化工原理 习题课1答案
第一章 流体流动
[一]单选择题
(1) B 。(2)B 、D 、C 、A (3) (4) D (5)A (6) C (7) B (8) C (9) D (10) B
(11) B 、G (12) C (13)C (14)(1)B (2)B (15) E 、C 、A 、B (16)C (17) B
(18)B (19) C (20)A (21)C (22) （1）C （2）C
[二]填空题
(1)Re e/d (2) τ=μdu/dy _牛顿。(4) 位置 、位置、时间。
(5)连续、垂直流动方向、流体流线平行 (6) 2； 1/4 （7）B 。
(8) δ1 滞流边界层厚度 δ2 湍流边界层厚度 δ3 滞流内层 u s 主流区流速 u = 0.99u s
(9) 速度梯度。(10) MT -2L -1；MT -3L 2
(11)流体具有粘性。(12)速度0~99%区域。(13) 增大 ， 降低 减少 。(14) _ u 1A 1
ρ 1 = u 2A 2ρ2= 常数；_； u 1d 12 = u 2d 22= 常数_。
(15) 1m/s 20Pa 。 (16) 大、1.134 ，2.84m 3/h ___ )
()(122112ρρρρρρ--=s s V V 。 (17)ζ=2Rg (ρ2－ρ1)/(ρ1u 2)。(18) Pa 1＝0 Pa 2＝ 100mmH 2O ,Pb 1＝300mmH 2O ,Pb 3＝_ p a2 +
(h 1+h 2)ρ油/ρ水=340mmH 2O 。h 3值为_ h 1+h 2+h 3=( h 1+h 2+h 3)×0.8+ p a2_。(19)Re = 惯性力/粘性
力(d u ρ/μ)。Eu =__压差/惯性力(?p /ρu 2)。(20) 挤出涨大。弹性。(21) Pa ?s 或N ?s/m 2、 m 2/s 。
(22) 1.6m ，当量直径为_ 0.4m 。(23) 则摩擦阻力损失__Δp 2 /Δp 1 = 1/16__。(24) 如图所
示,在充满空气的具有不同压力的两密闭容器A 和B 的上、下两侧,各连接管径和高度均不相
等的压差计,各连接导管内充满空气,压差计内指示液为水,则当用下方压差计读数表示
时,P A -P B = ,当用上方压差计读数表示时,P A -P B = ,R 与H 值之间关系
为 。 P A –(P B ＋h ρg) =(ρi －ρ)gH ， P A -(P B ＋h ρg) =(ρi －ρ)gR ∴R =H
(25) gz 1+p 1/ρ+u 12/2 = gz 2+p 2/ρ+u 22/2+∑h f ; ρgz 1+p 1+(u 12/2)?ρ = ρgz 2+p 2+(u 22/2)?ρ+∑h f ρ (26) 2)(2u
g R i ρρρζ-= 。(27) 0.5；0.8 (28) 2.8m/s ；连续性 (29下降 (30)无粘性 (31) 10； 1； 剪切稀化(32相等； 流量之和；小 (33) 大，
1.18，0.295～
2.95
[三]问答题
(1) 种流型：层流、湍流 判据：Re =du ρ/μ，Re <2000层流；Re >4000湍流；2000 过渡流 (2)孔板流量计与转子流量计在测量原理上的主要区别是什么? 在安装上各有什么要求? (3) 解：流体在圆形直管内的流动推动力： Δp πd 2/4 流体流动阻力为： F =πdL τw ∴Δp πd 2/4=πdL τw Δp =4L τw /d ①哈根 －泊谡叶公式 Δp =32μLu /d 2 ② ∴4L τw /d = 32μLu /d 2 得τw =8μu /d （4） (5) (6) 当p a /ρ+Zg >p 2/ρ时，水向低位槽流动。 (7) 当流动达到定态时, 玻璃液面计液面不变。 (8) 解:假设当油罐充满油时,油面至U 形压差计左侧指示液面之间的液面差为H 1(如图所示) 当油罐液面下降△H 时,U 形压差计右侧下降高度为△h ,则U 形压差计指示液的液面差将由R 变为(R -2△h )。 根据静力学方程式: 充满油时： H 1g ρ1=R ρ2g + h 1g ρ1 油面下降△H 以后: (H 1-△H -△h )ρ1g =(R -2△h )ρ2g + h 1g ρ1 消去H 1,得 △H =△h (2 ρ2/ρ1-1) (9)答：Σ4 1d h f ∝ 管径增加一倍，压力降为原有的1/16 (10) R =u 2/2g [四]计算题 1∵ρHg ?g (z 1-z 2)+ρHg ?g (z 3-z 4)-ρH2O ?g (z 5-z 4)=p 5 ∴p 5 =ρHg ?g (z 1-z 2＋z 3-z 4)-ρH2O ?g (z 5-z 4) =13.6?103?9.81?(2.6-0.3+1.5-0.5)-103?9.81? (3.0-0.5) =415.7?103Pa =415.7kPa 即 p 5=415.7kPa(表) 2、 由题意知，外界大气压p 0=1at 当容器A 中压入空气后，若A 中水位不变，p A ’=2at 。设容器A 中水位下降x m 后达到静 力学平衡，这时容器中气体压强为p A ，则 (2?9.81?104) ? 0.5 = p A (0.5＋x ) (1) 又 p A =1000?9.81(x /0.2＋x )＋9.81?104 (2) (1)、(2)式联立解，得 x =1/3m ，由此可算出： (1)B 管内水位高度 = 1.0+(1/3)/0.2=2.667 m (2)p A (表)= 1000?9.81?(6?1/3) = 1.962?104Pa = 0.2kgf/cm 2 3、 设立轴下滑速度为u m/s ∵G /(πDH )=μ u/[(D －d )/2] 即 6.8/(π×0.0504×0.20) = 0.8u /[(5.04－5)×10-2/2] ∴u =0.0537 m/s 4、(4/3)π(R 3－r 3)ρg = (4/3)πR 3ρ水g ∴r /R =(1－ρ水/ρ)1/3 5、 (1)已知 v =20y －200y 2，则 d v /d y =20－400y ， 令 d v /d y =0，解得y =0.05m ，即管半径R =0.05m 当y =R /2=0.05/2=0.025m ， v =20y － 200y 2=20?0.025－200?(0.025)2=0.375 m/s (2) (d v /d y )y =0=20(m/s)/m 则 τw =μ(d v /d y )y =0=0.05×20=1.0N/m 2 6、(1)已知湍流的流速分布规律为：v =v max (1－r /R )n = v max (R －r )n / R n = (v max /R n )y n ， 可见 此流型为湍流 且n =1/7。 (2)∵ v max /R n =v max /(0.050)1/7=2.244 ∴ v max =1.463 m/s 7、gz 1+p 1/ρ+u 12/2= gz 2+p 2/ρ+u 22/2 z i 、p i 均按管中心线取值，因z 1=z 2，u 2=4u 1 得 p 1/ρ－p 2/ρ=( u 22－u 12)/2=[(4u 1)2－u 12]/2=15u 12/2 4000102.08.03=?==-δu dy du 200010 1.02.03=?==-y u dy du s /1 ∴h=(p 1－p 2)/(ρg )=15u 12 /(2g )=0.20 ∴ u 1=0.511m/s V=(π/4)d 12 ·u 1=(π/4)×0.22×0.511 =0.0161m 3/s =57.8 m 3/h 8、 令高于喷嘴出口5m 处水流截面为2－2截面 1－2 截面间：p 1=p 2 ∵d 2=1.2d 1， u 1d 12= u 2d 22 ∴u 2=(d 1/d 2)2u 1=(1/1.2)2u 1=u 1/1.44 由 u 12/2= u 22/2＋gz 2 即 u 12/2= (1/1.442)×u 12/2＋9.81×5 ∴ u 1=13.76 m/s 9、∵u 1≈0≈u 2 p 1=p 2 于是gZ 1=gZ 2+Σh f g (Z 1-Z 2)=Σh f =20.6u 2/2 u =[2g (Z 1-Z 2)/20.6] 0.5=(2×9.81×6/20.6) 0.5=2.39m/s Z 1′=Z 2+20.6u ′2/2g =5+20.6(1.3×2.39) 2/(2×9.81)=15.14m 增高为：Z 1′ -Z 1=15.14-11=4.14m 10、Re =4?38.4?103/(3600π?0.10?3.43)=39.6 层流 λ=64/Re =64/39.6=1.62 He =(z 2－z 1)＋8λLV 2/(π2gd 5)=H ＋ 8λLw 2/(π2gd 5ρ2)=20+8?1.62?430?(38.4?103/3600)2/(π2?9.81?0.105?9602∴ Na =He ?W ?g /η=731?(38.4?103/3600)?9.81/0.50=153?103 W=153kW 11、 W s =gH ＋p 2(表)/ρ＋λ(L /d ) u 2/2 其中：u =V /[(π/4)d 2]= (6/3600)/[( π/4) ?(0.050)2]=0.849 m/s Re =du ρ/μ=0.050?0.849?800/(20?0.001)=1698， 层流λ=64/Re =64/1698=0.0377 ∴W s = 9.81?16+4?9.81?104/800+0.0377?(25/0.050) ?0.849 2/2 =654.3 J/kg 则Na = W s ?V ?ρ/η=654.3?6? 800/(3600?0.60) =1454 W=1.454 kW 12、 管子出口流速u =2gh =109.812?? =14.0 m/s ∵14.0?(0.15) 2 =u 0?(0.135) 2 ∴u 0=17.28m/s 由水槽液面至收缩管处排伯努利方程： 9.81?7+97?103/992=p 0/992+(17.28)2/2 ∴p 0=17.0?103Pa ∵p 0>p v ，故收缩管处不会发生水汽化。 13、阀关时：(Z A +1.8)×1000=0.5×13600 Z A =5m ⑴阀全开：对A-A 和C-C 截面列伯努利方程：gZ A +p A /ρ+u A 2/2=gZ c +p C /ρ+u c 2/2+Σh A-B , 取 Zc =0(基准面), 9.81×5=[0.018(50/0.1+15)+1+0.5](u 2/2) 解出：u =3.02m/s V =(π/4)×0.12×3.02×3600=85.4m 3/h ⑵对A-A 到B-B 截面列伯努利方程：g Z A =(p B /ρ)+(u B 2/2)+Σh A-B 9.81×5=(p B / ρ)+(3.022/2)+(0.018×30/0.1+0.5)3.022/2 解出p B =1.76×104N/m 2（表） 14(a)图：p 1-p 2=(ρi -ρ)gR = (13.6-1)?103?9.81?0.650=8.034?104Pa (b)图：p 1-(p 2+ρg ?2) = (ρi －ρ)gR ’ 即 8.034?104-1000?9.81?2 = (13.6-1)?103?9.81R ’ ∴R ’=0.491m 15、(gz 1＋p 1/ρ)=(gz 2＋p 2/ρ)＋∑h f 又 (gz 1＋p 1/ρ)－(gz 2＋p 2/ρ)=(ρi －ρ)gR /ρ， ∑h f =λ(L /d )u 2/2 光滑管，设3000 则 (ρi －ρ)gR /ρ=[0.3164/(du ρ/μ)0.25]?(L /d )?(u 2/2) =0.3164L ? u 1.75?μ0.25/(2d 1.25?ρ0.25)(13.6－0.92)?9.81?0.0091/0.92 =0.3164?3?(u )1.75?(0.75?0.001)0.25/[2?(0.050)1.25?(920)0.25] ∴u =1.50 m/s V =1.50(π/4)?(0.050)2=2.95?10-3m 3/s 校核: Re =0.050?1.5?920/(0.75?0.001)=9.20?104,Re 在3000 至1?105之间，故所设正 确，计算有效。 16、 (1) W = (π/4) ?0.0502?1.5?1000 = 2.945 kg/s =10.6 T/h ?z = 0.026? (60/0.050) ?1.52/(2?9.81)+7.5?1.52/(2?9.81) = 4.438m (2) 阀前后：?p 2 = 7.5?1.52?1000/2 = 8.438?103Pa ∵ ?p 2 = (ρi -ρ)gR 即 8.438?103= (13.6-1) ?103?9.81R 2 ∴ R 2 = 0.06826 m (3) 当u '= 0.8u = 0.8 ?1.5 = 1.2 m/s 4.438 = 0.026? (60/0.050) ?1.22/(2?9.81)+ζ'?1.22/(2?9.81) ∴ ζ' = 29.3 (4)因高位槽水位不变，流量减小，阀前管路阻力减小，必引起a 点压强p a 增大。 17、 设总流量为 V m 3/s ， ∵H =8λL A V 2/(π2gd A 5)＋8λL B (V /2)2/(π2gd B 5) 即 8 = 8?0.03?3000V 2/(π2?9.81?0.605)+ 8?0.03?3000(V/2)2/(π2?9.81?0.405 ∴ V = 0.170 m 3/s = 612 m 3/h 18、设总流量为 V m 3/s ， ∵H =8λL A V 2/(π2gd A 5)＋8λL B (V /2)2/(π2gd B 5) 即 8 = 8?0.03?3000V 2/(π2?9.81?0.605)+ 8?0.03?3000(V/2)2/(π2?9.81?0.405) ∴ V = 0.170 m 3/s = 612 m 3/h 19、 解:设主管中水流量为V 1,支管中水流量为V 2。 /h 598.4m 2.72220V 220 (10/2)8)(0.03/0.01(300/53)L L λλ)d d (L λd L λd V V 315121252122521151 2 1=?=∴=??=== ∴总流量V =598.4+2.72=601m 3/h 第二章 输送设备答案 [一]单选择题 (1) x02a02063 (题分：2) A (2) x02a02065 (题分：2) B (3) x02a02067 (题分：2) B (4) x02a02069 (题分：2) C (5) x02a02071 (题分：2) D (6) x02a02072 (题分：2) C (7) x02a02078 (题分：2) B (8) x02a02081 (题分：2) B (9) x02a02086 (题分：2) C (10) x02a02087 (题分：2) C (11) x02a02092 (题分：2) A (12) x02b02105 (题分：2) D (13) x02b02106 (题分：2) A (14) x02b02109 (题分：2) D (15) x02b02113 (题分：2) B (16) x02b02115 (题分：2) A (17) x02b02117 (题分：2) D (18) x02b02119 (题分：2) A (19) x02b02120 (题分：2) C (20) x02b02121 (题分：2) C (21) x02b02124 (题分：2) (B) (22) x02b02126 (题分：2) D (23) x02a02066 (题分：2) B (24) x02a02068 (题分：2) B (25) x02a02070 (题分：2) C (26) x02a02076 (题分：2) C (27) x02a02080 (题分：2) C (28) x02a02091 (题分：2) C (29) x02b02096 (题分：2) B (30) x02b02103 (题分：2) B (31) x02b02104 (题分：2) D (32) x02b02111 (题分：2) B (33) x02b02116 (题分：2) B (34) x02b02122 (题分：2) B (35) x02b02123 (题分：2) B (36) x02b02125 (题分：2) B [二]填空题 (1) t02a02002 (题分：2) 气蚀 (2) t02a02004 (题分：2) 动风压和静风压之和 (3) t02a02006 (题分：2) V = Asn (4) t02a02016 (题分：2) 出口阀门 旁路阀门 (5) t02a02018 (题分：2) ∑-+++=+++21,22 2212112 2f H g p u g z g He p u g z ρρρρρρ N/m 2(Pa) (6) t02a02019 (题分：2) 离心式，往复式，旋转式，流体动力作用式 (7) t02a05001 (题分：5) ① 离心泵扬程流量 管路特性 ② 气蚀 (8) t02b02034 (题分：2) 出口阀 (9) t02b02036 (题分：2) N/m 2 风机提供给每m 3气体的能量 (10) t02b02039 (题分：2) 余隙体积与活塞推进一次所扫过体积之比的百分率 (11) t02b02055 (题分：2) 大 (12) t02b02058 (题分：2) 不变 不变 增大 (13) t02a02003 (题分：2) (1) a: 填料密封 b: 机械密封 (2) H e = A +BV 2 (14) t02a02005 (题分：2) 减小；减小；下降；增大 (15) t02a02010 (题分：2) 小流量；高扬程 (16) t02a02021 (题分：2) 1. 敞式 半敞式 闭式(或开式，半开式，闭式) 2. 单级，多级 (17) t02b02037 (题分：2)2 (18) t02b02038 (题分：2) 9.81 [三]问答题 (1) w02a05028 (题分：5) 泵的工作点是泵的特性曲线Ｈe －V 与管路特性曲线H e ′－V 的交点，如图中的D 点。 (2) w02a05029 (题分：5) 泵的扬程：单位重量流体从泵获得的机械能。 （各2.5分） 泵的升扬高度：泵的实际吸上高度与排出高度之和。 (3) w02a05030 (题分：5) 因离心泵结构简单，造价低廉，维修与操作方便，流量容易调节，可供选择的流量范围较广， 对液体的适应性强。 (4) w02a05031 (题分：5) 原因是叶轮进口处的压力降至被输送液体的饱和蒸汽压，引起部分液体沸腾汽化。 (5) w02b05033 (题分：5) 离心泵：用出口阀调节流量；启动时关出口阀。 (各2.5分) 旋涡泵：用回流支路来调节流量，启动时出口阀全开。 (6) w02b05041 (题分：5) 由安装高度的计算式:H g,max =(P a -P v )/ρg -△h ，允-∑H f ，吸=10-4-△h ，允-∑H f,吸<6m 而实际安装高度H g 均大于允许的最大安装高度,故两种安装方式均不可能将水送到高位槽。 (7) w02b05042 (题分：5) 使部分动能有效地转变为静压能，减少能量损失。 (8) w02a05034 (题分：5) 略(9) w02a05035 (题分：5) 略 (10) w02b05036 (题分：5) 令p K 为叶轮入口处液体压力。 p K 随∑H f ，吸增大而降低 为了保证泵在实际操作中不发生气蚀现象，要尽量减小吸入管的阻力。这就要求吸上管 路短而直且无调节阀门，以使∑H f ，吸尽量小。因此, 调节流量的阀门一般不装在吸入管路上， 而装在出口管路上。 [四] 计算题 [1]计算题 j02a10002 (题分：10) V = 500/(60×1000) = 8.33×10-3 m 3/s u = V /A = 1.66 m/s H e ′= (z B -z A ) + (p B -p A )/(ρg ) + ΣH f,AB = 1.2 + (0.25+0.2)×10+0.02×(5/0.08) ×1.662/(2×9.81) = 5.88 m η= H e ′V ρg /N a =5.88×8.33×10-3×1000×9.81/(0.77×1000) = 0.624 [2]计算题 j02a10025 (题分：10) m gd LV g p p z z He 1.4205.081.914.3)360018()2050(023.0881 .99601081.9)2.02.1(218'5 224522 1212=???+??+???-+=+-+-=πλρ 可见，管路要求V =18m 3/h,H e ′=42.1m,而该泵最高效率时：V =20m 3/h , H e =44m,管路要求 的（V ，H e ′）点接近最高效率的状态，故此泵适用。 m gd LV h H g p p H f v g 34.583.2,5220max ,-=- -=?---=∑πλρ允吸故可正常工作。 [3]计算题 j02b10049 (题分：10) (1)二泵并联操作：泵：H e = 42-8.7×105(0.006/2)2 = 34.17m 管路：H e ′=H 0+K V 2 = 12.5+K ×0.0062 = H e = 34.17m K = 6.019×105 m/(m 3/s)2 (2)二泵串联操作： 泵：H e = 2×(42-8.7×105V 2)= 84－17.4×105V 2 管路：H e ′= H 0+KV 2 = 12.5+6.019×105V 2 ∵H e = H e ′ 解得V = 5.53×10-3 m 3/s = 5.53L/s [4]计算题 j02b10133 (题分：10) H T =ΔZ +ΔP /ρg +ΔU 2/2g +∑H f ΔZ =0, P =［(770+760)/2］×0.1333=101.97 kPa ρ=PM/RT=101.97×29/(8.314×(273+27)) =1.186kg/m3 U=（200/60）/(0.6×0.4)=13.9m/s d e=4×0.6×0.4/(2×(0.6+0.4))=0.48 m ∑H f=(0.013×60/0.48+0.5+1)×13.92/(2×9.81) =30.8 m H T=(770-760)×133.3/(1.186×9.81)+30.8=145.4m N电=（200/60）×1.186×145.7×9.81/(0.4×0.9) =15.7×103w =15.7kw [5]计算题j02b20073 (题分：20) (1)U=(36/3600)/(0.785×0.0762)≈2.2m/s 5分 ΔZ3-4=P3/ρg + U32/2g -∑H f 3-4=2.5×10 + 2.22/(2×9.81)-0.5=24.75m ΔZ升扬=ΔZ1-3+ΔZ3-4=5+24.75=29.75m (2) H e=ΔZ1-3+P3/ρg+U32/2g +∑h f 吸入 =5+25+0.25+2/9.81≈30.45m N a=H e Vρ/(102η) 5分 =30.45×0.01×103/(102×0.7)=4.265kW≈4.3kW (3) H g,max=[Hs] -U12/2g - ∑Hf吸入 5分 =6.5-0.247-0.204=6.05m水柱＞4.8m 故合适 [6]计算题j02a10122 (题分：10) 已知:空气温度15℃,P=1atm, V=2000m3/h 风机出口处的静压=1100+30=1130mm水柱风机出口处的动压=60(mm水柱) 风机出口处的全风压=1130+60=1190(mm水柱) 风机的全风压H T=1190-0=1190(mm水柱) 将此全风压校正为“标准状况下”数值：（标准状况使用下标“0”）ρ0/ρ=T/T0=(273+15)/(273+20)=0.983∴H T，O=H T×(ρ0/ρ)=1190×0.983=1169.8mm水柱因为风压1290>1169.8 21800>2000m3/h ∴该风机合用 [7]计算题j02a10127 (题分：10)Z1+P1/ρg+U12/2g+H e=Z2+P2/ρg+U22/2g+∑h f ∑h f=∑h f,1+∑h,f 2=4m H e=6+9.81×104/(103×9.81)+4=20m ∵H e=20m V=40m3/h选3B33较合适。 [8]计算题j02b15069 (题分：15) (1) 求输水量:在两液面之间列伯努利方程7分 H e/=(ΔZ+ΔP/ρg)+ΣH f ΔZ=3m,∑H f =0.02×(20/0.04)(V /(0.785×0.042)) 2/(2×9.81)=3.23×105V2 ΔP/ρg=0 ∴H e/ =3+3.23×105V2 (1) 离心泵特性曲线:H e=18-6×105V 2(2) 由式(1)、(2)找工作点: 18-6×105V 2 =3 + 3.23×105V2∴V =0.00403m3/s =14.51 m3/h 由式(1) H e =8.25m (2) 求轴功率: 3分N a=H e Vρg/(1000η)=0.00403×8.25×1000/(102×0.65)=0.501kW (3) 改A为密闭容器时H e′ =8 + 3.23×105V 25分V′ 机械分离答案 [一]单选择题 (1) x03a02066 (题分：2) D (2) x03a02067 (题分：2) B (3) x03a02069 (题分：2) D (4) x03a02074 (题分：2) C (5) x03a02075 (题分：2) C (6) x03a02076 (题分：2) B (7) x03a02077 (题分：2) D (8) x03a02081 (题分：2) B (9) x03a02086 (题分：2) C (10) x03a02089 (题分：2) C (11) x03a02091 (题分：2) A (12) x03a02093 (题分：2) A (13) x03a02094 (题分：2) A (14) x03b02095 (题分：2) D (15) x03b02096 (题分：2) B (16) x03b02097 (题分：2) B (17) x03b02099 (题分：2) D (18) x03b02101 (题分2)（1）D（2）A（3B (19) x03b02102 (题分：2) A C (20) x03b02103 (题分：2) C (21) x03b02105 (题分：2) D (22) x03a02068 (题分：2) D (23) x03a02073 (题分：2) C (24) x03a02079 (题分：2) C (25) x03a02082 (题分：2) B (26) x03a02083 (题分：2) A (27) x03a02085 (题分：2) D (28) x03a02090 (题分：2) D (29) x03b02100 (题分：2) C (30) x03b02104 (题分：2) B [二]填空题 (1) t03a02001 (题分：2) 下降 (2) t03a02004 (题分：2) 增加一倍减少一倍不变 (3) t03a02010 (题分：2) 转鼓浸沉的表面积转鼓的总表面积 (4) t03a02015 (题分：2) 1 1－s (5) t03a02023 (题分：2) 1 大 (6) t03a02028 (题分：2) 离心过滤离心沉降离心机 (7) t03a03017 (题分：3) 1 1 (8) t03b02030 (题分2) 沉降面积高度 (9) t03b02032 (题分:2) 与非球形颗粒体积相等的球的表面积/非球形颗粒的表面积S/V (10) t03a02005 (题分：2) 2 1/2 (11) t03a02006 (题分：2) H/u t=(H·L·B）/V L: 降尘室长度H: 降尘室高度B：降尘室宽度 V: 气体通过降尘室时的流量u t: 降尘速度 (12) t03a02007 (题分：2) 2Δp1(13) t03a02016 (题分：2) 二分之一 (14) t03a03013 (题分：3) 不正确的不正确的最适宜最大 (15) t03b02039 (题分：2) 0.36m3/s (16) t03b02050 (题分：2) 1/4 [三]问答题 (1) w03b05037 (题分：5) 当过滤介质阻力可忽略时 Q=2/ =? K p rφμ 可见，影响因素有：转筒的转速、浸没度、转筒尺寸、操作压强及处理物料的浓度及特性。 (2) w03b05038 (题分：5)不行。因为速度降低，离心惯性力减小，使除尘效率下降。 (3) w03b05040 (题分：5)由d q/d t=Δp/［rΦμ(q+q e)］知,加大操作压力，过滤速率变大。提高滤浆温度，使滤液黏度降低，过滤速率增大。 (4) w03b05041 (题分：5) (1) 重力沉降速度 U t=[( 4d p(ρp-ρ)g)/(3ζρ)]0.5物系一定,U t只粒径有关。 (2) 离心沉降速度U t=[(4d p(ρp-ρ)rω2)/(3ρζ)]0.5 物系一定,U t不仅与粒径有关,而且与旋转角速度ω及颗粒的位置r有关。当ω一定时,颗粒沿半径移动过程中,U t逐渐增大。 (5) w03b05043 (题分：5) 影响过滤速率的因素有：①物性参数，包括悬浮液的性质（φ、μ）及滤饼特性（r）；②操作参数Δp；③设备参数q e (6) w03b05036 (题分：5) d c－－能１００％分离下来的最小颗粒直径。２．５分d50－－该直径的颗粒有５０％被分离下来，５０％被气流带走。２．５分 (7) w03b05042 (题分：5) 比阻r表示滤饼对过滤速率的影响，其数值的大小反映滤液通 过滤饼层的难易程度。 [四] 计算题 [1]计算题j03a10004 (题分：10) 过滤面积A = 8×2×0.25×0.25 = 1.0 m2 已知: τ1 = 8.75 min V1 = 0.15 m3τ2 = 15 min V2 = 0.20 m3∵V2+2VVe = KA2τ 可得 0.152+2×0.15Ve = K×12×8.75 (1) 0.202+2×0.20Ve = K×12×15 (2) (1)、(2)式联立,解得K = 0.0030 m2/min = 5.0×10-5 m2/s [2]计算题j03a10006 (题分：10) 依题意,最大液滴的沉降速度u t = 蒸汽上升速度u = 0.2m/s 设Rep < 1 ∵u t = gdp2(ρL-ρ)/(18μ) 即0.2 = 9.81×dp2(1100-1)/(18×0.017×10-3) ∴ dp = 7.53×10-5 m 校核: Rep = dpu tρ/μ= 7.53×10-5×0.2×1/(0.017×10-3) = 0.886 < 2 原设正确? [3]计算题j03a10008 (题分：10) 设含尘气体流动的Re < 2000 令理论上能完全除去的最小颗粒粒径为dp,其沉降速度为u t? ∵V = u t A 即 3600/3600 = u t×40 ∴u t = 0.025 m/s 设Re p< 1 ∵u t= gdp2(ρs-ρ)/(18μ) 即 0.025 = 9.81×dp2(3000-1.06)/(18×0.02×10-3) ∴dp = 1.75×10-5 m 校核Re p: Re p = dpu tρ/μ= 1.75×10-5×0.025×1.06/(0.02×10-3) = 0.023 < 2 ∴计算有效? [4]计算题j03a10027 (题分：10)该正立方体:体积V = L3,表面积s = 6L2, 比表面积a = s/V = 6L2/L3 = 6/L (1)de v:L3 = (π/6) de v3∴de v= (6L3/π)1/3 (2)ψ:ψ = πde v2/s = π(6L3/π)2/3/(6L2) = (π/6)1/3 (3)de a : a = 6/L = 6/ de a∴de a= L [5]计算题j03a10056 (题分：10) 应用V2=KA2τ设第一小时末得到的滤液量为 22=KA2=4 V22=4×2 V2=2.83m3 ∴第二小时得滤液量为2.83-2=0.83 m3 如第2小时在提高压强下过滤,则: V22 -4=4×2×1V2 =12=3.464m3 ∴第2小时得滤液为3.464-2=1.464m3 [6]计算题j03b10047 (题分：10) (1) ∵V2=KA2τ即2.912=K×102×15 ∴K=5.65×10-3 m2/min 又Q= V/∑τ即4.8/60=2.91/（15+τw+τD）∴τw+τD=21.4 min （2）V 2=KA 2τ A 2= V 2/K τ （3）Q =4.8/60=0.2×n （n-r/min ） ∴ n =0.4 r/min [7]计算题 j03b10051 (题分：10) [8]计算题 j03a05030 (题分：5) Σ(x i /d i ) = 0.07/1.283+0.28/1.080+0.32/0.912+0.26/0.767+0.07/0.64 = 1/0.899 1/mm 则 d m = 1/Σ(x i /d i ) = 0.899 mm [9]计算题 j03a10009 (题分：10) 设气流Re < 2000,10μm 粒径以dp 表示,其沉降速度以u t 表示,并设 Re p < 1, u t = gdp 2(ρs - ρ)/(18μ) = 9.81×(10-5)2×(3000-0.5)/(18×0.035×10-3) = 4.67×10-3 m/s 校核: Re p = dpu t ρ/μ= 10-5×4.67×10-3×0.5/(0.035×10-3) = 6.67×10-4 < 2 原设 Re p < 2正确 处理气量V = u t A = 4.67×10-3 ×6× 8= 0.224 m 3/s = 806 m 3/h [10]计算题 j03a10018 (题分：10) (1) ∵V 2 + 2VVe = KA 2t 由题意得 1.312 + 2×1.31Ve = KA 2×10 (a)1.9052 + 2×1.905Ve = KA 2×20 (b) (a)、(b)联立,解得 KA 2= 0.2076 m 6/min,Ve = 0.1374 m 3 又 A = 10×2×0.812 = 13.12m 2 过滤终了时,共得滤液量V E = 13.12×0.021/0.1 = 2.755 m 3 由 2.7552 + 2×2.755×0.1374 = 0.2076t E ,∴t E = 40.2 min (2) 生产能力 = nV E /(t E +t w +t 辅) = 0.1×2.755/(40.2+45) =3.23×10-3 m 3/min = 0.194 m 3/h(滤饼) [11]计算题 j03a10022 (题分：10) (1)Δp = 1.3at:V 12 = K 1A 12t 1 即 302=K 1×102×2 ∴ K 1 = 4.5 m 2/h (2) Δp ' = 2at: V 22 = K 2A 22t 2 即 502=K 2×152×2 ∴ K 2 = 5.56 m 2/h (3)求s : ∵K ∝Δp (1-s ) a 2/K 1 =( Δp ' /Δp )(1-s ) 即 5.56/4.5 = (2/1.3)(1-s ), ∴ s = 0.509 [12]计算题 j03a10050 (题分：10) 2 ''''1.14221 m A A p p K K A A p K K A ==∴=??==∴?∝∝∴而Pa p B A B A B A 0.156645.092.31095.145.010014.01087.2:1095.11087.2:65.020.165.01081.12.102025.020.125.01081.19.1582 3363 6 2 52 5=???+????=??=?=??+???=??+???=---有毒气体联立以上二式可解得由空气实验： 沉降过程中颗粒受力如下。重力：F g =mg = 6πdp 3g p ρ 浮力：6πρρ==g m F p b dp 3g ρ s m gd u F F F u d u A F p p t D b g t p t P D /3)(40 )21(421222ρζρρρπζρζ-=∴=--=?? ? ??=Q 曳力： [13]计算题 j03b10052 (题分：10) [一]单选择题 (1) x05a02001 (题分：2) A λ金属 >λ液>λ气 B μ液> μ气 C ρ汽 < ρ液 D r 10℃>r 100℃（水蒸气汽化潜热） (2) x05a02006 (题分：2) (C) (3) x05a02015 (题分：2) (B) (4) x05a02018 (题分：2) (C) (5) x05a02020 (题分：2) A (6) x05a02025 (题分：2) D (7) x05a02031 (题分：2) A (8) x05a02038 (题分：2) A (9) x05a02040 (题分：2) A ，C (10) x05a02044 (题分：2) C (11) x05a02048 (题分：2) A (12) x05a03007 (题分：3) C, D, B, F, E (13) x05a03033 (题分：3) 1.A 2.B 3.B (14) x05a05056 (题分：5) α5> α4> α3> α2> α 1 (15) x05a05171 (题分：5) Ｄ (16) x05b05040 (题分：5) ①C) ②A) C) (17) x05b05047 (题分：5) ①A) C) ②C) (18) x05a02002 (题分：2) (B) (19) x05a02004 (题分：2) C (20) x05a02008 (题分：2) (C) (21) x05a02016 (题分：2) (B) (22) x05a02021 (题分：2) B (23) x05a02028 (题分：2) D (24) x05a02035 (题分：2) A (25) x05a02037 (题分：2) C (26) x05a02046 (题分：2) A (27) x05a04003 (题分：4) C , A, B, D (28) x05a05167 (题分：5) C (29) t05b05051 C [二]填空题 (1) t05a01106 (题分：1) D (2) t05a02028 (题分：2) 滞流内层， 温差 (3) t05a02084 (题分：2) 热辐射传热引起的， 对流给热引起的 (4) t05a03047 (题分：3) 1、流速增大，使壳程α增大； 2、流体大部分横穿流过管束，流道短，边界层薄，比顺着管子纵向流动α高； 3、流体在折流挡板间穿行时，流向及流速都在不断变化，增加了扰动，强化了传热。 (5) t05a03050 (题分：3) 导热率小、密度小，整个气体都呈现热阻， 导热率和密度都比气体大， 很薄的液膜 (6) t05a03100 (题分：3) o s m o s i i o o R d d b R d d K αλα11 21++?++= K o A o ?t m ， (7) t05a05027 (题分：5) ①1453 525 ②Pr =c p μ/λ (8) t05a05028 (题分：5) ①45 38.7 ②增大 (9) t05a05029 (题分：5) >， >， =， = (10) t05a05178 (题分：5) 降低; 2分 因水的导热率大于保温材料的导热率,受潮后,水占据一定的孔隙空间，使保温层材料导热率增大,保温效果降低。 3分 (11) t05b03062 (题分：3) 不凝气和冷凝水； 不凝气构成附加的气膜传热阻力，而冷凝水的积累减小换热面积。 (12) t05b05017 (题分：5) ①减少 愈低 ②Q =λ(t 1-t )/x →t =t 1-(Q x)/λ (13) t05b05019 (题分：5) ①不凝气 不凝气构成附加的气膜阻力. ② 334.3W/m 2 0.8 (14) t05b05048 (题分：5) ①50℃ 47.2℃ ②管程 壳程 (15) t05b05059 (题分：5) ①固定管板式 浮头式 Ｕ形管式 ②0.333 (16) t05b05164 (题分：5) 1.膨胀节;浮头式;U 型管。 3分 2.增加传热面积;增强流体的湍动程度以提高α。 2分 (17) t05b05235 (题分：5) 在两固体壁面间，平行放置多块黑度较小的遮热板。 (18) t05b05236 (题分：5) 1. 大于, 小于 2分 2.大于,因为冷凝液从上面各排流到下面各排,液膜逐排增厚,沿垂直方向管数愈多,液膜愈厚。 3分 (19) t05a01211 (题分：1) T 1-T 2或t 2-t 1 (20) t05a02046 (题分：2) 大， 流体进入短管，边界层尚未增厚到管轴心线便离开管子，平均边界层厚度较薄。 (21) t05a02081 (题分：2) 光滑， 较浅 (22) t05a02234 (题分：2) 套管式换热器，列管式换热器，夹套式换热器，板式换热器，螺旋板式换热器，蛇管式换热器，板翅式换热器等任选五种。 (23) t05a03007 (题分：3) 单位温度梯度、单位导热面积上所传导的热量， W/(m ?℃)， 千卡/小时?米?℃ (24) t05a05050 (题分：5) ①确定准数中各物性参数的温度 ②自然对流区核状沸腾区膜状沸腾区核状沸腾 (25) t05b03023 (题分：3) 相等，不相等，曲线 (26) t05b03065 (题分：3) 计冷凝液膜两侧的温度差，饱和蒸汽，液膜平均 (27) t05b05018 (题分：5) ①1 ②kCaL/(kg?℃), J/(kg?℃) ③四 (28) t05b05023 (题分：5) ①50℃ 43.3℃②空气饱和水蒸气③蒸汽冷凝时释放较大冷凝潜热 (2) t05b05051 (题分：5) (1)C (2)C (29) t05b05230 (题分：5) 1.(1) 100℃ (2) 88℃ 3分 2.增加管长。如果采用增加管数的办法,则沿垂直方向管数也增加,冷凝液从上面各排流到下面各排,液膜逐渐增厚,α降低。 2分(30) t05b05232 (题分：5) １．滞流底层滞流底层的传热机理是导热, 流体的导热率一般比较低。３分２．大，短管时，流体进入管内，边界层尚未达到管轴心线，平均的边界层厚度较薄。２分 (31) z05a05006 (题分：5) 大大于 [三]问答题 (1) w05a10154 (题分：10) Q＝αＡo（T s -ｔw）＝W c c P（ｔ2-ｔ1）∴α＝W c c P（ｔ2-ｔ1）／[（T s-ｔw）Ａ] 即需测参数：空气流量W c；空气进、出口温度（ｔ1、ｔ2）；饱和蒸汽压力,然后查出饱和蒸汽温度T s；管壁温（ｔw） (2) w05a10155 (题分：10) (3) w05b03001 (题分：3) 措施一：让液膜和蒸汽同向流动，则磨擦力使液膜流动加速，厚度减薄，从而 使 增大； 措施二：若为单根管，将垂直放置改为水平放置。若为管束，则需减小垂直列 上的管数，或把管子排列旋转一定的角度； 措施三：及时排除不凝气体。 (4) w05b05163 (题分：5) １．如图３分２．隔板将管子分成若干组，构成多程换热器, 增大流速, 以提高管程α。２分 (5) w05b10152 (题分：10) (1)应按装测热流体进、出口温度T1、T2的的温度计,及测量内管外侧壁温度T w的热电偶即可测定αo (2)∵Q =W c c p,c(t2–t1 ) Q=αo A o (T–T W )m (T–T W )m=[(T–T W )1–(T–T W )2]/Ln[(T–T W )1/(T–T W )2] A o =d oπL ∴αo =Q/[A o (T–T W )m] 所以需测取的数据有冷流体流量W c,冷流体进、出口温度t1、t2,内管外侧壁温度T w,热流体进、出口温度T1、T2 ,内管外径d o ,有效长度L。 (6) w05a05034 (题分：5) ①根据傅立叶定律; Q=λd t/d n; ∵稳定传热即Q I=Q II 因已知λI>λII ∴(d t/d n)I< (d t/d n)II (7) w05b05162 (题分：5) (1)适用于强制对流和自然对流均有影响的无相变的对流给热; 2分 (2)适用于可忽略自然对流影响的无相变的对流给热; 1.5分 (3)适用于可忽略强制对流影响的无相变的对流给热。 1.5分 (8) w05b10153 (题分：10) 1. 需要测水的进、出口温度t 1, t 2, 可使用温度计测量;需要的加热蒸汽温度,可使用热电偶测量, 需要测水的流量, 可使用转子流量计测量。 2. Q =W 水C P 水(t 2 -t 1 ) 换热器面积A 0=n πd 0L 平均推动力Δt m =(Δt 1 -Δt 2 )/Ln(Δt 1 /Δt 2 ) Δt 2=T -t 1 Δt 1=T -t 2 基于外表面的总传热系数K 0 =Q /(A 0 Δt m ) =ρV 水C P 水(t 2 -t 1 )/[n πd o L ×Δt m ] (9) j05b10238 (题分：10) （１）说法不妥。在冷凝液膜呈滞流状态时，冷凝负荷增大，冷凝给热系数减小，而只有在冷凝液膜呈湍流时，冷凝负荷越大，冷凝给热系数才越大。 ５分 （２）说法不妥.当加热的饱和蒸汽压力P 高时,加热面的温度ｔw 就大,若传热温度差小于临界温度差Δｔc 时,蒸汽压力愈高,才愈有利于强化传热.但当Δt ＞Δt c 时,再提高蒸汽压力, 则α下降，不利于传热 。 5分 [五] 计算题 [1]计算题 j05b10094 (题分：10) 解: 本题为圆筒壁热传导问题。 傅立叶定律 Q = －λA (d t /d r )= －λ2πrL (d t /d r Q (d r /r )= －λ2πL (d t ) 边界条件r 1 =426/2=213 mm, t 1 =150℃ r 2 =213+400=613 mm, t 2 =40℃ 对 稳定热传导1.057 Q =2×3.14×50×64.4=2.022×104 Q =1.91×104 W [2]计算题 j05a10067 (题分：10) Q =(λ/δ)Δt =(λ/δ) (t 1 –t 3 ) =(λ/δ 1 ) (t 2 –t 3 ) ∴(λ/δ)(t 1 –t 3 )=(λ/δ 1 )(t 2 –t 3 ) t 1 =(δ/δ 1 )(t 2 –t 3 )+t 3 =(240/100)(100-45)+45=2.4×55+45=177℃ [3]计算题 j05a10209 (题分：10) 当忽略管壁及污垢热阻时 K =α2α1/(α2+α1)=40×5000/(40+5000) =39.7W/(m 2?℃) 由于α1>>α2,故应设法增大α2之值 在管程允许的压力降范围内增大空气的流量,设将空气流量提高2.4倍,则 α2'=2.40.8 α2=2.40.8×40=80W/(m 2·℃) K ’=80×5000/(80+5000)=78.7W/(m 2·℃) K ’/K =78.7/39.7=1.98 若将α1增大一倍:α1’=10000W/(m ?℃) K ’ ’=40×10000/(40+10000)=39.8W/(m 2?℃) K ’ ’/K =39.8/39.7≈1 [4]计算题 j05b10063 (题分：10) (a)Q/L=IV=λπd m △t/b IV=0.5×0.12=0.06W/cm d m =(0.25-0.005)/ln(0.25/0.005)=0.0626cm λ=(IV)b/(?m d πt)=[0.06(0.25-0.005)/2]/(?π0.0626×(167-150)) =0.0022[W/cm.K]=0.22[W/m.K] (b)Q /L=C 0ε1(πd)[(T 1/100) 4-(T 2/100) 4]=5.67×0.8(π?0.005×10-2)× {[(167+273)/100] 4-[(150+273)/100] 4}=0.0389W/m=3.89×10-4W/cm ???-?+=-=150 40 440150613213dt )1095.0(2)(d π2)/d (t L t λL r r Q π1504024613213 |])2/109(5.0[π2|ln t t L r Q -?+= 误差=(3.89×10-4/0.06)×100%=0.65% [5]计算题 j05b10066 (题分：10) 凡是影响冷凝液膜的流动情况和膜厚的因素都会影响α的大小。在热负荷一定的条件下, r 大, 冷凝的液体量少, 使液膜变薄, α↑; 由于α=λ/δ, 所以λ大, 在δ一定时, α↑; μ加大, 使液膜流动困难, 加大膜厚, α↓; Δt 大, 加大液体量, δ↑, α↓ [6]计算题 j05b10188 (题分：10) 解:1.清净壁面 t w -t s =q/α=1.75×105/(3×104 )=5.83℃ t w =239.2+5.83≈245℃ 2.复盖有氧化层 t w -t s =q(1/α’+R )=1.75×105×[1/(2.5×3×104)+7.75×10-5 ]=15.9℃ t w =239.2+15.9≈255℃ [7]计算题 j05b15192 (题分：15) 解:Re =du ρ/μ=0.02×1×992.2/(6.56×10-4)=3.025×104>10000 0.6 ∴可采用下式计算对流给热系数 Nu =0.023R e 0.8Pr n 流体被加热 n =0.4 ∴Nu =158.5 α=(λ/d )×Nu =(0.6338/0.02)×158.5=5024W/(m 2·℃) (2) 当管子根数减少时,流速变大 u ’=(n /n ’)u =(60/50)×1=1.2m/s α’/α=(u ’/u )0.8 α’=5024×(1.2)0.8 =5813W/(m 2·℃) [8]计算题 j05b10108 (题分：10) 解:原内管外径 d 1 =25mm 内径 d 2 =25-2.5×2=20mm 新内管外径 d 1' =32mm 内径 d 2' =32-2.5×2=27mm 设 改用φ32×2.5钢管后,内管对流给热系数α1' 8.18.01)4(d d d μV ρα∝∝π 583.0)2720('8 .1==∴αα [9]计算题 j05b10071 (题分：10) ⑴ Q /A =(t 1-t 2)/(b 1/λ1+b 2/λ2)=(700-60)/(0.24/0.9+0.24/0.6)=960W/m 2 t 2=t 1-(Q /A )(b 1/λ1)=700-960(0.24/0.9)=444℃ ⑵ 炉气向壁面的对流给热量: Q =α1A (T -T w) ∴ 炉气温度 T =T w +Q /(α1A )=700+960/30=732℃ 壁面向外界空气的对流给热量: Q =α2A (t w -t ) ∴ 外界空气温度 t =t w -Q /(α2A )=60-960/20=12℃ [10]计算题 j05b10091 (题分：10) A: λ=λ0(1+bt ) Q =-2πrL (d t /d r )λ0(1+bt ) t bt L r r Q t t r r d )1 (2d )(2 1210+λπ-=?? Q Ln(r 2/r 1)=2πL λ0(t 1-t 2)+2πL λ0b [(1/2)(t 12-t 22 )] Q =2πL λ0[(t 1-t 2)+(b /2)(t 12-t 22 )]/Ln(r 2/r 1) =2πL λ0(t 1-t 2)[1+(b /2)(t 1+t 2)]/Ln(r 2/r 1) B: 直接应用筒壁公式计算导热速率,即: Q =2πL λm (t 1-t 2)/Ln(r 2/r 1) λm 对应于t 1及t 2 的算术平均温度. [11]计算题 j05b20098 (题分：20) 解: 据题意 R s i ≈R s o ≈0 b /λ≈0 d o /(αi d i )=6/αo ∴ K o =1/(1/αo +d o /(αi d i ))=1/(1/αo +6/αo ) =1.1×104/7=1571W/(m 2 ?K) A o =n πd o L =26×3.14×0.025×2=4.082 m 2 22211222ln )(p m p c W KA t T t T t KA t t c W Q =--∴?=-= Ln((T -t 1)/(T -t 2 ))=1571×4.082×3600/(18600×1760)=0.7052 ∴ (T -t 1)/(T -t 2)=2.024 120-25=2.024(120-t 2) ∴ t 2 =73.06℃ [12]计算题 j05c10221 (题分：10) 解:在题给条件下,适用 Q =ε1C 0A 1ψ12 ((T 1/100)4-(T 2/100)4) 现Q =0.4×103W ε1=0.9 C 0=5.67W/(m 2?K)4 ψ12=1 A 1=πdL =π(0.0005)(2.5)=0.00393m 2 T 1未知 [ 13]计算题 j05c10254 (题分：10) d τ时间内蒸汽冷凝传给冷流体(质量W )的热量 d Q =KA (T -t )d τ d τ时间内,冷流体(W)吸收的热量 d Q '=Wc p d t d Q =d Q ' 0.1MPa 压力蒸汽的温度约为100℃ τ=[6000×5000/(800×6)]×Ln((100-30)/(100-60))=3497.6 s=0.972 h [14]计算题 j05b15195 (题分：15) (1) αi ≈K =Q /(A i Δt m ) Q =W 2c p2(t 2-t 1)=50×1.005×(80-20) =3015kJ/h=837.5W A i =πd i L =π×0.024×2=0.151m 2 Δt m =(80-20)/Ln(90/30)=54.6℃ α1=837.5/(0.151×54.6)=101.6W/(m 2·K) (2) t w ≈T =110℃ αT =9.4+0.052(t w -t a )=9.4+0.052(110-20)=14.1W/(m 2·K) 热损失 Q ’=αT A 0(t w -t f )=14.1(π×0.048×2)(110-20)=382.7W 蒸汽放热Q 2=Q ’+Q =382.7+837.5=1220蒸汽用量 W =Q 2/r =1220×3600/(2232.4310?) =2kg/h [15]计算题 j05d20138 (题分：20) 解:(1) 在d θ时间内乙二醇温度变化d T ,此时水的出口温度为t -G ×c p2d T =Wc p 1(t -t 1 )d θ d θ=-Gc p 2d T /(Wc p 1(t -t 1)) =[-1000×2.7×1000/(0.5×4.18×1000)]×d T /(t -15) =-1292×d T /(t -15) (2)找出t -T 的函数关系: Wc p 1(t -t 1 )=KA [(T -t 1 )-(T -t )]/Ln[(T -t 1 )/(T -t )] Ln((T -t 1 )/(T -t ))=KA /Wc p 1=300×2 /(4180×0.5)=0.287 (T -15)/(T -t )=1.33 T -15=1.33T -1.33t 1.33t =0.33T +15 t =0.25T +11.28 （3）??--= θ=θθ40 1000)72.325.0/(d 1292T T d h 75.1s 6307|)72.325.0ln()25.0/1(129210040==-??=T θ 2 1 0ln ) /(d )]/([d 2 1 t T t T KA Wc t T t KA Wc τp t t p --=τ-=??τ 16]计算题 j05a10085 (题分：10) 设耐火砖厚度b 1 ，绝热砖厚度b 2， 跨过耐火砖的热通量为：Q =(t 1 -t 2 )/(b 1 /λ 1 ) ∴b 1 =λ 1 (t 1 -t 2 )/Q =1.163(1000-800)/930=0.25m 跨过三层砖的热通量为:Q =(t 1 –t 4 )/[(b 1 /λ 1 )＋(b 2 /λ 2 )＋(b 3 /λ 3 )] b 2 =[(t 1 –t 4 )/Q -b 1 /λ 1 –b 3 /λ 3 ]λ 2 =[(1000-83)/930-0.25/1.163-0.1/0.582]×0.233 =0.14m 跨过普通砖的热通量：Q =(t 3-t 4)/(b 3/λ3) ，t 3=Qb 3/λ3+t 4=930×0.1/0.582+83=243℃ 3 42427 44223 225423 523 15105.010 2.5102500 0.52 5.010 2.5104.85109.710/5.010:2 : 5.0(1)/5.00.48 1.81109.710 2.51029920.529.1210/:'u m s Re p a uL a a m m u Re a εεμερ-----------????-==????==?? 455(1)1.29.710 1.47102 9.12100.48 1.8110εμ ----??==? 吸收 一填空 (1) 在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数k y=2kmol/m2·h，气相传质总K y=1.5kmol/m2·h，则该处气液界面上气相浓度y i应为?0.01????。平衡关系y=0.5x。 (2) 逆流操作的吸收塔，当吸收因素A<1且填料为无穷高时，气液两相将在塔底达到平衡。 (3) 在填料塔中用清水吸收混合气中HCl，当水量减少时气相总传质单元数N OG增加。 (4) 板式塔的类型有；板式塔从总体上看汽液两相呈逆流接触，在板上汽液两相呈错流接触。 (5) 在填料塔中用清水吸收混合气中NH3，当水泵发生故障使上水量减少时，气相总传质单元数NOG (增加）（增加，减少）。 (6) 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，吸收操作中温度不变，压力增加，可使相平衡常数???减小?（增大、减小、不变），传质推动力??增大?（增大、减小、不变），亨利系数??不变（增大、减小、不变）。 (7) 易溶气体溶液上方的分压（小），难溶气体溶液上方的分压（大) ，只要组份在气相中的分压(大于）液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。 (8) 压力（减小),温度( 升高）,将有利于解吸的进行；吸收因素(A= L/mV ) ,当 A>1 时,对逆流操作的吸收塔,若填料层为无穷高时,气液两相将在塔（顶）达到平衡。 (9) 在逆流吸收塔操作时，物系为低浓度气膜控制系统，如其它操作条件不变，而气液流量按比例同步减少,则此时气体出口组成y2将 (减小），液体出口组成将（增大），回收率将。 (10) 当塔板中（气液两相达到平衡状态)，该塔板称为理论板。 (11) 吸收过程的传质速率方程N A=K G( )=k y( )。 (12) 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则塔的H OG将不变，N OG将增大。 (13)吸收因数A可表示为 mV/L，它在X–Y图上的几何意义是平衡线斜率与操作线斜率之比。 (14)亨利定律的表达式为；亨利系数E的单位为 kPa 。 (15) 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 y a=2× 10-4kmol/m3.s, k x a=0.4kmol/m3.s, 则该吸收过程为（气膜阻力控制）及气膜阻力占总阻力的百分数分别为 99.95% ；该气体为易溶气体。 二选择 1.根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数 B 。 A大于液相传质分系数 B 近似等于液相传质分系数 C小于气相传质分系数 D 近似等于气相传质分系数 2.单向扩散中飘流因子 A 。 化工原理精馏习题课文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688] 第一章 蒸馏 1、熟悉气液平衡方程、精馏段操作线方程、提馏段操作线方程和q 线方 程的表达形式并能进行计算； 2、能根据物料进料状况列出q 线方程并用于计算，从而根据q 线方程、 进料组成还有气液平衡方程计算出点（x q ，y q ），再进一步计算出最小 回流比R min ；例如饱和液相进料（泡点进料）时，q 线方程式x=x F ，即 x q =x F ；而饱和蒸汽进料时，q 线方程式y=x F ，即y q =x F 。 3、掌握通过质量分数换算成摩尔分数以及摩尔流量的方法，要特别注意 摩尔流量计算时应该用每一个组分的流量乘以它们的摩尔分数而不是质量分数。 习题1：书上P71页课后习题第5题； 分析：本题的考察重点是质量分数与摩尔分数之间的转换，这个转换大家一定要注意，很多同学在此常会出错。在此我们采用直接将原料组成和原料流量都转换成摩尔量来进行计算，首先还是先列出所有题目给出的已知量，为了便于区分，建议大家以后再表示质量分数的时候可以使用w 来表示，而表示摩尔分数时使用x 来表示： ① 根据题目已知：w F =0.3，F=4000kg/h ，w w =0.05，另外还可以知道二硫 化碳的分子量Mcs 2=76，四氯化碳的分子量Mccl 4=154 根据这些条件可以先将进料和塔底组成转换成摩尔组成 ② =+F x =二硫化碳摩尔量二硫化碳质量分数二硫化碳分子量总摩尔量二硫化碳质量分数二硫化碳分子量四氯化碳质量分数四氯化碳分子量 0376=0.4650376+1-03154 F x =..（.） ③ 同理可以求出塔底组成 化工原理（上）复习题及答案 一、填空题 1.在阻力平方区内，摩擦系数λ与（相对粗糙度）有关。 2.转子流量计的主要特点是（恒流速、恒压差）。 3.正常情况下，离心泵的最大允许安装高度随泵的流量增大而（减少）。 4.气体在等径圆管内作定态流动时，管内各截面上的（质量流速相等）相等。 5.在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是（在同一种水平面上、同一种连续的流 体） 6.离心泵的效率η和流量Q的关系为（Q增大，η先增大后减小） 7.从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差与（指示液密度、液面高 度）有关。 8.离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（气缚）现象。 9.离心泵在一定的管路系统工作，如被输送液体的密度发生变化(液体其余性质不变)，则 扬程（不变）。 10.已知列管换热器内外侧对流传热系数分别为αi和αo且αi>>αo,则要提高总传热系数， 关键是（增大αo）。 11.现场真空表的读数为8×104 Pa，该处绝对压力为（2×104 Pa ）（当时当地大气压为 1×105 Pa）。 12.为防止泵发生汽蚀，则要求装置的汽蚀余量（大于）泵的必需汽蚀余量。（大于、 小于、等于） 13.某流体于内径为50mm的圆形直管中作稳定的层流流动。其管中心处流速为3m/s，则 该流体的流量为（10.60 ）m3/h，管壁处的流速为（0 ）m/s。 14.在稳态流动系统中，水连续地从粗管流入细管。粗管内径为细管的两倍，则细管内水的 流速是粗管内的（4 ）倍。 15.离心泵的工作点是指（泵）特性曲线和（管路）特性曲线的交点。 16.离心泵的泵壳做成蜗壳状，其作用是（汇集液体）和（转换能量）。 17.除阻力平方区外，摩擦系数随流体流速的增加而（减小）；阻力损失随流体流速的 增加而（增大）。 18.两流体通过间壁换热，冷流体从20℃被加热到50℃，热流体从100℃被冷却到70℃， 则并流时的Δt m= （43.5 ）℃。 19.A、B两种流体在管壳式换热器中进行换热，A为腐蚀性介质，而B无腐蚀性。（A腐 蚀性介质）流体应走管内。 化工原理下册题库 300题 化工原理（下）题库（1） 一、选择题（将正确答案字母填入括号内） 1、混合物中某组分的质量与混合物质量之比称为该组分的（ A ）。 A. 质量分数 B. 摩尔分数 C. 质量比 2、关于精馏塔中理论的叙述错误的是（ B ）。 A.实际上不存在理论塔板 B. 理论塔板仅作为衡量实际塔板效率的一个标准。 C. 理论塔板数比实际塔板数多 3、在精馏塔中每一块塔板上（ C ）。 A. 只进行传质作用 B. 只进行传热作用 C. 同时进行传热传质作用 4、气体吸收过程中，吸收速率与推动力成（ A ）。 A. 正比 B. 反比 C. 无关 5、气体的溶解度很大时，溶质的吸收速率主要受气膜一方的阻力所控制，故称为（ A ）。 A. 气膜控制 B. 液膜控制 C. 双膜控制 6、普通温度计的感温球露在空气中，所测得的温度为空气的（ A ）温度。 A. 干球 B. 湿球 C. 绝热饱和 7、混合物中某组分的物质的量与混合物物质的量之比称为该组分的（B ）。 A. 质量分数 B. 摩尔分数 C. 质量比 8、在蒸馏过程中，混合气体中各组分的挥发性相差越大，越（B ）进行分离。 A. 难 B. 容易 C. 不影响 9、气体吸收过程中，吸收速率与吸收阻力成（ B ）。 A. 正比 B. 反比 C. 无关 10、气体的溶解度很小时，溶质的吸收速率主要受液膜一方的阻力所控制，故称为（ B ）。 A. 气膜控制 B. 液膜控制 C. 双膜控制 11、某二元混合物，进料量为100kmol/h，xF=0.6，要求得 到塔顶xD不小于0.9，则塔顶最大产量为（ B ） A 60kmol/h B 66.7kmol/h C 90kmol/h D 不能定 12、二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起以下 线的变化 ( B ) 。 A平衡线 B 操作线与q线 C平衡线与操作线 D 平衡线与q线 13、下列情况 ( D ) 不是诱发降液管液泛的原因。 A液、气负荷过大 B 过量雾沫夹带 C塔板间距过小 D 过量漏液 14、以下有关全回流的说法正确的是（ A、C ）。 A、精馏段操作线与提馏段操作线对角线重合 B、此时 所需理论塔板数量多 3．在大气压力为101.3kPa 的地区，一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少？ 解：KPa .1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝 1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的U 形压差计，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=0.8m,R=0.45m 。试计算容器中液面上方的表压。 解： kPa Pa gm ρgR ρp gh ρgh ρp 53529742.70632.600378 .081.990045.081.9106.133 00==-=??-???=-==+ 1-10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×3.5mm 。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。 解: (1) 大管: mm 476?φ (2) 小管: mm 5.357?φ 质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50 68 (69.0)( 222112=== 1-11． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。 解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～ 3．在大气压力为的地区，一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少 解：KPa .1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝 1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的U 形压差计，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=,R=。试计算容器中液面上方的表压。 解： kPa Pa gm ρgR ρp gh ρgh ρp 53529742.70632.600378.081.990045.081.9106.133 00==-=??-???=-==+ 1-10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。 解: (1) 大管: mm 476?φ (2) 小管: mm 5.357?φ 质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50 68 (69.0)( 222112=== 1-11． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。 解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～ 化工原理例题与习题标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N] 第一章流体流动 【例1-1】已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。 解：根据式1-4 =（+）10-4=×10-4 ρ m =1372kg/m3 【例1-2】已知干空气的组成为：O 221%、N 2 78%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在 压力为×104Pa及温度为100℃时的密度。 解：首先将摄氏度换算成开尔文 100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量 M m =32×+28×+× =m3 根据式1-3a气体的平均密度为： 【例1-3 】本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h1=、密度ρ 1 =800kg/m3，水层高度h2=、密度ρ2=1000kg/m3。 （1）判断下列两关系是否成立，即p A=p'A p B=p'B （2）计算水在玻璃管内的高度h。 解：（1）判断题给两关系式是否成立p A=p'A的关系成立。因A与A'两点在静止的连通着的同一流体内，并在同一水平面上。所以截面A-A'称为等压面。 p B =p' B 的关系不能成立。因B及B'两点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，即截面B-B'不是等压面。 （2）计算玻璃管内水的高度h由上面讨论 知，p A=p'A，而p A=p'A都可以用流体静力学基本方程式计算，即 p A =p a +ρ 1 gh 1 +ρ 2 gh 2 p A '=p a +ρ 2 gh 于是p a+ρ1gh1+ρ2gh2=p a+ρ2gh 简化上式并将已知值代入，得 800×+1000×=1000h 解得h= 【例1-4】如本题附图所示，在异径水平管段两截面（1-1'、2-2’）连一倒置U管压差计，压差计读数R=200mm。试求两截面间的压强差。 解：因为倒置U管，所以其指示液应为水。设空气和水的密度分别为ρg与ρ，根据流体静力学基本原理，截面a-a'为等压面，则 p a =p a ' 又由流体静力学基本方程式可得 p a =p 1 －ρgM 第八章课堂练习： 1、吸收操作的基本依据是什么？答：混合气体各组分溶解度不同 2、吸收溶剂的选择性指的是什么：对被分离组分溶解度高，对其它组分溶解度低 3、若某气体在水中的亨利系数 E 值很大，说明该气体为难溶气体。 4、易溶气体溶液上方的分压低，难溶气体溶液上方的分压高。 5、解吸时溶质由液相向气相传递；压力低，温度高，将有利于解吸的进行。 6、接近常压的低浓度气液平衡系统，当总压增加时，亨利常数 E 不变， H 不变，相平衡常数 m 减小 1、①实验室用水吸收空气中的O2 ，过程属于（ B ） A 、气膜控制B、液膜控制C、两相扩散控制 ② 其气膜阻力（C）液膜阻力 A 、大于B、等于C、小于 ２、溶解度很大的气体，属于气膜控制 ３、当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m 的直线时，则 1/Ky=1/ky+ m /kx 4、若某气体在水中的亨利常数 E 值很大，则说明该气体为难溶气体 5 、总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+1/HkG ，当(气膜阻力 1/HkG) 项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。 1、低含量气体吸收的特点是L 、 G 、Ky 、 Kx 、T 可按常量处理 2、传质单元高度HOG 分离任表征设备效能高低特性，传质单元数NOG 表征了（分离任务的难易）特性。 3、吸收因子 A 的定义式为 L/ （ Gm ），它的几何意义表示操作线斜率与平衡线斜率之比 4、当 A<1 时，塔高 H= ∞，则气液两相将于塔底达到平衡 5、增加吸收剂用量，操作线的斜率增大，吸收推动力增大，则操作线向（远离）平衡线的方向偏移。 6、液气比低于（L/G ） min 时，吸收操作能否进行？能 此时将会出现吸收效果达不到要求现象。 7、在逆流操作的吸收塔中，若其他操作条件不变而系统温度增加，则塔的气相总传质单元 高度 HOG 将↑，总传质单元数NOG将↓，操作线斜率（L/G ）将不变。 8、若吸收剂入塔浓度 x2 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↓。 x2 增大，其它条件不变，则 9、在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组 成气相总传质单元高度将（ A ）。 A. 不变 B.不确定 C.减小 D. 增大 吸收小结： 1、亨利定律、费克定律表达式 及温度而异，单位与压强的 2、亨利系数与温度、压力的关系； E 值随物系的特性单 位一致； m 与物系特性、温度、压力有关（无因次） 3、 E 、 H 、 m 之间的换算关系 4、吸收塔在最小液气比以下能否正常工作。 5、操作线方程（并、逆流时）及在y~x 图上的画法 6、出塔气体有一最小值，出塔液体有一最大值，及各自的计算式 7、气膜控制、液膜控制的特点 8、最小液气比(L/G)min 、适宜液气比的计算 9、加压和降温溶解度高，有利于吸收 减压和升温溶解度低，有利于解吸 100kg/m 3 ° 0.05 x X ecu 1000 0 05 . 18 (1)甲醇的饱和蒸气压 p o A 24 25 浓缩液量为 100/0.5 200kg 200kg 浓缩液中，水的含量为 200 X0.48=96kg ，故水的蒸发量为 800-96=704kg 浓缩液中 NaCl 的含量为 200X0.02=4kg ，故分离的 NaCl 量为100-4=96kg 1574.99 几 16.9kPa 25 238.86 【0-1】1m 3 水中溶解0.05kmol CO 2, 试求溶液中C02的摩尔分数， 水的密度为 解水 1000 kg/ m 3 葺 kmol/ m 3 18 【0-2】在压力为 101325 Pa 、温度为25 C 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 质量浓度 P A ； (2)空气中甲醇的组成，以摩尔分数 y A 、质量分数 A 、浓度 A 表示。 摩尔分数 y A 质量分数 浓度C A P A RT 质量浓度 【0-3 】1000kg 169 0.167 101.325 0.167 32 0.181 0.167 32 (1 0.167) 29 16.9 3 3 6.82 10 kmol/ m 8.314 298 3 3 C A M A = 6.82 10 32 0.218 kg / m 的电解液中含 NaOH 质量分数10%、NaCl 的质量分数 10%、H 2O 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%、NaCI 2%、 H 2O 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 解电 ［解液 1000kg 浓缩液中 NaOH 1000 xc.l=100kg NaOH =0.5 (质量分数) NaOH 1000X0.l=100kg NaCl =0.02 (质量分数) HaO 1000X 0.8=800kg H 2O =0.48 (质量分数) NaOH 量保持一定。 100kg 在全过程中，溶液中 NaOHt 保持一定，为 C02的摩尔分数 8.99 10 lg p o A 7.19736 液量。在全过程中，溶液中的 1. 某双组分理想物系当温度t=80℃时，P A°=，P B°=40kPa，液相摩尔组成x A=，试求：⑴与此液相组成相平衡的汽相组成y；⑵相对挥发度α。 解：（1）x A=(P总－P B°)／(P A°－P B°) ； =(P总－40)／（－40） ∴P总=； y A=x A·P A°／P总=×／= （２）α=P A°／P B°=／40= 5. 某精馏塔在常压下分离苯－甲苯混合液，此时该塔的精馏段和提馏段操作线方程分别为y=+和y'='，每小时送入塔内75kmol的混合液，进料为泡点下的饱和液体，试求精馏段和提馏段上升的蒸汽量为多少（kmol/h）。 解:已知两操作线方程: y=+(精馏段) y′=′(提馏段) ∴R/(R+1)= R= x D / (R+1)= x D=×= ！ 两操作线交点时, y=y′x=x′ ∴+= x F = 饱和液体进料q=1, x F = x = 提馏段操作线经过点(x W，x W) ∴y′=x w =－x W= 由全塔物料衡算F=D+W F x F = D x D + W x W D =(x F—x W)/(x D－x W)F = ∵饱和液体进料 V′=V=L+D=(R+1)D=×=h - 6. 已知某精馏塔进料组成x F=，塔顶馏出液组成x D=，平衡关系ｙ＝ｘ＋，试求下列二种情况下的最小回流比R min。⑴饱和蒸汽加料；⑵饱和液体加料。解：R min = (x D－y q)/(y q －x q ) (1) ； y q= x q + (2) ； y q= qx q/ (q－1)－x f / (q－1) (3) ⑴q=0, 由(3) y q=x f=，由(2) x q = ， R min = 由(3) x q =x f =，由(2) y q =×+=， R min= 用常压精馏塔分离双组分理想混合物，泡点进料，进料量100kmol/h，加料组成为50% ,塔顶产品组成x D=95％，产量D=50kmol/h，回流比R=2R min，设全塔均为理论板，以上组成均为摩尔分率。相对挥发度α=3。求：(最小回流比) 2.精馏段和提馏段上升蒸汽量。3.列出该情况下的精馏段操作线方程。解：1. y=αx/[1+(α－1)x]=3x/(1+2x) 泡点进料q=1, x q = x F = , y q =3×(1+2×=2= R min / (R min+1)= ： R min=4/5= 2. V=V′=(R+1)D=(2×+1)×50=130kmol/h 3. y=[R/(R+1)]x + x D / (R+1)=+ 12. 某精馏塔用于分离苯－甲苯混合液，泡点进料，进料量30kmol/h，进料中苯的摩尔分率为，塔顶、底产品中苯的摩尔分率分别为和，采用回流比为最小回流比的倍，操作条件下可取系统的平均相对挥发度α=。(1)求塔顶、底的产品量；(2)若塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，求离开第二块板的蒸汽和液体组成。 解：（1）F=D+W ，Fx F=Dx D＋Wx W 30=D+W ，30×= D×+W× ∴D= / h W= / h （2）x q=x F= ， y q =αx q／[1+ (α—1)x q ] =×[1+ —1)×] = R min =(x D－y q)／(y q－x q)=—/ —=， ？ R = ×R min =×= 精馏段的操作线方程为： y = [R / (R+1)]x +x D／（R+1) 上 册 一、选择题 1、 某液体在一等径直管中稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半，假定管内的相对粗糙度不变，则 (1) 层流时，流动阻力变为原来的 C 。 A ．4倍 B ．8倍 C ．16倍 D ．32倍 (2) 完全湍流(阻力平方区)时，流动阻力变为原来的 D 。 A ．4倍 B ．8倍 C ．16倍 D ．32倍 解：(1) 由 2 22322642d lu u d l du u d l h f ρμμ ρλ=??=??= 得 1624 4 212 212 212212121 2==??? ? ??=???? ??????? ??==d d d d d d d u d u h h f f (2) 由 2 222u d l d f u d l h f ? ???? ??=??=ελ 得 322 5 5 212142122112 21 2==??? ? ??=????? ??==d d d d d d d u d u h h f f 2． 水由高位槽流入贮水池，若水管总长（包括局部阻力的当量长度在内）缩短 25%，而高位槽水面与贮水池水面的位差保持不变，假定流体完全湍流流动(即流动在阻力平方区)不变，则水的流量变为原来的 A 。 A ．1.155倍 B ．1.165倍 C ．1.175倍 D ．1.185倍 解：由 f h u p gz u p gz ∑+++=++2 222 22211 1ρρ 得 21f f h h ∑=∑ 所以 ()()2 222222 11 1u d l l u d l l e e ?+?=?+? λλ 又由完全湍流流动 得 ?? ? ??=d f ελ 所以 ()()2 22211u l l u l l e e ?+=?+ 三 计算题 1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知 管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m ，其中压力表之后的管路长度为80m ， 管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ， 水的密度为1000Kg/m 3，泵的效率为0.85， 输水量为15m 3/h 。求： （1）整个管路的阻力损失，J/Kg ； （2）泵轴功率，Kw ； （3）压力表的读数，Pa 。 解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ； 由题意知， s m A V u s /12.2) 4 05.03600(15 2 =??==π 则kg J u d l h f /1.1352 12.205.010003.022 2=??=??=∑λ （2）泵轴功率，kw ； 在贮槽液面0-0′与高位槽液面1-1′间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有： ∑-+++=+++10,1 21020022f e h p u gH W p u gH ρ ρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+?=+=∑ 又 s kg V W s s /17.410003600 15 =?= =ρ 故 w W W N e s e 5.1381=?=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η 2 （15分）如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定 不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg ，压力表读数为2.452× 第3章非均相物系分离 一、选择题 恒压过滤且介质阻力忽略不计时，如粘度降低20%，则在同一时刻滤液增加（）。A、11.8%；B、9.54%; C、20%; D、44% 板框式压滤机由板与滤框构成，板又分为过滤板和洗涤板，为了便于区别，在板与框的边上设有小钮标志，过滤板以一钮为记号，洗涤板以三钮为记号，而滤框以二钮为记号，组装板框压滤机时，正确的钮数排列是（）. A、1—2—3—2—1 B、1—3—2—2—1 C、1—2—2—3—1 D、1—3—2—1—2 与沉降相比，过滤操作使悬浮液的分离更加（）。 A、迅速、彻底 B、缓慢、彻底 C、迅速、不彻底 D、缓慢、不彻底 多层隔板降尘室的生产能力跟下列哪个因素无关（）。 A、高度 B、宽度 C、长度 D、沉降速度 降尘室的生产能力（）。 A、与沉降面积A和沉降速度ut有关 B、与沉降面积A、沉降速度ut和沉降室高度H有关 C、只与沉降面积A有关 D、只与沉降速度ut有关 现采用一降尘室处理含尘气体，颗粒沉降处于滞流区，当其它条件都相同时，比较降尘室处理200℃与20℃的含尘气体的生产能力V的大小（）。 A、V200℃>V20℃ B、V200℃＝V20℃ C、V200℃ 判断 有效的过滤操作是（）。 A、刚开始过滤时 B、过滤介质上形成滤饼层后 C、过滤介质上形成比较厚的滤渣层 D、加了助滤剂后 当固体粒子沉降时，在层流情况下，Re ＝１，其ζ为（）。 A、64/Re B、24/Re C、0.44 D、1 含尘气体通过降尘室的时间是t，最小固体颗粒的沉降时间是t 0，为使固体颗粒都能沉降下来，必须（）： A、t 化工原理典型习题解答 王国庆陈兰英 广东工业大学化工原理教研室 2003 上 册 一、选择题 1、 某液体在一等径直管中稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半，假定管内的相对粗糙度不变，则 (1) 层流时，流动阻力变为原来的 C 。 A ．4倍 B ．8倍 C ．16倍 D ．32倍 (2) 完全湍流(阻力平方区)时，流动阻力变为原来的 D 。 A ．4倍 B ．8倍 C ．16倍 D ．32倍 解：(1) 由222322642d lu u d l du u d l h f ρμμ ρλ=??=??=得 1624 4 212212 2122 121212==??? ? ??=???? ??????? ??==d d d d d d d u d u h h f f (2) 由 2222u d l d f u d l h f ????? ??=??=ελ得 322 5 5 21214 212 2112212==???? ??=????? ??==d d d d d d d u d u h h f f 2． 水由高位槽流入贮水池，若水管总长（包括局部阻力的当量长度在内）缩短25%，而高位槽水面与贮水池水 面的位差保持不变，假定流体完全湍流流动(即流动在阻力平方区)不变，则水的流量变为原来的 A 。 A ．1.155倍 B ．1.165倍 C ．1.175倍 D ．1.185倍 解：由 f h u p gz u p gz ∑+++=++2 22 2 22211 1ρρ得 21f f h h ∑=∑ 所以 ()()2 222222 11 1u d l l u d l l e e ?+?=?+? λλ 又由完全湍流流动，得 ?? ? ??=d f ελ 所以 ()()2 2 2211u l l u l l e e ?+=?+，而 24 d u uA V π ?== 所以 ()()1547.175 .01 2 11 2 12== ++==e e l l l l u u V V 3． 两颗直径不同的玻璃球分别在水中和空气中以相同的速度自由沉降。已知玻璃球的密度为2500kg/m 3，水 的密度为998.2kg/m 3，水的粘度为 1.005?10-3Pa ?s ，空气的密度为 1.205kg/m 3，空气的粘度为1.81?10-5Pa ?s 。 （1）若在层流区重力沉降，则水中颗粒直径与空气中颗粒直径之比为 B 。 A ．8.612 B ．9.612 C ．10.612 D ．11.612 （2）若在层流区离心沉降，已知旋风分离因数与旋液分离因数之比为2，则水中颗粒直径与空气中颗粒 直径之比为 D 。 A ．10.593 B ．11.593 C ．12.593 D ．13.593 解：(1) 由 ()μ ρρ182g d u s t -=，得 ()g u d s t ρρμ-= 18 化工原理第二版夏清，贾绍义 课后习题解答 （夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津大学出版） 社,2011.8.） 第1章蒸馏 1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯 和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t（℃） 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B *，P A *，由于总压 P = 99kPa，则由x = (P-P B *)/(P A *-P B *)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x 图数据。 以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃ 2.正戊烷（C 5H 12 ）和正己烷（C 6 H 14 ）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa下该 溶液的平衡数据。 温度 C 5H 12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C 6H 14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相同温度下C 5H 12 （A）和C 6 H 14 （B）的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 P B * = 1.3kPa 查得P A *= 6.843kPa 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3 P A *(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 P B *(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以260.6℃时为例 当t= 260.6℃时 x = (P-P B *)/(P A *-P B *) =（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A *x/P = 13.3×1/13.3 = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289 x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0 第二章 吸收习题解答 1从手册中查得101.33KPa 、25℃时,若100g 水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa 。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。 解: (1) 求H 由33NH NH C P H * = .求算. 已知:30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出: 以100g 水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为 31000/kg m .则: 3333 3 1 170.582/1001 1000 0.5820.590/()0.987 NH NH a NH C kmol m C H kmol m kP P * ==+∴===? (2).求m .由333 333330.987 0.00974 101.33 1 170.0105 11001718 0.009740.928 0.0105 NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y P x y m x ** * *== = ===+=== 2: 101.33kpa 、1O ℃时,氧气在水中的溶解度可用p o2=3.31×106x 表示。式中:P o2为氧在气相中的分压,kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与 空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧. 解:氧在空气中的摩尔分数为0.21.故 222 26 6 101.330.2121.2821.28 6.43103.31106 3.3110 O O a O O P Py kP P x -==?====??? 因2O x 值甚小,故可以认为X x ≈ 即:2266.4310O O X x -≈=? 所以:溶解度6522322()()6.431032 1.141011.4118()()kg O g O kg H O m H O --????==?=????? 3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2,其余为空气。混合气体的温度为30℃,总压强为506.6kPa 。从手册中查得30℃时C02在水中的亨利系数E=1.88x105KPa,试求溶解度系数H(kmol/（m 3·kPa 、）)及相平衡常数m,并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO 2。 解:(1).求H 由2H O H EM ρ = 求算 2435 1000 2.95510/()1.881018 a H O H kmol m kP EM ρ -= = =???? (2)求m 5 1.8810371506.6 E m ρ?=== (2) 当0.02y =时.100g 水溶解的2CO (3) 2255 506.60.0210.1310.13 5.3910 1.8810CO a CO P kP P x E ** -=?====?? 因x 很小,故可近似认为X x ≈ 化工原理 第一章 练习 1． 湍流流动的特点是 脉动 ，故其瞬时速度等于 时均速度 与 脉动速度 之和。 2．雷诺准数的物理意义是 黏性力和惯性力之比 。 3．当地大气压为755mmHg ，现测得一容器内的绝对压力为350mmHg ，则其真空度为405 mmHg 。 4．以单位体积计的不可压缩流体的机械能衡算方程形式为 ρρρρρρf s w p u gz w p u gz +++=+++22 2 212112 2。 5．实际流体在管道内流动时产生阻力的主要原因是 黏性 。 6．如图所示，水由敞口恒液位的高位槽流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，管路总阻力损失（包括所有局部阻力损失）将 （1） 。 (1)不变 (2)变大 (3)变小 (4)不确定 7．如图所示的并联管路，其阻力关系是 （C ） 。 （A ）(h f )A1B (h f )A2B （B ）(h f )AB =(h f )A1B +(h f )A2B （C ）(h f )AB =(h f )A1B =(h f )A2B （D ）(h f )AB (h f )A1B =(h f )A2B 8．孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒 截面 、变 压头 ，而后者是恒 压头 、变 截面 。 9．如图所示，水从槽底部沿内径为100mm 的水平管子流出，阀门前、后的管长见图。槽中水位恒定。今测得阀门全闭时，压力表读数p=。现将阀门全开，试求此时管内流量。 已知阀门（全开）的阻力系数为，管内摩擦因数=。 答：槽面水位高度m g p H 045.681 .91000103.593 =??==ρ 在槽面与管子出口间列机械能衡算式，得： 2 4.60.1 5.01.0203081.9045.62 u ??? ??++++=?λ 解得：s m u /65.2= h m s m u d V /9.74/0208.065.21.04 14 1 3322==??==ππ 反 应 器 题7附图 1 A B 2 题8附图 p 30m 20m 题1附图 化工原理——吸收部分复习题（1） 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Y1 = 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，则操作线斜率_________，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，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）。（也可理解为空塔液速） 14、填料塔内提供气液两相接触的场所的是__________________。化工原理下册复习题
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