化工原理习题解答(陈敏恒)
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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 /kx4、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↓。
化工原理陈敏恒课后习题答案
4
D 2(P
P 0)
mg
P
mg D2
P0
4
P P0 h g
7. 已知：P(真)=82kPa，Pa=100kPa 求： P(绝)，H
解题思路：P(绝)=Pa-P(真) P(绝)+ρgH=Pa
8. 已知：ρA=ρB=ρ，指示剂密度为ρi 求：(1) R 与 H 之关系 (2)PA 与 PB 之关系
1
F=P·A=ρg(H-h)· 1 π d2 4
(2) P=ρg H 4. 已知：HS=500mm，ρ油=780 kg/m3, ρ水=1000 kg/m3
求：H（m）。
解题思路：假定：由于液体流动速度缓慢，可作静力学处理，HSρ油 g=Hρg
H H
S
油
5. 已知：ρi=13600kg/m3, ρ=1000 kg/m3, h1=1.2m，h2=0.3m，h3=1.3m， h4=0.25m。
P1
gz1
解：大气层仅考虑重力，所以 X=0，Y=0，Z=-g，dz=dh ∴dp=-ρgdh
又理想气体 pM
RT 其中 M 为气体平均分子量，R 为气体通用常数。
4
11．已知：钢管φ114×4.5mm (标准状态)，
求：u、qm、G 解题思路：（1）Pqv=nRT
P=2MPa (绝)，T=20℃，空气流量 qV0=6300m3/h
∴ PA= Pa+ρiRg+ρ(H-R)g PA（表）= PA（绝）- pa
2. 已知：R=130mm, h=20cm, D=2m, ρ=980kg/m3, ρi=13600kg/m3。管道中 空气缓慢流动。
求：贮槽内液体的储存量 W。
解题思路：(1) 管道内空气缓慢鼓泡 u=0，可用静力学原理求解。 (2) 空气的ρ很小，忽略空气柱的影响。
化工原理第三版陈敏恒课后习题答案全解(清晰、可打印版)
P1
u 2 P u 2 P u 2 A1 + 1 = 2+ 2 = 2+ 1 ρ 2 ρ 2 ρ 2 A 2
P1 − P2
2
∴
ρ
u2 = 1 2
A 2 1 A − 1 2
2(P1 − P2 ) 2 ρ ( A1 − A2 2)
d2 D2
解题思路：作 1-1 等压面，由静力学方程得
Pa + hρ1g = PB + ∆hρ1g + hρ 2 g （1）
∵ ∆h ⋅
π
4
D2 = h ⋅
π
4
d2
∴ ∆h = h ⋅
d2 代入（1）式 D2 d2 ρ1g + hρ 2 g D2
得Pa + hρ1g = PB + h ⋅
10．已知：dp=ρ(Xdx+Ydy+Zdz), P h=0=Pa, T=const, 大气为理想气体。 求：大气压与海拔高度 h 之间的关系。 解：大气层仅考虑重力，所以 X=0，Y=0，Z=-g，dz=dh ∴dp=-ρgdh pM 又理想气体 ρ = RT 其中 M 为气体平均分子量，R 为气体通用常数。
解题思路：(1) 管道内空气缓慢鼓泡 u=0，可用静力学原理求解。 (2) 空气的ρ很小，忽略空气柱的影响。 Hρg =Rρi g 1 W= πD2・(H+h)ρ 4 3. 已知：T=20℃（苯） ，ρ=880kg/m3, H=9m, d=500mm,h=600mm。 求：(1) 人孔盖受力 F（N） (2) 槽底压强 P（Pa） 解题思路：(1) 由于人孔盖对中心水平线有对称性，且静压强随深度作线性变 化, 所以可以孔盖中心处的压强对全面积求积得 F。
化工原理第四版陈敏恒答案
第一章习题静压强及其应用1. 用图示的U形压差计测量管道A点的压强，U形压差计与管道的连接导管中充满水。
指示剂为汞，读数R=120mm，当地大气压p a=760mmHg，试求：(1) A点的绝对压强，Pa；(2) A点的表压，mH2O。
2. 为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采用图示的装置。
测量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。
今测得U形压差计读数为R=130mm，通气管距贮槽底面h=20cm，贮槽直径为2m，液体密度为980kg/m3。
试求贮槽内液体的储存量为多少吨？3. 一敞口贮槽内盛20℃的苯，苯的密度为880kg/m3。
液面距槽底9m，槽底侧面有一直径为500mm的人孔，其中心距槽底600mm，人孔覆以孔盖，试求：(1) 人孔盖共受多少液柱静压力，以kg(f)表示；(2) 槽底面所受的压强是多少Pa？4. 附图为一油水分离器。
油与水的混合物连续进入该器，利用密度不同使油和水分层。
油由上部溢出，水由底部经一倒U形管连续排出。
该管顶部用一管道与分离器上方相通，使两处压强相等。
已知观察镜的中心离溢油口的垂直距离H s=500mm，油的密度为780kg/m3，水的密度为1000kg/m3。
今欲使油水分界面维持在观察镜中心处，问倒U形出口管顶部距分界面的垂直距离H应为多少？因液体在器内及管内的流动缓慢，本题可作静力学处理。
5. 用一复式U形压差计测定水管A、B两点的压差。
指示液为汞，其间充满水。
今测得h1 =1.20m，h2=0.3m，h3 =1.30m，h4 =0.25m，试以N/m2为单位表示A、B两点的压差Δp。
6. 附图为一气柜，其内径9m，钟罩及其附件共重10吨，忽略其浸在水中部分所受之浮力，进入气柜的气速很低，动能及阻力可忽略。
求钟罩上浮时，气柜内气体的压强和钟罩内外水位差Δh (即“水封高”)为多少？7. 附图所示的汽液直接接触混合式冷凝器，蒸汽被水冷凝后，凝液与水沿大气腿流至地沟排出，现已知器内真空度为82kPa，当地大气压为100kPa，问其绝对压为多少Pa？并估计大气腿内的水柱高度H为多少米？8. 如图所示，在A 、B 两容器的上、下各接一压差计，两压差计的指示液相同，其密度均为ρi 。
化工原理第四版陈敏恒答案
综合型计算4-13．拟用一板框压滤机在恒压下过滤某悬浮液，已知过滤常数K =7.5×10-5m 2/s 。
现要求每一操作周期得到10m 3滤液，过滤时间为0.5h 。
悬浮液含固量φ=0.015(m 3固体/m 3悬浮液)，滤饼空隙率ε=0.5，过滤介质阻力可忽略不计。
试求：（1）需要多大的过滤面积？（2）现有一板框压滤机，框的尺寸为0.65m×0.65m×0.02m ，若要求仍为每过滤周期得到滤液量10m 3，分别按过滤时间和滤饼体积计算需要多少框？（3）安装所需板框数量后，过滤时间为0.5h 的实际获得滤液量为多少？ 解：（1）τK q =235/3.0180010.7m m 675=⨯⨯=-2m 7.20.36710q V A 2=== （2）按过滤面积需要框 个330.65227.2a 2A n 22=⨯== 3饼m 0.3090.0150.510.01510φε1V φV =--⨯=--= 按滤饼体积需要框 个饼370.650.020.309ba V n 22=⨯==取37个(3) 安装37个框 A=37×2×0.652=31.3m 2τK q =235/3.0180010.7m m 675=⨯⨯=-不变V=qA=0.367×31.1=11.4 m 3传热综合型计算6-31. 质量流量为7200kg/h 的某一常压气体在250根Ф25×2.5mm 的钢管内流动，由25℃加热到85℃，气体走管程，采用198kPa 的饱和蒸汽于壳程加热气体。
若蒸汽冷凝给热系数1α= 1×104 W/(m 2.K)，管内壁的污垢热阻为0.0004W K m /2⋅，忽略管壁、管外热阻及热损失。
已知气体在平均温度下的物性数据为：c p =1kJ/(kg ·K)，λ= 2.85×10-2W/(m.K)，μ=1.98×10-2mPa s ⋅。
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化工原理习题及解答（华南理工大学化工原理教研组编）2004年6月流体力学与传热第一章 流体流动1.1 解：混合气体的平均分子量Mn 为Mn=M 2co y 2co + M 2o y 2o + M 2N y 2N + M O H 2y O H 2=44×0.085+32×0.075+28×0.76+18×0.08=28.86kg/kmol该混合气体在500℃，1atm 时的密度为ρ=po T p To Mm **4.22**=4.2286.28×273273=0.455kg/m ³ 1.2 解：设备上真空表的绝对压强为绝对压强=大气压―真空度=740―100=640mmHg=640×760100133.15⨯=8.53×104N/m²设备内的表压强为 表压强=―真空度=―100mmHg =―（100×760100133.15⨯）=―1.33×104N/m² 或表压强=―（100×1.33×102）=―1.33×104N/m²1.3 解：设通过孔盖中心的0—0水平面上液体的静压强为p ，则p 便是罐内液体作用于孔盖上的平均压强。
根据流体静力学基本方程知p=p a +ρg h作用在孔盖外侧的是大气压强p a ，故孔盖内外两侧所受压强差为Δp =p ―p a = p a +ρgh ―=a p ρghΔp=960×9.81(9.6―0.8)=8.29×104N/m²作用在孔盖上的静压力为 =p Δp ×24d π=8.29×104241076.376.04⨯=⨯⨯πN每个螺钉能承受的力为N 321004.6014.04807.9400⨯=⨯⨯⨯π螺钉的个数=3.76×10341004.6⨯=6.23个1.4 解：U 管压差计连接管中是气体。
化工原理第四版陈敏恒答案
综合型计算4-13.拟用一板框压滤机在恒压下过滤某悬浮液， 已知过滤常数K=7.5 X 15m 2/s 0 现要求每一操作周期得到10m 3滤液，过滤时间为0.5h 。
悬浮液含固量（|）=0.015（m 3 固体/m 3悬浮液），滤饼空隙率E =0.5,过滤介质阻力可忽略不计。
试求：（1）需 要多大的过滤面积？ （2）现有一板框压滤机，框的尺寸为0.65mX 0.65mX 0.02m 若要求仍为每过滤周期得到滤液量 10m 3,分别按过滤时间和滤饼体积计算需要多少框？（3）安装所需板框数量后，过滤时间为0.5h 的实际获得滤液量为多少？ 解：（1） q=jKF =〃5 :10〜1800= 0.367m 3/m 2(2)按过滤面积需要框 n = £ = 27.2 2 = 33个2 a 2 0.65、, V3 10x0.015V 饼= --------------------- = ------------------------------------1—… 1—0.5—0.015 按滤饼体积需要框 n = V3=—0.309 2 = 37个ba 0.02 0.65取37个(3) 安装 37 个框 A=37X 2X 0.652=31.3m 2q =T K 7 =17.5 m 10晨 1800 = 0.367m 3 / m 2 不变V=qA=0.367X 31.1=11.4 m 3V _ 10 q -0.367= 27.2m 2=0.309 m 3传热综合型计算6-31.质量流量为7200kg/h 的某一常压气体在250根①25X 2.5mm 勺钢管内流动, 由25c 加热到85C,气体走管程，采用198kPa 的饱和蒸汽于壳程加热气体。
若 蒸汽冷凝给热系数“产1 xf(W/(m 2K),管内壁的7^垢热阻为0.0004m 2 ‘K/W, 忽略管壁、管外热 阻及热损失。
已知气体在平均温度下的物性数据为： C p =1kJ/(kg ・ K),入=2.8510-2W/(m.K),仙=1.9810-2mPa s 。
5化工原理习题解答(陈敏恒)
积分得
d2 pρ p 18µ
查 20℃水 ρ=998.2kg/m3，μ=1.005×10-3Pa・S。 设处于斯托克斯区， 则 ut =
d2 p (ρ p − ρ ) g
18µ
Re p = d p ut ρ
验证
µ
18µ − 2 ⋅τ d pρp u = ut 1− e ds u= dτ
大颗粒粒性项可忽略，且
ut 小颗粒为91.6, u mf
求证：
大颗粒为8.61。
解题思路：小颗粒，粘性项为主。 由欧根公式
2 ∆P （ 1 − ε） 1 − ε ρu 2 µu = 150 ⋅ + 1 . 75 ⋅ L (ψd p ) 2 ε3 ε 3 ψd p
2 µu mf µu mf （ 1 − ε m） ∆P 得 = 150 3 2 ⋅ = 1650 ( 1 − ε ) m 2 2 Lmf ε mψ dp dp
解题思路： 1. 已知：dp=30μm, ρp=2600kg/m3, T=20℃, 求：水中 u t , 空气中 u t’ 解题思路：查 20℃水，ρ=998kg/m3，μ=1 mPa・s 空气ρ=1.2kg/m3, μ=0.0181mPa・s 设沉降在斯托克斯区 ∴在水中
ut =
d2 p (ρ p − ρ ) g 18µ
F=mg， Fb=
m ρ g， FD=3πdpμu (设处于斯托克斯区) ρp
42
∴
du ρ p − ρ 18µ = g− 2 u ρp dτ d pρ p
τ=− =− d2 pρ p 18µ ln 1 − 2 ⋅ u 18µ d p (ρ p − ρ)g ln(1 − u ) ut
18µut (ρ p − ρ ) g
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化工原理习题解答
教材：高等学校教学用书《化工原理》 作者：陈敏恒 丛德滋 方图南等
出版社：化学工业出版社
1985年9月第一版
丁文捷藏书
目录
第一章流体流动 1 第二章流体输送机械29 第三章液体的搅拌38 第四章流体通过颗粒层的流动41 第五章颗粒的沉降和流态化51 第六章传热59 第七章蒸发94 第八章吸收 101 第九章精馏119 第十章气液传质设备 143 第十一章萃取 148 第十二章热、质同时传递的过程 157 第十三章固体干燥 162 空气-水系统的焓-湿度图
空气-水系统的湿度-温度图。