化工原理答案第四版 王
第二章 流体输送机械
离心泵特性
【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。
解 水在15℃时./39957kg m ρ=，流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =，真空表30V p kPa =-（表压） 压力表与真空表测压点垂直距离00.35h m = 管径..12035031d m d m ==， 流速 /
./(.)12
2
15403600
1560354
4
V q u m s d π
π
==
=?
. ../.2
2
1212035156199031d u u m s d ????
==?= ? ?????
扬程 22
21
02M V p p u u Ηh ρg g
--=++
()(.)(.)
....
?--?-=++
??332235010301019915603599579812981 ....m =++=0353890078393
水柱 【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？
解 (1)已知/,/V q m h H m kg m
ρ===33
1820 1000水柱， 有效功率 .e V P q gH W ρ==
???=18
1000981209813600
(2) 转速 /m i n 11450n r =时流量3118V q m h =／，扬程1220m H O H =柱 转速 /m i n 21250n r = 流量 ./3221
11250
181551450
V V n q q m h n ==?= 扬程 .2
2
22121125020149m H O
1450n H H n ????
==?= ? ?????
柱 第三章 沉降与过滤
沉 降
【3-1】 密度为1030kg/m 3、直径为400m μ的球形颗粒在150℃的热空气中降落，求其沉降速度。
解 150℃时，空气密度./30835kg m ρ=，黏度.5
24110Pa s μ-=??
颗粒密度/31030p kg m ρ=，直径4
410p d m -=? 假设为过渡区，沉降速度为
()(.)()./..1
1
2222334
5
449811030410179225225241100835p t p g u d m s ρρμρ--??-???==??=?????????????
验算 .R e ..45
4101790
．835=24824110p t d u ρμ--???==?
为过渡区
【3-3】降尘室的长度为10m ，宽为5m ，其中用隔板分为20层，间距为100mm ，气体中悬浮的最小颗粒直径为10m μ，气体密度为./311kg m ，黏度为.6
21810Pa s -??，颗粒密度为4000kg/m 3。试求：(1)最小颗粒的沉降速度；(2)若需要最小颗粒沉降，气体的最大流速不能超过多少m/s? (3)此降尘室每小时能处理多少m 3的气体？
解 已知,/./.633
6
10104000
1121810p c p d m kg m kg m Pa s
ρρμ--=?===??,, (1) 沉降速度计算 假设为层流区
()
.()(.)
./.2626
9811010400011001181821810pc p t gd u m s ρρμ
---??-=
==??
验算..Re .66
101000111000505221810pc t d u ρ
μ
--???=
==
(2) 气体的最大流速max u 。
沉降高度.m 01H =，降尘室长度10L m =
max
t
L H u u =
max ..1001
001
u = m a x /1u m s
= (3) 气体的最大处理量
max ././343501*********VS q WHNu m s m h ==???==?
气体的处理量VS q 也可以用教材式(3-18)计算
()()././.2623436
1010400098151020
103610181821810
pc p VS d gWLN
q m s m h ρρμ
---??????=
===??? 【3-5】温度为200℃、压力为.10133kPa 的含尘空气，用图3-9 (a)所示的旋风分离器除尘。尘粒的密度为2000kg/m 3。若旋风分离器的直径为0.65m ，进口气速为21m/s ，试求：(1)气体处理量（标准状态）为多少m 3/s ；(2)气体通过旋风分离器的压力损失；(3)尘粒的临界直径。
解 空气温度200℃，压力101.33kPa ，
从空气物理性质表中查得 密度./30746kg m ρ=，黏度.5=2610Pa s μ-?? (1) 气体处理量
旋风分离器直径.065D m =，进口气速/i u m s =21 200℃、101.33kPa 的空气流量为
()..../22
33212522520651065 55V i D D q bhu D m s ????==?==?= ???
????
0℃、101.33kPa 时空气流量为
./327310650615 200273V q m s ??
=?= ?+??
．
(2) 压力损失
阻力系数
.D D D ξ??? ??????===??
???
2
330558312 压力损失 .(.)().2
2831074621
1370137
22
i u p Pa kPa ρξ???==== (3) 尘粒的临界直径pc d 。
已知尘粒密度 ./.3
065200001355
p D kg m b m ρ==
==，
..667910679 pc d m m μ-=?=
过 滤
【3-6】悬浮液中固体颗粒浓度（质量分数）为0.025kg 固体/kg 悬浮液，滤液密度为1120kg/m 3，湿滤渣与其中固体的质量比为 2.5kg 湿滤渣/kg 干渣，试求与1m 3滤液相对应的湿滤渣体积υ，单位为m 3湿滤渣/m 3滤液。固体颗粒密度为2900kg/m 3。
解 已知.0025X kg =固体/kg 悬浮液
.25C kg =湿渣/kg 干渣，滤液密度/31120kg m ρ=
(00251120)
29911250025
X kg CX ρω?=
==--?干渣3m ／滤液
./.325
148011125129001120
c p
C
kg m C ρρρ
=
=
=--+
+
(329925)
005051480
c C m ωυρ?=
==湿渣3m ／滤液 【3-7】用板框压滤机过滤某悬浮液，共有20个滤框，每个滤框的两侧有效过滤面积为0.85m 2，试求1小时过滤所得滤液量为多少m 3。
已知过滤常数./,./522324*********e K m s q m m --=?=? 解 3600s τ=
22e q qq K τ+=
..225216410497103600q q --+??=?? ..223281001790q q -+?-=
./q m m ==320407
,..A m V qA m =?===?=232008517 040717692． 滤液
【3-8】将习题3-6的悬浮液用板框压滤机在过滤面积为
2100cm 、过滤压力为53.3kPa 条件下进行过滤，所测数据为
过滤时间s ／ 8.4 38 84 145 滤液量mL ／ 100 300 500 700
试求过滤常数K 与e q 及滤饼的比阻r 。已知滤液的黏度为
3.4mPa s ?。
解 已知过滤面积.2
2
100001A cm m ==
/s τ 8.4 38 84
145
/V mL 100 300 500 700
3/V m 1×10-4 3×10-4 5×10-4 7×10-4
()//32q m m 1×10-2 3×10-2 5×10-2 7×10-2
()//23m s m q
τ? 8.4×102 12.7×102 16.8×102 20.7×102
如习题3-8附图所示 直线的斜率
../4521
201310,496710K m s K -=?=?，截距 .226610e q K
=? ()().. ./e
q m m --??=
=?2
5
2
326610496710164102
已知 .4
53310p P a
?=? 滤液黏度 ..3343410mPa s Pa s μ-=?=?? 由习题3-6得3
0．0505m υ=湿渣3
m ／滤液 故比阻为
习题3-8附图
()()()
. (4)
13253
225331012510496710341000505p r m K μυ---???===??? 【3-9】对习题3-6及习题3-8中的悬浮液用板框压滤机在相同压力下进行过滤，共有20个滤框，滤框厚度为60mm ，每个滤框的两侧有效过滤面积为2
085m ．。试求滤框内全部充满滤渣所需要的时间。固体颗粒密度为/kg m 32900。
在习题3-6中已给出湿滤渣质量与其中固体质量的比值为2.5kg 湿渣／kg 干渣，并计算出每立方米滤液相对应的湿渣体积，即3
00505m υ=．湿渣3
/m 滤液。
在习题3-8中已求出恒压过滤的过滤常数 ./K m S -=?5
2
496710，./e q m m -=?23216410 解 求恒压过滤的过滤时间τ的计算式为
22e q qq K τ+=
需要求出 V
q A
=
过滤面积 .2085201
7A m =?= 滤液体积V 的计算：
20个滤框中的湿滤渣体积为
(3085)
200060512
c V m =??
=湿渣 从滤渣体积c V 计算滤液体积V
(3051)
10100505
c
V V m υ
=
=
=滤液
.V q m A =
==31010594 17
．滤液/m 2过滤面积 过滤时间 (.) (22)
2
5
2059420594164107496208496710e q qq s h K τ--++???====?
第四章 传 热
两流体间传热过程的计算
【4-15】载热体的流量为/1500kg h ，试计算下列各过程中载热体放出或吸收的热量。(1) 100℃的饱和水蒸气冷凝成100℃的水；(2)苯胺由383K 降温至283K ；(3)比热容为./()377kJ kg K ?的NaOH 水溶液从290K 加热到370K ； (4)常压下20℃的空气加热到150℃；(5)绝对压力为250kPa 的饱和水蒸气，冷凝冷却成40℃的水。
解 /m q k g s =
15003600
(1) 水蒸气冷凝 比汽化热/2258r kJ kg = 放热量 m Q q r kW ==
?=1500
2258941 3600
(2) 苯胺 平均温度 383283
3332
m T K +=
= 比热容 ./()219p c kJ kg K =? 放热量 ()()..121500
=
219383283913 3600
m p Q q c T T kW =-??-= (3) NaOH 水溶液 比热容()./377p c kJ kg K =? 吸热量 ()().121500
377370290126 3600
m p Q q c T T kW =-=??-= (4) 空气加热平均温度20150
852
m t +=
=℃ 比热容 ()./1009 p c kJ kg =?℃ 吸热量 ()()..211500
=
1009150205473600
m p Q q c t t kW =-??-= (5) 饱和水蒸气250p kPa =，饱和温度.s t =1272℃，比汽化热/2185r kJ kg =， 冷凝水从.1272℃s t =降至240t =℃℃，平均温度 ..127240
8362
m t +==℃ 比热容 ()./4196 p c kJ kg =?℃ 放热量 []2（）m p s Q q r c t t =+- ()..1500
2185419612724010633600kW =
+?-=???
? 【4-16】用冷却水使流量为/kg h 2000的硝基苯从355K 冷却到300K ，冷却水由15℃升到35℃，试求冷却水用量。若将冷却水的流量增加到./3
35m h ，试求冷却水的出口温度。
解 硝基苯流量/12000m q kg h =，平均温度 .,12355300
=327522
m T T T K ++=
=比热容()./p c kJ kg K =?1158
硝基苯的放热量 ()1112m p Q q c T T =- ()..kW =
??-=2000
158355300483 3600
(1) 冷却水用量计算 平均温度 121535
=25℃22
m t t t ++=
= 比热容()./24179p c kJ kg =?℃，密度/3997kg m ρ=
. /().()
m p Q q kg h c t t ?=
==--22214833600
2080 41793515
./m v q q m h ρ
=
=32
2209
(2) 用水量./v q m h =3235时，求2t =？
用水量增大，水出口温度2t 应降低。先假设水的比热容及密度不变。从上面的计算式可知()221v q t t -与成反比，故
. ,..2215
209 269℃353515
t t -==- 假设.2269℃t = 水的平均温度 .2126915
21℃22
m t t t ++=
== 查得水的比热容()./4182 p c kJ kg =?℃，密度/3998kg m ρ= 计算2t 212222p m p v Q Q
t t c q c q ρ
-=
=
(24833600)
15269418235998
t ?=+
=??℃
与假设相符。
【4-17】在一换热器中，用水使苯从80℃冷却到50℃，水从15℃升到35℃。试分别计 算并流操作及逆流操作时的平均温度差。
解 (1)并流操作
苯 1280℃50℃T T =→= 水 1215℃35℃t t =→=
1265℃
15℃t t ?=?=
(2) 逆流操作
苯 1280℃50℃T T =→= //1245352t t ??=< 2135℃15℃t t =←= 水
1245℃35℃t t ?=?=
【4-18】 在1壳程2管程列管式换热器中用水冷却油，冷却水走管内，进口温度为20℃，出口温度为50℃。油进口温度为120℃，出口温度为60℃。试计算两种流体的传热平均温度差。
解 属于折流
//12121205070℃,602040℃,70402t t t t ?=-=?=-=??=<
127040
55℃22
Δt Δt Δt ++=
==逆 122112060602502030
T T R t t --=
===--
.ln ln
12并12
6515
34165
15Δt Δt Δt Δt Δt --=
==℃ 12逆453540℃22
Δt Δt Δt ++=
==
.2111502030
0312020100
t t P T t --=
===-- 查得温差校正系数 .091ψ=
.逆0915550℃m m t t ψ?=?=?=
【4-19】用绝对压力为300kPa 的饱和水蒸气将体积流量为3
80m h ／的苯胺从80℃加热到100℃。苯胺在平均温度下的密度为/3955kg m ，比热容为./()231 ℃kJ kg ?。试计算：(1)水蒸气用量(/)kg h ；(2)当总传热系数为()2800℃W m ?／时所需传热面积。
解 (1)水的比汽化热/2168r kJ kg =，苯胺体积流量/3280v q m h =， 苯胺吸收的热量为
()().3221809552311010080v p Q q c t t ρ=-=????-
././.965
3531035310 9810J h kJ h W
=?=?=?
水蒸气用量 ./m Q q k g h r ?===6
1
3531016282168
(2) 计算传热面积A 已知/()K W m =?2800℃，水蒸气的,.300 1333℃p kPa t ==。
水蒸气 133.3℃ 133.3℃ 苯胺
..1280℃100℃
533℃333℃
t t →?=?= .. .12533333
433℃22
m Δt Δt Δt ++=
== ...m Q A m K Δt ?===?5
29810283 800433
【4-20】有一套管式换热器，内管为18010mm mm φ?的钢管，内管中有质量流量为/3000kg h 的热水，从90℃冷却到60℃。环隙中冷却水从20℃升到50℃。总传热系数/()22000K W m =?℃。试求：(1)冷却水用量；(2)并流流动时的平均温度差及所需传热面积；(3)逆流流动时的平均温度差及所需传热面积。
解 (1)冷却水用量2m q 计算 热水平均温度 ,./()m p T T T c kJ kg ++====?1219060
75℃ 4191 ℃22
冷水平均温度 ,./()m p t t t c kJ kg ++====?122205035℃ 4174 ℃22
热量衡算
()()...338241741050203000419110906037710 ／m q J h ???-=???-=?
/m q kg h =23012
(2) 并流
热水 1290℃60℃T T =→= 冷水
21
1220507010t t t t ==→?=?=℃℃
℃℃
.ln 7010
3087010
m t -?=
=℃ 传热面积 ./..m Q A m K t ?===??82377103600
17 2000308
(3) 逆流
热水 1290℃60℃T T =→=
211250204040t t t t ==←?=?=冷水℃℃
℃℃
40℃m t ?=
传热面积 ./ 8377103600200040
m Q A K t ?==
??.m =2
131 【4-21】 有1壳程2管程列管式换热器，用293K 的冷水30t/h 使流量为20t/h 的乙二醇从353K 冷却到313K ，设总传热系数为/()21200W m K ?，试计算所需传热面积。
解
乙二醇的平均温度353313
3332
m T K +=
=， 比热容()./3
12610p c J kg K =?? 乙二醇放出热量 1112
（）m p Q q c T T =- ()..3
352010
2610353313578103600
W ?=
???-=?
从水的物理性质数据表上可知，水在3050～℃范围内，比热容/()4174p c J kg K =?。假设
/()24174p c J kg K =?，计算冷水出口温度2t 。
()2221m p Q q c t t =-
..521322578103600293309630104174
m p Q t t q c ??=+=+=??K
冷水的平均温度 ..122933096=301322
m t t t K ++=
= .283℃=
m t 接近30℃，所假设的2p c 可以。
逆流平均温度差m t ?逆计算
习题4-21附图
..1123533096434℃t T t ?=-=-= 22131329320℃t T t ?=-=-=
...ln 逆43420
=
302℃43420
m t -?= 折流的平均温度差m t ?计算
(122135331340)
2413096293166
T T R t t --====-- (21113096293166)
027*********
t t P T t --=
===-- .,...0830********℃m m Δt Δt ??===?=逆
传热面积 ...m Q A m K Δt ?===?5
257810192 1200251
【4-22】 有一外径为l00mm 的水蒸气管，水蒸气温度为160℃。为了减少热量损失，在管外包覆厚度各为25mm 的A 、B 两层绝热材料保温层，A 与B 的热导率分别为.015与.()005／W m K ?。试计算哪一种材料放在内层好。周围空气温度为20℃，保温层外表面对周围空气的对流（包括热辐射）传热系数/()215℃W m α=?。保温层内表面温度在两种情况下都等于水蒸气温度。
解
(1) A 在内层，B 在外层。以保温层外表面积为基准的总传热系数为
132311221
1
m m K b d b d d d λλα
=
++
()........./W m =
??++??=?21
0025020025021
015012500501751511 ℃
热量损失 ()()123
12Q K A t t K d L t t
π=-=?
- 单位长度的热损失为 ()
312Q
q K d t t L
π==- ()
.../W m π=???-=110216020967 (2) B 在内层，A 在外层，总传热系数为
(1323112211)
00250200250211
0050125015017515
m m K b d b d d d λλα=
=
??++++
?? ./()W m =?20946 ℃
习题4-22附图
()()../Q
q K d t t W m L
ππ=
-=???-=312=0．9460216020832 计算结果表明，热导率小的绝热材料放在内层，热损失小。
【4-23】测定套管式换热器的总传热系数。数据如下：甲苯在内管中流动，质量流量为5000kg/h ，进口温度为80℃，出口温度为50℃。水在环隙流动，进口温度为15℃，出口温度为30℃。水与甲苯逆流流动，传热面积为.2
25m 。问所测得的总传热系数为多大？
解 甲苯/,1125000 80℃，50℃m q kg h T T ===，
8050
65℃2
m T +=
=, ./()3118610p c J kg K =?? 热负荷 ()..335000
186108050=77510W 3600
Q =
???-? 128050T T =→=℃℃
21
1230℃15℃
50℃35℃
t t t t ==←?=?= .50354252m t +?==℃ .225A m =
()./..m Q K W m K A t ?===???3
277510729 25425
气液相平衡
【5-5】空气中氧的体积分数为21%，试求总压为.101325kPa ，温度为10℃时，3
1m 水中最大可能溶解多少克氧？已知10℃时氧在水中的溶解度表达式为*.6331310p x =?，式中*p 为氧在气相中的平衡分压，单位为
kPa x ；为溶液中氧的摩尔分数。
解 总压.101325 p kPa =
空气中2O 的压力分数 .021A p p ==／体积分数 空气中2O 的分压 *..021101325 A p kPa =? 亨利系数 .6
331310E k P a =? (1) 利用亨利定律*A p Ex =计算
与气相分压..021101325A p kPa =?相平衡的液相组成为
*. ..626
02110132564210 331310
A p x kmol O kmol E ?===??．／溶液 此为1kmol 水溶液中最大可能溶解.6264210kmol O -? 因为溶液很稀，其中溶质很少
1kmol 水溶液≈1kmol 水=18 kg 水
10℃，水的密度 .39997kg m ρ=／ 故 1kmol 水溶液≈.3
189997m ／水
即
.318
9997
m 水中最大可能溶解.664210kmol -?氧 故 3
1m 水中最大可能溶解的氧量为
(642642109997)
3571018
kmol O --??=?
...4222357103211410O 114O kg g --??=?=
(2) 利用亨利定律*
A
A c p H
=
计算 () (536)
9997
=
= 167610／33131018
s s
H kmol m kPa EM ρ-≈
???? 31m 水中最大可能溶解的氧量为
*(..)(.).54
32
021101325 16761035710A A c p H kmol O m --==??=?／ 溶液 ...4222357103211410114kg O g O --??=?=
【5-6】含NH 3体积分数1.5%的空气-NH 3混合气，在20℃下用水吸收其中的NH 3总压为203kPa 。NH 3在水中的溶解度服从亨利定律。在操作温度下的亨利系数80E kPa =。试求氨水溶液的最大浓度，33NH ／kmol m 溶液。
解 气相中3NH 的摩尔分数.0015y =
总压203p kPa =，气相中3NH 的分压*.2030015A p py kPa ==? (1) 利用亨利定律*p Ex =计算 与气相分压
p 相平衡的液相中NH 3的摩尔分数为
*..20300150038180
A p x E ?===
3NH 水溶液的总浓度 .
/39982
18
s s
c kmol m M ρ≈=
水溶液中3NH 的最大浓度 .9982
0038118
A c cx ==
?． ./33211kmol NH m =溶液
(2) 利用亨利定律*
A
A c p H
=
计算 .,39982
80=
=0．693 kmol/(m kPa)8018
s s
E kPa H EM ρ=≈
??
()*(.)..3
320300150693211 kmol NH /m A A c p H ==?=溶液
【5-7】温度为20℃，总压为0.1M Pa 时，CO 2水溶液的相平衡常数为m=1660。若总压为1MPa 时，相平衡常数m 为多少？温度为20℃时的亨利系数E 为多少MPa ?
解 相平衡常数m 与总压p 成反比，
.'01 时 1660，1p MPa m p MPa === 时
.''01= 1660=1661
p m m
p =? 亨利系数 ''166 E mp m p MPa ===
吸收过程的速率
【5-10】如习题5-10附图所示，在一细金属管中的水保持25℃，在管的上口有大量干空气(温度25℃，总压101.325kPa)流过，管中的水汽化后在管中的空气中扩散，扩散距离为l00mm 。试计算在稳定状态下的汽化速率，()2kmol m s ?／。
解 25℃时水的饱和蒸气压为.32895kPa
从教材表5-2中查得，25℃，.101325kPa 条件下，H 2O 在空气中的分子扩散系数././2
4
2
025*******D cm s m s -==?。
扩散距离.m 10001Z mm ==，总压101.325 p kPa = 水表面处的水汽分压 .132895A p k P a = 空气分压 ..1110132532895B A p p p =-=- .9804 kPa =
管上口处有大量干空气流过，水汽分压20A p = 空气分压.2101325B p kPa = 空气分压的对数平均值为
...ln ln
.2121
32895
998101325
9804B B Bm B B p p p kPa p p -=
== 水的汽化速率
()12A A A Bm
D p
N p p RTZ p =
??- ()()..../ (472025610101325)
32895034510831429801998
kmol m s --?=??-=????
【5-12】用清水在吸收塔中吸收混合气中的溶质A ，吸收塔某截面上，气相主体中溶质A 的分压为5kPa ，液相中溶质A 的摩尔分数为0.015。气膜传质系数./()522510Y k kmol m s -=??，液膜传质系数
./()323510X k kmol m s -=??。气液平衡关系可用亨利定律表示，相平衡常数0.7m =。总压为.101325kPa 。
试求：(1)气相总传质系数Y K ，并分析吸收过程是气膜控制还是液膜控制；(2)试求吸收塔该截面上溶质A 的传质速率A N 。
解 (1)气相总传质系数Y K
42531110.74102102.510 3.510
Y Y X m K k k --=+=+=?+??? 4
4.0210=?
()52.488102kmol/m s Y K -=??
习题5-10附图
气膜阻力/()/421410Y k m s kmol =??，液膜阻为22210()/／x m k m s kmol =??。
气膜阻力与总阻力的比值为44
1/4100.9951/ 4.0210Y Y k K ?==?，为气膜控制。
(2)传质速率A N
5
0.0519101.3255
A A p Y p p ===--
.*..001500152070015200106110015
x X Y mX x =
====?=--．，．． ()()()2*....kmol/m .s 56248810005190010610310A Y N K Y Y --=-=??-=?
吸收塔的计算
【5-14】从矿石焙烧炉送出的气体含体积分数为9%的2SO ，其余视为惰性气体。冷却后送入吸收塔，用水吸收其中所含2SO 的95%。吸收塔的操作温度为30℃，压力为100kPa ，每小时处理的炉气量为3
1000m 30100kPa （℃、时的体积流量），所用液-气比为最小值的1.2倍。求每小时的用水量和出塔时水溶液组成。平衡关系数据为
解 ①最小液一-比*
min 1212
L G X X ??
=
?-??的计算 ..,..1111009
009 ==0098911009
y y Y y ==
-- ().,()...210951109500989000495Y Y ηη==-=-?=
吸收剂为水，20X =，总压100p kPa =
原料气中2SO 分压211000099SO P py kPa ==?=．
从平衡数据内插，得液相平衡溶解度2
20868
100kgSO kgH O
．
换算为摩尔比 *
././31086864
2441010018
X -=
=?
最小液-气比 *
min (1212)
00989000495385000244Y Y L G X X --??
=== ?-?? ②用水量计算
min
/....1212385462L L G G ??
==?= ???
已知炉气流量 /()31000 30100m h kPa ，℃
标准状态下理想气体的摩尔体积为3.m /kmol(..)224 27315101325K kPa ，
炉气的摩尔流量为
..kmol/h (273151001)
100039730315101325224
?
??=
惰性气体流量 G ..kmol /h 3971009361=-=（．） 吸收用水量 L ..k m o l /h
462361
1668=?= kg /h 4181668310=?=? ③出塔水溶液的组成
Y Y ..X .L /G .312100989000495
20310462
---=
==?
【5-15】在一吸收塔中，用清水在总压.01MPa 、温度20℃条件下吸收混合气体中的CO 2，将其组成从2%降至0.1%（摩尔分数）。20℃时CO 2水溶液的亨利系数144E MPa =。吸收剂用量为最小用量的1.2倍。试求：(1)液-气比L/G 及溶液出口组成1X 。(2)试求总压改为1MPa 时的L/G 及1X 。
解 (1)总压./101p MPa L G X =时及
..,..11221002
002041 0001011002
y Y Y X y =
==≈=--， //.144011440m E p ===
min .././12120020410001136900204114400Y Y L G Y m X --??
=
== ?--?? min
..121213691643L L G G ??
==?= ??? ()- (512120*********)
0118101643
G X X Y Y L -=+
-=+
=? (2) 总压1p MPa =时的/1L G X 及
/1441144m E p ===／ min ..(/)../0020410001
1369002041144
L G -=
=
min /.(/)...121213691643L G L G ==?= . (410020410001)
118101643
X --=
=?
从上述计算结果可知，总压从0.1MPa 增大到1MPa ，溶液出口组成从.5
11810-?增加到.4
11810-?。 【6-9】在压力为.101325kPa 的连续操作的精馏塔中分离含甲醇30%（摩尔分数）的甲醇水溶液。要求馏出液组成为0.98，釜液组成为0.01，均为摩尔分数。试求：(1)甲醇的回收率。(2)进料的泡点。
解 操作压力..101325，03F p kPa x ==摩尔分数 (1) 甲醇回收率A η计算
.....0．3001029
098001097
F W D W x x D F x x --===
-- (029098)
0976*******
D A F Dx Fx η=
=?= (2) 进料的泡点计算
在.101325p kPa =下甲醇的沸点为64.7℃，水的沸息为100℃，进料的泡点必在.647℃与100℃之间。 假设70℃t =，计算..12531，3117A B p kPa p kPa == 液相组成 (1013253117)
=0．74503125313117B A B
p p x p p --=
=>-- 计算的x 值大于已知的x 值，故所假设的温度t 偏小，再假设大些的t ，重新计算。将3次假设的t 与计算的x 值列于下表，并在习题6-9附图中绘成一条曲线，可知.03x =时的泡点为84℃t =。
习题6-9附表
【6-10】在一连续操作的精馏塔中分离苯一甲苯混合液，原料液中苯的组成为0.28（摩尔分数）。馏出液组成为0.98（摩尔分数）
，釜液组成为0.03（摩尔分数）。精馏段上升蒸气的流量/1000V kmol h =，从塔顶进入全凝器，冷凝为泡点液体，一部分以回流液L 进入塔顶，剩余部分作为馏出液D 采出。若回流比.=15L
R D
=
，试回答下列问题：(1)计算馏出液流量D 与精馏段下降液体流量L ；(2)计算进料量F 及塔釜釜液采出量W ；(3)若进料为饱和液体，计算提馏段下降液体流量L'与上升蒸气流量'V ；(4)若从塔顶进入全凝器的蒸气温度为82℃，试求塔顶的操作压力。苯与甲苯的饱和蒸气压用Antoine 方程计算，其计算式见例6-2。
习题6-9附图
解
(1) 已知/,.100015V kmol h R == 馏出液流量 .1000
400／1151
V D kmol h R =
==++ 精馏段下降液体流量 /?1000400600L V D kmol h =-=-= (2) 已知.../028，098，003，400F D W x x x D kmol h ====，代入式
F W
D W
x x D F x x -=- 求得进料流量 /1520F kmol h =
釜液采出量 /152********W F D k m o l h =-=-=
(3) 提馏段下降液体流量
'/152********L F L kmol h =+=+=
提馏段上升蒸气流量 '/1000V V kmol h == 或 ''/212011201000V L W k m o l h
=-=-= (4) 塔顶操作压力计算
82t =℃ 苯.10739A p kPa =
甲苯.4158B p kPa = 用露点与汽相组成的关系式
A B
A B
p p p y p p p -=
?
- 计算p ，已知0.98y =
(107394158)
098107394158
p p -?=- 解得操作压力 .1041p k P a
= 【6-13】在一常压下连续操作的精馏塔中分离某双组分溶液。该物系的平均相对挥发度.292α=。(1)离开塔顶第二理论板的液相组成.2075x =（摩尔分数），试求离开该板的汽相组成2y ；(2)从塔顶第一理论板进入第二理论板的液相组成.10088x =（摩尔分数），若精馏段的液-汽比L/V 为2/3，试用进、出第二理论板的汽液两相的物料衡算，计算从下面第三理论板进入第二理论板的汽相组成，如习题6-13附图所示；(3)若为泡点回流，试求塔顶回流比R ；(4)试用精馏段操作线方程，计算馏出液组成D x 。
解 (1)因为是理论板，22与y x 为平衡关系。用相平衡方程从
.22075计算x y =。
()...()..222292075
08981112921075
x y x αα?=
==+-+-?
(2) 已知.../1223088，075，0898，／23，求x x y L V y ====。 第二板易挥发组分的物料衡算为
()()2312V y y L x x -=- ()3212L
y y x x V
=-
- ().2
0．
8980．880750．8113
=--= (3) 计算回流比
R
习题6-13附图
2
，213
R L R R V ===+ (4) 精馏段操作线方程
111
D n n x R
y x R R -=
+++ 将..12088、0898及2x y R ===代入，求得
.0934D x =
【6-14】在一连续操作的精馏塔中分离某双组分溶液。其进料组成为0.3，馏出液组成为0.95，釜液组成为0.04，均为易挥发组成的摩尔分数。进料热状态参数q=1.2，塔顶液相回流比2R =。试写出本题条件下的精馏段及提馏段操作线方程。
解 (1)精馏段操作线方程 已知.2、095D R x ==
(2095)
06670317112121
D x R y x x x R R =
+=+=+++++ (2) 提馏段操作线方程 已知....03、095、004、2、12F D W x x x R q =====，计算塔釜汽相回流比'R 。
()
()'1一1F W D W D F D F
x x x x
R R q x x x x --=++--
....()
(.) (03004095004)
21121148
0950309503
--=++-=-- '....''..114810041680027148148
W x R y x x x R R ++=
-=-=- 【6-15】某连续操作的精馏塔，泡点进料。已知操作线方程如下， 精馏段 ..080172y x =+ 提馏段 ..130018y x =-
试求塔顶液体回流比R 、馏出液组成、塔釜汽相回流比R'、釜液组成及进料组成。 解 (1) 回流比R 精馏段操作线方程的.081
R
R =+，求得4R =。 (2) 馏出液组成D x 精馏段操作线方程的
.=01721
D
x R +，求得0．86D x =（摩尔分数）。 (3) 塔釜汽相回流比R' 由提馏段操作线方程的'.'
1
13R R +=，求得'.3333R =。 (4) 釜液组成W x 由提馏段操作线方程的.'
0018W
x R =，求得0．06W x =。 (5) 进料组成F x
泡点进料时1q =，将...4、086、3333、006、1D W R x R x q =====代入式
'()
()11F W D W D F D F
x x x x
R R q x x x x --=++---
求得 .038F x =
另一解法：因泡点进料，则q 线为垂直线，两操作线交点的横坐标为F x 。 由精馏段操作线 ..080172F F y x =+ 与提馏段操作线 ..130018F F y x =- 联立求解，可得 .038F x =
【6-18】想用一常压下连续操作的精馏塔分离苯的质量分数为0.4的苯-甲苯混合液。要求馏出液中苯的摩尔分数为0.94，釜液中苯的摩尔分数为0.06。塔顶液相回流比R=2，进料热状态参数q=1.38，苯-甲苯溶液的平均相对挥发度α=2.46。试用逐板法计算理论板数及加料板位置。
解 先将进料组成由质量分数0.4换算为摩尔分数。苯的摩尔质量为78，甲苯的摩尔质量为/92kg kmol 。
./.././0478
0440*******
F x =
=+
已知.....044，094，006，2，138，246F D W x x x R q α======。 相平衡方程 ()..1246146
y
y
x y
y αα==
--- ()1
精馏段操作线方程
(2094)
06670313112121
D x R y x x x R R =
+=+=+++++ ()2 塔釜汽相回流比' R ()() '11F W D W D F D F
x x x x
R R q x x x x --=++---
....()(.).. (0440********)
211381295094044094044
--=+?+-?=--
提馏段操作线方程
'....''..12951006
13400203295295
W x R y x x x R R ++=
-=-=- () 3 两操作线交点的横坐标
()()11F D
f R x q x x R q ++-=
+
().(.) (210441381)
094
0496
2138
+?+-?=
=+ 理论板数计算：先交替使用相平衡方程(1)与精馏段操作线方程(2)计算如下
..110940864D y x x ==→= ..2208890765y x =→= ..3308240655y x =→= ..4407500549y x =→= ..5506790443y x =→= ..6606220400y x =→=
..7705800360f y x x =→=<
第7板为加料板。
以下交替使用提馏段操作线方程(3)与相平衡方程(1)计算如下
.70360x =
..8804620258y x =→= ..9903260164y x =→= ..101002000092y x =→= ..1111010300447W y x x =→=<
总理论板数为11（包括蒸馏釜），精馏段理论板数为6，第7板为加料板。
《化工原理》第四版习题答案解析
《化工原理》第四版习题答案解析
绪 论 【0-1】 1m 3水中溶解0.05kmol CO 2，试求溶液中CO 2的摩尔分数，水的密度为100kg/m 3。 解 水33kg/m kmol/m 1000 100018 = CO 2的摩尔分数 (4005) 89910100000518 -= =?+ x 【0-2】在压力为101325Pa 、温度为25℃条件下，甲醇在空气中达到饱和状态。试求：(1)甲醇的饱和蒸气压A p ；(2)空气中甲醇的组 成，以摩尔分数 A y 、质量分数ωA 、浓度A c 、质量浓度ρA 表示。 解 (1)甲醇的饱和蒸气压 o A p .lg ..1574997197362523886 =- +o A p .169=o A p kPa (2) 空气中甲醇的组成 摩尔分数 (169) 0167101325 = =A y 质量分数 ...(.)016732 01810167321016729 ω?= =?+-?A 浓度 3..kmol/m .A A p c RT -= ==??316968210 8314298 质量浓度 ../A A A c M kg m ρ-=??=3368210320218 = 【0-3】1000kg 的电解液中含NaOH 质量分数10%、NaCl 的质量分数10%、2H O 的质量分数80%，用真空蒸发器浓缩，食盐结 晶分离后的浓缩液中含 NaOH 50%、NaCl 2%、2H O 48%，均为质量分数。试求：(1)水分蒸发量；(2)分离的食盐量；(3)食盐分离 后的浓缩液量。在全过程中，溶液中的 NaOH 量保持一定。 解 电解液1000kg 浓缩液中 NaOH 1000×0.l=100kg NaOH ω=0.5（质量分数） NaOH 1000×0.l=100kg NaCl ω=0.02（质量分数） 2H O 1000×0.8=800kg 2H O ω =0.48（质量分数） 在全过程中，溶液中 NaOH 量保持一定，为100kg 浓缩液量为/.10005 200=kg 200kg 浓缩液中，水的含量为200×0.48=96kg ，故水的蒸发量为800-96=704kg 浓缩液中 NaCl 的含量为200×0.02=4kg ，故分离的 NaCl 量为100-4=96kg
化工原理第四版陈敏恒答案
化工原理陈敏恒第三版上册答案 【篇一：化工原理答案第三版思考题陈敏恒】 lass=txt>传质是体系中由于物质浓度不均匀而发生的质量转移过程。 3.在传质理论中有代表性的三个模型分别为双膜理论、溶质渗透理 论、表面更新理论。 5. 根据双膜理论两相间的传质阻力主要集中在相界面两侧的液膜和 气膜中，增加气液两相主体的湍流程度，传质速率将增大。 8、操作中精馏塔，保持f,q,xf,d不变，（1）若采用回流比r小于最小回流比rmin，则xd减小，xw增大（2）若r增大，则xd增大, xw减小 ,l/v增大。 9、连续精馏塔操作时，增大塔釜蒸汽用量，而回流量及进料状态 f,xf,q不变，则l/v变小，xd变小，xw变小。 10、精馏塔设计时采用的参数f,q,xf,d,xd,r均为定值，若降低塔顶回流液的温度，则塔内 实际下降液体量增大，塔内实际上升蒸汽量增大，精馏段液汽比增 大，所需理论板数减小。 11、某精馏塔的设计任务：原料为f,xf，要求塔顶为xd，塔底为xw，设计时若已定的塔釜上升蒸汽量v’不变，加料热状况由原来的 饱和蒸汽改为饱和液体加料，则所需理论板数nt 增加，精馏段上升蒸汽量v 减少，精馏段下降液体量l 减少，提馏段下降液体量l’ 不变。（增加、不变、减少） 不变，增大xf,，则：d 12、操作中的精馏塔，保持f,q，xd,xw,v’， 变大,r变小,l/v变小（变大、变小、不变、不确定） 1.何种情况下一般选择萃取分离而不选用蒸馏分离? 萃取原理: 原理利用某溶质在互不相溶的溶剂中的溶解度利用某溶质在互不相溶的溶剂中的溶解度互不相溶的溶剂中的不同，用一种溶剂(溶解度大的）不同，用一种溶剂(溶解度大的）把溶质从另一种溶剂（溶解度小的）中提取出来，从另一种溶剂（溶解度小的） 中提取出来，再用分液将它们分离开来。分液将它们分离开来再用分液将它们分离开来。萃取适用于微溶的物质跟溶剂分离, 蒸馏原理：利用互溶的液体混合物中各组分的沸点不同，利用互溶的液体混合物中各组分的沸点不同，给液体混合物加热，使其中的 某一组分变成蒸气再给液体混合物加热，冷凝成液体，从而达到分 离提纯的目的。冷凝成液体，从而达到分离提纯的目的。蒸馏一般
化工原理第四版思考题标准答案
化工原理第四版思考题答案
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3-2 球形颗粒在流体中从静止开始沉降，经历哪两个阶段？何谓固体颗粒在流体中的沉降速度？沉降速度受那些因素的影响？ 答：1、加速阶段和匀速阶段；2、颗粒手里平衡时，匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度t μ3、影响因素由沉降公式确定ξρρ以及、、p p d 。（93页3-11式） 3-6 球形颗粒于静止流体中在重力作用下的自由沉降都受到哪些力的作用？其沉降速度受哪 些因素影响? 答：重力，浮力，阻力；沉降速度受 颗粒密度、流体密度 、颗粒直径及阻力系数有关 3-7 利用重力降尘室分离含尘气体中的颗粒，其分离条件是什么？ 答：停留时间>=沉降时间（t u u H L ≥) 3-8 何谓临界粒径？何谓临界沉降速度？ 答：能 100%除去的最小粒径；临界颗粒的沉降速度。 3-9 用重力降尘室分离含尘气体中的尘粒，当临界粒径与临界沉降速度为一定值时，含尘气 体的体积流量与降尘室的底面积及高度有什么关系？ 答：成正比 WL V · u q t s ≤ 3-10 当含尘气体的体积流量一定时，临界粒径及临界沉降速度与降尘室的底面积 WL 有什么 关系。 答：成反比 3-12 何谓离心分离因数？提高离心分离因数的途径有哪些？ 答：离心分离因数：同一颗粒所受到离心力与重力之比；提高角速度，半径（增大转速） 3-13 离心沉降与重力沉降有何不同？ 答：在一定的条件下，重力沉降速度是一定的，而离心沉降速度随着颗粒在半径方向上的位置不同而变化。 3-15 要提高过滤速率，可以采取哪些措施？ 答：过滤速率方程 () e d d V V P A V +?=γμυτ 3-16 恒压过滤方程式中，操作方式的影响表现在哪里？ 答： 3-17 恒压过滤的过滤常数 K 与哪些因素有关？ 答：μγυP K ?=2表明K 与过滤的压力降及悬浮液性质、温度有关。 第四章 传热 4-1 根据传热机理的不同，有哪三种基本传热方式？他们的传热机理有何不同？ 答：三种基本方式：热传导、对流传热和辐射传热。 ①热传导（简称导热）：热量不依靠宏观混合运动而从物体中的高温区向低温区移动的过程。 在固体、液体和气体中都可以发生。 ②对流传热：由流体内部各部分质点发生宏观运动而引起的热量传递过程，只能发生在有流体流动的场合。③热辐射：因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。可以在完全真空的地方传递而无需任何介质。 4-2 傅立叶定律中的负号表示什么意思？ 答：热量传递的方向沿着温度梯度下降的方向。 4-3 固体、液体、气体三者的热导率比较，哪个大，哪个小？ 答：一般固体>液体>气体
化工原理试题库(含答案)
化工原理试题库 试题一 一：填空题（18分） 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH =__________Pa. 该地区的大气压为 720mmHg 。 2、 常温下水的密度为1000 3m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动，其流动类 型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范 围为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 K Kg Kj C C .187.4==冷水热水 试题一答案： 一、 填充题 1、8.7m 02H ,pa 41053.8?. 2、53 10310.11000.3.1.0?== = -μ ρ du R e 湍流。 1、 层流、过渡流和湍流。 2、 增加、降低。 3、 3-8s m 、8-15s m 。 4、 启动前应灌满液体，关出口阀门、用调节阀调节流量；往复泵启动前不需灌液，开旁路阀、用旁 路阀来调节流量的。 5、 分散、连续。 6、 过滤、洗涤、卸渣、清洗滤布、重整。 7、 热传导、对流传热、热辐射。 10、间壁式、混合式、蓄热式、热管。 11、称为对流传热膜糸数。当流体与壁面温度差为1K 时，通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。增加流程、加拆流挡板。 12、滴状冷凝和膜状冷凝。滴状冷凝成小液滴沿壁面直接落下。 试题二
化工原理课后思考题答案 王志魁
第二章流体输送机械 2-1流体输送机械有何作用？ 答：提高流体的位能、静压能、流速，克服管路阻力。 2-2离心泵在启动前，为什么泵壳内要灌满液体？启动后，液体在泵内是怎样提高压力的？泵入口的压力处于什么状体？ 答：离心泵在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气的密度很小，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（气缚）； 启动后泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体 沿着叶片间的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转变为静压能。 泵入口处于一定的真空状态（或负压） 2-3离心泵的主要特性参数有哪些？其定义与单位是什么？ 1、流量qv:单位时间内泵所输送到液体体积，m3/s, m3/min, m3/h.。 2、扬程H：单位重量液体流经泵所获得的能量，J/N，m 3、功率与效率： 轴功率P：泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。 有效功率Pe： 效率： 2-4离心泵的特性曲线有几条？其曲线的形状是什么样子？离心泵启动时，为什么要关闭出口阀门？ 答：1、离心泵的H、P、与qv之间的关系曲线称为特性曲线。共三条； 2、离心泵的压头H一般随流量加大而下降 离心泵的轴功率P在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。 与qv先增大，后减小。额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵的设计点，对应的值称为最佳工况参数。 3、关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以保护电动机。 2-5什么是液体输送机械的扬程？离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的？液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响？
化工原理第四版答案
第二章 流体输送机械 【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。 解 水在15℃时./39957kg m ρ=，流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =，真空表30V p kPa =-（表压） 压力表与真空表测压点垂直距离00.35 h m = 管径..12035031d m d m ==， 流速 / ./(.) 122 1 540360015603544V q u m s d ππ == =? . ../.2 2 1212035156199031d u u m s d ???? ==?= ? ????? 扬程 2 2 2102M V p p u u Ηh ρg g --=++ ()(.)(.)....?--?-=++ ??3322 35010301019915603599579812981 ....m =++=0353890078393 水柱 【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3的水溶液，其他性质可视为与水相同。若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：(1)泵的压头（扬程）有无变化；(2)若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；(3)泵的轴功率有无变化。 解 (1)液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。（见教材） (2)液体密度增大，则出口压力表读数将增大。 (3)液体密度ρ增大，则轴功率V q gH P ρη = 将增大。 【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？ 解 (1)已知/,/V q m h H m kg m ρ===33 1820 1000水柱， 有效功率 .e V P q gH W ρ== ???=18 1000981209813600 (2) 转速 /min 11450n r =时流量3118V q m h =／，扬程1220m H O H =柱
(完整版)《化工原理》试题库答案(2)
《化工原理》试题库答案 一、选择题 1．当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（A）。 A.质量流量 B.体积流量 C.流速 D.静压能 2. 孔板流量计是( C )。 A. 变压差流量计，垂直安装。 B. 变截面流量计，垂直安装。 C. 变压差流量计，水平安装。 D. 变截面流量计，水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中，宜采用改变出口阀门的开度调节流量的是（C）。 A．齿轮泵 B. 旋涡泵 C. 离心泵 D. 往复泵 4．下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（B）。 A．增加离心泵的排液高度。 B. 增加离心泵的吸液高度。 C. 启动前，泵内没有充满被输送的液体。 D. 启动前，没有关闭出口阀门。 5．水在规格为Ф38×2.5mm的圆管中以0.1m/s的流速流动，已知水的粘度为1mPa·s则其流动的型态为（C）。 A.层流 B. 湍流 C. 可能是层流也可能是湍流 D. 既不是层流也不是湍流 6．下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（D）。 A. 位能 B. 动能 C. 静压能 D. 热能 7．在相同进、出口温度条件下，换热器采用（A）操作，其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B. 并流 C. 错流 D. 折流 8．当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（C）也增大。 A．流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9．下列换热器中，需要热补偿装置的是（A）。 A．固定板式换热器 B.浮头式换热器 C.U型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（D）。 A. 热传导 B. 对流 C. 热辐射 D.对流传热 11.流体在管内呈湍流流动时B。 A.Re≥2000 B. Re>4000 C. 2000 第四章 传 热 热传导 【4-1】有一加热器，为了减少热损失，在加热器的平壁外表面，包一层热导率为(m·℃)、厚度为300mm 的绝热材料。已测得绝热层外表面温度为30℃，另测得距加热器平壁外表面250mm 处的温度为75℃，如习题4-1附图所示。试求加热器平壁外表面温度。 解 2375℃, 30℃t t == 计算加热器平壁外表面温度1t ，./()W m λ=?016℃ (1757530025005016016) t --= ..145 025********t =?+=℃ 【4-2】有一冷藏室，其保冷壁是由30mm 厚的软木做成的。软木的热导率λ= W/(m·℃)。若外表面温度为28℃，内表面温 度为3℃，试计算单位表面积的冷量损失。 解 已 知 .(),.123℃, 28℃, =0043／℃ 003t t W m b m λ==?=， 则单位表面积的冷量损失为 【4-3】用平板法测定材料的热导率，平板状材料的一侧用电热器加热，另一侧用冷水冷却，同时在板的两侧均用热电偶测量其表面温度。若所测固体的表面积为0.02m 2 ，材料的厚度为0.02m 。现测得电流表的读数为2.8A ，伏特计的读数为140V ，两侧温度分别为280℃和100℃，试计算该材料的热导率。 解 根据已知做图 热传导的热量 .28140392Q I V W =?=?= .().() 12392002 002280100Qb A t t λ?= = -- 【4-4】燃烧炉的平壁由下列三层材料构成：耐火砖层，热导率λ=(m·℃)，厚度230b mm =；绝热砖层，热导率λ=(m·℃)；普通砖层，热导率λ=(m·℃)。 耐火砖层内侧壁面温度为1000℃，绝热砖的耐热温度为940℃，普通砖的耐热温度为130℃。 (1) 根据砖的耐热温度确定砖与砖接触面的温度，然后计算绝热砖层厚度。若每块绝热砖厚度为230mm ，试确定绝热砖层的厚度。 (2) 若普通砖层厚度为240mm ，试计算普通砖层外表面温度。 解 (1)确定绝热层的厚度2b 温度分布如习题4-4附图所示。通过耐火砖层的热传导计算热流密度q 。 习题4-1附图 习题4-3附图 第二章 流体输送机械 2-1 流体输送机械有何作用？ 答：提高流体的位能、静压能、流速，克服管路阻力。 2-2 离心泵在启动前，为什么泵壳内要灌满液体？启动后，液体在泵内是怎样提高压力的？泵入口的压力处于什么状体？ 答：离心泵在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气的密度很小，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（气缚）； 启动后泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转变为静压能。 泵入口处于一定的真空状态（或负压） 2-3 离心泵的主要特性参数有哪些？其定义与单位是什么？ 1、流量q v : 单位时间内泵所输送到液体体积，m 3/s, m 3/min, m 3/h.。 2、扬程H ：单位重量液体流经泵所获得的能量，J/N ，m 3、功率与效率： 轴功率P ：泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。 有效功率P e ：gH q v ρ=e P 效率η：p P e =η 2-4 离心泵的特性曲线有几条？其曲线的形状是什么样子？离心泵启动时，为什么要关闭出口阀门？ 答：1、离心泵的H 、P 、η与q v 之间的关系曲线称为特性曲线。共三条； 2、离心泵的压头H 一般随流量加大而下降 离心泵的轴功率P 在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。 η与q v 先增大，后减小。额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵的设计点，对应的值称为最佳工况参数。 3、关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以保护电动机。 2-5 什么是液体输送机械的扬程？离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的？液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响？ 答：1、单位重量液体流经泵所获得的能量 2、在泵的进、出口管路处分别安装真空表和压力表，在这两处管路截面1、2间列伯努利方程得： f V M H g u u g P P h H ∑+-+-+=221220ρ 3、离心泵的流量、压头均与液体密度无关，效率也不随液体密度而改变，因而当被输送液体密度发生变化时，H-Q 与η-Q 曲线基本不变，但泵的轴功率与液体密度成正比。当被输送液体的粘度大于常温水的粘度时，泵内液体的能量损失增大，导致泵的流量、扬程减小，效率下降，但轴功率增加，泵的特性曲线均发生变化。 2-6 在测定离心泵的扬程与流量的关系时，当离心泵出口管路上的阀门开度增大后，泵出口压力及进口处的液体压力将如何变化？ 绪论 【0-1】1m3水中溶解0.05kmol CO2，试求溶液中CO2的摩尔分数，水的密度为100kg/m3。 解水 CO2的摩尔分数 【0-2】在压力为101325、温度为25℃条件下，甲醇在空气中达到饱和状态。试求： (1)甲醇的饱和蒸气压；(2)空气中甲醇的组成，以摩尔分数、质量分数、浓度、质量浓度表示。 解(1)甲醇的饱和蒸气压 (2)空气中甲醇的组成 摩尔分数 质量分数 浓度 质量浓度 【0-3】1000kg的电解液中含质量分数10%、的质量分数10%、的质量 分数80%，用真空蒸发器浓缩，食盐结晶分离后的浓缩液中含50%、2%、 48%，均为质量分数。试求：(1)水分蒸发量；(2)分离的食盐量；(3)食盐分离后的浓缩 液量。在全过程中，溶液中的量保持一定。 解电解液1000kg浓缩液中 1000×0.l=100kg=0.5（质量分数） 1000×0.l=100kg=0.02（质量分数） 1000×0.8=800kg=0.48（质量分数） 在全过程中，溶液中量保持一定，为100kg 浓缩液量为 200kg浓缩液中，水的含量为200×0.48=96kg，故水的蒸发量为800-96=704kg 浓缩液中的含量为200×0.02=4kg，故分离的量为100-4=96kg 第一章流体流动 流体的压力 【1-1】容器A中的气体表压为60kPa，容器B中的气体真空度为Pa。试分别求出A、B二容器中气体的绝对压力为若干帕，该处环境的大气压力等于标准大气压力。 解标准大气压力为101.325kPa 容器A的绝对压力 容器B的绝对压力 【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 出口绝对压力 进、出口的压力差 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，正辛烷的摩尔质量为。 将摩尔分数换算为质量分数 正庚烷的质量分数 正辛烷的质量分数 从附录四查得20℃下正庚烷的密度，正辛烷的密度为 混合液的密度 【1-4】温度20℃，苯与甲苯按4:6的体积比进行混合，求其混合液的密度。 解20℃时，苯的密度为，甲苯的密度为。 混合液密度 【1-5】有一气柜，满装时可装混合气体，已知混合气体各组分的体积分数为 绪 论 【0-1】 1m 3水中溶解0.05kmol CO 2，试求溶液中CO 2的摩尔分数，水的密度为100kg/m 3。 解 水33kg/m kmol/m 1000 100018 = CO 2的摩尔分数 (4005) 89910100000518 -= =?+ x 【0-2】在压力为101325Pa 、温度为25℃条件下，甲醇在空气中达到饱和状态。试求：(1)甲醇的饱和蒸气压A p ；(2)空气中甲醇的组 成，以摩尔分数 A y 、质量分数ωA 、浓度A c 、质量浓度ρA 表示。 解 (1)甲醇的饱和蒸气压 A p .lg ..157499 7197362523886 =- +A p .169=A p kPa (2) 空气中甲醇的组成 摩尔分数 (169) 0167101325 = =A y 质量分数 ...(.)016732 01810167321016729 ω?= =?+-?A 浓度 3..kmol/m .A A p c RT -= ==??316968210 8314298 质量浓度 ../A A A c M kg m ρ-=??=3368210320218 = 【0-3】1000kg 的电解液中含NaOH 质量分数10%、NaCl 的质量分数10%、2H O 的质量分数80%，用真空蒸发器浓缩，食盐结 晶分离后的浓缩液中含 NaOH 50%、NaCl 2%、2H O 48%，均为质量分数。试求：(1)水分蒸发量；(2)分离的食盐量；(3)食盐分离 后的浓缩液量。在全过程中，溶液中的 NaOH 量保持一定。 解 电解液1000kg 浓缩液中 NaOH 1000×0.l=100kg NaOH ω=0.5（质量分数） NaOH 1000×0.l=100kg NaCl ω=0.02（质量分数） 2H O 1000×0.8=800kg 2H O ω =0.48（质量分数） 在全过程中，溶液中 NaOH 量保持一定，为100kg 浓缩液量为/.10005 200=kg 200kg 浓缩液中，水的含量为200×0.48=96kg ，故水的蒸发量为800-96=704kg 浓缩液中 NaCl 的含量为200×0.02=4kg ，故分离的 NaCl 量为100-4=96kg 4.什么是传质?简要说明传质有哪些方式? 传质是体系中由于物质浓度不均匀而发生的质量转移过程。 3.在传质理论中有代表性的三个模型分别为双膜理论、溶质渗透理论、表面更新理论。 5. 根据双膜理论两相间的传质阻力主要集中在相界面两侧的液膜和气膜中，增加气液两相主体的湍流程度，传质速率将增大。 8、操作中精馏塔，保持F,q,xF,D不变，（1）若采用回流比R小于最小回流比Rmin，则x D减小，xW增大（2）若R增大，则xD增大, xW减小,L/V增大。 9、连续精馏塔操作时，增大塔釜蒸汽用量，而回流量及进料状态F,xF,q不变，则L/V变小，xD变小，xW变小。10、精馏塔设计时采用的参数F,q,xF,D,xD,R均为定值，若降低塔顶回流液的温度，则塔内实际下降液体量增大，塔内实际上升蒸汽量增大，精馏段液汽比增大，所需理论板数减小。 11、某精馏塔的设计任务：原料为F,xF，要求塔顶为xD，塔底为xW，设计时若已定的塔釜上升蒸汽量V’不变，加料热状况由原来的饱和蒸汽改为饱和液体加料，则所需理论板数NT 增加，精馏段上升蒸汽量V 减少，精馏段下降液体量L 减少，提馏段下降液体量L’不变。（增加、不变、减少） 12、操作中的精馏塔，保持F,q，xD,xW,V’,不变，增大xF,，则：D变大,R变小,L/V变小（变大、变小、不变、不确定） 1.何种情况下一般选择萃取分离而不选用蒸馏分离? 萃取原理: 原理利用某溶质在互不相溶的溶剂中的溶解度利用某溶质在互不相溶的溶剂 中的溶解度互不相溶的溶剂中的不同，用一种溶剂(溶解度大的）不同，用一种溶剂(溶解度大的）把溶质从另一种溶剂（溶解度小的）中提取出来，从另一种溶剂（溶解度小的）中提取出来，再用分液将它们分离开来。分液将它们分离开来再用分液将它们分离开来。萃取适用于微溶的物质跟溶剂分离, 蒸馏原理：利用互溶的液体混合物中各组分的沸点不同，利用互溶的液体混合物中各组分的沸点不同，给液体混合物加热，使其中的某一组分变成蒸气再给液体混合物加热，冷凝成液体，从而达到分离提纯的目的。冷凝成液体，从而达到分离提纯的目的。蒸馏一般用于分离沸点相差较大的液体混合物。也可用于除去水中或其他液体中的难挥发或物。2.蒸馏和蒸发有什么区别? 蒸馏：指利用液体混合物中各组分挥发性的差异而将组分分离的传质过程。 蒸发：是液体在任何温度下发生在液体表面的一种缓慢的汽化现象。 即：前者分离液体混合物，后者则没这方面要求。 蒸馏与蒸发的原理相同，都是使液体加热挥发二者的目的不同，操作也有不同之处蒸馏是用于分离沸点差异显著的两种液体组成的混合物或提取溶液中的溶剂，蒸发是用于提取溶液中的溶质 第八章气体吸收 问题1. 吸收的目的和基本依据是什么? 吸收的主要操作费用花费在哪? 答1．吸收的目的是分离气体混合物。 基本依据是气体混合物中各组份在溶剂中的溶解度不同。 操作费用主要花费在溶剂再生，溶剂损失。 1.在层流流动中，若流体的总流率不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的（ C ）倍。 A. 2； B. 6； C. 4； D. 1。 2.流体在圆形直管内作强制湍流时，其对流传热系数α与雷诺准数的n 次方成正比，其中的n 值为（ B ） A . 0.5 B. 0.8 C. 1 D. 0.2 3.计算管路系统突然扩大和突然缩小的局部阻力时，速度值应取为（ C ） A. 上游截面处流速 B 下游截面处流速 C 小管中流速 D 大管中流速 4.阻力系数法将局部阻力表示成局部阻力系数与动压头的乘积，管出口入容器的阻力系数为( A ) A.1.0 B.0.5 C.0.35 D.0.75 5.有两种关于粘性的说法：( A ) ①无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。 ②粘性只有在流体运动时才表现出来。 A.这两种说法都对； B.这两种说法都不对； C.第一种说法对，第二种说法不对； D.第二种说法对，第一种说法不对。 第二章流体输送机械 1.往复泵在操作中( A ) 。 A.不开旁路阀时，流量与出口阀的开度无关 B.允许的安装高度与流量无关 C.流量与转速无关 D.开启旁路阀后，输入的液体流量与出口阀的开度无关 2.一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出 口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。发生故障的原因是( D ) A. 忘了灌水 B. 吸入管路堵塞 C. 压出管路堵塞 D. 吸入管路漏气 3.离心泵吸入管路底阀的作用是（ B ）。 A.阻拦液体中的固体颗粒 B.防止启动前充入的液体从泵内漏出 C.避免出现气蚀现象 D.维持最低的允许吸上高度 4.为了安全起见，离心泵的实际安装高度应比理论安装高度（ B ）。 A.高 B.低 C.相等 C.不确定 5.齿轮泵的流量调节采用（ C ）。 A.出口阀 B.进口阀 C.回流装置 D.以上三种均可 6.离心泵启动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不致超 负荷工作，这是因为（ A ）。 0≈0 B. >0>0 C. <0<0 7.离心泵的调节阀开大时，则（ B ）。 A.吸入管路的阻力损失不变 B.泵出口的压力减小 、选择题 1 ?当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（ A ） A. 质量流量 B.体积流量 2. 孔板流量计是（C ）。 A. 变压差流量计，垂直安装。 C.变压差流量计，水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中，宜采 用改变出口阀门的开度调节流量的是（ C ） A .齿轮泵 B.旋涡泵 C.离心泵 D.往复泵 4. 下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（ B ）o A .增加离心泵的排液高度。 B.增加离心泵的吸液高度。 C.启动前，泵内没有充满被输送的液体。 D.启动前，没有关闭岀口阀门。 5?水在规格为 ①38 x 2.5mm 勺圆管中以0.1m/s 的流速流动，已知水的粘度为 1mPa-s 则其流动的型态为 （C ）o A. 层流 B.湍流 C.可能是层流也可能是湍流 D.既 不是层流也不是湍流 6?下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（ D ）o A. 位能 B.动能 C.静压能 D.热能 7?在相同进、出口温度条件下，换热器采用（ A ）操作，其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B.并流 C.错流 D.折流 &当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（ C ）也增大。 A .流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9?下列换热器中，需要热补偿装置的是（ A ）o A ?固定板式换热器 B.浮头式换热器 C.U 型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（ D ） A. 热传导 B.对流 C.热辐射 D.对流传热 11. 流体在管内呈湍流流动时 _____ B ____ o A. R e > 2000 B. Re>4000 C. 2000 第三章机械分离 一、名词解释（每题2分） 1. 非均相混合物 物系组成不同，分布不均匀，组分之间有相界面 2. 斯托克斯式 3. 球形度 s 非球形粒子体积相同的球形颗粒的面积与球形颗粒总面积的比值 4. 离心分离因数 离心加速度与重力加速度的比值 5. 临界直径dc 离心分离器分离颗粒最小直径 6．过滤 利用多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作 7. 过滤速率 单位时间所产生的滤液量 8. 过滤周期 间歇过滤中过滤、洗涤、拆装、清理完成一次过滤所用时间 9. 过滤机生产能力 过滤机单位时间产生滤液体积 10. 浸没度 转筒过滤机浸没角度与圆周角比值 二、单选择题（每题2分） 1、自由沉降的意思是_______。 Ａ颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计 Ｂ颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度 Ｃ颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用 Ｄ颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程 D 2、颗粒的沉降速度不是指_______。 Ａ等速运动段的颗粒降落的速度 Ｂ加速运动段任一时刻颗粒的降落速度 Ｃ加速运动段结束时颗粒的降落速度 Ｄ净重力（重力减去浮力）与流体阻力平衡时颗粒的降落速度 B 3、对于恒压过滤_______。 A 滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的?2倍 B 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍 C 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍 D 当介质阻力不计时,滤液体积增大一倍,则过滤时间增大至原来的4倍 D 4、恒压过滤时，如介质阻力不计，滤饼不可压缩，过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量___ 。 Ａ增大至原来的2倍Ｂ增大至原来的4倍 Ｄ增大至原来的倍 第一章习题 静压强及其应用 1. 用图示的U形压差计测量管道A点的压强，U形压差计与管道的连接导管中充满水。指示剂为汞，读数R=120mm，当地大气压p a=760mmHg，试求： (1) A点的绝对压强，Pa； (2) A点的表压，mH2O。 2. 为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采用图示的装置。测量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。今测得U形压差计读数为R=130mm，通气管距贮槽底面h=20cm，贮槽直径为2m，液体密度为980kg/m3。试求贮槽内液体的储存量为多少吨？ 3. 一敞口贮槽内盛20℃的苯，苯的密度为880kg/m3。液面距槽底9m，槽底侧面有一直径为500mm的人孔，其中心距槽底600mm，人孔覆以孔盖，试求： (1) 人孔盖共受多少液柱静压力，以kg(f)表示； (2) 槽底面所受的压强是多少Pa？ 4. 附图为一油水分离器。油与水的混合物连续进入该器，利用密度不同使油和水分层。油由上部溢出，水由底部经一倒U形管连续排出。该管顶部用一管道与分离器上方相通，使两处压强相等。已知观察镜的中心离溢油口的垂直距离H s=500mm，油的密度为780kg/m3，水的密度为1000kg/m3。今欲使油水分界面维持在观察镜中心处，问倒U形出口管顶部距分界面的垂直距离H应为多少？ 因液体在器内及管内的流动缓慢，本题可作静力学处理。 5. 用一复式U形压差计测定水管A、B两点的压差。指示液为汞，其间充满水。今测得h1 =1.20m，h2 =0.3m，h3 =1.30m，h4 =0.25m，试以N/m2为单位表示A、B两点的压差Δp。 第三章 沉降与过滤 沉 降 【3-1】密度为1030kg/m 3、直径为400m μ的球形颗粒在150℃的热空气中降落，求其沉降速度。 解 150℃时，空气密度./30835kg m ρ=，黏度.524110Pa s μ-=??颗粒密度/31030p kg m ρ=，直径4410p d m -=?假设为过渡区，沉降速度为 ()(.)()./..1 12 2 2 2 3 3 4 5 449811030410179225225241100835p t p g u d m s ρρμρ--??-???==??=????????????? 验算 .Re ..45 4101790．835=248 24110p t d u ρμ--???==?为过渡区 【3-2】密度为2500kg/m 3的玻璃球在20℃的水中和空气中以相同的速度沉降。试求在这两种介质中沉降的颗粒直径的比值，假设沉降处于斯托克斯定律区。 解 在斯托克斯区，沉降速度计算式为 ()/2 18t p p u d g ρρμ =-由此式得（下标w 表示水，a 表示空气） ()()22 18= p w pw p a pa t w a d d u g ρρρρμμ-- =pw pa d d = 查得20℃时水与空气的密度及黏度分别为 ./,.339982 100410w w kg m Pa s ρμ-==??./,.35120518110a a kg m Pa s ρμ-==??已知玻璃球的密度为/32500p kg m ρ= ，代入上式得 .961 pw pa d d = 【3-3】降尘室的长度为10m ，宽为5m ，其中用隔板分为20层，间距为100mm ，气体中悬浮的最小颗粒直径为10m μ，气体密度为./311kg m ，黏度为.621810Pa s -??，颗粒密度为 一、填空 （1）定态是指全部过程参数。流体的连续性假定指______________________________________ 。 （2）层流与湍流的本质区别在于。直管阻力损失体现在。 （3）液体的黏度随温度升高而，气体的黏度随温度降低而。 常温下水的黏度 Pa?s，空气的黏度 Pa?s。 （4）水在管道中的常用经济流速范围是 ______ m/s，压强较高的气体在管道中的常用经济流速范围是____ m/s。 （5）离心泵采用后弯叶片是因为，为防止，离心泵在启动时必须先灌泵。 比孔板流（6）当管径相同、喉径与孔径相同时，文丘里流量计的孔流系数C V ，文丘里流量计的能量损失比孔板流量计的。量计的孔流系数C O （大、小） =45mm，液体在大管内流速为 0.5m/s，（7）如图所示系统，其大管内径为 d 1 小管内径为d =19mm，从1-1到2-2截面的阻力损失为 15 J/kg,则2-2截面 2 处的流速为______ m/s，此值是根据方程而得。 （8）操作中的离心泵，若将泵的出口阀关小，则泵的扬程，轴功率，泵入口处的真空度。（变大，不变，变小） （9）离心泵的特性曲线通常包括曲线，____ 曲线和曲线。这些曲线表示在一定下，输送某种特定的液体时泵的性能。选用离心泵时，先根据确定泵的类型，然后根据具体管路对泵提出的和________要求确定泵的型号。 （10）旋桨式搅拌器的特点是；涡轮式搅拌器的特点是。 （11）从混合机理看，大尺度的混合均匀主要来源于，而小尺度的混合均匀主要来源于。强化液流湍动的措施有___________ 、 和。 （12）边界层是指________________ 的区域。边界层分离的后果是。（13）非牛顿流体的黏度不再为一常数而与有关。根据表现出的不同力学特性，非牛顿流体可以分为_____流体、 综合型计算 4-13．拟用一板框压滤机在恒压下过滤某悬浮液，已知过滤常数K =7.5×10-5m 2/s 。现要求每一操作周期得到10m 3滤液，过滤时间为0.5h 。悬浮液含固量φ=0.015(m 3固体/m 3悬浮液)，滤饼空隙率ε=0.5，过滤介质阻力可忽略不计。试求：（1）需要多大的过滤面积？（2）现有一板框压滤机，框的尺寸为0.65m×0.65m×0.02m ，若要求仍为每过滤周期得到滤液量10m 3，分别按过滤时间和滤饼体积计算需要多少框？（3）安装所需板框数量后，过滤时间为0.5h 的实际获得滤液量为多少？ 解：（1）τK q =235/3.0180010.7m m 675=??=- 2m 7.20.367 10q V A 2=== （2）按过滤面积需要框 个330.65227.2a 2A n 22=?== 3饼m 0.3090.015 0.510.01510φε1V φV =--?=--= 按滤饼体积需要框 个饼 370.650.020.309ba V n 22=?== 取37个 (3) 安装37个框 A=37×2×0.652=31.3m 2 τK q =235/3.0180010.7m m 675=??=-不变 V=qA=0.367×31.1=11.4 m 3 传热综合型计算 6-31. 质量流量为7200kg/h 的某一常压气体在250根Ф25×2.5mm 的钢管内流动，由25℃加热到85℃，气体走管程，采用198kPa 的饱和蒸汽于壳程加热气体。若蒸汽冷凝给热系数1α= 1×104 W/(m 2.K)，管内壁的污垢热阻为0.0004W K m /2?，忽略管壁、管外热阻及热损失。已知气体在平均温度下的物性数据为：c p =1kJ/(kg ·K)，λ= 2.85×10-2W/(m.K)，μ=1.98×10-2mPa s ?。试求：(1)饱和水蒸汽的消耗量(kg/h)；(2)换热器的总传热系数K (以管束外表面为基准)和管长；(3)若有15根管子堵塞，又由于某种原因，蒸汽压力减至143kPa ，假定气体的物性和蒸汽的冷凝给热系数不变，求总传热系数K'和气体出口温度t 2'。 已知198kPa 时饱和蒸汽温度为120℃，汽化潜热2204kJ/kg ；143kPa 时饱和蒸汽温度为110℃。 解：（1）kW t t C q Q p m 120)2585(13600 7200)(1222=-??=-= h kg s kg Q q m /00.196/05445.02204 1201====γ (2) s).kg/(m 25.48(0.02)2500.7853600/7200A q G 22m =??== 450.0225.48Re 25737101.9810du dG ρμ μ-?====>? 7.0695.010 85.21098.1101Pr 253≈=????==--λμp C 气体被加热 b=0.4 4.08.02Pr Re 023.0d λα= 4.08.02Pr Re 023.0d λα==K m W ./95.957.02573702.01085.2023.024.08.02 =????- K m W K d d R K ?==++=++=2421221/38.7301363.020 2595.9510004.0101111）（）（αα m t ?==---=-----8512025120ln 2585ln )()(2 121t T t T t T t T 60.09℃ m m t l d Kn t KA Q ?=?=外π m t d Kn Q l m 39.109 .60025.014.325038.73101203 =?????=?=外π化工原理答案 第四章 传热
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