化工原理第一章习题课
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(杨祖荣主编)课后习题解答
化工原理（杨祖荣主编）课后习题解答目录第一章流体流动和输送设备（2）第2章非均相系统分离（26）第3章传热（32）第4章蒸发（44）第5章气体吸收（48）第6章蒸馏（68）第7章干燥（84）第8章萃取（92）1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co28.5％，o27.5％，n276％，h2o8％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kpa时的密度。
溶液：混合气体的平均摩尔质量mm??yimi?0.085?44?0.075?32?0.76?28?0.08?18?28.86?10?3kg/mol∴混合密度pmm101。
3.103? 28.86? 10? 3.0.455kg/m3？Mrt8。
31? (273?500)2．已知20℃下水和乙醇的密度分别为998.2kg/m3和789kg/m3,试计算50％（质量％）乙醇水溶液的密度。
又知其实测值为935kg/m3，计算相对误差。
溶液：乙醇水溶液的混合密度1?m?a1?1?a2?2?0.50.5?998.27893??m?881.36kg/m相对误差：?m实??m?881.36??100%??1???100%?5.74%? 我实际935？？3．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90kpa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？解决方案：P觉？帕P真的吗？帕P正确''?p真?pa?(pa?p真)?90?(101.3?85)?73.7kpa4.如附图所示，封闭容器中有密度为900kg/m3的液体。
容器上方的压力表读数为42kpa，液位下方安装一个压力表。
压力表的中心线在测压口上方0.55M处，读数为58kpa。
试着计算从液位到下面测压口的距离。
解：液面下测压口处压力Pp0？？GZp1？？生长激素题4附图“p1？？gh？p0p1？p0（58？42）？103?? ZH0.55? 2.36米?g?g900?9.81二5.如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm和600mm。
化工原理第一章习题课(李鑫)
【例2-2】
• 解：（1）两槽液面的高度差H • 在压力表所在截面2-2´与高位槽液面3-3´间列柏 努利方程，以贮槽液面为基准水平面0-0´ ， • 得：
2 u32 p3 u 2 p2 gH2 gH h f , 23 2 2
H
• • • • •
3
3
【例2-5】 将高位槽内料液向塔内加料。高位槽和塔内的压力均为 大气压。要求料液在管内以0.5m/s的速度流动。设料液在管内压头 损失为1.2m（不包括出口压头损失），试求高位槽的液面应该比塔 入口处高出多少米？
用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽， 如附图所示。输送量为0.1m3/min，输送管路为φ 38×3mm的无缝钢 管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，且在压送过程中不变。 设管路的总压头损失为3.5m（不包括出口），硫酸的密度为1830 kg/m3，问酸蛋中应保持多大的压力？
流体能自动从高（机械能）能位 流向低（机械能）能位
2 4.32J / kg
6.92 2 9.81 1 14.13J / kg 2 2 u p (表) p 2 (表) 2 2
9.81
1
1
Et2<Et3
小管中的水自下而上流动。
1m 2 4
大气
2 2 2 4
1m
喉径
2 4
2
2
2
u4 2 9.81 1 4.43m / s 大气 u2=（d4/ d2）2 u4 =（1/ 0.8）2 4.43=6.92m/s 2 u2 p 2 ( 表 ) 4 1-1 与 2-2 间 gz 1 2
1m
p 2 (表)
化工原理课后习题解析(第一章)
第1章 流体流动1-1．容器A 中气体的表压力为60kPa ，容器B 中的气体的真空度为Pa 102.14⨯。
试分别求出A 、B 二容器中气体的绝对压力为若干Pa 。
该处环境大气压等于标准大气压。
（答：A,160kPa ；B,88kPa ）解：取标准大气压为kPa 100，所以得到：kPa 16010060=+=A P ；kPa 8812100=-=B P 。
1-2．某设备进、出口的表压分别为 12kPa -和157kPa ，当地大气压为101.3kPa ，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa 。
(答：169kPa -) 解：kPa 16915712-=--=-=∆出进P P P 。
1-3．为了排除煤气管中的少量积水，用如图示水封设备，水由煤气管道上的垂直支管排出，已知煤气压力为10kPa （表压）。
问水封管插入液面下的深度h 最小应为若干？ （答：m 02.1）解：m 02.18.910101033=⨯⨯=∆=g P H ρ习题1-3 附图1-4．某一套管换热器，其内管为mm,25.3mm 5.33⨯φ外管为mm 5.3mm 60⨯φ。
内管流过密度为3m 1150kg -⋅，流量为1h 5000kg -⋅的冷冻盐水。
管隙间流着压力（绝压）为MPa 5.0，平均温度为C 00，流量为1h 160kg -⋅的气体。
标准状态下气体密度为3m 1.2kg -⋅，试求气体和液体的流速分别为若干1s m -⋅？（ 答：1L s m 11.2U -⋅=；1g s 5.69m U -⋅= ）习题1-4 附图解：mm 27225.35.33=⨯-=内d ，m m 5325.360=⨯-=外d ；对液体：122s m 11.2027.011503600/500044/-⋅=⨯⨯⨯===ππρ内d m A V u l l l l l ； 对气体：0101P P =ρρ⇒3560101m kg 92.51001325.1105.02.1-⋅=⨯⨯⨯==P P ρρ，()224内外内外D d A A A g -=-=π()2322m 1032.10335.0053.04⨯=-=π，13s m 69.592.51032.13600/160/--⋅=⨯⨯===ggg gg g A m A V u ρ。
化工原理第一章习题课
化工原理第一章习题课(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--一、概念题1．某封闭容器内盛有水，水面上方压强为p 0，如图所示器壁上分别装有两个水银压强计和一个水银压差计，其读数分别为R 1、R 2和R 3，试判断： 1）R 1 R 2（＞，＜，＝）； 2）R 3 0（＞，＜，＝）；3）若水面压强p 0增大，则R 1 R 2 R 3 有何变化（变大、变小，不变）2．如图所示，水从内径为d 1的管段流向内径为d 2管段，已知122d d =，d 1管段流体流动的速度头为，m h 7.01=，忽略流经AB 段的能量损失，则=2h m ，=3h m 。
3．如图所示，管中水的流向为A →B ，流经AB 段的能量损失可忽略，则p 1与p 2的关系为 。
21)p p A > m p p B 5.0)21+> m p p C 5.0)21-> 21)p p D <4．圆形直管内，Vs 一定，设计时若将d 增加一倍，则层流时h f 是原值的 倍，高度湍流时，h f 是原值的 倍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。
5．某水平直管中，输水时流量为Vs ，今改为输2Vs 的有机物，且水μμ2=，水ρρ5.0=，设两种输液下，流体均处于高度湍流状态，则阻力损失为水的倍；管路两端压差为水的 倍。
6．已知图示均匀直管管路中输送水，在A 、B 两测压点间装一U 形管压差计，指示液为水银，读数为R （图示为正）。
则： 1）R 0（>，=，<）2）A 、B 两点的压差p ∆= Pa 。
)()ρρ-i Rg A gh Rg B i ρρρ+-)() )()ρρρ--i Rg gh C gh Rg D i ρρρ--)()3）流体流经A 、B 点间的阻力损失f h 为 J/kg 。
4）若将水管水平放置，U 形管压差计仍竖直，则R ，p ∆ ，f h 有何变化7．在垂直安装的水管中，装有水银压差计，管段很短，1，2两点间阻力可近似认为等于阀门阻力，如图所示，试讨论：1）当阀门全开，阀门阻力可忽略时，1p 2p （＞，＜，＝）；2）当阀门关小，阀门阻力较大时，1p 2p （＞，＜，＝），R （变大，变小，不变）；3）若流量不变，而流向改为向上流动时，则两压力表的读数差p ∆，R ；（变大，变小，不变）。
化工原理课后习题答案第一章流体流动答案
第一章 流体流动习题解答1.解：（1） 1atm= Pa=760 mmHg真空度=大气压力—绝对压力，表压=绝对压力—大气压力 所以出口压差为p =461097.8)10082.0(10132576.00⨯=⨯--⨯N/m 2（2）由真空度、表压、大气压、绝对压之间的关系可知，进出口压差与当地大气压无关，所以出口压力仍为41097.8⨯Pa 2.解： T=470+273=703K ，p=2200kPa混合气体的摩尔质量Mm=28×0.77+32×0.065+28×0.038+44×0.071+18×0.056=28.84 g/mol混合气体在该条件下的密度为：ρm=ρm0×T0T×pp0=28.8422.4××.3=10.858 kg/m33.解：由题意，设高度为H 处的大气压为p ，根据流体静力学基本方程，得 dp=-ρgdH大气的密度根据气体状态方程，得 ρ=pMRT根据题意得，温度随海拔的变化关系为 T=293.15+4.81000H代入上式得ρ=pMR （293.15-4.8×10-3H ）=-dpgdh移项整理得dpp=-MgdHR293.15-4.8×10-3H对以上等式两边积分， pdpp=-0HMgdHR293.15-4.8×10-3H所以大气压与海拔高度的关系式为 lnp=7.13×ln293.15-4.8×10-3H293.15即：lnp=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526（2）已知地平面处的压力为 Pa ，则高山顶处的压力为 p 山顶=×=45431 Pa将p 山顶代入上式ln 45431=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526 解得H =6500 m ，所以此山海拔为6500 m 。
化工原理第一章习题课
pa
(
Z1
Z
3
)(g
d
u32 ) u32 22
(1.5 d )
(Z1
Z 3 )(9.807
0.0251.982 2 0.05
)
1.982 2
(1.5
0.025 0.05)
(Z1 Z3)8.8269 1.9602
显然，此式为单调增函数，且在 Z1-Z3=1m处，
=3.05105Pa
例2：有一液位恒定的高位槽通过管路向水池供水（见 附图），高位槽内液面高度h1为1m，供水总高度h2为 10m，输水管内径50mm，总长度100m（包括所有局 部阻力的当量长度），λ=0.025。试求:
1) 供水量为多少？
2) 若此时在管垂直部分某处出现一直径为1mm的小孔， 有人说因虹吸现象，在某一高度范围内不会从小孔向外 流水，而还有人则认为水将从小孔流出。试推导证明哪 一种说法正确。
2）仍取高位槽上液面为截面1，再取垂直管处任意一
点为截面3，在1-1’和3-3’间列柏努利方程，可得：
p1
u12 2
Z1g
p3
u
2 3
2
Z3g
W f 13
p3
p1
(Z1
Z3)g
u32 2
(
Z1
Z3 d
1 u32 2
0.5
u
2 3
)
2
p3
（B）
7. 流体流过两个并联管路管1和2，两管内均呈层流。 两管的管长L1=L2、管内径d1=2d2，则体积流量V2/V1为 （ ）。
化工原理第一章习题课
一、概念题1．某封闭容器内盛有水，水面上方压强为p 0，如图所示器壁上分别装有两个水银压强计和一个水银压差计，其读数分别为R 1、R 2和R 3，试判断： 1）R 1 R 2（＞，＜，＝）； 2）R 3 0（＞，＜，＝）；3）若水面压强p 0增大，则R 1 R 2 R 3 有何变化（变大、变小，不变）2．如图所示，水从内径为d 1的管段流向内径为d 2管段，已知122d d =，d 1管段流体流动的速度头为，m h 7.01=，忽略流经AB 段的能量损失，则=2h m ，=3h m 。
3．如图所示，管中水的流向为A →B ，流经AB 段的能量损失可忽略，则p 1与p 2的关系为 。
21)p p A > m p p B 5.0)21+> m p p C 5.0)21-> 21)p p D <4．圆形直管内，Vs 一定，设计时若将d 增加一倍，则层流时h f 是原值的 倍，高度湍流时，h f 是原值的 倍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。
5．某水平直管中，输水时流量为Vs ，今改为输2Vs 的有机物，且水μμ2=，水ρρ5.0=，设两种输液下，流体均处于高度湍流状态，则阻力损失为水的 倍；管路两端压差为水的 倍。
6．已知图示均匀直管管路中输送水，在A 、B 两测压点间装一U 形管压差计，指示液为水银，读数为R （图示为正）。
则： 1）R 0（>，=，<）2）A 、B 两点的压差p ∆= Pa 。
)()ρρ-i Rg A gh Rg B i ρρρ+-)() )()ρρρ--i Rg gh C gh Rg D i ρρρ--)()3）流体流经A 、B 点间的阻力损失f h 为 J/kg 。
4）若将水管水平放置，U 形管压差计仍竖直，则R ，p ∆ ，f h 有何变化7．在垂直安装的水管中，装有水银压差计，管段很短，1，2两点间阻力可近似认为等于阀门阻力，如图所示，试讨论：1）当阀门全开，阀门阻力可忽略时，1p 2p （＞，＜，＝）；2）当阀门关小，阀门阻力较大时，1p 2p （＞，＜，＝），R （变大，变小，不变）；3）若流量不变，而流向改为向上流动时，则两压力表的读数差p ∆ ，R ；（变大，变小，不变）。
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局部阻力系数ζ （进口为0.5，出口为1） 当量长度le 4.非圆形管当量直径
4A de C
管内湍流 Re 2000
机械能衡算方程
u 2 P we gz wf 2
J/kg
例：为了测出平直等径管AD上某泄漏点M的位置，采用 如图所示的方法，在A、B、C、D四处各安装一个压力表， 并使LAB=LCD 。现已知AD段、AB段管长及4个压力表读 数，且管内流体处于完全湍流区。试用上述已知量确定泄 漏点M的位置，并求泄漏量点总流量的百分数。
2.ρ——流体密度，kg/m3（平均值）
P1 P2 3.柏式应用于可压缩流体， P1 0.2 用平均压强来计算ρm代入
机械能衡算方程
u 2 P we gz wf 2
J/kg
w f w f w f ——管路总阻力，J/kg
'
1.静止流体或理想流体 w f 0
( Hg ) g
Hf , ab；
( Hg ) g
Hf , cd ;
机械能衡算方程
u 2 P we gz wf 2
J/kg
P
Байду номын сангаас
——静压能（流动力），J/kg
1.△P——两截面上压强差，若两容器开口，△P=0 绝压，表压，真空度（负表压）的概念 流体静力学基方方程式
P Pa gh
U形管压差计测两截面（容器）总势能差
gz P R( A ) g
如图所示，贮槽内水位维持不变。管路直径100mm，管路 上装有一个闸阀，距管口入口端15m处安有以水银为指示 液的U形管压差计。测压点与管路出口端之间的直管长度为 20m。求1）当闸阀关闭时，测得R=600mm，h=1500mm， 当闸阀部分开启时，测得R=400mm，h=1400mm。摩擦系 数可取0.025。问每小时流量？2）当闸阀全开时，U管压差 计的静压强为若干？闸阀全开时，le/d=15，摩擦系数不变。
1.理想流体是指
的流体。
2.当不可压缩理想流体在水平放置的变径管路中作稳 定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力? 3.水在内径一定的圆管中稳定流动，若水的质量保持 恒定，当水温升高时，Re值将 （A）变大，（B）变小 （C）不变 （D）不确定 4.层流及湍流的本质区别是 （A）湍流流速大于层流速 （B）流动阻力大的为湍流，流动阻力小的为层流 （C）层流的雷诺数小于湍流的雷诺言数 （D）层流无径向脉动，而湍流有径向脉动
(1) 管路及流动状态完全相同， Hf , ab Hf , cd
( 2)在a , b两截面间列机械能衡算， 得：pa pb ( Hf , ab lab) g; 在c , d两截面间列机械能衡算， 得：pc pd Hf , cdg; 两管段压强不相等。
( 3)在a , b间列静力学方程，得： R1 同样对c , d进行分析，得： R 2 Hf , ab Hf , cd , R1 R 2
10.水位恒定的高位槽从C、D两支管同时放水。AB段 管长6m，内径41mm，BC段管长15m，内径25mm， BD段管长24m，内径25mm，（上述管长均包括阀门 及其它局部阻力的当量长度，但不包括出口动能项， 分支点B的能量损失可忽略，试求：（1）D、C两支管 的流量及水槽的总排水量，（2）当D阀关闭，求水槽 由C支管流出的水量，设全部管路的摩擦系数均取为 0.03。
机械能衡算方程
u 2 P we gz wf 2
J/kg
u2 ——动能，J/kg 2 1.u的定义 u Vs A m/s（平均值）
2.两截面积相差很大时，大截面上（贮槽）u 0
3.圆管内连续定态流动时
d u 2 u1 1 d 2
2
4.某截面上u可由柏努利方程式求算（其余参数已知） 5.流速（流量）测量 变压差（定截面）流量计：测速管、孔板、文丘里等 变截面（定压差）流量计：转子流量计
5.在流体阻力实验中，以水作工作介质测得的直管摩擦 阻力系数与Re的关系不适用于 在直管中的流动。 （A）牛顿型流体 （B）非牛顿型流体 （C）酒精 （D）空气 6.在一水平变径管路中,在小管截面A和大管截面B连接一 U型压差计,当流体流过该管时 ,压差计读数R值反映？ A．A、B两截面间的压强差 B．A、B两截面间的流动阻力 C．A、B两截面间动压头变化 D．突然扩大或缩小的局部阻力
l u 2.直管阻力 w f d 2
2
3.局部阻力
u2 wf 2 le u 2 ' wf d 2
'
两种流型及判据 Re 牛顿粘性定律 管内层流 Re 2000
du
du （适用条件） dy
边界层概念
64 Re
f Re ,
d
8.水以3.77×10-3m3/s的流量流经一扩大管路。细管直 径d=40mm，粗管直径D=80mm，倒U形压差计中水位 差R=170mm，求水流经该扩大管段的阻力损失hf， 以mH2O表示。
9.在图示装置中，水管直径为Φ57×3.5mm，当阀门全 闭时，压力表读数为3.04×104Pa，当阀门开启后，压力 表读数降至2.03×104Pa，设总压头损失为0.5m，求水的 流量为若干？
例2：附图中所示的高位槽液面维
持恒定，管路中ab和cd两段的长度、 直径及粗糙度均相同。某液体以一 定流量流过管路，液体在流动过程 中温度可视为不变。问：（1）液
体通过ab和cd两管段的能量损失是
否相等？（2）此两管段的压强差
是否相等？并写出它们的表达式；
（3）两U管压差计的指示液相同， 压差计的读数是否相等？
we——净功（或有效功），J/kg
1.不含输送机械的流动系统we=0 2.由we和流体流量ms，求所需有效功率
N e we ms HgVs W 3. we / g H m，压头，选泵的主要依据之一 4.ms由连续性方程计算，即 ms Vs uA GA kg/s G u ——质量流速， kg/(m2.s) 5.功率与效率 gz ——位能， J/kg 功率 N Ne 两截面的选取原则 效率 N e N 基准面的选定——计算方便原则