化工原理problem in chapter13
化工原理第三版(陈敏恒)上、下册课后思考题答案(精心整理版).
第一章流体流动1、什么是连续性假定?质点的含义是什么?有什么条件?连续性假设：假定流体是由大量质点组成的，彼此间没有间隙，完全充满所占空间的连续介质。
质点指的是一个含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比分子自由程却要大得多。
2、描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?拉格朗日法描述的是同一质点在不同时刻的状态；欧拉法描述的是空间各点的状态及其与时间的关系。
3、粘性的物理本质是什么?为什么温度上升,气体粘度上升,而液体粘度下降? 粘性的物理本质是分子间的引力和分子的运动与碰撞。
通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主，温度上升，热运动加剧，粘度上升。
液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。
4、静压强有什么特性?①静止流体中，任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力； ②作用于某一点不同方向上的静压强在数值上是相等的；③压强各向传递。
7、为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好?由静力学方程可以导出)g -H(p 热冷ρρ=∆，所以H 增加，压差增加，拔风量大。
8、什么叫均匀分布?什么叫均匀流段?均匀分布指速度分布大小均匀；均匀流段指速度方向平行、无迁移加速度。
9、伯努利方程的应用条件有哪些?重力场下、不可压缩、理想流体作定态流动，流体微元与其它微元或环境没有能量交换时，同一流线上的流体间能量的关系。
12、层流与湍流的本质区别是什么?区别是否存在流体速度u 、压强p 的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。
13、雷诺数的物理意义是什么?物理意义是它表征了流动流体惯性力与粘性力之比。
14、何谓泊谡叶方程?其应用条件有哪些?232d lu μϕ=∆应用条件：不可压缩流体在直圆管中作定态层流流动时的阻力损失计算。
15、何谓水力光滑管?何谓完全湍流粗糙管?当壁面凸出物低于层流内层厚度，体现不出粗糙度过对阻力损失的影响时，称为水力光滑管。
化工原理十三章
6
解：1、查出t2=58℃时的饱和水蒸汽压 ps=18.2kpa 废气中的水汽分压为： pw=φps=0.70*18.2=12.7kpa
废气湿度： H 废气的焓： I
2
0 . 622
pw P pw
0 . 622
13-8 干燥过程的计算及图示
ql
G1,X1 H2
t2, 2,I2
L,H 0
t0, 0,I0
预热器
L,H1
t1, 1,I1
干燥室
L
qp
qd
G2,X2
状态变化过程较为简单 温度升高而湿度不变 作简化 状态变化过程较为复杂， 求解空气状态也比较困难 由于空气和物料间进行热和质的 交换，而且还有其它外加热量
H
t
3
LI 1 G 1 c M 1 t M 1 Q d LI
若
2
G 2c M 2 t M 2 Q l
G 1c M 1 t M 1 Q d G 2 c M 2 t M 2 Q l
通常Qd=0、Ql =0、物料带进、带出的热量均可忽略不计
理想
Q汽化 QP
100 %
I 3 I 2 295 kJ / kg I 3 1 . 01 1 . 88 H 3 t 3 2492 H 3
预热温度
t3 I 3 2492 H 3 1 . 01 1 . 88 H 3
φ=0.7 B
C
117
295 2492 0 . 065 1 . 01 1 . 88 0 . 065
Lc Lc
H1 H0
《化工原理》课本习题答案
《化工原理》课本习题答案第一章流体流动1 PA（绝）= 1.28×105 N/m2PA（表）= 2.66×104N/m22 W = 6.15吨3 F = 1.42×104NP = 7.77×104Pa4 H = 0.39m5 △P = 2041×105N/m26 P = 1.028×105Pa△h = 0.157m7 P（绝）= 18kPa H = 8.36m8 H = R PA> PB9 略10 P = Paexp[-Mgh/RT]11 u = 11.0m/s ; G = 266.7kg/m2sqm = 2.28kg/s12 R = 340mm13 qv = 2284m3/h14 τ= 1463s15 Hf = 0.26J/N16 会汽化1718 F = 4.02×103N19 略20 u2 = 3.62m/s ; R = 0.41m21 F = 151N22 v = 5.5×10-6m2/s23 =0.817 a = 1.0624 略25 P（真）= 95kPa ; P（真）变大26 Z = 12.4m27 P（表）= 3.00×105N/m228 qv = 3.39m3/h P1变小 P2变大29 qv = 1.81m3/h30 H = 43.8m31 τ= 2104s32 He = 38.1J/N33 qv =0.052m3/s=186m3/h34 qv1 = 9.7m3/h ; qv2 = 4.31m3/hqv3 = 5.39m3/h ; q,v3 = 5.39m3/h35 qvB/qvC = 1.31 ; qvB/qvC =1.05 ;能量损失36 P1（绝）=5.35×105Pa37 = 13.0m/s38 qv = 7.9m3/h39 qVCO2（上限）=3248l/h40 = 500 l/s ; τ=3×104PaF = 3×102N P = 150w41 he = 60.3J/kg42 τy = 18.84Pa μ∞ = 4.55Pa·s43 τy = 39.7Pa44 略第二章流体输送机械1 He = 15+4.5×105qV2He = 45.6J/N Pe = 4.5KW2 P = ρω2r2/2 ; Φ/ρg = u2/2g = 22.4J/N3 He = 34.6J/N ; η = 64％4 略5 qV = 0.035m3/s ; Pe = 11.5KW6 串联7 qV = 0.178m3/min ; qV, = 0.222m3/min8 会汽蚀9 安装不适宜，泵下移或设备上移10 IS80-65-160 或 IS100-65-31511 ηV = 96.6％12 不适用13 P = 33.6KW ; T2 = 101.0℃14 qV = 87.5m3/h ; 选W2第三章流体的搅拌1 略2 P = 38.7w ; P’ = 36.8w3 d/d1 = 4.64 ; n/n1 = 0.359 ; N/N1 = 100 第四章流体通过颗粒层的流动1 △φ = 222.7N/m22 △φ/L = 1084Pa/m3 V = 2.42m34 K = 5.26×10-4m2/s ; qe = 0.05m3/m25 A = 15.3m2 ; n = 2台6 略7 △V0 = 1.5L8 △V = 13L9 q = 58.4l/m2 ; τw = 6.4min10 τ = 166s ; τw = 124s11 K = 3.05×10-5m2/sVe = 5.06×10-2m3 ; V = 0.25m312 n’ = 4.5rpm ; L’/L = 2/3第五章颗粒的沉降和流态化1 ut = 7.86×10-4m/s ; ut’ = 0.07m/s2 dP = 88.8μm3 τ = 8.43×10-3s ; s = 6.75×10-5m4 dpmax = 3.6μm5 dpmin = 64.7μm ; ηP = 60％6 可完全分开7 ζRe2<488 η0 = 0.925 ; x出1 = 0.53x出2 = 0.27 ; x出3 = 0.20x出4 = 0 ; W出 = 59.9kg/day9 ε固 = 0.42 ; ε流 = 0.71 ; ΔФ = 3.14×104N/m210 略11 D扩 = 2.77m12 略第六章传热1 δ1 = 0.22m ; δ2 = 0.1m2 t1 = 800℃3 t1 = 405℃4 δ = 50mm5 (λ’-λ)/ λ = -19.7％6 略7 Q,/Q = 1.64 λ小的放内层8 a = 330W/m2*℃9 a = 252.5W/ m2*℃10 q = 3.69kw/m211 q1/q2 =112 w = 3.72×10-3kg/s ; w’=7.51×10-3kg/s13 Tg = 312℃14 Tw = 746K15 τ = 3.3hr16 ε A = 0.48 ; ε B = 0.4017 略18 热阻分率0.3％K’=49.0W/m2·℃ ; K,, = 82.1W/m2·℃19 w = 3.47×10-5kg/m·s ; tw = 38.7℃20 δ= 82mm21 a1 =1.29×104W/m2·℃ ; a,2 = 3.05×103W/m2·℃ ; R = 7.58*10-5m2·℃/W22 δ= 10mm ; Qmax = 11.3KW23 R = 6.3×10-3m2·℃/W24 n = 31 ; L = 1.65m25 L = 9.53m26 qm = 4.0kg/s ; A = 7.14m227 qm2 = 10.9kg/s ; n = 36 ; L = 2.06m ; q,m1 = 2.24kg/s28 qm = 0.048kg/s29 t2 = 76.5℃ ; t2 = 17.9℃30 t,2 = 98.2℃ ; 提高水蒸气压强T’=112.1℃31 qm1 = 1.24kg/s32 T,2 = 78.7℃ ; t,2 = 61.3℃33 T = 64.6℃ ; t2a = 123.1℃ ; t2b = 56.9℃34 t2 = 119℃35 τ = 5.58hr36 单壳层Δtm = 40.3℃ ; 双壳层Δtm’=43.9℃37 a = 781W/m2·℃38 L = 1.08m ; t2’=73.2℃39 NP = 2 ; NT = 114 ; L实 = 1.2L计 = 3.0m ; D = 460mm 第七章蒸发1 W = 1500kg/h ; w1 = 12.8％ ; w2 = 18.8％2 Δt = 12.0℃3 A = 64.7m2 ; W/D = 0.8394 W = 0.417kg/s ; K = 1.88×103W/m2·℃ ; w’= 2.4％5 t1 = 108.6℃ ; t2 = 90.9℃ ; t3 = 66℃6 A1 = A2 = 9.55m2第八章吸收1 E=188.1Mpa;偏差0.21%2 G=3.1×10-3kgCO2/kgH2O3 Cmin=44.16mg/m3水；Cmin=17.51mg/m3水4 （xe-x）=1.19×10-5；（y-ye）=5.76×10-3 ;(xe-x)=4.7×10-6 ;(y-ye)=3.68×10-35 (y-ye)2/(y-ye)1=1.33 ; (xe-x)2/(xe-x)1=2.676 τ=0.58hr7 τ=1.44×106s8 Kya=54.9kmol/m3·h ; H OG=0.291m ;液相阻力分率15.1%9 N A=6.66×10-6kmol/s·m2 ; N A’=1.05×10-5kmol/(s·m2)10 略11 略12 NOG=13 略14 略15 x1=0.0113; =2.35×10-3 ;H=62.2m16 (1)H=4.61m;(2)H=11.3m17 Gmin=0.489kmol/m2·h ; x2=5.43×10-618 HA=2.8m ; HB=2.8m19 (1)HOG=0.695m;Kya=168.6kmol/m3·h;(2)w=4.36kmol/h20 y2=0.00221 η’=0.87；x1’=0.0032522 y2’=0.000519第九章精馏1 （1）α1=2.370 ；α2=2.596 ；（2）αm=2.4842 t=65.35℃； xA=0.5123 t=81.36℃ ; yA=0.18724 (1)NT=7; (2)V=20.3kmol/h; (3)D=47.4kmol; W=52.6kmol25 t=60℃; xA=0.188; xB=0.361; xC=0.45126 x(A-D) :0.030;0.153;0.581;0.237 y(A-D) :0.141;0.306;0.465;0.08527 D/F=0.4975;W/F=0.5025; xD(A-D):0.402;0.591;0.007;9.7×10-5 ;xW(A-D):1.4×10-5;0.012;0.690;0.29828 N=14.1 ; N1=7.9第十章气液传质设备1 EmV=0.7582 ET=41%3 N实=104 D=1.2m5 HETP=0.356m6 D=0.6m; △P/H=235.44Pa/m第十一章萃取1 (1)E=64.1kg;R=25.9kg;x=0.06;y=0.046 (2)kA=0.767;β=14.62 (1)E=92.2kg;R=87.8kg;yA=0.13; xA=0.15(2)E°=21.31kg;R°=78.69kg;yA°=0.77;xA°=0.163 (1)R=88.6kg;E=130.5kg;yA=0.0854;yS=0.862;yB=0.0526;xS=0.0746;xB=0.82 5 (2)S=119.1kg4 xA2=0.225 E1=125kg;RN=75kg;yA1=0.148;yS1=0.763;yB1=0.089;xSN=0.0672;xBN=0.9136 (1)S/B=24.9;(2)S/B=5.137 (1)Smin=36.47kg/h (2)N=5.1第十二章其它传质分离方法1 m=47.7kg2 t1=44.9℃3 a=138.3m2/g4 τB=6.83hr5 W3=0.0825;qm2=5920.3kg/h; JV1=0.0406kg/m2·s;JV2=0.0141kg/m2·s 第十三章热质同时传递的过程1 略2 (1)θ1=20℃; (2)t2=40℃;H=0.0489kg水/kg干空气3 H=0.0423kgH2O/kg干H24 (1)W=0.0156kgH2O/kg干空气(2)tw3=18.1℃5 t2=45.2℃;H2=0.026kg水/kg干气6 W=2.25kg水/kg干气7 P2=320.4kN/m28 Z=2.53m第十四章固体干燥1 =74.2%; =5.6%2 W水=0.0174kg水/kg干气; Q=87.6kJ/kg干气3 略4 (1)ΔI=1.25kJ/kg干气;(2)t2=55.9℃;(3)t2=54.7℃5 (1)t2=17.5℃;H2=0.0125kg水/kg干气 (2) =10.0%6 自由含水量=0.243kg水/kg干料结合水量=0.02kg水/kg干料。
化工原理解题指南电子版
化工原理解题指南电子版English Response:1. Understanding the Problem.Read the problem statement carefully and identify the given information.Define the unknown variables and their relationships.Identify the physical or chemical principles involved.2. Simplifying the Problem.Draw a schematic diagram or process flowsheet to visualize the process.Make assumptions and approximations to simplify the problem.Break down the problem into smaller, manageable parts.3. Applying Principles.Use fundamental chemical engineering principles (e.g., mass balances, energy balances, reaction rates) to develop equations.Apply appropriate correlations and property data from reference sources.Solve the equations for the unknown variables.4. Checking the Solution.Ensure that the solution is dimensionally correct and physically reasonable.Use units conversion and order-of-magnitude analysis to check for errors.Compare the solution to experimental data or knownresults, if available.5. Sensitivity Analysis.Examine how changes in input parameters affect the solution.Identify sensitive parameters that significantly influence the results.Perform sensitivity analysis to determine the robustness of the solution.Example Problem:A chemical reactor produces a product A from reactant B. The feed to the reactor contains 1 mol/s ofB and has a concentration of 10 mol/m³. The reactor is operated at a temperature of 300 K and a pressure of 1 atm. The reaction rate constant is k = 0.1 m³/mol s.a) Determine the volume of the reactor required toachieve 90% conversion of B.b) If the volume of the reactor is doubled, what is the new conversion?Solution:a) Applying the plug flow reactor model, the conversion X is given by:X = (1 e^(-k V c0 / Q))。
丁玉兴主编《化工原理》习题解答
丁玉兴编《化工原理》习题解答第一章 流体流动与输送1. 40%糖液的比重为1.18，试求其密度。
解：由得水ρρ=td3kg/m 118018.1==水ρρ2、将以下压力单位换算为kPa ，且各用表压和绝对压表示。
（1）0.4kgf/cm 解：∵1kgf=9.81N∴2/4.0cm kgf =kPa 24.39101081.94.034=⨯⨯--kPa P 24.39=∴kPaP P P kPaP O m m H kPa P P P kPa P m m Hg kPa P P P kPa P m m Hg kPa P P P kPaP Om m H kPa P P P 4.989.23.1019.23.10133.1010300)(30053.210.803.1010.803.10176060060046.1343.1013.333.333.101760250)(250381.1003.10149.049.033.103.101105050206.623.10124.393232=-=-==⨯⨯==-=-=∴=⨯==+=+==⨯=-=-=-=∴=⨯⨯=-=-=-=--真大真真大真大表表大表大表真空度）（（真空度））（表压）（解：）（3. 某果汁浓缩锅的加热蒸汽绝对压力为1.4kgf/cm 2，锅内的绝对压力为400mmHg ，设当地大气压为1at ，试分别以SI 制表示蒸汽的表压力和锅内的真空度。
解：大绝表p p p -= 10133kPa1atm p ==大 Pa p p p 453106.3100133.11033.101033.14.1⨯=⨯-⨯⨯=-=大绝蒸汽表蒸汽 Pa 108.41033.101760400100133.1p p 435⨯=⨯⨯-⨯=-=绝锅内大真锅内p4、当地大气压为750mmHg 时，问位于水面下20m 深处的绝对压是多少Pa 和atm? 解：由题意可得：Pa mmHg 5100.1750⨯=Pa g h P P 53501096.28.9100.120100.1⨯=⨯⨯⨯+⨯=+=ρ atmP Paatm 92.210013.1/1096.210013.11555=⨯⨯=∴⨯= 又5. 用U 形管压差计测定管路两点的压差。
化工原理答案
化工原理答案(总24页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除第六章 蒸 馏11、在连续精馏操作中，已知精馏段操作线方程及q 线方程分别为y =+；y = +,试求：（1）进料热状况参数q 及原料液组成x F ；（2）精馏段和提馏段两操作线交点坐标。
解：由q 线方程 y = +知5.01-=-q q 故q =1/3 又675.01=--q x F 故x F =（1-q ）=×（1 -1/3）= 因为精馏段操作线与提馏段操作线交点也是精馏段操作线与q 线的交点，所以y q = +y q =+ 联立求解 x q = y q =12、用逐板计算习题10中泡点进料时精馏段所需理论板层数。
在该组成范围内平衡关系可近似表达为y =+解：由习题10知 x F = 、x D = 、R =设塔顶为全凝器，故y 1=x D =由平衡关系 y 1=+= 得 x 1=由精馏段操作线方程26.072.06.395.06.36.2111+=+=+++=+n n D n n x x R x x R R y 得 y 2=×+=又 += 得 x 2=同理 y 3=×+=又 +=得 x 3=y 3=×+=又 +=得 x 4=<x F∴ 精馏段理论板层数为3层，第四层为进料板。
13、在常压连续精馏塔中分离苯－甲苯混合液。
若原料为饱和液体，其中含苯（摩尔分数，下同），塔顶馏出液组成为，釜液组成为，操作回流比为。
试求理论板层数和进料板位置。
平衡数据见例6-2表。
解：用图解法求N T在y-x 相图上找出x W = 、x F = 、x D = ，对应点为c 、e 、a 。
由回流比R = 得精馏段操作线截距26.06.395.016.295.01==+=+R x D 在图中确定b 点，并连接ab 为精馏段操作线。
已知原料为饱和液体，故q =1 ，q 线为e 点出发的一条垂直线，与精馏段操作线交于d 点，连接cd 为提馏段操作线。
化工原理第十三章-萃取
恒温条件下，在实验瓶中加入 A
恰当的B与S，使混合物的浓度
位于RE之间（d点），滴加少许
溶质A至 M1 点，充分混合后静 置分层，取两相试样分析，得
共轭相 E1 和 R1 的组成，联结
R1E1 线即为平衡联结线。
B R1
M1
E1
S
R
d
E
连接所有的E、R点即得溶解度曲线。
液-液相平衡
溶解度曲线将三角形相图分成两个区域，该曲线与底边 所围的区域为分层区域或两相区，曲线以外是均相区。
自由度
f N 2 32 2 3
T、P 一定时，互成平衡的两相组成的自由度为1。
液-液相平衡
溶解度曲线与平衡联结线 恒温条件下，在有纯组分B的
实验瓶中逐渐滴加溶剂 S 并不断摇动使其溶解，由于B、 S 仅部分互溶，S 滴加到一定数量后，混合液开始发生混 浊，即出现了溶剂相，得到的浓度即 S 在 B 中的饱和溶 解度（图中 R 点）。用类似的方法可得 E 点。
Ａ组分在萃取相中的浓度 kA Ａ组分在萃余相中的浓度
yA xA
kB
yB xB
分配系数一般不为常数，其值随浓度而异。 在 A 浓度变化不大和恒温条件下，kA 可视为常数 （平衡常数 m），其值由实验测得。
注意：kA 只反映 S 对 A 的溶解能力，不反映 A、B 的 分离程度。
液-液相平衡
液液平衡给出以下两种关系：
工业萃取过程
需解决的问题：
稀醋酸，A+B S+B
1. 选择一合适的萃 取剂；
2. 提供优良的萃取 设备；
恒
萃
沸 分层器
取
精
塔
萃取相，馏 S+A(B) 塔
化工原理习题答案
第7章 吸收7-1．g 100水中溶解31gNH ，从手册查得C 200时3NH 的平衡分压为86.6Pa 9，在此浓度以内服从亨利定律。
试求溶解度系数H （单位为13kPa m kmol --⋅⋅）和相平衡常数m ，总压力为kPa 100。
（答：13kPa m 0.59kmol --⋅⋅=H , 0.943m =）解：3m kmol 582.01000101171-⋅==c ， 31m Pa mol 59.09866.0582.0--⋅⋅===Pe c H ， 0099.03.1011007604.7==e y ， 0105.018100171171=+=x ， 943.00105.00099.0===x y m e 。
7-2．C 100时氧在水中的溶解度的表达式x p 6*10313.3⨯=,式中*p 为氧在气相中的平衡分压，kPa ；x 为溶液中氧的摩尔分数。
空气中氧的体积分数为%21，试求总压为kPa 101时，每3m 水中可溶解多少g 氧？（答：3m g 4.11-⋅ ，或3m 0.35mol -⋅ ）解：kPa 3.213.10121.0=⨯=Pe ，6661042.610313.33.2110313.3-⨯=⨯=⨯=Pe x ， 36m g 4.11100018321042.6--⋅=⨯⨯⨯=c 。
7-3．用清水吸收混合气中的 3NH ，进入常压吸收塔的气体含3NH 体积分数为%6，吸收后气体含3NH 体积分数为%4.0，出口溶液的摩尔比为13kmol kmol 012.0-⋅NH 水。
此物系的平衡关系为X Y 52.2=* 。
气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动力各为多少？（答：顶00402.02=ΔY ，底034.01=ΔY ） 解：064.006.0106.01111=-=-=y y Y ，0402.0004.01004.01222=-=-=y y Y ， 塔底：03024.0012.052.252.2=⨯==X Y e ，塔顶：0052.252.2=⨯==X Y e ，塔顶气相推动力00402.02=∆Y ，塔底气相推动力034.003024.0064.01,11=-=-=∆e Y Y Y 。
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5 The purpose of multi-stage extraction is for _________ and the flow direction can be ______ or __________. 2
6 The main advantage of a multi-stage cross flow extraction is ______; the main disadvantage is ________. 7 The phase ratio is defined as _____ and a normal operation should be operated at the range of __________. 8 When a single stage mixing-settling tank extractor is designed, the volume of the settling tank should be about ______ times of the mixing tank. 9 In a triangle phase diagram, the zone surrounded by the solubility curve is _____ phase zone and the extraction should be operated ______this zone. 10 If a packing tower is used as an extraction tower, the needed height of the packing bed is calculated based on the concept of ________. 11 Somebody said that the liquid drops of the dispersed phase should be as small as possible to achieve large mass transfer area. Do you agree?
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12 When the phase ratio is reduced, the concentration of solute in the extract phase will be _________and the driving force of mass transfer is ________. 13 If a separation of a homogeneous mixture can be done with both a distillation or an extraction, what process do we prefer? 14 Axial backmixing is ______ for extraction operation. In a rotating disk tower, this backmixing is avoid by ________ in the tower. 15 The main advantage of supercritical fluid extraction is ______ and the main disadvantage is _________. 16 Should the internal parts of the extraction tower be wetted with the dispersed phase?
C a large selective coefficient D a small selective coefficient 2 For a good extraction condition, the solubility of the diluent in the solvent should be _______. 3 A single extraction stage can be considered as a combination of a _______ and a ______. 4 According to the solubility nature, a _______temperature is good for extraction operation.
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Problem in Extraction
edtaining a high extraction efficiency, we should have_____. A a large distribution coefficient
B a small distribution coefficient