化工原理_第二章_习题课教材
化工原理_第二章_习题课解读
空气时，流量为6000m3/h,
全风压2.354kPa，若用来输送ρ‘＝1.2kg/m3 空气时，
流量仍为6000m3/h，全风压为2.746kPa。
9）如图泵输送水时，压力
表读数为P，流量为qv， 若保持qv不变，液体的密 度增大，μ不变，则以下
参数的变化：P 增大，
He 不变，Pa 增大。
10）两敞口容器间用离心泵输水，已知转速为n1时，
u2 2
L1 d
u2 2
吸入口不负压，即p入＝（0 表），p最小。
反 应
L1
器
L2 泵
p 1 L1 u2 gz 900(1 0.03 20) 22 9.81 900 2 20.1KPa
d2
0.03 2
四、如图，两塔均敞口，已知d均为40mm，λ＝0.02，吸入口L1＝10m，压出口 L2＝70m（均包括局部阻力）， 泵He＝22－7.2×105qV2。式中He：m，qV：m3/s。试求：
（1）若qv’< qv时，P2<P1; （2）若qv’＝ qv时，P2＝P1。
（1）管路特性方程
H
z
p2 p1
g
Kqv2
与泵特性方程无关
现qv' qv时，则 p2 p1 应增大
g
增大，分母增大，要使p2 p1 也增大 g
必需
p2 p1
g
为负，即p2
p1。
（2）流量不变，则ΔP不变，即P2＝P1。
第二章 流体输送机械
——习题课
一、填充题： 1）属正位移泵形式，除往复泵外，还有隔膜泵，齿轮泵。 2）产生离心泵气缚的原因是泵内存在空气（密度小，真空度
太小），避免气缚的方法有灌泵、装底阀、密封良好。 3）造成离心泵汽蚀的原因是叶轮进口处真空度太大，增加离
化工原理(第二版)国防工业出版社课后习题及答案【完整版】
式中Z1=0m，p1=0（表压），u1≈0，Z2=1.5m，p2=-24.66103Pa（表压），
将数值代入，并简化得:
解得u2=2m/s
在贮槽液面（1-1截面）及排出管与喷头相连接处（3-3截面）列柏努利方程，贮槽液面为基准面
=PMm/(RT)
=101.3328.26/(8.314773)
=0.455kg/m3
1-2在大气压为101.33×103Pa的地区，某真空蒸馏塔塔顶真空表读数为9.84×104Pa。若在大气压为8.73×104Pa的地区使塔内绝对压强维持相同的数值，则真空表读数应为多少？
解塔内绝对压强维持相同，则可列如下等式
（2）槽底面所受的压强是多少？
解人孔盖以中心水平线上下对称，而静压强随深度做线性变化
因此可以孔中心处的压强计算人孔盖所受压力
P=g(H–h)=8809.81(9–0.6)=72515.52Pa
F=PA=72515.520.52/4=1.42104N
1-6为了放大所测气体压差的读数，采用如本题附图所示的斜管式压差计，一臂垂直，一臂与水平成20°角。若U形管内装密度为804 kg/m3的95%乙醇溶液，求读数R为29mm时的压强差。
pB+1gh +2gh =1gh +pa
pB= pa+(1-2)gh -1gh
由hD2/4=hd2/4
可得h=h(d/D)2
所以
1-11列管换热器的管束由121根φ25×2.5mm的钢管组成，空气以9m/s的速度在列管内流动。空气在管内的平均温度为50℃，压强为196×103Pa（表压），当地大气压为98.7×103Pa。试求：
化工原理课后习题答案
第一章流体流动1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。
已知该地区大气压强为 98.7×103 Pa。
解：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到：设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa=8.54×103 Pa设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/㎥的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。
在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。
若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉？分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即P油≤σ螺解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762150.307×103 Nσ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×nP油≤σ螺得 n ≥ 6.23取 n min= 7至少需要7个螺钉4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。
已知两吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820Kg／㎥。
试求当压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气管出口距离ｈ。
分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中1－1´和4－4´为等压面，2－2´和3－3´为等压面，且1－1´和2－2´的压强相等。
根据静力学基本方程列出一个方程组求解解：设插入油层气管的管口距油面高Δh在1－1´与2－2´截面之间P1 = P2 + ρ水银gR∵P1 = P4，P2 = P3且P3 = ρ煤油gΔh ， P4 = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h）联立这几个方程得到ρ水银gR = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h）-ρ煤油gΔh 即ρ水银gR =ρ水gH + ρ煤油gh -ρ水gh 带入数据1.0³×10³×1 - 13.6×10³×0.068 = h(1.0×10³-0.82×10³)ｈ= 0.418ｍ6. 根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强ｐ。
《化工原理》课后习题答案
第一章绪论习题1.热空气与冷水间的总传热系数K值约为42.99k c a l/（m2・h・℃），试从基本单位换算开始，将K值的单位改为W/（m2・℃）。
[答案:K＝50M（m2・C）]。
解：从附录查出：1k c a l＝1.1622×10-3K W·h=1.1622W·h所以：K=42.99K c a l/（m2·h·℃）＝42.99K c a l/（m2·h·℃）×（1.1622W·h/1k c a l）＝50w/（m2·℃）。
2.密度ρ是单位体积物质具有的质量。
在以下两种单位制中，物质密度的单位分别为:S I k g/m2；米制重力单位为：k g f.s2/m4;常温下水的密度为1000k g/m3，试从基本单位换算开始，将该值换算为米制重力单位的数值。
〔答案:p＝101.9k g f/s2/m4〕解：从附录查出：1k g f＝9.80665k g·m/s2，所以1000k g/m3＝1000k g/m3×[1k g f/(9.80665k g·m/s2)]=101.9k g f·s2/m4.3.甲烷的饱和蒸气压与温度的关系符合下列经验公式：今需将式中p的单位改为P a，温度单位改为K，试对该式加以变换。
〔答案:〕从附录查出：1m m H g=133.32P a，1℃＝K－273.3。
则新旧单位的关系为：P＝P’/133.32;t＝T－273.3。
代入原式得：l g（P’/133.32）＝6.421-352/（T－273.3+261）；化简得l g P=8.546－3.52/(T-12.3).4.将A、B、C、D四种组分各为0.25（摩尔分数，下同）的某混合溶液，以1000m o l/h 的流量送入精馏塔内分离，得到塔顶与塔釜两股产品，进料中全部A组分、96％B组分及4％C组分存于塔顶产品中，全部D组分存于塔釜产品中。
夏清《化工原理》(第2版)笔记和课后习题(含考研真题)详解.
目 录第0章 绪 论0.1 复习笔记0.2 课后习题详解0.3 名校考研真题详解第1章 流体流动1.1 复习笔记1.2 课后习题详解1.3 名校考研真题详解第2章 流体输送机械2.1 复习笔记2.2 课后习题详解2.3 名校考研真题详解第3章 非均相物系的分离和固体流态化3.1 复习笔记3.2 课后习题详解3.3 名校考研真题详解第4章 传 热4.1 复习笔记4.2 课后习题详解4.3 名校考研真题详解第5章 蒸 发5.1 复习笔记5.2 课后习题详解5.3 名校考研真题详解第6章 蒸 馏6.1 复习笔记6.2 课后习题详解6.3 名校考研真题详解第7章 吸 收7.1 复习笔记7.2 课后习题详解7.3 名校考研真题详解第8章 蒸馏和吸收塔设备8.1 复习笔记8.2 课后习题详解8.3 名校考研真题详解第9章 液-液萃取9.1 复习笔记9.2 课后习题详解9.3 名校考研真题详解第10章 干 燥10.1 复习笔记10.2 课后习题详解10.3 名校考研真题详解第11章 结晶和膜分离11.1 复习笔记11.2 名校考研真题详解第0章 绪 论0.1 复习笔记一、化工原理课程的性质和基本内容1．课程的基本内容（1）单元操作根据各单元操作所遵循的基本规律，将其划分为如下几种类型：①遵循流体动力学基本规律的单元操作，包括流体输送、沉降、过滤、物料混合（搅拌）等。
②遵循热量传递基本规律的单元操作，包括加热、冷却、冷凝、蒸发等。
③遵循质量传递基本规律的单元操作，包括蒸馏、吸收、萃取、吸附、膜分离等。
④同时遵循热质传递规律的单元操作，包括气体的增湿与减湿、结晶、干燥等。
从本质上讲，所有的单元操作都可分解为动量传递、热量传递、质量传递这3种传递过程或它们的结合。
（2）化工原理的基本内容化工原理的基本内容就是阐述各单元操作的基本原理、过程计算及典型设备。
2．课程的研究方法（1）实验研究方法（经验法）；（2）数学模型法（半经验半理论方法）。
化工原理上册课后习题及答案
第一章：流体流动二、本章思考题1-1 何谓理想流体？实际流体与理想流体有何区别？如何体现在伯努利方程上？1-2 何谓绝对压力、表压和真空度？表压与绝对压力、大气压力之间有什么关系？真空度与绝对压力、大气压力有什么关系？1-3 流体静力学方程式有几种表达形式？它们都能说明什么问题？应用静力学方程分析问题时如何确定等压面？1-4 如何利用柏努利方程测量等直径管的机械能损失？测量什么量？如何计算？在机械能损失时，直管水平安装与垂直安装所得结果是否相同？ 1-5 如何判断管路系统中流体流动的方向？1-6何谓流体的层流流动与湍流流动？如何判断流体的流动是层流还是湍流？1-7 一定质量流量的水在一定内径的圆管中稳定流动，当水温升高时，Re 将如何变化？ 1-8 何谓牛顿粘性定律？流体粘性的本质是什么？ 1-9 何谓层流底层？其厚度与哪些因素有关？1-10摩擦系数λ与雷诺数Re 及相对粗糙度d / 的关联图分为4个区域。
每个区域中，λ与哪些因素有关？哪个区域的流体摩擦损失fh 与流速u 的一次方成正比？哪个区域的fh 与2u 成正比？光滑管流动时的摩擦损失fh 与u 的几次方成正比？1-11管壁粗糙度对湍流流动时的摩擦阻力损失有何影响？何谓流体的光滑管流动？1-12 在用皮托测速管测量管内流体的平均流速时，需要测量管中哪一点的流体流速，然后如何计算平均流速？ 三、本章例题例1-1 如本题附图所示，用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。
已知贮槽直径D 为3m ，油品密度为900kg/m3。
压差计右侧水银面上灌有槽内的油品，其高度为h1。
已测得当压差计上指示剂读数为R1时，贮槽内油面与左侧水银面间的垂直距离为H1。
试计算当右侧支管内油面向下移动30mm 后，贮槽中排放出油品的质量。
解：本题只要求出压差计油面向下移动30mm 时，贮槽内油面相应下移的高度，即可求出排放量。
首先应了解槽内液面下降后压差计中指示剂读数的变化情况，然后再寻求压差计中油面下移高度与槽内油面下移高度间的关系。
化工原理(杨祖荣主编)课后习题解答
、第二章 非均相物系分离1、试计算直径为30μm 的球形石英颗粒（其密度为2650kg/ m 3），在20℃水中和20℃常压空气中的自由沉降速度。
解：已知d =30μm 、ρs =2650kg/m 3（1）20℃水 μ=1.01×10-3Pa·s ρ=998kg/m 3设沉降在滞流区，根据式（2-15）m/s 1002.81001.11881.9)9982650()1030(18)(43262---⨯=⨯⨯⨯-⨯⨯=-=μρρg d u s t 校核流型)2~10(1038.21001.19981002.8103042346-----∈⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==μρt t du Re 假设成立， u t =8.02×10-4m/s 为所求（2）20℃常压空气 μ=1.81×10-5Pa·s ρ=1.21kg/m 3设沉降在滞流区m/s 1018.71081.11881.9)21.12650()1030(18)(25262---⨯=⨯⨯⨯-⨯⨯=-=μρρg d u s t 校核流型：)2~10(144.01081.121.11018.710304526----∈=⨯⨯⨯⨯⨯==μρt t du Re 假设成立，u t =7.18×10-2m/s 为所求。
2、密度为2150kg/ m 3的烟灰球形颗粒在20℃空气中在层流沉降的最大颗粒直径是多少？解：已知ρs =2150kg/m 3查20℃空气 μ=1.81×10-5Pa.s ρ=1.21kg/m 3 当2==μρt t du Re 时是颗粒在空气中滞流沉降的最大粒径，根据式（2-15）并整理218)(23==-μρμρρρt s du g d 所以μm 3.77m 1073.721.181.9)21.12150()1081.1(36)(36532532=⨯=⨯⨯-⨯⨯=-=--ρρρμg d s 3、直径为10μm 的石英颗粒随20℃的水作旋转运动，在旋转半径R ＝0.05m 处的切向速度为12m/s ，，求该处的离心沉降速度和离心分离因数。
化工原理(杨祖荣主编)课后习题解答
目录第一章流体流动与输送设备 (2)第二章非均相物系分离 (26)第三章传热 (32)第四章蒸发 (44)第五章气体吸收 (48)第六章蒸馏 (68)第七章干燥 (84)第八章萃取 (92)第一章 流体流动与输送机械1. 燃烧重油所得的燃烧气，经分析知其中含CO 28.5％，O 27.5％，N 276％，H 2O8％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。
解：混合气体平均摩尔质量molkg M y M i i m /1086.281808.02876.032075.044085.03-⨯=⨯+⨯+⨯+⨯=∑=∴ 混合密度333/455.0)500273(31.81086.28103.101m kg RT pM m m =+⨯⨯⨯⨯==-ρ2．已知20℃下水和乙醇的密度分别为998.2 kg/m 3和789kg/m 3,试计算50％（质量％）乙醇水溶液的密度。
又知其实测值为935 kg/m 3，计算相对误差。
解：乙醇水溶液的混合密度7895.02.9985.012211+=+=ρρρa a m3/36.881m kg m =∴ρ相对误差：%74.5%10093536.8811%100=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⨯-实实m m m ρρρ3．在大气压力为101.3kPa 的地区，某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kPa 。
若在大气压力为90 kPa 的地区，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时真空表的读数应为多少？解：''真真绝p p p p p a a -=-=∴kPa p p p p a a 7.73)853.101(90)(''=--=--=真真4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。
容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。
试计算液面到下方测压口的距离。
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12）某台操作中的离心泵，当转速为n时，离心泵工作点为A，
A点的He＝30m， Q＝2m3/min; 今将转速减慢为
n‘＝ 0.9n 时，
在转速变化不大，符合比例定律，等效。
qv' qv
n'
，H
' e
n He
n' n
2
泵的工作点为B, 若A和B点是等效的，
即
H
' e
He
qv' qv
2
则B点的压头
若水槽液面上升0.5m，
则：（A）Q增加，H减少； （B）Q减少，H增加；
P2
P1
（C）Q，H都不变，
P1和P2绝对压增加； （D）Q，H都不变，
P1和P2绝对压减少； 由于是循环管路，管路特性没变，工作点不变，
因此A，B错；
由于液面上升，即安装高度下降， P1绝对压增加， P2绝对压也增加。 答案：C。
空气时，流量为6000m3/h,
全风压2.354kPa，若用来输送ρ‘＝1.2kg/m3 空气时，
流量仍为6000m3/h，全风压为2.746kPa。
9）如图泵输送水时，压力
表读数为P，流量为qv， 若保持qv不变，液体的密 度增大，μ不变，则以下
参数的变化：P 增大，
He 不变，Pa 增大。
10）两敞口容器间用离心泵输水，已知转速为n1时，
gZ1
2R2
2
gZ2
2R2
2
g ( Z1Z2 )，1 R2g
(Z1
Z
2
) 0.5
2n ，即n
60
30
R
2 g ( Z1
Z2 ) 0.5
答案：D
4）已知泵特性方程He＝20－2qV2，管路特性方程H＝10＋8qV2， （qV2单位为m3/s），现使两台相同型号的泵组合操作后使 流量
Q＝1.6 m3/s，下列结论_______正确。
u2 2
L1 d
u2 2
吸入口不负压，即p入＝（0 表），p最小。
反 应
L1
器
L2 泵
p 1 L1 u2 gz 900(1 0.03 20) 22 9.81 900 2 20.1KPa
d2
0.03 2
四、如图，两塔均敞口，已知d均为40mm，λ＝0.02，吸入口L1＝10m，压出口 L2＝70m（均包括局部阻力）， 泵He＝22－7.2×105qV2。式中He：m，qV：m3/s。试求：
2）常用下，100°C水槽面距泵
入口垂直距离Z至少为▁▁m。
z
已知泵（NPSH）r=4.5m,吸入 管路阻力损失为2mH2O。 （A）10m，（B）7m，（C）4m，（D）>0m即可。
Hg
p0
g
pv
g
H f (01)
[( NPSH )c
0.5]
p0＝pV＝1atm； 即Hg＝7m。 答案B
3）有一水平放置的圆形敞口盛水容器，绕中心轴作等角速度旋
1）B阀全关时泵的流量；
2）B阀全开L3＝70m时，泵的流量（忽略泵出口到O点的管长）。 1）B阀关，为简单管路，管路方程为：
H
z
8L 2d5g
qV2
6
8 0.02 3.142 0.045
He‘＝24.3m，
管路特性方程
H
P g
Kqv2 中，
He'＝He
qv' qv
2
30
0.92
24.3m
同时又要符合H
P
g
Kqv2
P
g
＝0m，
K＝7.5min2/m5。
把H e
30, qv
2;
H
' e
24.3, qv'
1.8代入
即 P ＝0，K 7.5。
g
二、选择题：
1）如图离心泵输水管路，
（A）串联，
（B）并联，
（C）串，并联均可，（D）无法满足。
管路特性方程H＝10＋8qV2＝10＋8×1.62＝30.4m; 并联泵特性方程He＝20－2（qV/2)2 <20m
不行；
串联泵特性方程He＝2(20－2qV2)＝40－4×1.62＝29.76m； 也不行。
答案：D
三、图示循环管路，已知管长L1＝L2＝20m， L3＝30m，冷却器其 他管件Le＝0，管径d＝30mm，λ＝0.03，循环Q＝1.413L/s， ρ＝900kg/m3,冷却器液面至泵吸入口垂直距离2m，试求：
转，已知Z1， Z2，R则转速n（转/分）为：_______。
（A） 2R(Z1 Z2 )g
（B）
60
R
2
g
(Z1
Z
2
) 0.5
（C）
1
2R
2
g
(
Z1
Z
2
) 0.5
（D）
30
R
2
g
(Z1
Z
2
) 0.5
离心力场静力学方程为
p gz 2r 2 常数（即P71中间公式）
2
液面各点压强相等，边缘点与中心点分别为：
（1）若qv’< qv时，P2<P1; （2）若qv’＝ qv时，P2＝P1。
（1）管路特性方程
H
z
p2 p1
g
Kqv2
与泵特性方程无关
现qv' qv时，则 p2 p1 应增大
g
增大，分母增大，要使p2 p1 也增大 g
必需
p2 p1
g
为负，即p2
p1。
（2）流量不变，则ΔP不变，即P2＝P1。
率。 5）启动离心泵前，应先排气和关出口阀门；启动往复泵前，
应先检查旁路阀门是否打开。 6）用同一离心泵分别输送密度为ρ1和ρ2＝ ρ1两种液体，已
知两者流量相同，
则He2＝ He1，N2＝1.2N1。
7）如图示：两图管道相同，
λ为常数，使－qv2＝ qv1，
泵的扬程需多大。
H
He＝2H 8）离心通风机输送ρ＝1.2kg/m3
第二章 流体输送机械
——习题课
一、填充题： 1）属正位移泵形式，除往复泵外，还有隔膜泵，齿轮泵。 2）产生离心泵气缚的原因是泵内存在空气（密度小，真空度
太小），避免气缚的方法有灌泵、装底阀、密封良好。 3）造成离心泵汽蚀的原因是叶轮进口处真空度太大，增加离
心泵安装高度的措施有减小进口管路阻力和增大液面压强。 4）往复式泵的流量调节方法有装旁路阀和调节活塞行程，频
泵流量qv1 ＝100L/s，扬程He1＝16m；转速为n2时，泵流
量qv2 ＝120L/s，扬程He2＝20m，则容器液面的垂直距离
为6.91m。
H
P
g
Kqv2，在阻力平方区，K不变，则
16 z 1002 K
20 z 1202 K
z 6.91m
11）如图所示，泵在输送密度为ρ的液体时，流量qv现改 为ρ’的液体（ ρ’> ρ）时，流量为qv’，试问：
（1）泵的扬程？（2）为保证泵的吸入口不出现负压，冷却器液
面上方压强P应为多少？
解：循环管路
u
4qV
d 2
4 0.001413 3.14 0.032
2m
/
s
He
hf
L
d
u2 2g
70 22
0.03
14.27m
0.03 2 9.81
列冷却器液面与泵吸入口机械能衡算式
PP
冷
L3
却 器
p
gz
p入