化工原理课后练习答案第二章王志魁
化工原理课后练习答案第二章 王志魁
化工原理课后练习答案第二章王志魁问题一1. 根据化学方程式燃烧一摩尔乙醇需要消耗多少摩尔氧气？根据化学方程式：C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O可知，燃烧一摩尔乙醇需要消耗3摩尔氧气。
2. 当空气中乙醇与空气中丙醇的含量分别为30%和70%时，求空气中乙醇和丙醇所占的摩尔百分比。
假设空气中乙醇和丙醇的总摩尔百分比为100，则空气中乙醇所占的摩尔百分比为30，丙醇所占的摩尔百分比为70。
问题二1. 试述理想气体状态方程及其适用范围。
理想气体状态方程可以表示为：PV = nRT其中，P为气体的压力，V为气体的体积，n为气体的摩尔数，R为气体常数，T为气体的绝对温度。
理想气体状态方程适用于满足以下条件的气体系统：•气体分子与分子之间没有相互作用力；•气体分子之间碰撞时完全弹性碰撞；•气体分子体积相比于容器体积可忽略不计；•气体分子之间和气体与容器之间没有能量交换。
2. 理想气体状态方程中的R值有多少种选择？理想气体状态方程中的R值有两种选择，分别为：•理想气体常数R：其数值为8.314 J/(mol·K)，适用于用焦耳和开尔文为单位的计算。
•气体常数R：其数值为0.0821 L·atm/(mol·K)，适用于用升和大气压为单位的计算。
问题三1. 一瓶容积为500 mL的二氧化碳气体在273 K时的压力为2 atm，求该瓶中二氧化碳的摩尔数。
根据理想气体状态方程，我们可以将已知条件代入计算：PV = nRT其中，P为压力，V为体积，n为摩尔数，R为气体常数，T为温度。
将已知条件代入计算：2 atm × 500 mL = n × 0.0821 L·atm/(mol·K) × 273 K解方程得：n = (2 atm × 500 mL) / (0.0821 L·atm/(mol·K) × 273 K)计算结果得：n ≈ 0.0441 mol因此，该瓶中二氧化碳的摩尔数约为0.0441 mol。
化工原理第二章习题及答案
第二章流体输送机械一、名词解释（每题2分）1、泵流量泵单位时间输送液体体积量2、压头流体输送设备为单位重量流体所提供的能量3、效率有效功率与轴功率的比值4、轴功率电机为泵轴所提供的功率5、理论压头具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量6、气缚现象因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象7、离心泵特性曲线在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线8、最佳工作点效率最高时所对应的工作点9、气蚀现象泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体10、安装高度泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离11、允许吸上真空度泵吸入口允许的最低真空度12、气蚀余量泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值13、泵的工作点管路特性曲线与泵的特性曲线的交点14、风压风机为单位体积的流体所提供的能量15、风量风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计二、单选择题（每题2分）1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（）Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大Ｃ送水量增加，泵的轴功率不变Ｄ送水量增加，泵的轴功率下降 A2、以下不是离心式通风机的性能参数( )Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压 B3、往复泵适用于( )Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合Ｂ介质腐蚀性特别强的场合Ｃ流量较小，扬程较高的场合Ｄ投资较小的场合 C4、离心通风机的全风压等于( )Ａ静风压加通风机出口的动压Ｂ离心通风机出口与进口间的压差Ｃ离心通风机出口的压力Ｄ动风压加静风压 D5、以下型号的泵不是水泵( )ＡＢ型ＢＤ型ＣＦ型Ｄｓｈ型 C 6、离心泵的调节阀( )Ａ只能安在进口管路上Ｂ只能安在出口管路上Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可Ｄ只能安在旁路上 B 7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值( )Ａ包括内能在内的总能量Ｂ机械能Ｃ压能Ｄ位能（即实际的升扬高度）B8、流体经过泵后，压力增大∆p N/m2，则单位重量流体压能的增加为( )A ∆pB ∆p/ρC ∆p/ρgD ∆p/2g C9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能( )A 泵壳和叶轮B 叶轮C 泵壳D 叶轮和导轮 C10、离心泵停车时要( )Ａ先关出口阀后断电Ｂ先断电后关出口阀Ｃ先关出口阀先断电均可Ｄ单级式的先断电，多级式的先关出口阀 A11、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O意思是( )A 输任何条件的气体介质全风压都达100mmH2OB 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100mmH2OC 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH2OD 输送20℃，101325Pa空气，在效率最高时，全风压为100mmH2O D12、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关( )Ａ当地大气压力Ｂ输送液体的温度Ｃ流量Ｄ泵的吸入管路的长度 D13、如以∆h,允表示汽蚀余量时，p1,允表示泵入口处允许的最低压力，p v为操作温度下液体的饱和蒸汽压，u1为泵进口处的液速，则( )A p1,允= p v + ∆h,允B p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允－u12/2gC p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允D p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允＋u12/2g B14、以下种类的泵具有自吸能力( )Ａ往复泵Ｂ齿轮泵与漩涡泵Ｃ离心泵Ｄ旋转泵与漩涡泵 A15、如图示，列1--1与2--2截面的伯努利方程，为：H e＝∆z＋∆p/ρg＋∆(u2/2g)＋∑H f,1-2，则∆h f,1-2为( )A 泵的容积损失，水力损失及机械损失之和B 泵的容积损失与水力损失之和C 泵的水力损失D 测压点1至泵进口，以及泵出口至测压点2间的阻力损失D16、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )Ａ气缚现象Ｂ汽蚀现象Ｃ汽化现象Ｄ气浮现象A17、某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因( )Ａ水温太高Ｂ真空计坏了Ｃ吸入管路堵塞Ｄ排出管路堵塞C18、由阀门全开的条件算出在要求流量为V时所需扬程为H e/。
化工原理第二章第1-9题参考答案.docx
第二章流体输送机械1・在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26m 3/h 时，离心泵出口处压强表和入口处 真空表的读数分别为152kPa 和24・7kPa,轴功率为2・45kW,转速为2900r/min o 若真空 表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m,泵的进、出口管径相同，两测压口间管路流动 阻力可忽略不计。
试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。
［答：泵的效率为53.1%,其它性能略］解：分别以真空表和压强表所在截而为和2・2截面，在两截面间列柏努利方程有:1000x9.8x(26/3600)x18.4 2450 该效率下泵的性能为：Q=26m3/h, n=2900r/min, H=18.4m, N=2.45kW 。
4.用例2-2附图所示的管路系统测定离心泵的气蚀性能参数，则需在泵的吸入管路中安装 调节阀门。
适当调节泵的吸入和排出管路上两阀门的开度，可使吸入管阻力增大而流量保 持不变。
若离心泵的吸入管直径为100mm,排出管直径为50mm,孔板流量计孔口直径 为35mm,测的流量计压差计读数为0.85mHg,吸入口真空表读数为550mmHg 时，离心 泵恰发生气蚀现象。
试求该流量下泵的允许气蚀余量和吸上真空度。
已知水温为20°C,当 地大气压为760mmHg o仏=0.1 m,d 2 = 0.05/72,= 0.035m,R = 0.85m, p (真)=550mmHg,t = 20°C, 已知： p 0 = 760mmHg求：NPSH 和 解：1） NPSH 可由下式得到:H 二Az I 〃2（表压）+门（真空度）Pg 0.4 + 152000 + 24700 ~~1000x9.8 =18.4 m PgQH N= 53.2%NPSH =匹+ --厶Pg 2g pgPi=Po-Pi(^其中：仇可通过查(PC水的物性参数得到。
耳可通过孔板流量计木矽式计算得至注意：pi的单位换算为pa。
化工原理(第四版)(王志魁)习题详解
化工原理（第四版）（王志魁）习题详解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1.2104Pa。
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pA101.325+60161.325kPa容器B的绝对压力pB101.3251289.325kPa【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p进101.31289.3kPa出口绝对压力p出101.3157258.3kPa进、出口的压力差p157（12）15712169kPa或p258.389.3169kPa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100kg/kmol，正辛烷的摩尔质量为114kg/kmol。
将摩尔分数换算为质量分数正庚烷的质量分数10.41000.3690.41000.6114正辛烷的质量分数210.3690.631从附录四查得20℃下正庚烷的密度1684kg/m3，正辛烷的密度为2703kg/m3混合液的密度m10.3690.631684703696kg/m3流体静力学【1-6】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m，当地大气压力为101.2kPa。
试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？解管中水柱高出槽液面2m，h=2m水柱。
(1)管子上端空间的绝对压力p绝在水平面11'处的压力平衡，有p绝gh大气压力p绝10120010009.81281580Pa（绝对压力）(2)管子上端空间的表压p表p表p绝-大气压力=8158010120019620Pa习题1-6附图(3)管子上端空间的真空度p真p真=-p表=-1962019620Pa(4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度h'h'水hccl4常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为ccl1594kg/m3 4h'100021.25m1594【1-8】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为1250kg/m3的液体，液面高度为3.2m。
02化工原理第二章习题答案
2-1．某离心泵以C 150水进行泵性能实验，体积流量为13h 540m -⋅，泵出口压力表读数为kPa 350，泵入口真空表读数为30kPa 。
若压力表和真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管和压出管内径分别为350mm 及310mm ，试求泵的扬程。
（ 答：39.2m ） 解：1313s m 15.0h m 540--⋅=⋅=V q ，()1222s m 99.131.015.04-⋅=⨯⨯==πA q u V ， ()1211s m 56.135.015.04-⋅=⨯⨯==πA q u V ， gu u g P g P h g u u H H h H 2221222102122210-+++=-+++=ρρm 2.398.9256.199.18.9100010308.910001035035.02233=⨯-+⨯⨯+⨯⨯+=。
2-2．在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换热器送到另一个高位槽。
已知高位槽液面比贮水池液面高出10m ，管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为400m ，管内径为75mm ，换热器的压头损失为gu 2322，在上述条件下摩擦系数可取为03.0，离心泵在转速1min r 2900-⋅=n 时的q H -特性曲线数据如下表所示。
解：设管路特性曲线为V Bq A H +=，2228.9108.9232075.040003.010232u ug u d l Z H +=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎪⎭⎫ ⎝⎛++∆=∴λ， ()2075.04⨯⨯==πVV q A q u代入上式得：()254221003.510075.0168.910V Vq q H ⨯+=⨯⨯+=π，由图可以看出，泵的工作点为两条特性曲线的交点。
工作点：m 20=H ，13s m 0045.0-⋅=V q 。
2-3．某离心泵的额定流量为13h16.8m -⋅，扬程为18m 。
试问此泵是否能将密度为3m 1060kg -⋅、流量为13h 15m -⋅的液体，从敞口贮槽向上输送到表压为30kPa 的设备中，敞口贮槽与高位设备的液位的垂直距离为8.5m 。
化工原理课后练习答案王志魁
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540m3/h,泵出口压力表读数为350kPa,泵入口真空表读数为30kPa o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310mm,试求泵的扬程。
解水在15°C时^=995. 7kg/m\ 流墩务= 540n?/h压力表pM = 350kPa<真空表p v = — 30kPa （表压）压力表与真空表测压点垂宜距离h Q =0. 35m计管径d\ =0. 35m, d z =0. 31m管血估弘/3600 540/3600 =皿；流速“1 =----- = ------------ = 1. 56 m/s乎d：~X（0. 35）24 4…（就= 】.56X（劇 = 1・99 m/s扬程H=/iu +如二匕+述严pg2g_c ?£- . 350X103-（-30X103） . （1. 99严一（1. 56）2 99T7X9?*8l十2X9.81=0. 35 + 38. 9 + 0. 076 = 39. 3 m 水柱12-2］原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m3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p增大，则轴功率卩=也晋旦将增大。
【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min时，水的流量为18m3/h,扬程为20m （H2O）o 试求：（1）泵的有效功率，水的密度为1000kg/m3；（2）若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流册与扬程将变为多少？解（1）已知<?v=18m3/h, H = 20m 水柱，p=1000kg/m31 o有效功率Pc = X 1000X 9. 81 X20-981 W2324（2）转速 幽=1450r/min 时流量g 门=18n?/h,扬程耳=20mH?0柱 转速肥=1250r/min流量g 尸=如竺=18 X 等洱=15・5 m 3/h* V1 n } 14o0 扬程 =（签「= 20x （醫）2 = 14. 9m 1仏（）柱管路特性曲线、工作点、等效率方程【27】 在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换热器送到另一敞口崗位槽.如习题2-4附图所示。
化工原理第二章习题答案
第二章2－1解：∵ρ=995.7kg/m3,q v=540m3/h,p M=350kpa,p V=-30kpa(表压),h0=0.35,d1=0.35m,d2=0.31m∴u1= q v/(π/4)d12=(540/3600)/（0.785×0.352）＝1.56m/su2=u1(d1/d2)2=1.56×（0.35/0.31）2=1.99m/s∴H=h0+(p M-p V)/ ρg+(u22-u12)/2g=0.35+[350×103-（-30×103）]/(995.7×9.81)+（1.992-1.562）/（2×9.81）＝0.35+38.9+0.078＝39.3mH2O存在问题：注意内差法查物性数据；用表压时p V=-30kpa；动能项(u22-u12)/2g不能忽略。
2－2解：（1）液体密度增大，离心泵的压头不变。
说明？（2）液体密度增大，出口压力表读数将增大。
说明？（3）液体密度增大，轴功率P=q vρgH/η将增大。
说明？存在问题：缺少原因说明2－3：答案，981w;15.5m3/h;14.9mH2O2－4解：已知d=0.075m,l+le=400m,ζ=32(1)管路特性方程：H=H0+kq v2H0=Δz+Δp/ρg=10+0=10mH2OK=8/π2g×[λ(l+le)/d5+∑ζ/d4]=8/（π2×9.81）×（0.03×400/0.0755+32/0.0754）=5.02×105H=10+5.02×105 q v2(2)工作点的流量与扬程：在q v－H坐标上分别画出管路特性曲线和离心泵特性曲线，由曲线的交点得：工作点流量q vA=0.0045m3/s,扬程H A=19.8mH2O存在问题：400m已包含了除换热器以外的所有局部阻力的当量长度；泵特性曲线一般不能由实验数据直接得出；工作点应由曲线交点获得2－5解：流量q v=0.0053 m3/s,扬程H=23.7mH2O存在问题：应做出组合泵特性曲线，由曲线交点获得工作点2-6解：流量q v=0.0061 m3/s,扬程H=30.02mH2O存在问题：应做出组合泵特性曲线，由曲线交点获得工作点2－7：答案,1.62m;-0.69m2-8:答案，Hg允许＝3.66-H f第(2)方案的安装高度Hg=7m,大于Hg允许,不能完成输送任务；第(1)方案的安装高度Hg=-1m,则H f≤4.66mH2O时可以用。
化工原理第二章习题及答案
第二章流体输送机械一、名词解释（每题2分）1、泵流量泵单位时间输送液体体积量2、压头流体输送设备为单位重量流体所提供的能量3、效率有效功率与轴功率的比值4、轴功率电机为泵轴所提供的功率5、理论压头具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量6、气缚现象因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象7、离心泵特性曲线在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线8、最佳工作点效率最高时所对应的工作点9、气蚀现象泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体10、安装高度泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离11、允许吸上真空度泵吸入口允许的最低真空度12、气蚀余量泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值13、泵的工作点管路特性曲线与泵的特性曲线的交点14、风压风机为单位体积的流体所提供的能量15、风量风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计二、单选择题（每题2分）1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（）Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大Ｃ送水量增加，泵的轴功率不变Ｄ送水量增加，泵的轴功率下降 A2、以下不是离心式通风机的性能参数( )Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压 B3、往复泵适用于( )Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合Ｂ介质腐蚀性特别强的场合Ｃ流量较小，扬程较高的场合Ｄ投资较小的场合 C4、离心通风机的全风压等于( )Ａ静风压加通风机出口的动压Ｂ离心通风机出口与进口间的压差Ｃ离心通风机出口的压力Ｄ动风压加静风压 D5、以下型号的泵不是水泵( )ＡＢ型ＢＤ型ＣＦ型Ｄｓｈ型 C 6、离心泵的调节阀( )Ａ只能安在进口管路上Ｂ只能安在出口管路上Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可Ｄ只能安在旁路上 B 7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值( )Ａ包括内能在内的总能量Ｂ机械能Ｃ压能Ｄ位能（即实际的升扬高度）B8、流体经过泵后，压力增大∆p N/m2，则单位重量流体压能的增加为( )A ∆pB ∆p/ρC ∆p/ρgD ∆p/2g C9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能( )A 泵壳和叶轮B 叶轮C 泵壳D 叶轮和导轮 C10、离心泵停车时要( )Ａ先关出口阀后断电Ｂ先断电后关出口阀Ｃ先关出口阀先断电均可Ｄ单级式的先断电，多级式的先关出口阀 A11、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O意思是( )A 输任何条件的气体介质全风压都达100mmH2OB 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100mmH2OC 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH2OD 输送20℃，101325Pa空气，在效率最高时，全风压为100mmH2O D12、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关( )Ａ当地大气压力Ｂ输送液体的温度Ｃ流量Ｄ泵的吸入管路的长度 D13、如以∆h,允表示汽蚀余量时，p1,允表示泵入口处允许的最低压力，p v为操作温度下液体的饱和蒸汽压，u1为泵进口处的液速，则( )A p1,允= p v + ∆h,允B p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允－u12/2gC p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允D p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允＋u12/2g B14、以下种类的泵具有自吸能力( )Ａ往复泵Ｂ齿轮泵与漩涡泵Ｃ离心泵Ｄ旋转泵与漩涡泵 A15、如图示，列1--1与2--2截面的伯努利方程，为：H e＝∆z＋∆p/ρg＋∆(u2/2g)＋∑H f,1-2，则∆h f,1-2为( )A 泵的容积损失，水力损失及机械损失之和B 泵的容积损失与水力损失之和C 泵的水力损失D 测压点1至泵进口，以及泵出口至测压点2间的阻力损失D16、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )Ａ气缚现象Ｂ汽蚀现象Ｃ汽化现象Ｄ气浮现象A17、某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因( )Ａ水温太高Ｂ真空计坏了Ｃ吸入管路堵塞Ｄ排出管路堵塞C18、由阀门全开的条件算出在要求流量为V时所需扬程为H e/。