化工原理作业答案精编WORD版
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化工基础A-总论1-1 (共23题)一、填空题(共7题11分)1. 2 分(1004)T1004物料衡算和能量衡算是化学工程学中极为重要的方法，例如，精憾过程的操作线方程是通过_________ 建立起来的，又如，气固相催化反应器的绝热操作线方程是通过__________ 建立起来的。
2. 1 分(1501)T1501若基本物理量为质量[M]、长度[L]和时间[T],则粘度“的量纲式(因次式)为 ___________ =3. 2 分(1504)T1504根据标准大气压(或称物理大气压)的定义值为：1 atm= __ mm (Hg) = ________ m (H2O)将其换算成SI单位Pa时的准确换算值为：1 atm= ___________ Pa4. 1 分(1505)T1505粘度的国际制单位是Pa-s,其SI基本单位表达式(或称单位因次式)为______________ 。
5. 2 分(1508)T1508将下列非SI单位计量的物理量分别换算成指定的SI单位：质量 2.5[kg (f) • s2• m[=_______ kg压强30[kg (f) • cm'2]= _________ Pa热量 1.00[kcaS]= ____ J比定压热容0.50[kcal • kg1• °C“]= ___________ J • kg1• K16. 1 分(1511)T1511已知某溶液粘度为1.25厘泊，将其换算成国际单位制，粘度应为_________________ 。
7. 2 分(1513)T1513气体的粘度值随温度的升高而—；液体的粘度值随温度的升高而—。
二、选择题(共5题10分)8. 2 分(1052)T1052一般说来，连续操作较之间歇操作具有生产能力大，产品质量稳定，操作条件便于控制，且易于自动化的优点，但某些过程又不得不采用间歇操作。
因此，究竟采用何种操作方式为宜，则须视具体情况而定。
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第一章 流体流动1-1 求空气在1MPa 和25℃时的密度。
解：由101.3kPa,0℃空气密度3/293.1m kg o =ρ得：336/693.11293.1)27325(103.10127310m kg T p pT O O O =⨯+⨯⨯⨯==ρρ 或36/705.11)27325(314.829100010m kg RT pM =+⨯⨯÷==ρ 1-2 某混合溶液中乙醇含量为35%（质量分数），其余为水，试确定该混合溶液在293K 时的密度。
解：查表得293K 时乙醇和水的密度分别为763.63/m kg 和9973/m kg 则33/65.900,101103.199735.016.76335.01m kg =⨯=-+=-ρρ1-3 某水泵进口管处真空表读数为650mmHg ，出口管处压力表读数为2.5kgf/c ㎡。
试求泵进口和出口两处的压强差为多少千帕？多少米水柱？解：O83mH .3333.10325.101835.331835kPa .331331835Pa 86660245175)86660p ()245175p (p p 245175Pap p ,245175Pa 1007.985.2cm /5kgf .2p 86660Pa p p 86660Pa,1001325.1760650650mmHg 20012023220151=⨯===+=--+=-+==⨯⨯==-==⨯⨯==表真p1-4 某水管两端设置一水银U 形管压差计，用以测量水管两端的压强差。
指示液的最大读数为20mm ，现因读数太小而影响测量精度，拟将最大读数放大20倍左右。
试问：应选用密度为多少的液体为指示液？解：由gR p p i )(21ρρ-=-得，压差不变，选用指示液的密度为'i ρ则有201020)1000(1020)100013600(3'3⨯⨯⨯-=⨯⨯---g g i ρ得3'/163020126001000m kg i =+=ρ 1-5 某蒸汽锅炉用一复式U 形管压差计测量液面上方的蒸汽压，如本题附图所示，已知水银液面离水平基准面距离分别为h 1=2.3m 、h 2=1.2m 、h 3=2.5m 、h 4=1.4m,两U 形管间的连接管内充满了水。
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【最新整理，下载后即可编辑】目录第一章流体流动与输送机械 (2)第二章非均相物系分离 (32)第三章传热 (42)第四章蒸发 (69)第五章气体吸收 (73)第六章蒸馏 (95)第七章固体干燥·························································· (119)第一章 流体流动与输送机械1. 某烟道气的组成为CO 2 13％，N 2 76％，H 2O 11％（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kg/mol 1098.2810)1811.02876.04413.0(33--⨯=⨯⨯+⨯+⨯=∑=i i m M y M∴ 混合密度 333kg/m 457.0)500273(31.81098.28103.101=+⨯⨯⨯⨯==-RT pM ρm m2．已知20℃时苯和甲苯的密度分别为879 kg/m 3和867 kg/m 3,试计算含苯40％及甲苯60％（质量％）的混合液密度。
解：8676.08794.012211+=+=ρρρa a m混合液密度 3kg/m 8.871=m ρ3．某地区大气压力为101.3kPa ，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa 。
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第一章 流体流动填空题(1)边界层的形成是液体具有 的结果. 答案：粘性（2）用离心泵在两个敞口容器间输液。
若维持两容器的液面高度不变,当关小输送管道的阀门后，管道的总阻力将____。
答案:不变分析：在两个液面间列柏努力方程式，因位能、静压能和动能均不变化,所以管道总损失不变；阀门开度减小后，导致局部阻力增大，水量减小，直管阻力减小，总阻力不变化。
(3)粘性流体流体绕过固体表面的阻力为 和 之和，称局部阻力。
答案：摩擦阻力；形体阻力(4)经内径为158mm 的钢管输送运动粘度为902m m /s 的燃料油。
若保持油品作滞流流动，最大流速不能超过 。
答案：1.14s m /分析：令临界雷诺数等于2000,即可求得大速度。
20001090158.0Re 6=⨯==-u v du 解之 s m u /14.1= （6）流体在阻力平方区流动,若其他条件不变，其压降随着管子的相对粗糙度增加而_____，随着流体的密度增大而_____。
答案：增加：增大分析：在阻力区,λ只与相对粗糙度有关，且随其增大而增大。
由范宁公式22u d l h p f f ρλρ==∆（7）流体沿壁面流动时，在边界层内垂直于流动方向上存在着显著的_____，即使_____很小，_______仍然很大，不容忽视。
答案：速度梯度；粘度；内摩擦应力 选择题(1）滞流与湍流的本质区别是（ ）A ． 流速不同； C 。
雷诺数不同;B ．流通截面积不同 D 滞流无径向运动，湍流有径向运动;答案：D（3）完成下面各类泵的比较：(1） 离心泵( )； (2) 往复泵( )； (3) 旋转泵（ ）。
A ． 流量可变，压头不很高，适用于粘性大的流体；B ． 流量不均匀,压头根据系统需要而定，用旁路阀调节流量；C ． 流量恒定，压头随流量变化，往复运动振动很大；D ． 流量较小,压头可达很高，适于输送油类及粘稠性液体；E ． 流量均匀，压头随流量而变，操作方便。
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一、填空题：1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指______________________________。
***答案*** 固体微粒，包围在微粒周围的液体2.（3分）悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。
当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。
此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。
***答案*** 重力、阻力、浮力代数和为零沉降速度3.（2分）自由沉降是 ___________________________________ 。
***答案*** 沉降过程颗粒互不干扰的沉降4.（2分）当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。
球形粒子的球形度为_________ 。
***答案*** 小 15.（2分）沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在 _________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。
***答案*** 重离心沉积6.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。
滞流沉降时，其阻力系数=____________.***答案*** 粒子所受合力的代数和为零 24/ Rep7.（2分）降尘宝做成多层的目的是____________________________________ 。
***答案*** 增大沉降面积，提高生产能力。
8.（3分）气体的净制按操作原理可分为________________________________________________________.旋风分离器属_________________ 。
***答案*** 重力沉降、离心沉降、过滤离心沉降9.（2分）过滤是一种分离悬浮在____________________的操作。
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化工原理课后习题解答精编W O R D版IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】化工原理课后习题解答（夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大学出版社,2005.）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) ×3.14×0.762 150.307×103 Nσ螺= 39.03×103×3.14×0.0142×nP油≤σ螺得 n ≥ 6.23取 nmin= 7至少需要7个螺钉3．某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，如本题附图所示。
测得R1 = 400 mm ， R2= 50 mm，指示液为水银。
为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3= 50 mm。
试求A﹑B两处的表压强。
分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a–a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。
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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 1000100018=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(2) 空气中甲醇的组成 摩尔分数 (169)0167101325==A y质量分数 ...(.)01673201810167321016729ω⨯==⨯+-⨯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） NaOH1000×0.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/.10005200=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.⨯41210Pa 。
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3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。
若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？解：（ 1）设备内绝对压力绝压 = 大气压 -真空度 =85.310320103 Pa65.3kPa（ 2）真空表读数真空度 = 大气压 -绝压 = 101.3310365.3 103Pa 36.03kPa5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。
读数分别为R1=500 mm ， R2=80 mm ，指示液为水银。
为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3 =100 mm 。
试求 A、 B 两点的表压力。
解：（ 1） A 点的压力p A水gR3汞gR210009.810.1 13600 9.810.08 Pa 1.165 104 Pa（表）（ 2） B 点的压力13 ．如本题附图所示，用泵 2 将储罐 1 中的有机混合液送至精馏塔 3的中部进行分离。
已知储罐内液面维持恒定，其上方压力为1.0133 105 Pa。
流体密度为800 kg/m 3。
精馏塔进口处的塔内压力为1.21105 Pa，进料口高于储罐内的液面8 m ，输送管道直径为φ68mm 4 mm ，进料量为 20 m 3/h。
料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg，求泵的有效功率。
解：在截面A-A 和截面 B - B 之间列柏努利方程式，得19．用泵将 2× 104 kg/h 的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。
反应器液面上方保持25.9× 103 Pa 的真空度，高位槽液面上方为大气压。
管道为76 mm × 4 mm 的钢管，总长为 35 m，管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计（局部阻力系数为4）、五个标准弯头。
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化工原理作业答案精编W O R D版IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】Pa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。
若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？解：（1）设备内绝对压力绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=⨯-⨯（2）真空表读数真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=⨯-⨯5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。
读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。
为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。
试求A 、B 两点的表压力。
解：（1）A 点的压力()（表）Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ⨯=⨯⨯+⨯⨯=+=gR gR p ρρ（2）B 点的压力13．如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。
已知储罐内液面维持恒定，其上方压力为1.0133⨯105 Pa 。
流体密度为800kg/m 3。
精馏塔进口处的塔内压力为1.21⨯105 Pa ，进料口高于储罐内的液面8 m ，输送管道直径为φ68 mm ⨯4 mm ，进料量为20 m 3/h 。
料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg ，求泵的有效功率。
解：在截面-A A '和截面-B B '之间列柏努利方程式，得19．用泵将2×104 kg/h 的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。
反应器液面上方保持25.9×103 Pa 的真空度，高位槽液面上方为大气压。
管道为φ76 mm ×4 mm 的钢管，总长为35 m ，管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计（局部阻力系数为4）、五个标准弯头。
反应器内液面与管路出口的距离为17 m 。
若泵的效率为0.7，求泵的轴功率。
（已知溶液的密度为1073 kg/m 3，黏度为6.3⨯10-4 Pa ⋅s 。
管壁绝对粗糙度可取为0.3 mm 。
） 解：在反应器液面1-1，与管路出口内侧截面2-2，间列机械能衡算方程，以截面1-1，为基准水平面，得 22b1b2121e 2f 22u u p p gz W gz h ρρ+++=+++∑ （1） 式中 z 1=0，z 2=17 m ，u b1≈0p 1=-25.9×103 Pa (表)，p 2=0 (表)将以上数据代入式（1），并整理得=9.81×17+24312.+1073109.253⨯+f h ∑=192.0+fh ∑ 其中 f h ∑=（λ+e L L d +∑+∑ζ）2b22u =Re b du ρμ=30.068 1.4310730.6310-⨯⨯⨯=1.656×105 根据Re 与e /d 值，查得λ=0.03，并由教材可查得各管件、阀门的当量长度分别为 闸阀（全开）： 0.43×2 m =0.86 m标准弯头： 2.2×5 m =11 m故 f h ∑=(0.03×350.86110.068+++0.5+4)kg J 243.12=25.74J/kg 于是 ()kg J 217.7kg J 74.250.192e =+=W泵的轴功率为s N =e W η/w =W 7.036001027.2174⨯⨯⨯=1.73kW 20．如本题附图所示，贮槽内水位维持不变。
槽的底部与内径为100 mm 的钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀，距管路入口端15 m 处安有以水银为指示液的U 管压差计，其一臂与管道相连，另一臂通大气。
压差计连接管内充满了水，测压点与管路出口端之间的直管长度为20 m 。
（1）当闸阀关闭时，测得R =600 mm 、h =1500 mm ；当闸阀部分开启时，测得R =400 mm 、h =1400 mm 。
摩擦系数λ可取为0.025，管路入口处的局部阻力系数取为0.5。
问每小时从管中流出多少水（m 3）？（2）当闸阀全开时，U 管压差计测压处的压力为多少Pa （表压）。
（闸阀全开时L e /d ≈15，摩擦系数仍可取0.025。
）解：（1）闸阀部分开启时水的流量在贮槽水面1-1，与测压点处截面2-2，间列机械能衡算方程，并通过截面2-2，的中心作基准水平面，得 22b1b21212f 1222u u p p gz gz h ρρ++=+++∑，－ （a ）式中 p 1=0(表)u b2=0，z 2=0z 1可通过闸阀全关时的数据求取。
当闸阀全关时，水静止不动，根据流体静力学基本方程知2H O 1Hg ()g z h gR ρρ+= （b ） 式中 h =1.5 m, R =0.6 m将已知数据代入式（b ）得将以上各值代入式（a ），即9.81×6.66=2b 2u +100039630+2.13 u b 2 解得 s m 13.3b =u水的流量为 ()m 43.1m 13.31.0785.036004π3600332b 2s =⨯⨯⨯==u d V （2）闸阀全开时测压点处的压力在截面1-1，与管路出口内侧截面3-3，间列机械能衡算方程，并通过管中心线作基准平面，得 22b1b33113f 1322u u p p gz gz h ρρ++=+++∑，－ （c ） 式中 z 1=6.66 m ，z 3=0，u b1=0，p 1=p 3 2e b f,13c ()2L L u h d λζ-+∑∑=+=22b b 350.025(15)0.5 4.810.12u u ⎡⎤++=⎢⎥⎣⎦将以上数据代入式（c ），即9.81×6.66=2b2u +4.81 u b 2 解得 s m 13.3b =u再在截面1-1，与2-2，间列机械能衡算方程，基平面同前，得 22b1b21212f 1222u u p p gz gz h ρρ++=+++∑，－ （d ） 式中 z 1=6.66 m ，z 2=0，u b1≈0，u b2=3.51 m/s ，p 1=0（表压力）将以上数值代入上式，则解得 p 2=3.30×104 Pa （表压）第二章 流体输送机械1．用离心油泵将甲地油罐的油品送到乙地油罐。
管路情况如本题附图所示。
启动泵之前A 、C 两压力表的读数相等。
启动离心泵并将出口阀调至某开度时，输油量为39 m 3/h ，此时泵的压头为38 m 。
已知输油管内径为100 mm ，摩擦系数为0.02；油品密度为810 kg/m 3。
试求（1）管路特性方程；（2）输油管线的总长度（包括所有局部阻力当量长度）。
解：（1）管路特性方程甲、乙两地油罐液面分别取作1-1’与2-2’截面，以水平管轴线为基准面，在两截面之间列柏努利方程，得到 由于启动离心泵之前p A =p C ,于是g p Z K ρ∆+∆==0 则 2e e H Bq =又 e 38H H ==m])39/(38[2=B h 2/m 5=2.5×10–2 h 2/m 5则 22e e 2.510H q -=⨯（q e 的单位为m 3/h ）（2）输油管线总长度39π0.0136004u ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=⨯ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦m/s=1.38 m/s 于是 e 22229.810.1380.02 1.38gdH l l u λ⨯⨯⨯+==⨯m=1960 m 2．用离心泵（转速为2900 r/min ）进行性能参数测定实验。
在某流量下泵入口真空表和出口压力表的读数分别为60 kPa 和220 kPa ，两测压口之间垂直距离为0.5 m ，泵的轴功率为6.7 kW 。
泵吸入管和排出管内径均为80 mm ，吸入管中流动阻力可表达为2f,0113.0h u -=∑（u 1为吸入管内水的流速，m/s ）。
离心泵的安装高度为2.5 m ，实验是在20 ℃，98.1 kPa 的条件下进行。
试计算泵的流量、压头和效率。
解：（1）泵的流量由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式（池中水面为基准面），得到将有关数据代入上式并整理，得184.31=u m/s则 2π(0.08 3.1843600)4q =⨯⨯⨯m 3/h=57.61 m 3/h (2) 泵的扬程(3) 泵的效率s 29.0457.6110009.81100%100036001000 6.7Hq g P ρη⨯⨯⨯==⨯⨯⨯=68% 在指定转速下，泵的性能参数为：q =57.61 m 3/h H =29.04 m P =6.7 kW η=68%5．用离心泵将真空精馏塔的釜残液送至常压贮罐。
塔底液面上的绝对压力为32.5 kPa(即输送温度下溶液的饱和蒸汽压)。
已知：吸入管路压头损失为1.46 m ，泵的必需气蚀余量为2.3 m ，该泵安装在塔内液面下3.0 m 处。
试核算该泵能否正常操作。
解：泵的允许安装高度为式中 0=-gp p v a ρ 则 -4.26m m ]46.1)5.03.2([=-+-=g H泵的允许安装位置应在塔内液面下4.26m 处，实际安装高度为–3.0m ，故泵在操作时可能发生气蚀现象。
为安全运行，离心泵应再下移1.5 m 。
8．对于习题7的管路系统，若用两台规格相同的离心泵（单台泵的特性方程与习题8相同）组合操作，试求可能的最大输水量。
解：本题旨在比较离心泵的并联和串联的效果。
（1）两台泵的并联解得：q=5.54×10–3 m3/s=19.95 m3/h(2) 两台泵的串联解得：q=5.89×10–3 m3/s=21.2 m3/h在本题条件下，两台泵串联可获得较大的输水量21.2 m3/h。
第三章非均相混合物分离及固体流态化2．用降尘室除去气体中的固体杂质，降尘室长5 m，宽5 m，高4.2 m，固体杂质为球形颗粒，密度为3000 kg/m3。
气体的处理量为3000（标准）m3/h。
试求理论上能完全除去的最小颗粒直径。
（1）若操作在20 ℃下进行，操作条件下的气体密度为1.06 kg/m3，黏度为1.8×10-5 Pa?s。
（2）若操作在420 ℃下进行，操作条件下的气体密度为0.5 kg/m3，黏度为3.3×10-5 Pa?s。
解：（1）在降尘室内能够完全沉降下来的最小颗粒的沉降速度为：设沉降在斯托克斯区，则：核算流型：原设滞流区正确，能够完全除去的最小颗粒直径为1.985×10-5 m。