化工原理(上)课后习题解答 天津大学化工学院柴诚敬

化工原理(上册) - 化工流体流动与传热第三版柴诚敬习题答案第一章：引言习题1.1答案：该题为综合性问题，回答如下：根据流体力学原理，液体在容器中的自由表面是一个等势面，即在平衡时，液体表面上各点处的压力均相等。

所以整个液体处于静止状态。

习题1.2答案：该题为计算题。

首先，根据流速的定义：流体通过某个截面的单位时间内通过的体积与截面积之比，可得流速的公式为：v = Q / A，其中v表示流速，Q表示流体通过该截面的体积，A表示截面积。

已知流速v为10m/s，截面积A为0.5m²，代入公式计算得：Q = v × A = 10m/s × 0.5m² = 5m³/s。

所以，该管道内的流体通过的体积为5立方米每秒。

习题1.3答案：该题为基础性知识题。

流体静压头表示流体的静压差所能提供的相当于重力势能的高度。

根据流体的静压力与流体的高度关系可知，流体静压力可以通过将流体的重力势能转化为压力单位得到。

由于重力势能的单位可以表示为m·g·h，其中m为流体的质量，g为重力加速度，h为高度。

而流体的静压头就是将流体静压力除以流体的质量得到的，即流体静压力除以流体的质量。

所以，流体静压头是等于流体的高度。

第二章：流体动力学方程习题2.1答案：该题是一个计算题。

根据题意，已知流体的密度ρ为1.2 kg/m³，截面积A为0.4 m²，流速v为2 m/s，求流体的质量流量。

根据质量流量公式：Q = ρ × A × v，代入已知数值计算得：Q = 1.2 kg/m³ × 0.4 m² × 2 m/s = 0.96 kg/s。

所以，流体的质量流量为0.96 kg/s。

习题2.2答案：该题为综合性问题，回答如下：流体动量方程是描述流体运动的一个重要方程，其中包含了流体的质量流量、速度和压力等参数。

第一章流体流动1.4流体流动的基本方程—、概述流体动力学流体动力学主要研究流体流动过程中流速、压力等物理量的变化规律，研究所采用的基本方法是通过守恒原理（包括及）进行质量、能量及动量衡算，获得物理量之间的内在联系和变化规律。

作衡算时，需要预先指定衡算的空间范围，称之为 ,而包围此控制体的封闭边界称为控制面。

第一章流体流动1.4流体流动的基本方程1・4.1总质量衡算-连续性方程131-11管路系统的总质量衡算如图1・11所示，选择一段管路或容器作为所研究的控制体，该控制体的控制面为管或容器的内壁面、截面1・1与2・2组成的封闭表面。

管路系统的总质量衡算根据质量守恒原理可得_ dM £2,2 q加,1 +」门au=0(1-28)对于定态流动，dM/d0 = O则％,1 = %,2PyLlyAy —(1-29)推广到管路上任意截面q m-QM/i = P2U2^2~........ - puA二常数(1-30) 枉定态流动系统中,流体流经各截面时的质量流量恒定。

对于不可压缩流体，p=常数，则为q v s = u x A x—U2^2= .... —必=常数” -31)冇页压缩性流体流经各截面时的体积流量也不变.流速u与管截面积成反比，截面积越小，流速越大；反之, 截面积越大，流速越小。

此规律与管路的布畫形式及管路上是否有管件、阀则可变形为:(1-31 a)不可压缩流体征圆形管道申,任意截面的对于圆形管道u {%2g 加———... —puA.—吊不可压缩流体Qv.s—LI | iA | ― Lt 2 ^~2 ~—nA二常数—二（牛）2管内定态流动的连续性方程%2 ]注意：以上各式的适用条件例10、例11 （P26）例如附图所示，管路由一段^39 X4mm的管1、一段4 108 X 4mm的管2和两段© 57 XS.&nm 的分支管3a^3b连接而成。

若水以9X10 3JTL/S的体积流量流动，且在两段分支管內的流量相等，试求水在各段管內的速度。

化工原理柴诚敬答案化工原理是化学工程专业的基础课程，对于学生来说，掌握化工原理是非常重要的。

柴诚敬老师的课堂讲解深入浅出，让学生受益匪浅。

下面，我将就柴诚敬老师所讲授的化工原理课程答案进行总结和解析。

首先，我们来看一下柴诚敬老师提出的第一个问题，化工原理的定义是什么？化工原理是研究化工过程中的基本原理和规律的学科，它涉及到物质的转化、传递、分离等过程，是化学工程专业的基础。

在化工原理的学习过程中，我们需要了解物质的性质、热力学、动力学等方面的知识，这些都是化工原理的核心内容。

其次，柴诚敬老师提出了化工原理中的热力学问题。

热力学是研究能量转化和能量传递规律的学科，它在化工过程中起着至关重要的作用。

热力学的基本概念包括热力学系统、热力学过程、热力学平衡等，学生需要深入理解这些概念，并能够运用到实际问题中去。

另外，柴诚敬老师还提到了化工原理中的传质问题。

传质是指物质在不同相之间传递的过程，包括扩散、对流、传热等。

在化工过程中，传质是不可或缺的环节，学生需要掌握传质的基本原理和计算方法，以便能够解决实际的传质问题。

最后，柴诚敬老师强调了化工原理的实践应用。

化工原理不仅仅是理论知识，更重要的是能够应用到实际工程中去。

学生需要通过实验和工程实践来加深对化工原理的理解，培养解决实际问题的能力。

综上所述，化工原理是化学工程专业的基础课程，学生需要深入理解其中的热力学、传质等内容，并能够将理论知识应用到实际工程中去。

柴诚敬老师所讲授的化工原理课程答案涵盖了这些重要内容，对学生的学习和成长有着积极的促进作用。

希望学生们能够认真对待化工原理课程，不断提高自己的理论水平和实践能力，为将来的工程实践打下坚实的基础。

化⼯原理（上）课后习题解答-天⼤柴诚敬主编第⼀章流体流动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： zg u 262.00=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z 1，则 ()m 115.2m 8846.032.1785.01201=-=?-=z z由质量守恒，得21d 0d M w w θ-+=，01=w （⽆⽔补充）200000.622w u A A gzA ρρ==（为⼩孔截⾯积）AZ M ρ= (A 为储槽截⾯积) 故有 0262.00=+θρρd dz A gz A即θd AA gzdz 062.02-= 上式积分得 ))((262.022112100z z A A g -=θ ()m i n 1.2s 4.126s 115.2304.0181.9262.0221212==-??? ???=18．某液体以⼀定的质量流量在⽔平直圆管内作湍流流动。

若管长及液体物性不变，将管径减⾄原来的1/2，问因流动阻⼒⽽产⽣的能量损失为原来的多少倍？解：流体在⽔平光滑直圆管中作湍流流动时 f p ?=f h ρ∑ 或f h ∑=f p ?/ρ=λ2b 2u L d ρ∑∑f1f2hh =（2b1b22112))()(u u d d λλ式中 21d d =2 ，b2b1u u =（21d d）2 =4因此∑∑f1f2hh=221()(2)(4)λλ=3212λλ⼜由于 25.0Re316.0=λ12λλ=（25021.)Re Re =（0.251b12b2)d u d u =（2×25041.)=（0.5）0.25=0.841 故∑∑f1f2hh =32×0.84=26.919．⽤泵将2×104 kg/h 的溶液⾃反应器送⾄⾼位槽（见本题附图）。

化工原理柴敬诚答案化工原理是以化学反应为基础的科学，是研究物质内部化学键和化学反应性质、结构的科学。

它是人们认识和改造世界客观事物的基础。

我们常说：化工就是把化工科学发展到新阶段。

化学具有许多新的领域，特别是化学工业中的物质，都有不同程度的成分都会与化学作用于环境而发生变化。

如光能使有机物氧化，电离成氢、氧；水能使有机物溶化，与盐作用生成氢气和氧气，并产生氨；氧气可以参与化学反应，或促使化学物质氧化等。

然而，化学反应也会产生有害反应如：光透过率降低、温度升高、压力降低、反应物不能溶解等。

1.化学反应一般需要()个催化剂，催化剂或化学反应物。

解析：催化剂是反应发生的重要物质。

它在反应中起着催化作用，可使反应进行。

一般要由4个步骤完成，称为化学反应阶段。

化学反应是物理变化和化学变化使物质的数量和质量发生变化的过程。

化工中化学反应最基本、最重要的步骤就是生成物质。

催化剂是化学反应过程最基本、最重要、也是最常用的催化剂之一。

催化剂的种类很多，包括有机化合物催化剂、金属催化剂等。

一般催化过程需催化剂或化学反应物()种、催化剂使用方法及用量()。

例如：硝酸铵形成硝酸根离子时需要硫酸根离子作为催化剂；硝酸根离子与水发生化学反应；硫酸根离子又可使亚铁形成氯化铁等。

这是化学过程中较为常见的催化剂。

化学性质通常对催化剂有以下影响：1.使离子能发生变化2.氢原子在催化剂作用下不稳定3.催化剂：活性中心有价元素可以直接参与化学反应。

2.反应过程的作用机理有以下三种类型：(1)物理化学作用机理：原子或分子之间的相互作用是物质反应的主要形式。

如：原子间的键合；(2)化学反应机理：化学反应进行所需要物质的化合作用过程产生的物质有氢、氧等可溶性的有机化合物如甲烷、丁二烯、二甲苯、丙酮、乙二醇等；还可以利用化学反应过程可利用的元素的性质及其对物质的化学影响。

或将它们转化为化学能、或将其能利用；或将它们转化为某种形式。

如：氢元素、氯元素等在自然界存在时能使一切物质转变为元素金属或化合物；金属或其他金属元素能与水形成络合物而形成化合物等：如铬、铜等金属化合物在催化剂作用下发生氧化而形成金属化合物是一种化学反应。