化工原理课后布置习题答案合工大

1、第66面，第21题：查课本p392面20度水的性质： 2998.2kg/n< 亠1.005 10-3 Pps,水在总管内的流速:_4qvA7.86 100.401m/s,同理求出水在B支管和C支管内的流速：A 二2 二 /57 -3.5 22dA（）441000UB=1.01m/s, u c=1.5m/s.按照流体流向，设高位槽液面为1-1截面，总管分支处为 2-2截面，反应器内支管B出口内侧为3-3截面，吸收塔内支管C出口内侧为4-4截面。 由总管内流动的雷诺数（ReA学=19914刑管壁的相对粗糙度（；/d=0.003）,送（l+le） 2查p40面Mood图，得总管内>=0.

2、025，总管阻力损失：已 厂人口 些二dA 2g0.0041zA 0.082同理求得B支管b=0.038,B支管阻力损失:：耳2 p = 1.48m，由C支管内 流动的雷诺数和管壁的相对粗糙度求得：c=0.036,C支管阻力损失：Hf2 4 = 4.13m, 在1-1，2-2和3-3截面之间进行机械能恒算，将已知条件代入，可求得：ZA=10.8m, 在1-1，2-2和4-4截面之间进行机械能恒算（其中u4=uC），可求得：zA=12.4m.取zA中较大值，即：高位槽液面至少高于地面12.4m。第67面，第23题：当闸阀关闭时，管道内水流速为零，设贮槽液面为1-1截面，U管压差计与放水管连接处的

3、 管截面为2-2截面，由静力学基本方程，可求得：贮槽液面和放水管轴线所处水平面之间 的高差为：H银R-h=13.<1-600-°°=6.68m当闸阀部分开启时：U管压差计内P9981000 1000流体仍静止，由静力学基本方程：2-2截面处压力为：P2（表压）=：水银gR-'gh=13.6 103 9.81 0.4-998 9.81 1.4 = 3960CPa,在1-1 截面和2-2截面之间进行机械能恒算：可求得u2=3.14m/s,流量为：qv= d2 u2=88.7ni/h.当闸阀全开时，4在1-1截面和放水管出口内侧之间进行机械能恒算，可求得放水管内流速

4、u2=3.51m/s,在1-1截面和2 - 2截面之间进行机械能恒算时，求得P2（表压）=39259Pa.第67面，第24题：9设液体与水的性质接近，并设管路直径为 8.1cm,液体通过孔板孔口的压力损失为：日:匕珂220 1.013 105） 27.9J/kg，设液体在管内流动的P 7601050Re大于临界值，由:A =独）2 =0.1，查p551面的图1 -36得:C。=0.595,液体孔口 A d1u0 =C0尼5巾2 =4.44m/s,液体在管内流速：比=比（虫）2 = 0.44m/s,管内V paRe =37574大于临界值（约为2.5灯04），说明假设成立，qv=u.A =2.4

5、0kg/s。第67面，第26题：最大刻度处对应的流量为转子流量计最大流量，由:qv液体qv水f铅1 "液体：冰、P液体pf钢水= 1.33和水的最大流量qv水=2500L/h,求得:qv液体 = 1.33 2500 =3325 L/h。第91面，第1题：以低位贮槽液面和高位贮槽液面分别为1-1截面和2-2截面，进行机械能衡算，利用课本p73面的2-7和2-8式，求得管路特性曲线为：H=11.12+27.5 103qv2.再利用题目离心泵特性曲线数据，画图求管路特性曲线和离心泵特性曲线的交点处（工作点）的坐标为：qv=0.0285（m3/s）,H=33.5m, 所以：Pe=Hq ： g

6、=9366W第91面，第2题：利用离心泵的安装高度计算式：Hg,允许二昱_旦_（npsh）-瓦H f,。由已知条件，并pg Pg查取p396面附录4里面20度水的性质，得：Hg,允许=2.45m小于3m,可见将发生汽蚀，应至少降低：3-2.45+0.5:第91面，第3题:在1 -3m/s之间选择水的流速u =2m/s,按最大流量计算管内径= 0.0665 m,V K U选公称直径为65mn的管路，实际流速qv25水的性质，求得：Re=¥ =1.35 105,由：；/d =0.001，查 p40 面 Moody 图，得:u实际3600 匸 °.°65=2.09 m/

7、s。'花=0.022,则：阻力损失Hf =3.39m,管路需要的压头H = 23.39m,根据H和最大流量查p415，附录9选择IS80 -65 -125型号的离心泵比较合适，在效率64%,（NPSH） =3.0m,根据离心泵安装高度计算式求得：Hg,允许=6.9m,由于实际安装高度小于 6.9m，所以不会发生汽蚀。第92面，第4题：将实际条件下的风量和风压换算成标准条件的下的风量和风压，再进行比较：q肿 12700 0.7533qvo= v7937.5m /h 12700m /h订1.2=1.18 工1.9kPa大于1.57Pa,可见，风机的风量能满足要求，但风压?0.75不能满足要

8、求。第113面，第1题：查p395，附录 4，20度水的性质，水 =998.2kg/m 3, 水 =1.005 10 Ps,再查p394,附录3,20度干空气的性质 "空气=1.205kg/m 3厂i空气=18.1 10P乩s,假设球形颗粒沉降处于层流区(斯托克斯区)，利用斯托克斯公式:u0=(dp)( ； p-； )g18卩计算球形颗粒在水中的沉降速度为 4.89 x10"4 m/s, Re 0水 =0.015 N2,说明假设正 确. 再计算球形颗粒在空气中的沉降速度为0.0542m/s,Re 0空气=0.108. 2,说明假设正确。第113面，第2题：查p394面干空气

9、在常压，100度的性质：20.946kg/m3,，21.9 10-6 Ps,操作条件下的气体按空气处理，假设球形颗粒沉降处于斯托克斯区，能100%除去的颗粒直径即临界粒径，由p96,式3-17 : dpc=18 qv ,p Y(Pp-p)gBL,计算得：dpc=64.7 Jm,沉降速度u01 = - = 0.25m/s,Re = 瞥 = 0.6992,说明颗粒沉降 在斯托克斯区。0.0 5mn颗粒的沉降速度为：u02=(dp)( ' p )g = 0.149m/s,直径为0.05mm18»颗粒的能被除去的百分率等于相同时间t内其沉降高度与临界粒径颗粒的沉降高度之比：吩=59.

10、6%。u01t第113面，第4题：将恒压过滤方程q2 2qqe = K两边对求微分，将方程变换成d - q - qe的形式，并以dq K KAt 22和g分别代替d 和dq,得2q 兰qe,再利用题目的数据以q为横坐标，也q KK，:22一为纵坐标，求得截矩 -qe 和斜率-，得：K=1.16 10-5m2/s,qe =1.16 10-3m /mqKK第113面，第5题:总过滤面积：A=0.85 10=8.5m2,滤渣体积二08560 10 =0.255m3,2 1000滤液量V工空55 =3.19mq =V =0.375m'/m2,由第4题的K和 qe以及恒压过滤方程0.08A得：充

11、满滤渣需要的时间约为：12230秒。第165面，第1题：Q 加2由q=,得：q=1.63kw/m。A b第165面，第2题：由通过各层平壁的导热通量q=Q t相等，得：q=289.7w/m2,耐火砖A b内侧和建筑砖外侧的温度分别为：861度和179度。第165面，第4题：稳态传热时沿管子轴向通过各层单位长度的传热速率相同，即：Q均相等，得：Q = 97.5w/m,钢管与软木层接触面上的温度与管内温度接近，约为300度。L第165面，第7题：定性温度t J5：250 -?。度,查空气的性质并应用圆形管内强制湍流:的计算公式：=0.023 （如）0.8（此）0.4求得=32.6w/m2Kd 4扎

12、第165面，第8题：查水在定性温度t二亜空二60度的性质,并利用圆形管内强制湍流:的2计算公式：=0.023 （业）0.8（汇）0.3求得:=1785w/m2Kd 4九第166面，第15题:利用对数平均温度差计算公式:氏m二丄t2,求得：并流和逆流的对数平均温度差ln ：t1分别为61.5度和78.3度。第166面，第18题：i-tm逆 =49.2 度,由：逆流时:Q - qm1Cp1(Ti - T2)= qm2cp2(t2 - tj =tm逆,并流时：Q并 二qmiCpi(Ti-T2') =qm2Cp2(t2'-ti) =KAAtm并并参考化工原理多媒体课件传热计算一章里面的

13、例题解法，求得：T2' = 167度,t2' =157度，.-：tm = 43度。第166面，第佃题：、Q2Q = qm1Cp1 (T-i -T2) =125KJ / s,丄丄狀=33.7度，“逆=39.9度，A并3.71 m ,K Atm并2=3.13m。第166面，第23题：由：丄二生 Rsi虫処艮。丄 和Q = KoA tm，求得：忽略污垢 Ko ： idididm：'o热阻时，Ko =379w/m2K,A = 6.44m2,有污垢热阻时，Ko' 318w/m2K,A二7.67m2。要提高Ko,关键要除垢，并提高流体特别是油的：值。第190面，第1题：浓缩

14、液量：F-W=100kg/h,蒸汽消耗量 D= F(h1-h 0)+W(H-h1)+QL = 1044kg/h,Hs -hs传热面积 A Q DWs-hs) = 21.3m2。KAtmK (10585)第190面，第4题：查p407面的表，40.8% CaCL溶液的沸点为120度，半高处CaCb溶液的绝对 压力为107866 Pa,查p395附录4,水的沸点为101.7度，因此溶液的实际沸点 为：120+1.7=121.7 度。第238面，第4题：H“595kmol/m3哦“唔右窃巾932第238面，第8题：对于 CO2浓度为 0.01kmol/m3 的水溶液：p-p e =19.9kpa,

15、Xe - x =1.2 10二 说明是吸收过程；对于 CO2浓度为0.05kmol/m3的水溶液：pe-p =100kpa, x-xe =6 10 4,说明是解吸过程。第238面，第10题：由:丄二丄丄,得:Kg kG HkLKg = 0.0408kmol / m2|_Mkpa,)=72.9%。1KZ第239面，第14题：()min = 0.357,S =G(G)17题：第239面，第(j 由(RminG0.672,填料层高度：h。二 Hog Nog =1 12 = 12m。=m，S 二（&）m存°4 NO。®及试差法得:二 98.3%,y2 二(1 一 )y, =

16、2.55 10鼻。图 6-20,得：ST.73,又:(2)'=99.5%时,也 业二y2 - ye2 丫2、解得：(丄)08 =1.10。 /LG S' 0.73(G)占二200,查P219第303面，第2题:说明按理想溶液计算,:变化较大。J随组成x的变化不大，而按实测的x-y关系计算,第303面，第6题:L'乜857，才琢第304面，第9题:（）Rmin 二 xD _ye 二 xD _ye =1.40, R =1.4血=1.96,（2）求得：精馏段操作线方程: yeXeyeXfy=0.662x+0.297,提馏段操作线方程：y=1.58x-0.0256,再由相平衡方

17、程，5块,利用逐板计算法求得：全塔需要的理论板数为12块（包括塔釜），加料板为第12-4-1=7 块,精馏段需4块，塔内提馏段（不包括塔釜）为: 第二块板下降液体组成为:x 2 =0.607。第304面，第11题：用捷算法求得全塔需要的理论塔板数为：11.2块。第304面，第15题：通过画x-y图和公式推导可知：当F, x F,q,V'不变时，R增加，Xd增加，Xw也增加; 当F, x F,q,D不变时，R增加，Xd增加，但Xw下降。第305面，第21题:饱和液体进料时，Xe二XF,所以：Rn二勺 上二ye-Xe= 1.57,ig(Xd)/( XwNmin 二1 _xJ 'xJ

18、ls.M块，由吉利兰关联式得:N=12.7块大于12块,说明12块理论板不能完成给定的任务，若要使N=12，再由吉利兰关联式反算XdXf求得 R=3.36, Nmin,1 二lg.3,由:N1Nmin,1 Nm.；求得：弘=6.3,说明加料板在第7块，与题意符合,第326面，第1题：通过画直角三角形相图得溶解度曲线和辅助曲线。第326面，第2题：由第1题得序号1,4,7的分配系数和选择性系数分别为：kA1 =0.261,kB1 =0.00510,4.95。kkk+A1 =51.2;kA4 =0.297,kB4 =0.0110,.A4 =27; kA7 =0.584,kB7 =0.1187A7 二kB1kB4kB7说明随着共轭相中A组分浓度的增加，一：逐渐