径为内层的两倍。

其导热系数也为内层的两倍。

若将二层材料互换位置,假定其他条件不变,试问每米管长的热损失将改变多少说明在本题情况下,哪一种材料包扎在内层较为适合解：设外层的平均直径为2m d ，内层平均直径为1m d ，则212m m d d =且212λλ=。

由导热效率方程知：两层材料位置互换后：所以：''5 1.254Q q Q q ===即：' 1.25q q =两层保温材料互换位置后，单位管长的热损失增加。

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p 0，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R 1、R 2和R 3，试判断：1）R 1 R 2（＞，＜，＝）； 2）R 3 0（＞，＜，＝）；3）若水面压强p 0增大，则R 1 R 2 R 3 有何变化？（变大、变小，不变）2．如图所示，水从内径为d 1的管段流向内径为d 2管段，已知122d d =，d 1管段流体流动的速度头为0.8m ，h 1=0.7m ，忽略流经AB 段的能量损失，则h 2= m ，h 3= m 。

3．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p 1与p 2的关系为 。

21)p p A > m p p B 5.0)21+> m p p C 5.0)21-> 21)p p D <4．圆形直管内，Vs 一定，设计时若将d 增加一倍，则层流时h f 是原值的 倍，高度湍流时，h f 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2Vs 的有机物，且水μμ2=，水ρρ5.0=，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p ∆= Pa 。

)()ρρ-i Rg A gh Rg B i ρρρ+-)() )()ρρρ--i Rg gh C gh Rg D i ρρρ--)()3）流体流经A 、B 点间的阻力损失f h 为 J/kg 。

4）若将水管水平放置，U 形管压差计仍竖直，则R ，p ∆ ，f h 有何变化？7．在垂直安装的水管中，装有水银压差计，管段很短，1，2两点间阻力可近似等于阀门阻力。

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 。

第一章流体流动1-1 燃烧重油所得的燃烧气，经分析测知其中含8.5%CO2，7.5%O2，76%N2，8%H2O（体积%）。

试求温度为500℃、压强为101.33×103Pa时，该混合气体的密度。

解M m=M A y A+ M B y B+ M C y C+ M D y D=44⨯8.5%+32⨯7.5%+28⨯76%+18⨯8%=28.26ρ=P M m /(RT)=101.33⨯28.26/(8.314⨯773)=0.455kg/m31-2 在大气压为101.33×103Pa的地区，某真空蒸馏塔塔顶真空表读数为9.84×104Pa。

若在大气压为8.73×104Pa的地区使塔内绝对压强维持相同的数值，则真空表读数应为多少？解塔内绝对压强维持相同，则可列如下等式P a1-9.84×104= P a2-PP = P a2-P a1+9.84×104=8.437×104Pa1-3 敞口容器底部有一层深0.52m的水，其上部为深3.46m的油。

求器底的压强，以Pa表示。

此压强是绝对压强还是表压强？水的密度为1000kg/m3，油的密度为916 kg/m3。

解表压强P(atg)=ρ1gh1+ρ2gh2=1000⨯9.81⨯0.52+916⨯9.81⨯3.46=3.62⨯104Pa绝对压强P(ata)= P(atg)+ P a=3.62⨯104+101.33⨯103=1.37⨯105 Pa1-4 为测量腐蚀性液体贮槽内的存液量，采用如本题附图所示的装置。

控制调节阀使压缩空气缓慢地鼓泡通过观察瓶进入贮槽。

今测得U型压差计读数R=130mmHg，通气管距贮槽底部h=20cm，贮槽直径为2m，液体密度为980 kg/m3。

试求贮槽内液体的储存量为多少吨？解压缩空气流速很慢，阻力损失很小，可认为b 截面与通气管出口截面a 压强近似相等，设h 1为通气管深入液面下方距离，因此1-5 一敞口贮槽内盛20℃的苯，苯的密度为880 kg/m 3。

第四章 习题2． 燃烧炉的内层为460mm 厚的耐火砖,外层为230mm 厚的绝缘砖。

若炉的内表面温度t 1为1400℃,外表面温度t 3为100℃。

试求导热的热通量及两砖间的界面温度。

设两层砖接触良好,已知耐火砖的导热系数为t 0007.09.01+=λ,绝缘砖的导热系数为t 0003.03.02+=λ。

两式中t 可分别取为各层材料的平均温度,单位为℃,λ单位为W/(m·℃)。

解：设两砖之间的界面温度为2t ，由23121212t t t t b b λλ--=，得222331223140010094946010/(0.90.000723010/(0.30.0003)22t t t C t t t t ----=⇒=++⨯+⨯⨯+⨯o 热通量2121689/14009490.40/0.970.00072t t q W m -==+⎛⎫+⨯ ⎪⎝⎭3．直径为mm mm 360⨯φ,钢管用30mm 厚的软木包扎,其外又用100mm 厚的保温灰包扎,以作为绝热层。

现测得钢管外壁面温度为-110℃,绝热层外表面温度10℃。

已知软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07W/(m ·℃),试求每米管长的冷量损失量。

解：每半管长的热损失，可由通过两层圆筒壁的传热速率方程求出：1332112211ln ln 22t t Q r r L r r πλπλ-=+1100101601160ln ln 2 3.140.043302 3.140.000760--=+⨯⨯⨯⨯25/W m =-负号表示由外界向体系传递的热量，即为冷量损失。

4．蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层,设外层的平均直径为内层的两倍。

其导热系数也为内层的两倍。

若将二层材料互换位置,假定其他条件不变,试问每米管长的热损失将改变多少?说明在本题情况下,哪一种材料包扎在内层较为适合?解：设外层的平均直径为2m d ，内层平均直径为1m d ，则212m m d d =且212λλ=。

1 第三章 机械分离和固体流态化2. 密度为2650 kg/m 3的球形石英颗粒在20℃空气中自由沉降，计算服从斯托克斯公式的最大颗粒直径及服从牛顿公式的最小颗粒直径。

解：20C o 时，351.205/, 1.8110kg m Pa s ρμ-==⨯⋅空气对应牛顿公式，K 的下限为69.1，斯脱克斯区K 的上限为2.62那么，斯托克斯区：max 57.4d m μ===min 69.11513d m μ== 3. 在底面积为40 m 2的除尘室内回收气体中的球形固体颗粒。

气体的处理量为3600 m 3/h ，固体的密度3/3000m kg =ρ，操作条件下气体的密度3/06.1m kg =ρ，黏度为2×10-5P a·s。

试求理论上能完全除去的最小颗粒直径。

解：在降尘室中能被完全分离除去的最小颗粒的沉降速度u t ，则 36000.025/4003600s t V u m s bl ===⨯假设沉降在滞流区，用斯托克斯公式求算最小颗粒直径。

min 17.5d um === 核算沉降流型：6min 517.5100.025 1.06R 0.0231210t et d u ρμ--⨯⨯⨯===<⨯ 假设合理。

求得的最小粒径有效。

4. 用一多层降尘室除去炉气中的矿尘。

矿尘最小粒径为8m μ，密度为4000kg/m 3。

除尘室长 4.1 m 、宽 1.8 m 、高4.2 m ，气体温度为427℃，黏度为3.4×10-5 P a·s，密度为0.5 kg/m 3。

若每小时的炉气量为2160标准m 3，试确定降尘室内隔板的间距及层数。

解：由气体的状态方程PV nRT = 得''s s T V V T =，则气体的流量为：3'34272732160 1.54/2733600s V m s +=⨯= 1.540.2034/1.8 4.2s t V u m s bH ===⨯ 假设沉降发生在滞流区，用斯托克斯公式求最小粒径。