化工原理习题解答(华南理工大学化工原理教研组编).doc
化工原理习题及解答（华南理工大学化工原理教研组编）
2004年6月
流体力学与传热
第一章 流体流动
1.1 解：混合气体的平均分子量Mn 为
Mn=M 2co y 2co + M 2o y 2o + M 2N y 2N + M O H 2y O H 2
=44×0.085+32×0.075+28×0.76+18×0.08
=28.86kg/kmol
该混合气体在500℃，1atm 时的密度为
ρ=po T p To Mm **4.22**=4.2286.28×273
273=0.455kg/m ³ 1.2 解：设备上真空表的绝对压强为
绝对压强=大气压―真空度
=740―100
=640mmHg
=640×760100133.15⨯=8.53×104N/m²
设备内的表压强为 表压强=―真空度
=―100mmHg =―（100×760
100133.15
⨯）=―1.33×104N/m² 或表压强=―（100×1.33×102）=―1.33×104N/m²
1.3 解：设通过孔盖中心的0—0水平面上液体的静压强为p ，则p 便是罐内液体作用于孔盖上的平均压强。 根据流体静力学基本方程知
p=p a +ρg h
作用在孔盖外侧的是大气压强p a ，故孔盖内外两侧所受压强差为
Δp =p ―p a = p a +ρgh ―=a p ρgh
Δp=960×9.81(9.6―0.8)=8.29×104N/m²
作用在孔盖上的静压力为 =p Δp ×24d π
=8.29×104241076.376.04⨯=⨯⨯π
N
每个螺钉能承受的力为
N 321004.6014.04807.9400⨯=⨯⨯⨯π
螺钉的个数=3.76×10
341004.6⨯=6.23个
1.4 解：U 管压差计连接管中是气体。若以Hg O H g ρρρ,,2分别表示气体，水和水银的密度，因为g
ρ《Hg ρ，故由气体高度所产生 的压强差可以忽略。由此可认为D
B c A p p p p ≈≈及 由静力学基本方程式知
c A p p ≈=222gR gR Hg O H ρρ+
=1000×9.81×0.05+13600×9.81×0.05
=7161N/m²
1gR p p p Hg A D B ρ+=≈=7161+13600×9.81×0.4=6.05×104N/m(表压)
1.5 解：1）1，2，3三处压强不相等，因为这三处虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通着的 同一种流体。
2）4，5，6三处压强相等，因为这三处是静止的，连通这的同一种流体内，并在同一水平面上。
3）54p p =
即 112222)(gh h h g p gh p p Hg O H B O H A ρρ+-+=+ 12)(gh p p O H Hg A B ρρ--=∴
=101330―（13600―1000）×9.81×0.1
=88970N/m² 或 B p =12360N/m ²（真空度）
又由于64p p =
即 222gh p gh p Hg C O H A ρρ+=+
所以=c p 22)(gh p O H Hg A ρρ--
=101330―（13600―1000）×9.81×0.2
=76610N/m ²
或
=c p 24720N/m ²（真空度）
1.6 解：在串联U 管的界面上选2，3，4为基准面，利用流体静力学基本原理从基准面2开始，写出各基
准面压强的计算式，将所得的各式联解，即可求出锅炉上方水蒸气的压强0p 。
)(2122h h g p p p Hg a -+='=ρ 或 )(212h h g p p Hg a -=-ρ
)(23233h h g p p p O H a --='=ρ 或 )(23223h h g p p O H --=-ρ
)(4344h h g p p p Hg a -+='=ρ
或 )(4334h h g p p Hg -=-ρ )(45240h h g p p O H --=ρ 或 )(45240h h g p p o H --=-ρ
将以上右式各式相加，并整理得
)]()[()]()[(4523243210h h h h g h h h h g p p O H Hg a -+---+-+=ρρ
将已知值代入上式得
7607450=
p ×101330+13600×9.81[（2.3―1.2）+（2.5―1.4）] ―1000×9.81[（2.5―1.2）+（3―1.4）]
=364400N/m ²
或0p =364400/9.807×104=3.72kgf/cm ²
1.7 解：当管路内气体压强等于大气压强时，两扩大室的液面平齐。则两扩大室液面差Δh 与微差压差计读数R 的关系为
R d h D 2244π
π
=∆
当压差计读数R=300mm 时，两扩大室液面差为
Δh=R m D d 003.0)60
6(3.0)(22== 以21,ρρ分别表示水与油的密度，根据流体静力学基本原理推导出
h g gR p p a ∆+-=-221)(ρρρ
即管路中气体中的表压强p 为
p=（998―920）×9.81×0.3+920×9.81×0.003=257N/m ²（表压）
1.8 解：1）空气的质量流量
从本教材附录三查得标准状况下空气的密度为1.293kg/m ³。
操作压强5451095.210807.92100133.1760
740⨯=⨯⨯+⨯⨯=p N/m ² 操作条件下空气的密度为
ρ=ρ'=''p T p T 1.293×355/18.3100133.1)50273(1095.2273m kg =⨯+⨯⨯
空气的质量流量为 s kg uA w s /09.118.302.0412192=⨯⨯⨯⨯==π
ρ
2）操作条件下空气的体积流量]
s m w V s s /343.018.3/09.1/3===ρ
3）标准状况下空气的体积流量为 s m w V s s /843.0293.1/09.1/3=='='ρ
1.9 解：以下标1表示压强为1atm 的情况，下标2表示压强为5atm 的情况。 在两种情况下 s s s w w w ==21
T T T ==21
u u u ==21 由于 222111ρρA u A u w s ==
2
112212
4P T p T d A ρρπ==
所以2
121212)(p p d d ==ρρ 即 mm p p d d 0313.05
107.02112=== 1.10 解：以高位槽液面为上游截面1—1’，连接管出口内侧为下游截面2—2’，并以截面1—1’为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式，即
∑+++=++f h p u gZ p u gZ ρ
ρ2222121122 式中 01=Z s m A V u p u s /62.1033.0436005/(00
2
211=⨯⨯=
=≈≈π
表压）
表压）(/980710807.91.0242m N p =⨯⨯=
kg J h f /30=∑
将上列数值代入柏努利方程式，并解得
m Z 37.481.9/)30850
9807262.1(22-=++-= 高位槽内的液面应比塔的进料口高4.37m 。
1.11 解：1）A ——A’截面处水的流速
以高位槽液面为上游截面1——1’，管路出口内侧为下游截面2——2’，并以地面为基准面。在两截面间列柏努利方程式，即
∑+++=++f h p u gZ p u gZ ρ
ρ2222121122 式中 m Z 81= m Z 22=
22
22115.65.60
u u h p p u f ===≈∑
将上列数值代入柏努利方程式，并解得
s m u /9.27/681.92=⨯=
由于输水管的直径相同，且水的密度可视为常数，所以A ——A ’截面处的流速s m u A /9.2=
2）水的流量 23360036000.1 2.982/4h V Au m h π
==⨯⨯⨯=
1.12 解：上游截面A ——A ’，下游截面B ——B ’，通过管子中心线作基准水平面。在两接间列柏努利方程式，即 ∑+++=++AB f B B B A A A h p u gZ p u gZ ,2222ρ
ρ 式中 ∑====kg J h
s m u Z Z AB f A B A /5.1/5.20
,
根据连续性方程式，对于不可压缩流体，则 2244B B A A d u d u ππ= 所以s m d d u u B A
A B /23.1)4733(5.2)(22===
两截面的压强差为
ρ)2
(,22∑--=-AB f B A A B h u u p p
=（22
2/5.8681000)5.12
23.15.2m N =⨯-- 即
A B p p -=868.5/9.798=88.6mmH2O 两截面玻璃管的水面差为88.6mm 。
由于 A B p p +=6.88
所以 A B p p >
B 处玻璃管的水面比A 处玻璃管的水面高。
1.13 解：水在管内流速与流量
贮槽水面为截面1——1’,真空表连接处为截面2——2’，并以截面1——1’为基准水平面。在两截面间列柏努利方程，即
∑+++=++1,2222121122f h p u gZ p u gZ ρ
ρ 式中01=Z m Z 5.12=
2(0221,1≈==∑u u h p f 表压）
表压）(/1047.2100133.1760
1852452m N p ⨯-=⨯⨯-= 将上列数值代入柏努利方程式，并解得水在管内的流速为
s m u /25.2)5.181.91000
1047.2(4
=⨯-⨯= 水的流量为
s kg uA w s /92.71000071.0422=⨯⨯⨯==π
ρ
2）泵的有效功率
贮槽水面为上游截面1——1’，排水管与喷头连接处为下游截面3——3’，仍以截面1——1’为基准水平面。在两截面间列柏努利方程，即
∑∑++++=+++2,1,2222121122f f e h h p u gZ W p u gZ ρ
ρ 式中
（表压）00
111=≈=p u Z 表压）
(/10807.9/21424222m N p s m u m Z ⨯===
2222,1,12102u u u h h f f =+=+∑∑
将上列数值代入柏努利方程式，并解得
kg J W e /4.28525.121000
10807.91481.924
=⨯+⨯+⨯= 泵的有效功率为
kW W w W N s e e 26.2226092.74.285==⨯==
2.14解：本题属于不稳定流动，槽内液面下降1m 时所需要的时间，可通过微分时间内的物料衡式与瞬间柏努利方程式求解。
在d θ时间内对系统作物料衡算。设F ’为瞬时进料率，D ’为瞬时出料率，dA ’为在d θ时间内的积累量，则在d θ时间内的物料衡算试为
F ’d θ―D ’d θ=dA ’
又设在d θ时间内，槽内液面下降dh ，液体在管内瞬间流速为u 。
式中 F ’=0
D’=u d 204π dh D A d 24π
='
则上式变为 dh D ud d 2044π
θπ
=-
或 u
dh d D d 20）（-=θ 式 （a ）中瞬时液面高度h （以排液管中心线为基准）与瞬时流速u 的关系，可由瞬间的柏努利方程式获得。
在瞬间液面1——1’与管子出口外侧截面2——2’间柏努利方程式，并通过截面2——2’的中心作基准水平面，得
∑+++=++f h p u gZ p u gZ ρ
ρ2222121122 式中
h Z =1 02=Z
∑===≈22121200
0u h
p p u u f
将上列数值代入上式，并简化为
9.81h=202u 即 h u 7.0=
以上式b 代入式a ，得
h
dh h dh d D d 7.0)032.02(7.0)(220-=-=θ =―5580h dh
在下列边界条件下积分上式，即
θθθ==210 m h m
h 1221==
⎰⎰====-=12021215580h h h dh d θθθ
θ 解得 θ=―5580×2121221][==-h h h h =5580×2h s 284.14632)12(==-
1.15 解：1）泵的轴功率
在循环管路中任选某截面为1——1’，并兼为截面2——2’（意即流体由截面1——1’出发，完成一个流动循环 后达到截面2——2’）。在两截面间列柏努利方程式，得
∑+++=+++f e h p u gZ W p u gZ ρ
ρ2222121122 因截面1——1’与截面2——2’重合，所以
2
1211Z Z p p u
u ===
则上式可简化为
kg J h h h W BA f AB f f e /1.147491.98,,=+=+==∑∑∑
流体的质量流量为
s kg V w s s /113600/110036=⨯==ρ
泵的轴功率为
kW W w W N s e 31.223127.0/111.147/≈=⨯==η
2）B 处压强表的读数
在两压强表所在的位置截面A 与截面B 之间列柏努利方程式，并通过截面A 中心做基准水平面，得
∑+++=++AB f B B B A A A h p u gZ p u gZ ,2222ρ
ρ 式中 0=A Z m Z B 7=
∑=⨯=⨯⨯==kg
J h m N p u u AB f A B
A /1.98(/1045.210807.95.2,254表压）
将以上数据代入柏努利方程式，解得 245/102.61100)1.98781.9(1045.2m N p B ⨯=⨯+⨯-⨯=（表压） B 处压强表的读数为
244
/63.010
87.9102.6cm kg p B =⨯⨯= 1.16 解：1）用SI 单位计算
从本教材附录十七中查得70%醋酸在20℃时3/1069m kg =ρ，23/105.2m s N ⋅⨯=-μ
d=1.5cm=0.015m s m u /882.01069015.0460102=⨯⨯⨯
=
π 则2105.21069882.0015.0-⨯⨯⨯==
μρdu R e =5657 属于湍流 2）用物理单位计算 5657025
.0069.12.885.1/2.885.1)
/(025.0/069.13
=⨯⨯===⋅==e R s
cm u cm
d s cm g cm g μρ 1.17 解：1）雷诺准数 14881000
8
8501014.0=⨯⨯==μρ
du R e 属于滞流
2）局部速度等于平均速度处与管轴的距离 根据式1——38与式1——39，即 )(422r R l
p u f
r -∆=μ 28R l p u f
μ∆=
当局部速度r u 等于平均速度u 时，则 22221R r R =-
所以r=0.707R=0.707×7=4.95mm
局部速度等于平均速度处与管轴的距离为4.95mm 处。
3）上游截面为1——1’，下游截面为2——2’，对于直径相同的水平管段，f p p p ∆=-21 根据哈根—泊叶公式，即 232d
lu p f μ=∆ 则液体流经管长为
m u d p p l 1511000
832014.010807.9)3.15.1(32)(2
4221=⨯⨯⨯⨯-=-=μ 1.18 解：1）1kg 水流经两截面的能量损失
在截面1——1’和截面为2——2’间列柏努利方程式，并通过管轴作基准水平面，得
∑+++=+++f e h p u gZ W p u gZ ρ
ρ2222121122 式中 021==Z Z
s m A w u S /95.21000
036.04360010800211=⨯⨯⨯==π
ρ s m u /36.11000
053.0436001080022=⨯⨯⨯=
π kg J p p gR
p p /981.01.081.92
121=⨯=-∴=-ρρ
将以上各数值代入柏努利方程式，解得
kg J h f /41.443.3981.02
36.195.2981.02
2=+=-+=∑ 2）2/441041.41000m N h p f f =⨯==∆∑ρ
1.19 解：根据哈根—泊叶公式，即
232d lu p f μ=∆ 分别用下标1和2表示原来与改变管径后的情况，两种情况下流体的粘度及管长没有变化，则
22
112221
)(d d u u p p f f =∆∆ 由题知两种情况下直径比为
1624 42)( 2
/ 22
1222
1122
121=⨯=∆∆=====f f S S p p d d u u V V d d 所以即又由于 由此说明，管径减少至原有直径的1/2时，在液体的输送量，物性及管长相同情况下，因流动阻力而产生的能量损失为原来的16倍。
1.20 根据直管阻力的通式，即
22u d l h f ⋅=λ
分别用下标1和2表示流量改变前与改变后的情况，由题知在两种情况下管长与管径均不变化，则 212212)(1u u h h f f λλ=
根据柏拉修斯公式，即 25.03164.0e R =λ
两种情况下摩擦系数之比为 25.02112)(e e R R =λλ
由于流量增至原有的2倍，即 122S S V V =
则 2
121=u u
两种情况下液体的粘度，密度不变，所以 2
1e e R R =1/2 于是84.0)2
1(25.012==λλ 故36.3284.0212
=⨯=f f h h
1.21 解：烟囱底端为上游截面1——1’，顶端内侧为下游截面2——2’,并以截面1——1’为基准水平面，在两截面间列柏努利方程式，即
∑+++=++f h p u gZ p u gZ ρ
ρ2222121122 式中 m Z Z 300
21==
(21u u ≈烟囱截面相同，烟道气压强变化不大）
由于烟道气压强变化不大，烟道气的密度可按1atm 及400℃计算，即 335/534.0)
400273(10316.830100133.1m kg RT pM =+⨯⨯⨯==ρ
211121/49798.95m N p p p p p a a a -=⨯-='端大气压强，则
分别表示烟囱底端与顶与表示大气的密度，以ρ
因烟囱顶端内侧压强等于同高度处的大气压强，故
2122gZ p p p a a ρ'-==
标准状况下空气的密度为1.293kg/m ³，所以1atm ，20℃时空气的密度为
3/2.120273273293.1m kg =+⨯='ρ
于是 3112/3533081.92.1m N p p p a a -=⨯⨯-= 将以上各值代入柏努利方程式，解得 2J/kg 266294-560 3081.9543.0)353()49(211u d l h p p h e
f a a f λ===⨯----=
∑∑
其中 m d e 09.1)2.11(22.114=+⨯⨯⨯
=
烟道气的流速为 s m u /7.1930
05.0209.1266=⨯⨯⨯= 烟道气的流量为
h kg uA w h /46210 543
.012.17.1936003600=⨯⨯⨯⨯==ρ
1.22 解：在反应器液面1——1’与管路出口内侧截面2——2’ 间列柏努利方程式,并以截面1——1’为基准水平面，得
∑+++=+++f e h p u gZ W p u gZ ρ
ρ2222121122 式中m
Z Z 150
21== 表压）表压）(0(/1067.2100133.1760
200/43.11073
068.0436*******
2245124221=⨯-=⨯⨯-
==⨯⨯⨯⨯=≈≈p m N p s m d w u u s π
ρπ
将上列数值代入柏努利方程式，并整理得
∑∑+=++⨯+⨯=f
f e h h W 173 2
43.11581.910731067.22
4 其中2)(u d l l h e f ∑∑∑++=ζλ
53
1066.11063.0107343.1068.0⨯=⨯⨯⨯==-μρdu R e
0044.0683.0==
d ε 根据R
e 与d ε值，由本教材图1——24查得摩擦系数03.0=λ，并由图1——26查得各管件，阀门的当量长度分别为 闸阀（全开） 0.43×2=0.86m
标准弯头
2.2×5=11m 所以kg J h f /5.322
43.1)45.0068.01186.05003.0(2
=++++⨯=∑ 于是kg J W e /5.2055.32173=+=
泵的轴功率为 kW W W N s
e 63.116317
.036001025.2054≈=⨯⨯⨯==ηω 1.23 解：以鼓风机进口压差计连接处为上游截面1——1’，防空管口内侧为下游截面2——2’,过截面1——1’的中心作基准水平面。在两截面间列柏努利方程式，即
∑+++=+++f e h p u gZ W p u gZ ρ
ρ2222121122 式中m Z Z 200
21==
s m u u p m N p /4.2025.0436003600
(0(/294798.9302
21221=⨯⨯====⨯=π
表压）
表压）
由于气体在系统内压强变化不大，故气体的密度可按1atm ，50℃计算，即
3/094.150
2732734.2229m kg =+⨯=ρ 将以上数值代入柏努利方程式，并整理得 ∑∑-=-
⨯+=5.72094.12942081.9f f e h h W 其中∑∑∑+=填管f f f h h h
管f h ∑=2
2u d l l e ）（出塔进塔ζζλ+++∑ 1atm ，50℃下空气的粘度µ=1.96×25/10
m s N ⋅- 551085.210
96.1094.14.2025.0⨯=⨯⨯⨯==-μρ
du R e
0006.0250
15.0==d ε 由本教材图1——24查得λ=0.019 所以∑=++=kg J h f /110324.20)5.0125.050019.0(2
管
kg J h f /1791094.1798.9200=⨯=∑填 则
289417911103=+=∑f h
风机作的有效功为 kg J W e /28225.722894≈-=
气体的质量流量为
s kg w s /094.13600/094.13600=⨯=
鼓风机的有效功率为
kW W w W N s e e 09.33087094.12822≈=⨯==
1.24 解：1）闸阀部分开启时水的流量
在贮槽水面1——1’及侧压点处截面2——2’间列柏努利方程式，并通过截面2——2’的中心作基准水平面，得
∑+++=++21,2222121122—f h p u gZ p u gZ ρρ （a ）
式中表压）(01=p
222/396304.181.910004.081.913600m N gh gR p O H Hg =⨯⨯-⨯⨯=-=ρρ
00
11=≈Z u
2Z 可通过闸阀全开时的数据求取，当闸阀全关时，水静止不动，根据流体静力学基本方程知 gR h Z g Hg O H ρρ=+)(12 （b ）
式中 h=1.5m
R=0.6m
将已知数值代入b ，解得 2222_1,113.22)5.01.015025.0(2)(66.65.110006.013600u u u d l h m Z c f =+⨯=+==-⨯=
∑ζλ 将以上各值代入式a ，即
9.81×6.66=2213.21000
396302u u ++ 解得 u=3.13m/s
水的流量为
h m u d V h /5.8813.312.0436004360032=⨯⨯⨯=⨯=ππ
2）闸阀全开时测压点处的压强
在截面1——1’与管路出口内侧截面3——3’间列柏努利方程式，并通过管子中心线作基准水平面，得 ∑+++=++31,2222121122—f h p u gZ p u gZ ρ
ρ （c ）
2
11200
p p u Z =≈=
2
2
23_1,u 81.4 2
]5.0)151.035(025.0[ 2
)(=++=++=∑u u d l l h c e f ζλ 将以上数据代入c ，即
9.8122
u 81.42
66.6+=⨯u 解得 u=3.51 m/s
再在截面1——1’与截面2——2’间列柏努利方程式，基准水平面同前，得 ∑+++=++21,2222121122—f h p u gZ p u gZ ρρ （d ）
式中m Z 66.61=
表压）
(0/51.30
1212=≈≈=p s m u u Z
kg J u d l h
c f /2.26251.3)5.01.015025.0(2)(222_1,=+⨯=+=∑ζλ 将以上数值代入式
d ，即 9.81×6.66=2.261000
251.322
++p 解得329702=p
1.25 解：在管道进口外侧（气柜内）截面1——1’与管子出口外侧（设备内）截面2——2’间列柏努利方程式，并通过管子中心线作基准水平面，得
∑+++=++f h p u gZ p u gZ ρ
ρ2222121122
表压）
表压）
(0(/5.607798.9620
22121==⨯=≈≈p m N p u u
将以上数值代入上式，并简化得 kg J h f /81075
.05.607==∑ 其中2
)(2)(2
2u u d l d l h e c e f ζζλ+++=∑ 因所以,1,5.0,15/==≈e c e d l ζζ
8102
5.1215402
2=++u u d ）（λ 上式中λ为u 的函数，故要采用试差法求解。设煤气的流速为20m/s ，则由流量公式计算出管子的内径为 m d 421.020
436001000
=⨯⨯=π
选用φ426×6mm 的钢板卷管，管的内径d=426-2×6=414mm 。 管内的实际流速为 00048
.0414/2.01026.410015.075.06.20414.0/6.20414.0436*******
532
==⨯=⨯⨯⨯===⨯⨯=-d du R s
m u e ε
μρπ 根据Re 与d
ε值，查本教材图1——24，得λ=0.018， 将u 与λ代入式a 的等号左侧，得
∑><=⨯++f h p kg J kg J ρ
12
2/810/6.74426.205.126.20)15414.040(018.0即 说明φ426×6mm 的钢板卷钢合用。
1.26 解：本题属于并联管路，以下标1表示主管，下标2表示支管。并联管路的流动规律为
2121S S s f f V V V h h +==∑∑
支管的能量损失为 22222222
u d l l h e f ∑∑+=λ 式中 03.02=λ
s m u d m
l l e /343.0053
.04360072.2053.01022222=⨯⨯=
==+∑π
将以上各数值代入式C ，得
kg J h f /333.02343.0053.01003.022=⨯⨯=∑
主管的能量损失为 333.02
2111121===∑∑u d l h h f f λ 所以s m u /36.22
018.023.0333.01=⨯⨯⨯= 主管流量为 h m V h /60136.23.043600321=⨯⨯⨯=π
总流量为
h m V h /7.60372.26013≈+=
1.27 解：当BD 支管的阀门关闭时，BC 支管的最大排水量
在高位槽水面1——1’与BC 支管出口内侧截面C ——C ’ 间列柏努利方程式，并以截面C ——C ’为基准水平面，得
∑+++=++f c c c h p u gZ p u gZ ρ
ρ2221211 式中0 111==C Z m Z
c p p u =≈110
所以9.1071181.92
2=⨯=+∑f c h u （a ） ∑∑∑+=BC f AB f f
h h h ,, （b ） (C) 15.232
)5.0038.05803.0( 2
)(22
2,AB AB AB C e AB f u u u d l l h =+⨯=++=∑∑ζλ 22,86.52
)032.05.1203.0(BC BC BC f u u h =⨯=∑ （d ） 2422)3832()(
BC AB bc AB BC AB u u u d d u =∴= （e ）
将式e 代入式c ，得
∑=⨯=22,58.115.015.23BC
BC AB f u u h （f ） 将式 f ，d 代入式b ，得
22244.1786.558.11BC BC BC f u u u h =+=∑
∑=，解得值代入式，并以a h u v f BC c
BC u =2.45m/s
h m V BC /1.745.2032.04360032=⨯⨯=π
2)当所有阀门全开说，两支管的排水量
根据分支管路的流动规律，则
∑∑+++=+++BD f D D D BC f c c c h p u gZ h p u gZ ,2,222ρ
ρ 两支管出口均在同一水平面上，下游截面列于两支管出口外侧，于是上式可以简化为 ∑∑=BD f BC f h h
,, （a ） 2D 2D D ,222,)5.02.269(2)1026.014(36.62)1032.05.1203.0(2)(B B BC B f BC BC BC BC e e BC f u u h
u u u d l l h
+=+==+⨯=++=∑∑λλζλ 将∑∑，得值代入式a h ,h BD f,BC f,
化工原理习题解答(华南理工大学化工原理教研组编).doc
化工原理习题及解答（华南理工大学化工原理教研组编） 2004年6月
流体力学与传热 第一章 流体流动 1.1 解：混合气体的平均分子量Mn 为 Mn=M 2co y 2co + M 2o y 2o + M 2N y 2N + M O H 2y O H 2 =44×0.085+32×0.075+28×0.76+18×0.08 =28.86kg/kmol 该混合气体在500℃，1atm 时的密度为 ρ=po T p To Mm **4.22**=4.2286.28×273 273=0.455kg/m ³ 1.2 解：设备上真空表的绝对压强为 绝对压强=大气压―真空度 =740―100 =640mmHg =640×760100133.15⨯=8.53×104N/m² 设备内的表压强为 表压强=―真空度 =―100mmHg =―（100×760 100133.15 ⨯）=―1.33×104N/m² 或表压强=―（100×1.33×102）=―1.33×104N/m² 1.3 解：设通过孔盖中心的0—0水平面上液体的静压强为p ，则p 便是罐内液体作用于孔盖上的平均压强。 根据流体静力学基本方程知 p=p a +ρg h 作用在孔盖外侧的是大气压强p a ，故孔盖内外两侧所受压强差为 Δp =p ―p a = p a +ρgh ―=a p ρgh Δp=960×9.81(9.6―0.8)=8.29×104N/m² 作用在孔盖上的静压力为 =p Δp ×24d π =8.29×104241076.376.04⨯=⨯⨯π N 每个螺钉能承受的力为 N 321004.6014.04807.9400⨯=⨯⨯⨯π
化工原理课后习题答案
第七章 吸收 1,解：（1）008.0=* y 1047.018 100017101710=+=x （2）KPa P 9.301= H,E 不变，则2563.010 9.3011074.73 4 ??==P E m (3)0195.010 9.301109.53 3=??=* y 01047.0=x 2，解：09.0=y 05.0=x x y 97.0=* 同理也可用液相浓度进行判断 3，解：HCl 在空气中的扩散系数需估算。现atm P 1=，,293k T = 故()( ) s m D G 2 52 17571071.11 .205.2112915.361293102 1212 1 --?=+?+?= HCl 在水中的扩散系数L D .水的缔和参数,6.2=α分子量,18=s M 粘度(),005.1293CP K =μ 分子体积cm V A 33.286.247.3=+= 4，解:吸收速率方程()()()12A A BM A P P P P RTx D N --= 1和2表示气膜的水侧和气侧，A 和B 表示氨和空气 ()24.986.1002.962 1 m kN P BM =+=代入式 x=0.000044m 得气膜厚度为0.44mm. 5，解：查s cm D C 2256.025=为水汽在空气中扩散系数ο 下C ο80，s cm s cm T T D D 2 5275 .175 .112121044.3344.029*******.0-?==??? ???=??? ? ??= C ο80水的蒸汽压为kPa P 38.471=，02=P 时间s NA M t 21693 .041025.718224=???==-π 6,解：画图 7,解：塔低：6110315-?=y s m kg G 234.0=' 塔顶：621031-?=y 02=x 2.5N 的NaOH 液含3100405.2m kgNaOH g =? 2.5N 的NaOH 液的比重＝1.1液体的平均分子量： 通过塔的物料衡算，得到()()ZA L y y P K A y y G m G m λ-=-21 如果NaOH 溶液相当浓，可设溶液面上2CO 蒸汽压可以忽略，即气相阻力控制传递过 程。 ∴在塔顶的推动力6210310-?=-=y 在塔底的推动力61103150-?=-=y 对数平均推动力()()66 105.12231 3151031315--?=?-= -In L y y m λ 由上式得：()2351093.8m kN s m kmol a K G -?=
化工原理配套习题章部分答案
化工原理前四章的习题概念题部分答案发给你们,后面二章的题目同前几章一样,先自己做 期中考试总体考得不错,希望拿到这个后,同学们能认真比对,思考；以获得知识的强化,进而提升自己 的知识面,及分析问题,解决问题的超强能力 因学校网络断网,又考虑恰逢五一小长假,故4日回校将电脑上存贮的这个文档发给你们研究一下,至 上课时有疑问再讨论; 诚祝大家青年节快乐 第一章 流体流动 一、选择题 1. 连续操作时,物料衡算通式中的过程积累量G A 为 ;B A.零 B.正数 C.负数 D.任意值 2. 热量衡算中,物料的焓为相对值,通常规定 的焓为零;A ℃液体 ℃气体 ℃液体 ℃气体 3. 流体阻力的表现,下列阐述错误的是 ;D A.阻力越大,静压强下降就越大 B.流体的粘度越大,阻力越大 流体的流动状况是产生流体阻力的根本原因 D.流体的内摩擦力在流体激烈流动时不存在 4. 压强的具有专门名称的国际单位是Pa,用基本单位表示是 ;A m2 5. 水在直管中流动,现保持流量不变,增大管径,则流速 ;B A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断 6. 对可压缩流体,满足 条件时,才能应用柏努力方程求解; C A.)%(20p p p 121式中压强采用表压表示<- B. )%(01p p p 1 21式中压强采用表压表示<- C. )%(20p p p 121式中压强采用绝压表示<- D. )%(01p p p 121式中压强采用绝压表示<- 7. 判断流体的流动类型用 准数;C A.欧拉 B.施伍德 C.雷诺 D.努塞尔特 8. 流体在圆形直管中层流流动时的速度分布曲线为 ;B A.直线 B.抛物线 C.双曲线 D.椭圆线 9. 增大流体的流量,则在孔板流量计的孔板前后形成的压强差 ;A A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断 10. 流体在管内流动时的摩擦系数与 有关;B A.雷诺准数和绝对粗糙度 B.雷诺准数和相对粗糙度 C.欧拉准数和绝对粗糙度 B. 欧拉准数和相对粗糙度
化工原理习题整理汇总
第一章测试及答案 第一题填空题〔22分〕 1. 〔3分〕流体在等径管中作稳定流动，流体由于流动而有摩擦阻力损失，流体的流速沿管长不变。 2. 〔3分〕米糠油在管中作流动，假设流量不变，管径不变，管长增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的 2 倍。 3. 〔3分〕流体在管作层流流动，假设仅增大管径，则摩擦系数变变大，直管阻力变变小，计算局部阻力的当量长度变变大。 4. 〔3分〕用径为200mm的管子输送液体，Re为1750。假设流体及其流量不变，改用径为50mm的管子，则Re变为 7000 。 5.〔3分〕苯〔密度为880kg/m3，黏度为 6.5×10-4Pa·s〕流经径为20mm的圆形直管时，其平均流速为0.06m/s，其雷诺数Re为 1625 ，流动形态为层流，摩擦系数λ为 0.0394 。 6. 〔4分〕*液体在套管环隙流动，大管规格为φ56mm×3mm，小管规格为 φ30mm×2.5mm，液体黏度为1 Pa·s，密度为1000 kg/L，流速为1 m/s，则该液分〕流体体积流量一定时，有效截面扩大，则流速减小，动压头减小， 各处的流体总机械能的关系 1>E 2 =E 3 2、流体在管作湍流流动时,滞流层的厚度随雷诺数Re的增大而〔 B 〕。 A. 增厚 B. 减薄 C. 不变 3、在一条倾斜的直管里充满着流体，在直管的不同高度有两个压力表，当它们读数一样时，可以认定管中的流体〔 C 〕。 A、静止不动 B、向上流动 C、向下流动 D、以上都有可能 4. 转子流量计的主要特点是〔 C 〕 A. 恒截面、恒压差 B. 变截面、变压差 C.变截面、恒压差 5、流体在圆管作层流流动时其阻力损失〔 A 〕。 A、与管壁粗糙度无关 B、与雷诺数无关 C、与管壁粗糙度、雷诺数有关 D、只与管壁粗糙度有关 6.水在异径管中作稳定流动，体积流量为q v ，质量流量为q m ，质量速度为G， 平均流速为u，则在流动中数值不变化的是〔 D 〕。 A、G和u B、q v 和G C、q m 和 u D、q v 和q m 7. 在完全湍流〔阻力平方区〕时，粗糙管的摩擦系数λ数值 C 。 A)与光滑管一样；
化工原理习题
第一章 流体流动 填空题 1边界层的形成是液体具有 的结果; 答案：粘性 2用离心泵在两个敞口容器间输液;若维持两容器的液面高度不变,当关小输送管道的阀门后,管道的总阻力将____; 答案：不变 分析：在两个液面间列柏努力方程式,因位能、静压能和动能均不变化,所以管道总损失不变；阀门开度减小后,导致局部阻力增大,水量减小,直管阻力减小,总阻力不变化; 3粘性流体流体绕过固体表面的阻力为 和 之和,称局部阻力; 答案：摩擦阻力；形体阻力 4经内径为158mm 的钢管输送运动粘度为902mm /s 的燃料油;若保持油品作滞流流动,最大流速不能超过 ; 答案：s m / 分析：令临界雷诺数等于2000,即可求得大速度; 200010 90158.0Re 6=⨯==-u v du 解之 s m u /14.1= 6流体在阻力平方区流动,若其他条件不变,其压降随着管子的相对粗糙度增加而_____,随着流体的密度增大而_____;
答案：增加：增大 分析：在阻力区,λ只与相对粗糙度有关,且随其增大而增大; 由范宁公式 7流体沿壁面流动时,在边界层内垂直于流动方向上存在着显着的_____,即使_____很小,_______仍然很大,不容忽视; 答案：速度梯度；粘度；内摩擦应力 选择题 1滞流与湍流的本质区别是 A．流速不同； C. 雷诺数不同； B．流通截面积不同 D 滞流无径向运动,湍流有径向运动； 答案：D 3完成下面各类泵的比较： 1 离心泵； 2 往复泵； 3 旋转泵 ; A．流量可变,压头不很高,适用于粘性大的流体； B．流量不均匀,压头根据系统需要而定,用旁路阀调节流量；C．流量恒定,压头随流量变化,往复运动振动很大； D．流量较小,压头可达很高,适于输送油类及粘稠性液体；E．流量均匀,压头随流量而变,操作方便; 答案： 1 E ；2 B ；3 D 3用离心泵将贮槽内的溶液送到敞口的高位槽A和B中;已知泵下游的三通处到A槽的管子规格为Ф76mm⨯3mm,管长20 m,管件及阀门的
华南理工大学化工原理吸收习题及答案2014
一 填空题： 1. 操作中的吸收塔，若适用液气比小于设计时的最小液气比，则其操作结果是吸收效果______; 若吸收剂入塔浓度x 2降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率_______,出口气体浓度______________。 2. 低浓度气体的系数中，已知平衡关系y=2x, k xa =0.2 km OL /m 3.s, kya=2×10-4 km OL /m 3.s, 则此体系属于( ）A 气膜；B 液膜；C 气、液双膜控制，总传质系数近似为Kya ＝________km OL /m 3.s 。 3. 通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，（ ）A 回收率趋于最高 ； B 吸收推动力趋于最大；C 操作最为经济 ； D 填料层高度趋于无穷大。 4. 某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收气体混合物中A 组分，若入塔气体浓度y 1下降，L ，G ，P ，T 等不变，则回收率有何变化____________;若 L 增加，其余条件不变，则出塔液体浓度x 1有何变化 ________________。 5. 如图所示，为同一温度下A ，B ，C 三种气体在水中的 溶解度曲线，由图可知，它们的溶解度大小顺序为 __________________; 因为 ____________________________. 6. 吸收中温度不变，压力增大，可使相平衡常数 ___________,传质推动力___________。在气体吸收时， 若可溶气体的浓度较大，则总体流动对传质的影响 ______。 7. 对易溶气体，气相一侧的界面浓度yi 接近于_________________;而液相一侧的界面浓度xi 接近于______________________。 8. 写出吸收操作中对吸收剂的主要要求的四项 。增加吸收剂用量，操作线的斜率____________, 则操作线_________平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y-y*）________。 9. 以分压差为推动力的总传质速率方程为N A =K G (p-p*)。由此可知，气相总体积传质系数K G a 的单位______________。其中符号a 代表_______________。 10、某系数过程中，用纯水吸收气体中A 组分，要求A 组分ya=0.1下降到0.02；一种吸收因子A=1，若该吸收过程所需理论板数NT=4，则所需传质单元数为______________。吸收过程中最小液气比的计算公式为(L/G)min=_____________________。 11、某低浓度气体吸收过程，已知相平衡常数m=1，气膜和液膜体积吸收系数分别为k ya =2×10-4km OL /(m 3.s), k xa =0.4km OL /(m 3.s)。则该系数过程为____________阻力控制。气膜阻力占总阻力的百分数为____________；该气体为____________溶气体为提高其传质速率，在操作中可采取 措施。 12、在逆流解吸塔操作时，若气液入口组成及温度、压力均不变，而气量与液量同比例减少，对液膜控制系统，气体出口组成将____________，液体出口组成将_____________,溶质的解吸率将____________、解吸操作的目的是______________________________。 13、实验室用水逆流吸收空气中的二氧化碳，当水量和空气量一定时，增加CO 2的量，则入塔气体浓度____________，出塔气体浓度_____________，液体出口组成将________。 14、对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增加时，亨利系数______, 相平衡常数_____________,溶解度系数_____________。 15、对非液膜控制的系统，气体流量越大，则气相总传质系数______________，气相总传质C （km OL /l ） A B C P,atm 题 5
南工大化工原理第五章 习题解答
第五章习题解答 1）总压100，温度25℃的空气与水长时间接触，水中的的浓度为多少？ 分别用摩尔浓度和摩尔分率表示。空气中的体积百分率为0.79。 解：将空气看作理想气体：y=0.79 p*=yp=79kPa 查表得E=8.76×kPa H= C=p*.H=79×6.342×10-5=5.01×10-4kmol/m3 2）已知常压、25℃下某体系的平衡关系符合亨利定律，亨利系数E为大气压，溶质A的分压为0.54大气压的混合气体分别与三种溶液接触：①溶质A浓度为的水溶液；②溶质A浓度为的水溶液； ③溶质A浓度为的水溶液。试求上述三种情况下溶质A在二相 间的转移方向。 解： E=0.15×104atm，p=0.054atm，P=1atm，y=p/P=0.054 ① ∴∴∴平衡 ② ∴∴∴气相转移至液相
③ ∴∴∴液相转移至气相 ④ P=3atm y=0.054 E=0.15×104atm ∴m=E/P=0.05×104 x4=x3=5.4×10-5 ∴∴∴气相转移至液相 3）某气、液逆流的吸收塔，以清水吸收空气～硫化氢混合气中的硫化氢。总压 为1大气压。已知塔底气相中含 1.5%（摩尔分率），水中含的浓 度为（摩尔分率）。试求塔底温度分别为5℃及30℃时的吸收过程推动力。 解：查表得（50C）E1=3.19×104kpa m 1=E 1 /P=315 p* 1 =Ex=0.319 4）总压为100，温度为15℃时的亨利系数E为。试计算： ①H、m的值（对稀水溶液密度为）；②若空气中的分压为 50，试求与其相平衡的水溶液浓度，分别以摩尔分率和摩尔浓度表示。
5）在总压为100、水温为30℃鼓泡吸收器中，通入纯，经充分接触后 测得水中的平衡溶解度为溶液，溶液的密度可近似取 为，试求亨利系数。 解： p*=100KPa (mol/L)/kPa kPa 6）组分A通过另一停滞组分B进行扩散，若总压为，扩散两端组分A 的分压分别为23.2和 6.5。实验测得的传质系数 为。若在相同的操作条件和组分浓度下，组分A和 B进行等分子扩散，试分别求传质系数和传质速率。 解：p A1=23.2KPa p A2=6.5KPa p B1=P－p A1=78.1KPa p B2=94.8KPa ∴ ∴
南工大化工原理《第一章 流体流动》习题解答
《第一章流体流动》习题解答 1某敞口容器内盛有水与油。如图。已知水及油的密度分别为1000和860kg/m3， 解：h 1=600mm，h 2 =800mm，问H为多少mm？ 2.有一幢102层的高楼，每层高度为4m。若在高楼范围内气温维持20℃不变。设大气静止，气体压强为变量。地平面处大气压强为760mmHg。试计算楼顶的大气压强，以mmHg为单位。 3.某水池，水深4米，水面通大气，水池侧壁是铅垂向的。问：水池侧壁平面每3米宽度承受水的压力是多少N？外界大气压为1atm。 4．外界大气压为1atm，试按理想气体定律计算0.20at（表压）、20℃干空气的密度。空气分子量按29计。 5．有个外径为R 2、内径为R 1 为的空心球，由密度为ρ’的材料制成。若将该球 完全淹没在某密度为ρ的液体中，若球能在任意位置停留，试求该球的外径与内径之比。设球内空气重量可略。
6．为放大以U形压差计测气体压强的读数，采用倾斜式U形压差计。如图。指示液是ρ=920kg/m3的乙醇水溶液。气体密度为1.20kg/m3。读数R=100mm。 问p 1与p 2 的差值是多少mmHg？ 采用微差U形压差计测压差。如图。已知U形管内直径d为6mm，两扩大室半径 均为80mm，压差计中用水和矿物油作指示液，密度分别为1000及860kg/m3。当管路内气体压强p与外界大气压p 相等时，两扩大室油面齐平，U形管两只管内油、水交界面亦齐平。现读得读数R=350mm，试计算：（1）气体压强p（表）。（2）若不计扩大室油面高度差，算得的气体压强p是多少？（3）若压差计内只有水而不倒入矿物油，如一般U形压差计，在该气体压强p值下读数R0为多少？ 7．某倾斜的等径直管道内有某密度ρ的液体流过。如图。在管道的A、B截面设置了两套U形压差计测压差，下测用的是一般U形压差计，上测用的是复式 U形压差计，所用的指示液均为密度是ρ 1 的同一种液体。复式压差计中两段 指示液之间的流体是密度为ρ的流过管道内的液体。试求读数R 1与R 2 、R 3 的关系。 9)将水银倒入到图示的均匀管径的U形管内，水银高度h1=0.25m。然后将水从左支管倒入，测得平衡后左支管的水面比右支管的水银面高出0.40m。试计算U形管内水与水银的体积比。
南工大化工原理第六章 习题解答
第六章习题 1）苯酚（C 6H 5 OH）（A）和对甲酚（C 6 H 4 （CH 3 ）OH）（B）的饱和蒸汽压数据为： 温度℃苯酚蒸汽压 kPa 对甲酚蒸汽压 kPa 温度 ℃ 苯酚蒸汽压 kPa 对甲酚蒸汽 压 kPa 113.710.07.70117.811.999.06 114.610.47.94118.612.439.39 115.410.88.2119.412.859.70 116.311.198.5120.013.2610.0 117.011.588.76 试按总压P=75mmHg（绝压）计算该物系的“t—x—y”数据。此物系为理想物系。 t0C p A 0kPa p B 0kPa x A x B 113.7 10.0 7.70 1.0 1.0 114.6 10.4 7.94 0.837 0.871 115.4 10.8 8.2 0.692 0.748 116.3 11.19 8.5 0.558 0.624 117.0 11.58 8.76 0.440 0.509 117.8 11.99 9.06 0.321 0.385 118.6 12.43 9.39 0.201 0.249 119.4 12.85 9.70 0.0952 0.122 120.0 13.26 10.0 0.000 0.000 2）承第1题，利用各组数据，计算 ①在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度α i ，取各α i 的算术平均值α，算出 α对α i 的最大相对误差。 ②以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y—x i ”关系，算出由此法得 出各组y i 值的最大相对误差。 t0C 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 1.299 1.310 1.317 1.316 1.322 1.323 1.324 1.325 1.326
化工原理习题第一部分流体流动(答案)
化工原理习题：第一部分流体流动 一、填空 1.流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的 2 倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的 1/4 倍。 ( 2 f l u = d2 Wλ,层流时： du Re= ρ μ ， 64 = Re λ，带入可知：阻力损失正比于流速，反比于 管径平方) 2.离心泵的特性曲线通常包括H-Q曲线、η-Q 和 N-Q 曲线，这些曲线表示在一定转速下，输送某种特定的液体时泵的性能。 3.处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是静止的、连通着的、同一种连续的液体。流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用皮托流量计测量。 4.牛顿粘性定律的表达式τ=μ，其应用条件是牛顿型流体层（滞）流流体。 5.如果流体为理想流体且无外加功的情况下，写出： 单位质量流体的机械能衡算式为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽； 单位重量流体的机械能衡算式为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽； 单位体积流体的机械能衡算式为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽； 6.有外加能量时以单位体积流体为基准的实际流体柏努利方程为 z 1ρg+（u 1 2ρ /2）+p 1+W s ρ= z 2 ρg+（u 2 2ρ/2）+p 2 +ρ∑h f ，各项单位为 Pa（N/m2）。 7.气体的粘度随温度升高而增加，水的粘度随温度升高而降低。 8.流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能减小。 9.并联管路中各管段压强降相等；管子长、直径小的管段通过的流量小。 10 在离心泵工作时，用于将动能转变为压能的部件是____泵壳__________。 11.测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将增加，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将不变。 12. 离心泵的轴封装置主要有两种：填料密封和机械密封。 13.若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头降低，流量减小，效率降低，轴功率增加。
化工原理--沉降与过滤习题及答案
沉降与过滤一章习题及答案 一、选择题 1、一密度为7800 kg/m 3 的小钢球在相对密度为1.2的某液体中的自由沉降速度为在20℃水中沉降速度的1/4000， 则此溶液的粘度为（设沉降区为层流20℃水密度998.2 kg/m 3粘度为100.5×10-5 Pa ·s ）。A ⋅A 4000mPa ·s ；⋅B 40mPa ·s ；⋅C 33.82Pa ·s ；⋅D 3382mPa ·s 2、含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降。理论上能完全除去30μm 的粒子，现气体处理量增大1倍，则该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为。D A ．m μ302⨯； B 。m μ32/1⨯； C 。m μ30； D 。m μ302⨯ 3、降尘室的生产能力取决于。B A ．沉降面积和降尘室高度； B ．沉降面积和能100%除去的最小颗粒的沉降速度； C ．降尘室长度和能100%除去的最小颗粒的沉降速度； D ．降尘室的宽度和高度。 4 5A C 6A 7A.粒子分离效率之和8A C 910A.1112A ．面积大，处理量大；B ．面积小，处理量大；C ．压差小，处理量小；D ．压差大，面积小 13、以下说法是正确的。B A.过滤速率与A(过滤面积)成正比; B.过滤速率与A 2 成正比;C.过滤速率与滤液体积成正比;D.过滤速率与滤布阻力成反比 14、恒压过滤，如介质阻力不计，过滤压差增大一倍时，同一过滤时刻所得滤液量。C A. 增大至原来的2倍; B.增大至原来的4倍; C.增大至原来的倍; D.增大至原来的1.5倍 15、过滤推动力一般是指。B A ．过滤介质两边的压差；B.过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差;C.滤饼两面的压差;D.液体进出过滤机的压差 16、恒压板框过滤机，当操作压差增大1倍时，则在同样的时间里所得滤液量将（忽略介质阻力）。A A ．增大至原来的2倍； B ．增大至原来的2倍；
化工原理习题流体流动答案
化工原理习题：第一部分 流体流动 一、填空 1.流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的 2 倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的 1/4 倍。 2.离心泵的特性曲线通常包括 H-Q 曲线、 η-Q 和 N-Q 曲线，这些曲线表示在一定 转速 下，输送某种特定的液体时泵的性能。 3.处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是 静止的 、 连通着的 、 同一种连续的液体 。流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用 皮托 流量计测量。 4.牛顿粘性定律的表达式τ=μ，其应用条件是 牛顿型流体层（滞）流流体。 5.如果流体为理想流体且无外加功的情况下，写出： 单位质量流体的机械能衡算式为⎽⎽⎽⎽常数=++=g p g u z E ρ22 ⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽； 单位重量流体的机械能衡算式为⎽⎽⎽⎽⎽ 常数=++=p u gz E 22 ρρ⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽； 单位体积流体的机械能衡算式为⎽⎽⎽⎽⎽⎽ 常数=++=g p g u z E ρ22⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽； 6.有外加能量时以单位体积流体为基准的实际流体柏努利方程为 z 1ρg+（u 12ρ/2）+p 1+W s ρ= z 2ρg+（u 22ρ/2）+p 2 +ρ∑h f ，各项单位为 Pa （N/m 2） 。 7.气体的粘度随温度升高而 增加 ，水的粘度随温度升高而 降低 。 8.流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能 减小 。 9.并联管路中各管段压强降 相等 ；管子长、直径小的管段通过的流量 小 。 10 在离心泵工作时，用于将动能转变为压能的部件是____泵壳__________。 11.测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将 增加 ，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将 不变 。 12. 离心泵的轴封装置主要有两种： 填料密封 和 机械密封 。 13.若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头 降低，流量减小，效率降低，轴
化工原理习题解答(华南理工大学化工原理教研组
第五章蒸发 5-1、在单效蒸发器内，将10%NaOH水溶液浓缩到25%，分离室绝对压强为15kPa，求溶液的沸点和溶质引起的沸点升高值。 解： 查附录：15kPa的饱和蒸气压为53.5℃，汽化热为2370kJ/kg (1)查附录5，常压下25%NaOH溶液的沸点为113℃ 所以，Δa= 113-100=13℃ 所以沸点升高值为 Δ=fΔa=0.729×13=9.5℃ 操作条件下的沸点： t=9.5+53.5=63℃ (2)用杜林直线求解 蒸发室压力为15kPa时，纯水的饱和温度为53.5℃，由该值和浓度25%查图5-7，此条件下溶液的沸点为65℃ 因此，用杜林直线计算溶液沸点升高值为 Δ=63-53.5=9.5℃ 5-2、习题1中，若NaOH水溶液的液层高度为2m，操作条件下溶液的密度为 1230kg•m-3。计算因液柱引起的溶液沸点变化。 解： 液面下的平均压力 pm=24.65kPa时，查得水的饱和蒸气温度为：63℃ 所以液柱高度是沸点增加值为： Δ=63-53.5=9.5℃ 所以，由于浓度变化和液柱高度变化使得溶液的沸点提高了 Δ=9.5+9.5=19℃ 因此，操作条件下溶液的沸点为： t=53.5+19=72.5℃ 5-3、在单效蒸发器中用饱和水蒸气加热浓缩溶液，加热蒸气的用量为2100kg•h-1，加热水蒸气的温度为120ºC，其汽化热为2205kJ•kg-1。已知蒸发器内二次蒸气温度为81ºC，由于溶质和液柱引起的沸点升高值为9ºC，饱和蒸气冷凝的传热膜系数为8000W•m-2k-1，沸腾溶液的传热膜系数为3500 W•m-2k-1。 求蒸发器的传热面积。 忽略换热器管壁和污垢层热阻，蒸发器的热损失忽略不计。 解： 热负荷Q=2100×2205×103/3600=1.286×106W 溶液温度计t=81+9=90℃ 蒸汽温度T=120 ℃ ∵1/K=1/h1+1/h2=1/8000+1/3500 ∴K=2435W/m2K ∴S=Q/[K(T-t)]=1.286×106/[2435×(120-90)]=17.6 m2 5-4、某效蒸发器每小时将1000kg的25%（质量百分数，下同）NaOH水溶液浓缩到50%。已知：加热蒸气温度为120ºC，进入冷凝器的二次蒸气温度为60ºC，溶质和液柱引起的沸点升高值为45ºC，蒸发器的总传热系数为1000 W•m-2k-1。溶液被预热到沸点后进入蒸发器，蒸发器的热损失和稀释热可以忽略，认为加热蒸气与二次蒸气的汽化潜热相等，均为2205kJ•kg-1。 求：蒸发器的传热面积和加热蒸气消耗量。 解：
化工原理实验课课后习题答案
流体流动阻力的测定 1.如何检验系统内的空气已经被排除干净答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数,在开机前若真空表和压 力表的读数均为零,表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零,则表明,系统内的空气没排干净; 行压差计的零位应如何校正答：先打开平衡阀,关闭二个截止阀,即可U行压差计进行零点校验 3.进行测试系统的排气工作时,是否应关闭系统的出口阀门为什 么答：在进行测试系统的排气时,不应关闭系统的出口阀门,因为出口阀门是排气的通道,若关闭,将无法排气,启动离心泵后会发 生气缚现象,无法输送液体; 4．待测截止阀接近出水管口,即使在最大流量下,其引压管内的气体也不能完全排出;试分析原因,应该采取何种措施答：待截止阀接近进水口,截止阀对水有一个阻力,若流量越大,突然缩小直至 流回截止阀,阻力就会最大,致使引压管内气体很难排出;改进措 施是让截止阀与引压阀管之间的距离稍微大些; 5．测压孔的大小和位置,测压导管的粗细和长短对实验有无影响为什么答：由公式2p可知,在一定u下,突然扩大ξ,Δp增大,则压差计读数变大；2u反之,突然缩小ξ,例如：使ξ＝,Δp减小,则压差计读数变小; 6．试解释突然扩大、突然缩小的压差计读数在实验过程中有什么不同现象答：hf与很多值有关,Re是其中之一,而λ是为了研究hf 而引入的一个常数,所以它也和很多量有关,不能单单取决于Re, 而在Re在一定范围内的时候,其他的变量对于λ处于一个相对较差的位置,可以认为λ与Re关系统一; 7.不同管径、不同水温下测定的～Re曲线数据能否关联到同一曲线答：hf与很多值有关,Re是其中之一,而λ是为了研究hf而引入的一个常数,所以它也和很多量有关,不能单单取决于Re,而在Re在一定范围内的时候,其他的变量对于λ处于一个相对较差的 位置,可以认为λ与Re关系统一;正如Re在3×103～105范围内,λ与Re的关系遵循Blasius关系式,即λ= 8．在～Re曲线中,本实验装置所测Re在一定范围内变化,如何增大或减小Re的变化范围答：Redu,d为直管内径,m；u为流体平均速度,m/s；为流体的平均密度,kg/m3；s; 为流体的平均黏度,Pa·8．本实验以水作为介质,作出～Re曲线,对其他流体是否适用为什么答：可以使用,因为在湍流区内λ=fRe,;说明在影响λ的因素中并不包含流体d本身的特性,即说明用什么流体与-Re无关,所以只要是牛顿型流体,在相同管路中以同样的速度流动,就满足同一个-Re关系; 9．影响值测量准确度的因素有哪些答：2dp,d为直管内径,m；为流体的平均密度,kg/m3；u为流体平均速2u度,m/s；p为两测压点之间的压强差,Pa;△p=p1-p2,p1为上游测压截面的压强,Pa；p2为下游测压截面的压强,Pa 离心泵特性曲线的测定 1.为什么启动离心泵前要先灌泵如果灌水排气后泵仍启动不起来,你认为可能是什么原因 答：离心泵若在启动前未充满液体,则泵壳内存在空气;由于空气密度很小,所产生的离心力也很小;此时,在吸入口处所形成的真 空不足以将液体吸入泵内;虽启动离心泵,但不能输送液体;泵不 启动可能是电路问题或是泵本身已损坏,即使电机的三相电接反了,泵也会启动的; 2．为什么启动离心泵时要关出口调节阀和功率表开关启动离心泵后若出口阀不开,出口处压力表的读数是否会一直上升,为什么答：关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小,这意味着电机功率极大,会烧坏电机;当泵不被损坏时,真空表和 压力表读数会恒定不变,水泵不排水空转不受外网特性曲线影响 造成的; 3．什么情况下会出现气蚀现象答：金属表面受到压力大、频率高的冲击而剥蚀以及气泡内夹带的少量氧气等活泼气体对金属表面的电化学腐蚀等,使叶轮表面呈现海绵状、鱼鳞状破坏; 4．为什么泵的流量改变可通过出口阀的调节来达到是否还有其他方法来调节流量答：用出口阀门调节流量而不用泵前阀门调节流量保证泵内始终充满水,用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现 负压,使叶轮氧化,腐蚀泵;还有的调节方式就是增加变频装置,很好用的; 5．正常工作的离心泵,在其进口管线上设阀门是否合理为什么答：合理,主要就是检修,否则可以不用阀门; 6．为什么在离心泵吸入管路上安装底阀 答：为便于使泵内充满液体,在吸入管底部安装带吸滤网的底阀,底阀为止逆阀,滤网是为了防止固体物质进入泵内而损坏叶轮的 叶片或妨碍泵的正常操作; 7．测定离心泵的特性曲线为什么要保持转速的恒定答：离心泵的特性曲线是在一定转速n下测定的,当n改变时,泵的流量Q、扬程H及功率P也相应改变;对同一型号泵、同一种液体,在效率η不变的条件下,Q、H、P随n的变化关系如下式所示见课本81页当泵的转速变化小于20%时,效率基本不变; 8．为什么流量越大,入口真空表读数越大而出口压力表读数越小答：据离心泵的特征曲线,出口阀门开大后,泵的流速增加,扬程降低,故出口压力降低；进口管道的流速增加,进口管的阻力降增加,故真空度增加,真空计读数增加; 过滤实验 1.为什么过滤开始时,滤液常有些混浊,经过一段时间后滤液才转清答：因为刚开始的时候滤布没有固体附着,所以空隙较大,浑浊液会通过滤布,从而滤液是浑浊的;当一段时间后,待过滤液体中 的固体会填满滤布上的空隙从而使固体颗粒不能通过滤布,此时 的液体就会变得清澈;
化工原理实验习题答案
1、填料吸收实验思考题 （1）本实验中，为何塔底要有液封？液封高度如何计算？ 答：保证塔内液面，避免气体漏出,维持塔内压力. 设置液封装置时，必需正确地肯定液封所需高度，才能达到液封的目的。 U形管液封所需高度是由系统内压力(P1 塔顶气相压力)、冷凝器气相的压力(P2)及管道压力降(h,)等参数计算肯定的。可按式(4.0.1-1)计算: H =(P1一P2)Y一h- 式中 H.,- —最小液封高度，m; P1,—系统内压力; P2—受液槽内压力; Y—液体相对密度; h-—管道压力降(液体回流道塔内的管线) 一般情况下，管道压力降(h-)值较小，可忽略不计，因此可简化为 H=(P1一P2)Y 为保证液封效果，液封高度一般选取比计算所需高度加0. 3m-0. 5m余量 为宜。 （2）测定填料塔的流体力学性能有什么工程意义？ 答：是肯定最适宜操作气速的依据 （3）测定Kxa 有什么工程意义？ 答：传质系数Kxa是气液吸收进程重要的研究的内容，是吸收剂和催化剂等性能评定、吸收设备设计、放大的关键参数之一
（4）为何二氧化碳吸收进程属于液膜控制？ 答：易溶气体的吸收进程是气膜控制，如HCl，NH3，吸收时的阻力主要在气相，反之就是液膜控制。对于CO2的溶解度和HCl比起来差远了，应该属于液膜控制 （5）当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数？ 答：液体温度。因为是液膜控制，液体影响比较大。 2对流给热系数测定 1. 答：冷流体和蒸汽是并流时，传热温度差小于逆流时传热温度差，在相同进出口温度下，逆流传热效果大于并流传热效果。 2.答：不凝性气体会减少制冷剂的循环量，使制冷量降低。而且不凝性气体会滞留在冷凝器的上部管路内，致使实际冷凝面积减小，冷凝负荷增大，冷凝压力升高，从而制冷量会降低。而且由于冷凝压力的升高致使排气压力升高，还会减少紧缩机的利用寿命。应把握好空气的进入，和空气的质量。 3.答：冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了热阻，降低传热速度。 在外管最低处设置排水口，及时排走冷凝水。 4.答：靠近蒸气温度因为蒸气冷凝传热膜系数远大于空气膜系数。 5. 答：大体无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4，当蒸汽压强增加时，r 和△t均增加，其它参数不变，故(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4转变不大，所以以为蒸汽压强对α关联式无影响。 3、离心泵特性曲线测定
化工原理--吸收习题及答案
吸收一章习题及答案 一、填空题 1、用气相浓度△y为推动力的传质速率方程有两种，以传质分系数表达的速率方程为____________________，以传质总系数表达的速率方程为___________________________。 N A = k y (y-y i) N A = K y (y-y e) 2、吸收速度取决于_______________，因此，要提高气－液两流体相对运动速率，可以_______________来增大吸收速率。 双膜的扩散速率减少气膜、液膜厚度 3、由于吸收过程气相中的溶质分压总 _________ 液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的_________。增加吸收剂用量，操作线的斜率_________，则操作线向_________平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y－y e）_________。 大于上方增大远离增大 4、用清水吸收空气与A的混合气中的溶质A，物系的相平衡常数m=2，入塔气体浓度y = 0.06，要求出塔气体浓度y2 = 0.006，则最小液气比为_________。 1.80 5、在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将_________，操作线将_________平衡线。 减少靠近 6、某气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用_________常数表示，而操作线的斜率可用_________表示。 相平衡液气比 7、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的H OG将_________，N OG 将_________ (增加，减少，不变)。 不变增加 8、吸收剂用量增加，操作线斜率_________，吸收推动力_________。（增大，减小，不变） 增大增大 9、计算吸收塔的填料层高度，必须运用如下三个方面的知识关联计算：_________、_________、_________。 平衡关系物料衡算传质速率。 10、填料的种类很多，主要有________、_________、_________、 ________、___________、______________。 拉西环鲍尔环矩鞍环阶梯环波纹填料丝网填料 11、填料选择的原则是_________________________________________。 . 表面积大、空隙大、机械强度高价廉，耐磨并耐温。 12、在选择吸收剂时，首先要考虑的是所选用的吸收剂必须有__________________。 良好的选择性，即对吸收质有较大的溶解度，而对惰性组分不溶解。 13、填料塔的喷淋密度是指_____________________________。 单位塔截面上单位时间内下流的液体量（体积）。 14、填料塔内提供气液两相接触的场所的是__________________。 填料的表面积及空隙 15、填料应具有较_____的__________，以增大塔内传质面积。 大比表面积 16、吸收塔内填装一定高度的料层，其作用是提供足够的气液两相_________。 传质面积 17、菲克定律是对物质分子扩散现象基本规律的描述。 18、以（Y-Y*）表示总推动力的吸收速率方程式为N A=K Y（Y﹣Y﹡）。 19、、吸收操作是依据混合气体中各组分在溶剂中的溶解度不同而得以分离。 20、某气体用ABC三种不同的吸收剂进行吸收操作，液气比相同，吸收因数的大小关系
南工大化工原理《第八章固体干燥》习题解答
《第八章固体干燥》习题解答 1）已知空气的干燥温度为60℃，湿球温度为30℃，试计算空气的湿含量H，相对湿度，焓I和露点温度。 2）利用湿空气的I—H图完成本题附表空格项的数值，湿空气的总压。 序号干球温度 0C 湿球温度 0C 湿度 kg水/kg 绝干空气 相对湿度 0/0 焓 kJ/kg绝 干气 露点 0C 水气分压 kPa 1 60 30 98 21 2 40 27 3 3 79 20 3 20 17 80 50 16 2 4 30 29 9 5 98 28 4 3）湿空气（=20℃，）经预热后送入常压干燥器。 试求：①将空气预热到100℃所需热量：②将该空气预热到120℃时相应的相对湿度值。
4）湿度为的湿空气在预热器中加热到128℃后进入常压等焓干燥器中，离开干燥器时空气的温度为49℃，求离开干燥器时露点温度。 解： I = (1.01+1.88H)t＋2500H ∵等焓∴ I1 = I2 ∴1)t1＋2500H12)t2＋2500H2 ⨯0.018) ⨯128＋2500⨯2) ⨯49＋2500H2 ∴ H2 = 0.0498 kg水/kg干气 ∵ ∴ ∴ p = 7510 Pa 查表得 t d = 40℃ 5）在一定总压下空气通过升温或一定温度下空气温度通过减压来降低相对湿度，现有温度为40℃，相对湿度为70%的空气。试计算：①采用升高温度的方法，将空气的相对湿度降至20%，此时空气的温度为多少？②若提高温度后，再采用减小总压的方法，将空气的相对湿度降至10%，此时的操作总压为多少？解： (1) t = 40℃时查表 p s，∴ p = ϕp s⨯7.377 = 5.1639 Kpa ∵H1 = H2∴ p = p’ ∴ 查表得℃ (2) ∵t不变∴p s 由℃, ϕ = 10% 查图得水/kg干空气 ∴P’