化工原理习题及解答
《化工原理》练习题及解答
《化工原理》练习题一、简答题1、汽蚀现象2、真空度3、层流二、选择题1. 在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是( )A. 同一种流体内部B. 连通着的两种流体C. 同一种连续流体D. 同一水平面上，同一种连续的流体2. 离心泵的效率η和流量Q的关系为（）。
A. Q增大，η增大B. Q增大，η先增大后减小C. Q增大，η减小D. Q增大，η先减小后增加3. 双层平壁定态热传导，两层壁厚相同，各层的导热系数分别为λ1和λ2，其对应的温度差为△t1和△t2，若△t1＞△t2，则λ1和λ2的关系为（）。
A. λ1＜λ2,B. λ1＞λ2C. λ1=λ2D. 无法确定4. 在阻力平方区内，摩擦系数λ（）。
A. 为常数，与ε/d、Re均无关B.随Re值加大而减小C. 与Re值无关，是ε/d的函数D. 是Re值与ε/ d的函数三、计算题1.有一石油裂解装置，所得热裂物的温度300℃。
今欲设计一换热器，欲将石油从25℃预热到180℃，热裂物经换热后终温不低于200℃，试计算热裂物与石油在换热器中采用并流与逆流时的对数平均温差ΔΤm。
2.如图所示，水由常压高位槽流入精馏塔中。
进料处塔中的压力为0.1大气压（表压），送液管道为φ 45×2.5 mm、长8 m的钢管。
管路中装有180°回弯头一个(le/d =75)，90°标准弯头一个(le/d =35)。
塔的进料量要维持在3.6m3/h，试计算高位槽中的液面要高出塔的进料口多少米？参考数据：水的粘度为1cP Array《化工原理》练习题答案一、简答题1、汽蚀现象泵的入口处的压力低于被输送流体的饱和蒸汽压，形成大量气泡，气泡进入到离心泵的高压区破裂，液滴填充真空区击打器壁，形成汽蚀现象。
2、真空度真空度= 大气压力－绝对压力3、层流流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动，质点无径向脉动，质点之间互不混合二、选择题1.D2.B3.A4.C三、简答题1. 解：求得 ∆Tm1=97.2℃∆Tm2=145.7℃2.解： 由流量可求得流速为u=0.8 m/s(5分)。
化工原理课后习题(参考答案)
解
x
1 / 17 0.0105 1 / 17 100 / 18
p* 798 E＝ 76 kPa x 0.0105 1 / 17 c 0.584 kmol / m3 (100 1) / 998 .2
0.584 H c / p 0.73kmol /(m3 kPa) 0.798 y * 798 / 100 10 3 7.98 10 3
1 1 m K Y k Y kY
1 m 比较 与 kY kX
（2）
N A KY Y Y *
5-15Байду номын сангаас在一吸收塔中，用清水在总压为0.1MPa、温度20oC条件下吸收混合 气体中的CO2，将其组成从2%降至0.1%（摩尔分数）。20oC时CO2水溶 液的亨利系数为E=144MPa。吸收剂用量为最小用量的1.2倍。试求（1） 液-气比L/G及溶液出口组成X1；（2）总压改为1MPa时的L/G及溶液出口 组成X1 解：（1）
qm qm1 qm 2 20 10 30t / h 30000 kg / h
qv qm / 30000 / 998 .2 30.05m3 / h 流速为 v 1.0m / s
d
4qv 4 30.05 0.103 m 103 mm v 3600 1.0
G(Y1 Y2 ) L( X 1 X 2 )
Y1 Y2 L G min X 1,max X 2
通过
算出最小液气比：（L/G）min
（2）解题过程类似于（1）小题
0.01 1.8 10 4 解 x1 0.01 1 997 / 18
p1 1.662 10 5 1.8 10 4 29.92 kPa
化工原理作业
上册第一章流体流动习题解答3. 某流化床反应器上装有两个U 管压差计，如本题附图所示。
测得R 1=400 mm ，R 2=50 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=50mm 。
试求A 、B 两处的表压强。
解：U 管压差计连接管中是气体。
若以2,,g H O Hg ρρρ分别表示气体、水与水银的密度，因为g Hg ρρ，故由气柱高度所产生的压强差可以忽略。
由此可以认为A C p p ≈，B D p p ≈。
由静力学基本方程式知232A C H O Hg p p gR gR ρρ≈=+10009.810.05136009.810.05=⨯⨯+⨯⨯7161Pa =(表压)417161136009.810.4 6.0510B D A Hg p p p gR Pa ρ≈=+=+⨯⨯=⨯8. 高位槽内的水面高于地面8 m ，水从1084mm mm φ⨯的管道中流出，管路出口高于地面2 m 。
在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按26.5fh u =∑计算(不包括出口阻力损失)，其中u 为水在管内的流速m/s 。
试计算：CD(l) 'A A -截面处水的流速；(2)水的流量，以m 3/h 计。
解：(1) 取高位槽水面为上游截面11'-，管路出口内侧为下游截面22'-，如图所示，那么128,2z m z m == (基准水平面为地面)1120,0u p p ≈==(表压)，'A A -处的流速与管路出口处的流速相同，2A u u = (管径不变，密度相同)在截面11'-和22'-间列柏努利方程方程，得 222fu g z h ∆=+∑，其中26.5fh u =∑代入数据226.59.81(82)2u u +=⨯-解得2.9/A u u m s ==(2)2332.9(10842)10360082/4h V uA m h π-⎡⎤==⨯⨯-⨯⨯⨯=⎣⎦9. 20℃的水以2.5 m/s 的流速流经38 2.5mm mm φ⨯的水平管，此管以锥形管与另一533mm mm φ⨯的水平管相连。
化工原理习题答案
化工原理习题答案问题一：质量守恒及干燥问题问题描述：一种含有30%水分的湿煤经过加热后，其水分含量降低到15%。
问：为了使1000kg湿煤的水分含量降到15%，需要排除多少千克水分？解答：根据质量守恒原则，该问题可以通过计算质量的变化来求解。
设湿煤的初始质量为m1，水分含量为w1，加热后的质量为m2，水分含量为w2。
根据题意可得到以下关系：m1 = m2 + m水分 w1 = (m水分 / m1) × 100% w2 = (m水分 / m2) × 100%根据题意可得到以下关系： w2 = 15% = 0.15 w1 = 30% = 0.30将以上关系代入计算，可得到： 0.15 = (m水分 / m2) × 100% 0.30 = (m水分 / m1) × 100%解得：m水分 = 0.15 × m2 = 0.30 × m1代入具体数值进行计算： m水分 = 0.15 × 1000kg = 150kg因此，需要排除150千克水分。
问题二：能量守恒问题问题描述：一个装有100升水的水箱，水温为20°C。
向该水箱中加热10000千卡的热量，水温升高到40°C。
问：热容量为1千卡/升·°C的水箱的温度升高了多少度？解答：根据能量守恒原理，可以通过计算热量的变化来求解。
热量的变化可表示为：Q = mcΔT其中，Q为热量的变化量，m为物体的质量，c为物体的比热容，ΔT为温度的变化。
根据题意可得到以下关系： Q = 10000千卡 = 10000 × 1000卡 m = 100升 = 100升 × 1千克/升 = 100 × 1千克 c = 1千卡/升·°C 代入公式计算温度的变化ΔT：10000 × 1000 = (100 × 1) × (ΔT) ΔT = (10000 × 1000) / (100 × 1) = 1000000 / 100 = 10000°C 因此，热容量为1千卡/升·°C的水箱的温度升高了10000度。
化工原理题库习题及答案(修改)解析
化工原理题库第一章 流体流动一、名词解释（每小题2分）1、法定计量单位由国家以命令形式规定允许使用的计量单位。
2、稳定流动流动系统中各截面上的流速、压强、密度等各有关物理量仅随位置变化不随时间变化。
3、不稳定流动流动系统中各截面上的流速、密度、压强等随位置及时间而变。
4、流动边界层流体流过壁面时，如果流体润湿壁面，则必然形成速度梯度很大的流体层叫流动边界层。
5、边界层分离流体在一定条件下脱离壁面的现象叫边界层的分离。
6、速度梯度du dy速度梯度，即在与流动方向垂直的y 方向上流体速度的变化率。
7、牛顿黏性定律dydu μτ= 8、当量长度e l把流体流过某一管件或阀门的局部阻力折算成相当于流过一段与它直径相同、长度为e l 的直管阻力。
所折算的直管长度称为该管件或阀门的当量长度。
9、因次分析法用维数不多的无因次数群代替较多的变量，对一个复杂的物理现象可简化实验工作，该方法称为因次分析法。
10、相对粗糙度 ε /d —相对粗糙度。
11、黏性与黏度运动流体内部产生的阻碍流体向前运动的特性。
S yu F ∆∆=μ，μ—比例系数，流体的黏性愈大，其值愈大，所以称为粘滞系数或动力黏度，简称黏度。
12、点速度流通截面上某一点的速度，可直接测量m/S。
13、绝压以绝对零压作起点计算的压强，称为绝对压强。
14、表压表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强。
15、真空度真空度等于大气压强减去绝对压强。
二、单选择题（每小题2分）1、某物体的质量为1000kg，则其重量为______。
BA 1000 NB 9810 N C9810 kgf D 1000/9.81 kgf2、4℃水在SI制中密度为______；重度为______；在工程单位制中密度为______；重度为______。
B D C AA1000kgf/m3B1000kg/m3C102kgf·s2/m4 D9810N/m33、如图所示，若液面恒定，忽略流动阻力损失，则放水管的出口速度U与______有关AA HB H、dC dD PaE H、d、Pa4、用标准孔板流量计测量管中的流量，采用如图所示三种装置，两测压孔距离h相等，d1＝d2＝d3，各管流速相等。
化工原理习题(含答案)
·流体流动部分1．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。
在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。
若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3×103 Pa ）？解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm 处的流体压力为[]（绝压）Pa 10813.1Pa )0.15.9(81.9960103.10133⨯=-⨯⨯+⨯=+=gh p p ρ 作用在孔盖上的总力为N 10627.3N 76.04π103.10110813.1)(4233a ⨯⨯⨯⨯⨯-=＝）－＝（A p p F每个螺钉所受力为N 10093.6N 014.04π105.39321⨯=÷⨯⨯=F因此)（个）695.5N 10093.610627.3341≈=⨯⨯==F F n2．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 ()（表）Pa 107.836Pa 5.081.91360010165.1441汞A B ⨯=⨯⨯+⨯=+=gR p p ρ习题2附图习题1附图3、如本题附图所示，水在管道内流动。
为测量流体压力，在管道某截面处连接U 管压差计，指示液为水银，读数R=100毫米，h=800mm 。
为防止水银扩散至空气中，在水银液面上方充入少量水，其高度可忽略不计。
化工原理课后习题解答
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 n min = 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R 1 = 400 mm ， R 2 = 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R 3 = 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。
化工原理-传热习题及答案
传热习题及答案一、选择题：1、关于传热系数K 下述说法中错误的是（ ）CA 、传热过程中总传热系数K 实际是个平均值；B 、总传热系数K 随着所取的传热面不同而异；C 、总传热系数K 可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关；D 、要提高K 值，应从降低最大热阻着手；2、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（ ），走壳程的有（ ）。
Ａ、Ｃ、Ｄ；Ｂ、Ｅ、ＦＡ、高压流体； Ｂ、蒸汽； Ｃ、易结垢的流体；Ｄ、腐蚀性流体； Ｅ、粘度大的流体； Ｆ、被冷却的流体；3、影响对流传热系数的因素有( )。
A 、B 、C 、D 、EA 、产生对流的原因；B 、流体的流动状况；C 、流体的物性；D 、流体有无相变；E 、壁面的几何因素；4、某套管换热器，管间用饱和水蒸气将湍流流动的空气加热至指定温度，若需进一步提高空气出口温度，拟将加热管管径增加一倍（管长、流动状态及其他条件均不变），你认为此措施是：AA 、不可行的；B 、可行的；C 、可能行，也可能不行；D 、视具体情况而定；解：原因是：流量不变 2d u =常数当管径增大时，a. 2/u l d ∝，0.80.2 1.8/1/u d d α∝= b. d 增大时，α增大，d α∝综合以上结果， 1.81/A dα∝，管径增加，A α下降 根据()21p mc t t KA -=m Δt对于该系统K α≈∴2112ln m t t KA t A T t T t α-∆≈-- 即121ln p mc AT t T t α=-- ∵A α↓ 则12ln T t T t -↓-∴2t ↓ ⇒ 本题在于灵活应用管内强制湍流表面传热系数经验关联式：0.80.023Re Pr n u N =，即物性一定时，0.80.2/u d α∝。
根据连续性方程，流量不变时，24V d u π==常数，所以管径变化，管内流速也发生变化。
管间用饱和水蒸气加热，热阻小，可以忽略不计，总热阻近似等于管内传热热阻，即K α≈5、对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中K 值从大到小正确的排列顺序应是（ ）。
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+
196
ρg 2g ρg
2 * 9.8
0.666 * 9.8
èp1=263.5pa=26.9 mmH2O 柱
Hgjc_shsd
(4/51)
ssd2-12、有一垂直管道，内径由 φ300mm 渐缩至 φ200mm，水由下而
上在管中流动。测得水在粗管口和细管口的静压力分别为 p1=150kPa 和 p2=100kPa(如图)，两测压点间垂直距离为 4.5m，若此距离间的摩擦阻力可 以忽略，试求水的流量。(432m3/h)
直距离分别为：h1=2.3m、h2=1.2m、 h3=2.5m 及 h4=1.4m。锅炉中水面与基准 面间的垂直距离 h5=3m。大气压强 p0=99.3kPa。试求锅炉上方水蒸气的压 强 p5。(分别以 Pa 和 kgf/cm2 来计量)。 [答 p=3.64×105Pa=3.71kgf/cm2 ]
至观察孔中心的垂直距离 H 应为多少？设液
体在器内的流动缓慢，可按静力学处理。而且
油水易于分层。没有乳化界面。(0.4m)
解 ρ0gH 0 = ρ1gH1
H1
=
ρ0H0 ρ1
=
800 * 0.5 1000 Nhomakorabea= 0.4m
ssd2-4、精馏塔塔顶分出轻油和水蒸气，经冷凝和油水分离后，轻油一
部分回至塔中，其余为产品，冷凝水则排走，油水分离器应高过塔顶。为操
ssd2-6、列管式换热器的管束 38 根 Φ25×2.5mm 的钢管组成。空气以
10m/s 的速度在管内流动，其平均温度为 50℃，由液柱压力计测得其压力为
250mmHg，压力计一端接通大气，当时大气压 101.3kPa，试求空气的体积
流量和质量流量。(0.12m3/s 0.174kg/s)
解：V = uA = 10 × 3.14 × (20 ×10−3)2 × 38 = 0.119 m3/s
Hgjc_shsd
(1/51)
流体力学
ssd2-1、φl000mm 的敞口容器中盛有密度为 1200kg/m3 的液体。联接
于器底的 U 形管压差计指示的汞柱为 200mm，压力计一端连通大气。设压
力计指示液底面与容器底面相齐。求器中所盛液体的高度，并求器底所受的
力(N)和压力(Pa)。 若液柱压力计中指示液为四氯化碳(密度 1600kg/m3)，则指示读数为多
解：由静力学方程
p5+ρg(h5-h4)=p4 p4=p3+ρHgg(h3-h4) p3=p2-ρg(h3-h2) p2=p0+ρHgg(h1-h2) p5+ρg(h5-h4)=p0+ρHgg(h1-h2)-ρg(h3-h2)+ρHgg(h3-h4) p5=p0+ρhgg(h1-h2)-ρg(h3-h2)+ρHgg(h3-h4)-ρg(h5-h4)
解：因气体密度不变，应用柏努利方程。
选粗管测压处为 1-1’截面，细管测压处为 2-2’
截面，以管中心线所在平面为基准面，两面间列方程：
Z1
+
u12 2g
+
p1 ρg
=
Z2
+
u
2 2
2g
+
p2 ρg
整理： p1
=
u
2 2
−
u12
+ p2
(a)
ρg 2g ρg
其中：z1=z2=0；p2=196pa；
ρ = pM = 101.3 ×103 ×16 ×10−3 = 0.666kg / m3
少？以上均设指示液底面与器底相齐。(2.27,21kN,26.7kPa,1.7m)
解： ρ1gh = ρ2gh 2
h = ρ2h 2 = 13.6 *103 * 0.2 = 2.27m
ρ1
1200
ρ1gh = ρ3gh 3
h = ρ1h = 1200 * 2.27 = 1.7m
ρ3
1600
ssd2-3、有一个油水分离器(图 2-58)，油和
RT
8.314 * 293
u1
=
V 0.785d12
=
1800 / 3600 0.785 * 0.32
= 7.08m / s
u2
=
V 0.785d12
=
1800 / 3600 0.785 * 0.22
= 15.9m / s
将以上数据代入(a)式：
p1
=
u
2 2
−
u12
+ p2
= 15.92 − 7.082
解：选粗管测压处为 1-1’截面，细管测压处为 2-2’截面，以
作方便，在距地面 1.5m 处观察油水分层的界面，油的相对密度为 0.8，求分
水管的高度 H 应为多少？
解 ρ0gH 0 = ρ1gH1
H1
=
ρ0H0 ρ1
=
0.8* 20 1
= 16m
Hgjc_shsd
(2/51)
td1-5．附图中串联 U 管压差计测 量蒸汽锅炉水面上方的蒸汽压，U 管压 差计的指示液为水银，两 U 管间的连接 管内充满水。已知水银面与基准面的垂
水的混合液送入器内，利用密度差使油与水分
离。油由分离器上部的侧管溢流排走，水由底
部的倒 U 形管排出。倒 U 形管顶部有平衡管
与分离器顶部连通，使两处压力相等。油面至
观察孔中心的距离 H0 为 0.5m，油密度ρ0 为 800kg/m3，水密度ρ=1000kg/m3。如果要求油
水分界面也位于观察孔中心，则倒 U 形管顶部
(3/51)
ssd2-8、水平导管从φ300mm 缩小到φ200mm(均为内径)。管中流过 20℃常压甲烷(甲烷密度变化可忽略)，流量 1800m3/h。φ200mm 管上联接 的水柱压力计的读数为 20mm 水柱，试求φ300mm 管上联接的水柱压力计 的读数。设阻力忽略(压力计另一端均连通大气)(26.8)
4
ρ = pM m p = ( 250 +1) *101.3 = 134.62 kPa(绝)
RT
760
ρ = pM m = 134.62 *103 * 29 = 1.454 kg/m3
RT 8.314 * (273 + 50)
m = Vρ = 0.119 *1.454 = 0.174 kg/s
Hgjc_shsd
=p0+ρHgg(h1-h2+h3-h4)-ρg(h3-h2+h5-h4) =p0+ρHgg(2.3-1.2+2.5-1.4)-ρg(2.5-1.2+3-1.4) =p0+ρHgg×2.2-ρg×2.9 =99.3+13.6×9.81×2.2-1×9.81×2.9 =364.4kPa p5=364.4 kPa×1 kgf.cm-2/98.1 kPa=3.715kgf.cm-2 1kgf.cm-2 =98.1 kPa