北京理工大学化工原理习题解答 谭天恩版
化工原理第四版谭天恩
化工原理第四版谭天恩
化工原理是一门涵盖化学、物理和工程学等多个学科的科学。
它研究化学物质的物理性质、反应特性以及它们在工业生产中的应用。
化工原理对于理解和掌握化工过程的基本原理和运行机制非常重要。
首先，化工原理研究物质的基本性质。
化工过程中所使用的化学物质，如溶液、气体和固体，都具有一定的物理性质，如密度、粘度、表面张力等。
了解这些物质的性质可以帮助工程师们在设计和操作化工过程时做出正确的决策，以确保过程的安全性和效率。
其次，化工原理研究物质的反应特性。
许多化工过程都涉及到化学反应，如合成、分解和转化等。
了解不同化学物质之间的反应特性，可以帮助工程师们选择合适的反应条件和催化剂，以提高化工过程的反应速率和产率，降低成本和能源消耗。
最后，化工原理研究化工过程的应用。
化工过程涉及到很多工程学原理和技术，如传热、质量传递和流体力学等。
通过研究这些原理和技术，可以帮助工程师们设计和优化化工设备和工艺，提高化工过程的稳定性和经济性。
总之，化工原理是理解和掌握化工过程的基础。
通过研究化学物质的物理性质、反应特性和工程应用，可以帮助工程师们设计和操作化工过程，提高生产效率，降低成本和环境影响。
化工原理(第四版)谭天恩 第二章 流体输送机械
由(2) 流体与叶片的相对运动的运动轨迹 可视为与叶片形状相同。
《化工原理》电子教案/第二章
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理论压头H
液体在高速旋转的叶轮中的运动分为2种:
周向运动：
u r
w2
沿叶片表面的运动：处处与叶片相切，速度w
思考：u1、u2孰大？ w1 、w2孰大？
c2
2
u2
w1
1
《化工原理》电子教案/第二章
（ 2 ）叶轮直径越大、转速越大ห้องสมุดไป่ตู้ 则H越大；
1
《化工原理》电子教案/第二章
2
c2
c2r
c2u
u2
w1
1
u1
c1
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1 Qu2 1 2 Q 2 H u2 cot 2 r2 cot 2 g 2r2 b2 2b2 g （3）在叶轮转速、直径一定时，流量 Q 与理论 压头 H的关系受装置角 2 的影响如下：
在泵进口b 、泵出口 c 间列机械能衡算式：
2 2 p b ub p c uc H h0 h f g 2 g g 2 g
流量计 真空表 压力表
c b
h0
pc pb p c ( 表 ) p b (真 ) H g g
《化工原理》电子教案/第二章
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三．离心泵的主要性能参数
第三节 通风机、鼓风机、压缩机和真空泵
一、离心通风机 二、往复压缩机
2
《化工原理》电子教案/目录
第二章 流体输送机械
液体输送机械 泵 流体输送机械 通风机 鼓风机 气体压送机械 压缩机 真空泵
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化工原理(第四版)谭天恩 第三章 机械分离与固体流态化
《化工原理》电子教案/第三章
二、沉降设备
气 固 体 系---用于除去>75m以上颗粒 降 尘 室 重 力 沉 降 设 备 液 固 体 系 沉 降 槽
液固体系 旋液分离器
离 心 沉 降 设 备 旋风分离器 气固体系 ---用于除去>5～10m 颗粒
4d s g u0 3
如图3-2中的实线所示。
Re0=du0/ 1或2
24 层流区 Re0
u0
d 2 s g 18
----斯托克斯定律
作业：
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《化工原理》电子教案/第三章
1、自由沉降
离心沉降速度 离心加速度ar=2r=ut2/r不是常量 颗粒受力：
加料 清液溢流 清液
耙 稠浆
除尘原理：与降尘室相同
连续式沉降槽
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《化工原理》电子教案/第三章
增稠器（沉降槽） 特点：
属于干扰沉降 愈往下沉降速度愈慢-----愈往下颗粒浓度愈高，其表观粘 度愈大，对沉降的干扰、阻力便愈大； 沉降很快的大颗粒又会把沉降慢的小颗粒向下拉，结果小颗 粒被加速而大颗粒则变慢。 有时颗粒又会相互聚结成棉絮状整团往下沉，这称为絮凝现 象，使沉降加快。
9 B dc Nu i s
含尘 气体 A
B
净化气体
N值与进口气速有关，对常用形式的旋风分离器，风速 1225 ms-1范围内，一般可取N =34.5，风速愈大，N也 愈大。 思考：从上式可见，气体 ，入口B ，气旋圈数N ，进口气速ui ，临界粒径越小，why？
D
结论：旋风分离器越细、越长，dc越小
这种过程中的沉降速度难以进行理论计算，通常要由实验决 定。
化工原理(第四版)谭天恩 第十一章 气液传质设备
《化工原理》电子教案/第十一章
长期以来，人 们围绕高效率、大 通量、宽弹性、低 压降的宗旨，开发 了不少于80种的各 种类型塔板。
二、板式塔类型
泡 罩 型 筛 孔 型 浮 阀 型 喷 射 型 ： 其 它 型 ：
特点：结构简单、造价低、压降小、生产能 力大、操作弹性可达2~3。
动阻力（摩擦阻力、形体阻力）。
6、 板上液体的返混 ----减少返混对传质是有利的
有溢流塔板
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《化工原理》电子教案/第十一章
四、塔板的流体力学性能
6、 气体通过塔板的压降 -----单板压降
单板压降不要过大或过小。 一般，常压塔：单板压降40~65mmH2O 减压塔：单板压降10~35mmH2O 产生的原因：
进入90年代以来，人们又开始寻求板式塔的新突破 。欧美各国，尤其是美国的各大塔器生产商，研制、开 发出大批新型塔板。这些新型塔板既克服了以前的一些 缺点，同时又保留了以往普通塔板的优点，以更好适应 现在对于大直径蒸馏设备大通量、高效率的要求。
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《化工原理》电子教案/第十一章
二、板式塔类型
泡 罩 型 筛 孔 型 浮 阀 型 斜孔塔板 舌形塔板 喷 射 型 ： 喷射型塔板有一个共同的特点是在喷射条件下，液体 被气体撕裂，气体为连续相、液体为分散相。这种型式的 塔板气相负荷高，塔板上液层薄而压降低。 其 它 型 ： 在生产上应用较为广泛的有舌形塔板、浮动舌形塔板、
其 它 型 ： 气、液错流流动塔板
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《化工原理》电子教案/第十一章
二、板式塔类型
泡 罩 型 浙江工业大学 在八十年代末开发。 它属于MD塔板的 筛 改进型。它使在塔 孔型 板下的降液管两侧 覆合一薄层规整填 料，减小塔板的雾 阀型 浮 沫夹带。 喷 射 型 ： 其 它 型 ： 气、液错流流动塔板
谭天恩化工原理
谭天恩化工原理
化工原理是研究化学工程与工艺的基本理论和原则，旨在揭示化学反应的机理和动力学过程，并探索将这些反应用于工业生产过程的方法。
化工原理涵盖了各种化学反应，包括物理变化和化学变化。
通过分析反应物的性质、反应条件和催化剂等因素，可以预测和优化反应的产物和反应速率。
在化工原理中，热力学是一个重要的概念。
它研究热和能量在化学反应中的转化关系，从而确定反应的方向和能量变化。
根据热力学原理，反应会向熵增大和自由能减小的方向进行。
另一个关键概念是动力学，它研究反应速率和反应机制。
通过测量反应速率和研究反应的中间产物和过渡态，可以确定反应的速率方程和反应机理。
化工原理还涉及到质量传递和能量传递的问题。
质量传递研究物质在不同相态之间的传递过程，如气相吸附、溶解和蒸发等。
能量传递则是研究热传导、传热和传质的现象，其中包括传热器、冷却器和加热器等设备的设计和优化。
化工原理不仅涉及到理论研究，还应用于工程实践。
例如，在化工工艺设计中，根据化工原理可以确定反应器的尺寸和操作条件，选择适当的催化剂和反应器类型。
总之，化工原理是化学工程的基础，通过研究化学反应的原理和特性，可以为化工过程的设计和优化提供理论依据。
第五章第一节 化工原理 谭天恩
第二节 热传导
（三）圆筒壁的稳定热传导 （1）通过单层圆筒壁的稳定热传导 假定： （1）稳定温度场； （2）一维温度场。
A 2rl
dr 2l dt r Q
dt Q 2rl dr
r2
r1
dr 2l t2 t1 dt r Q
r2 2l ln (t1 t 2 ) r1 Q
金属：2.3~420W/m· K 固体： 建筑材料：0.25~3W/m· K 绝缘材料：0.025~0.25W/m· K 液体：0.09~0.6W/m· K 气体：0.006~0.4W/m· K
第二节 热传导
三、平壁的稳定热传导
（一）单层平壁的稳定热传导 假设： （1）A大，b小； （2）材料均匀； （3）温度仅沿x变化， 且不随时间变化。
Q A(T tw )
Q A(tw t )
流体被加热时：
T——热流体的平均温度；tw——壁温； t——冷流体的平均温度；A——传热面积； α ——给热系数（对流传热系数） （3）热辐射 辐射：物体以电磁波的方式传递能量的过程。 辐射能：以辐射的形式所传递的能量。 热辐射：因热的原因引起的电磁波辐射。 辐射传热：不同物体间相互辐射和吸收的综合结果。 自然界中凡是温度高于绝对零度的物体，都会不停的向 四周发射辐射能。
第五章
传热
第一节 概 述
一、传热过程在化工程产中的应用
加热或冷却
换热 保温
二、传热的三种基本方式 热传导（导热）、对流、辐射 （1）热传导： 物体质点在无宏观机械运动的条件下，靠分子的微观 运动完成的传热过程。 特点：没有物质的宏观位移 气体：分子做不规则热运动时相互碰撞的结果 固体：导电体：自由电子在晶格间的运动 非导电体：通过晶格结构的振动来实现 液体：机理复杂
化工原理课后习题(参考答案)
1-28. 水的温度为10 oC，流量为330L/h，在直径φ57mmX3.5mm、长度 100m的直管中流动。此管为光滑管。（1）试计算此管路的摩擦损失； （2）若流量增加到990L/h，试计算其摩擦损失。
4-1 有一加热器，为了减少热损失，在加热器的平壁外表面包一层热导率 o 为0.16w/(m·C)、厚度为300mm的绝热材料。已测得绝热层外表面温度为 30 oC，另测得距加热器平壁外表面250mm处的温度为75 oC，如图所示。 试求加热器平壁外表面温度t1。
tm，逆流
t1 t2 70 40 53.6o C 70 ln tt1 2 ln 40 t1 t2 100 10 39.1o C 100 ln tt1 2 ln 10
tm，并流
5-4 100g水中溶解1gNH3，查得20oC时溶液上方NH3平衡分压798Pa。此 烯溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E（单位为kPa）、 溶解度系数H [单位为kmol/(m3· kPa)]和相平衡常数m。总压为100kPa。
1-14. 从一主管向两支管输送20oC的水。要求主管中水的流速约为1.0m/s， 支管1与支管2中水的流量分别为20t/h与10t/h。试计算主管的内径，并从 无缝钢管规格表中选择合适的管径，最后计算出主管内的流速。 解：查表可得20oC水的密度： 998 .2kg / m3 根据主流管流量
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 .0105 1 / 17 100 / 18
化工原理第四版谭天恩上册笔记
化工原理第四版谭天恩上册笔记化工原理是化学工程与工艺专业的一门核心课程，主要涉及化工生产过程中的物料衡算、热量衡算、分离原理等方面的知识。
下面是化工原理第四版谭天恩上册的笔记，希望能对您有所帮助。
一、绪论化工原理是研究化工生产过程中，遵循物料平衡、能量平衡、化学反应规律和传递规律的一门学科。
化工生产的特点：生产规模大、连续性强、自动化程度高；涉及多种单元操作，包括流体输送、加热、冷却、冷凝、干燥等；涉及复杂化学反应，如氧化、还原、聚合等；存在多种传递过程，如动量传递、热量传递、质量传递等。
化工过程的组成：原料处理：包括粉碎、混合、溶解、浸出等过程；化学反应：包括化学反应的种类、速率和机理；产品精制：包括蒸馏、过滤、干燥等过程；能量的合理利用：包括余热回收、节能减排等。
二、流体流动与输送机械流体性质：密度、粘度、表面张力等；流体静力学：压力、重力位差等；流体动力学：流量、流速等；流体输送机械：离心泵、轴流泵、压缩机等；管道与管件：管道的类型、连接方式及管件的使用；管道系统设计：管道布置、流体阻力计算等。
三、液体搅拌与分离机械液体搅拌：目的、方法及机械类型；离心分离：原理、设备及操作方法；过滤分离：原理、设备及操作方法；吸附分离：原理、设备及操作方法；萃取分离：原理、设备及操作方法；其他分离机械：如膜分离设备等。
四、传热过程及设备传热过程：热量传递方式（热传导、热对流、热辐射）、传热系数等；换热设备：管式换热器、板式换热器等；换热器设计：流程设计、传热面积计算等；热量回收与利用：余热回收方法与设备。
五、蒸发过程及设备蒸发过程：原理、特点及应用范围；蒸发设备：蒸发器类型及特点；蒸发操作条件：加热蒸汽压力、蒸发温度等；蒸发过程计算：蒸发量计算、加热蒸汽消耗量计算等。
六、吸收过程及设备吸收过程：原理、特点及应用范围；吸收剂选择：吸收剂类型及特点；吸收设备：吸收塔类型及特点；吸收操作条件：吸收剂流量控制、吸收温度控制等；5. 吸收过程计算：吸收剂用量计算、吸收效果评估等。
化工原理第四版谭天恩上册笔记
尊敬的读者，今天我将与大家共享《化工原理第四版谭天恩上册》的学习笔记和个人理解。
在本文中，我将深入探讨该教材涵盖的内容，并结合个人观点和理解，希望能为大家带来有价值的信息。
一、导论在《化工原理第四版谭天恩上册》中，谭天恩教授首先介绍了化工原理的基本概念和原理，包括物质的基本性质、化工过程的基本特征以及化工原理研究的基本方法。
从中我们可以了解到化工原理的研究对象是化工过程，而化工过程则是在控制条件下进行的物质转化过程。
这一部分的学习，让我对化工原理有了更清晰的认识，也让我明白了化工原理对于化工工程的重要性。
二、物质的结构和性质接下来，教材详细介绍了物质的结构和性质，包括物质的微观结构、宏观性质以及相平衡等内容。
在学习过程中，我深刻理解了化工原理中物质的基本单位是分子和原子，不同的物质由不同的分子组成，而分子之间的相互作用决定了物质的宏观性质。
通过学习相平衡的知识，我也了解到了在不同条件下，物质的相态会发生改变，这对于化工过程的设计和操作具有重要的指导意义。
三、化学平衡化学平衡是化工原理中一个非常重要的概念，也是化工过程中需要重点考虑的问题。
在教材中，谭天恩教授详细介绍了化学反应的平衡原理、平衡常数的计算以及影响平衡的因素等内容。
通过学习，我对化学反应达到平衡时物质浓度的变化规律有了更清晰的认识，也对平衡常数的计算方法有了更深入的了解。
这些知识对于我理解化工过程中的反应平衡和控制具有重要意义。
四、热力学基础热力学是化工工程中不可或缺的基础学科，而在《化工原理第四版谭天恩上册》中，也着重介绍了热力学的基本概念、热力学系统的性质以及热力学过程的基本规律。
通过学习这一部分内容，我对热力学系统的分类和性质有了更清晰的认识，也对热力学过程中能量转化和传递的规律有了更深入的理解。
这些知识对于我理解化工过程中能量转化和热力学参数的计算具有重要的指导意义。
总结回顾通过学习《化工原理第四版谭天恩上册》，我对化工原理的基本概念、物质的结构和性质、化学平衡以及热力学基础等方面有了更全面、深刻和灵活的理解。
《化工原理》课后习题解答
绪论P6：1，2第一章：P72~76：4、6、7、9、20、21、22、23、23、24、25第二章：P123：2、4、5、7、8第三章：P183~184：1、2、3、5、7、8、9第五章：P271~272：1、2、3、4、5、7、8、9、10、11、12、13、20、21、22绪 论绪论P6： 1，21. 从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI 单位。
（1）水的黏度μ=0.00856 g/(cm·s) （2）密度ρ=138.6 kgf ·s 2/m 4（3）某物质的比热容C P =0.24 BTU/(lb·℉) （4）传质系数K G =34.2 kmol/(m 2·h ·atm) （5）表面张力σ=74 dyn/cm（6）导热系数λ=1 kcal/(m ·h ·℃)解：本题为物理量的单位换算。
（1）水的黏度 基本物理量的换算关系为1 kg=1000 g ，1 m=100 cm则 )s Pa 1056.8s m kg 1056.81m 100cm 1000g 1kg s cm g 00856.044⋅⨯=⋅⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=--μ（2）密度 基本物理量的换算关系为1 kgf=9.81 N ，1 N=1 kg ·m/s 2则 3242m kg 13501N s m 1kg 1kgf N 81.9m s kgf 6.138=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=ρ （3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为1 BTU=1.055 kJ ，l b=0.4536 kg o o 51F C 9=则()C kg kJ 005.1C 5F 10.4536kg 1lb 1BTU kJ 055.1F lb BTU 24.0︒⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒︒⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒=p c （4）传质系数 基本物理量的换算关系为1 h=3600 s ，1 atm=101.33 kPa则()kPa s m kmol 10378.9101.33kPa 1atm 3600s h 1atm h m kmol 2.34252G ⋅⋅⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⋅=-K（5）表面张力 基本物理量的换算关系为1 dyn=1×10–5 N 1 m=100 cm则m N 104.71m 100cm 1dyn N 101cm dyn 7425--⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡=σ（6）导热系数 基本物理量的换算关系为1 kcal=4.1868×103 J ，1 h=3600 s 则()()C m W 163.1C s m J 163.13600s 1h 1kcal J 104.1868C h m kcall 132︒⋅=︒⋅⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒⋅⋅=λ 2． 乱堆25cm 拉西环的填料塔用于精馏操作时，等板高度可用下面经验公式计算，即()()()LL310CB4E 3048.001.121078.29.3ραμZ D G A H -⨯=式中 H E —等板高度，ft ；G —气相质量速度，lb/(ft 2·h)； D —塔径，ft ；Z 0—每段（即两层液体分布板之间）填料层高度，ft ； α—相对挥发度，量纲为一； μL —液相黏度，cP ； ρL —液相密度，lb/ft 3A 、B 、C 为常数，对25 mm 的拉西环，其数值分别为0.57、-0.1及1.24。