化工基础第三版上册课后题答案上海师范大学福建师范大学编

1、流体流动和输送H = 13600x0 2 = 2 1、液体高度：P磽二砒，QQ器底所受的力:-吟=2SWWx诞孚5】斧2】勞=2讽压强:21册0 785x122指示液为CCI4,其读数:1耐=字=晋=彷四氯化碳柱2、人孔面积：i -:+压力：E pghA = 880 x9.81（4 O.SJx 0.283 = 7. EkN 槽壁面积:A二血H = 3 14x3x4 = 3口肿槽壁所受压力：4F = 880xg X-X37.7 = 650913-7818 = 6A3AkN3、0.5 x 80010002、20x0001000120001000x9.31= 122m6、（ 1）求空气的体积流量流通

2、截面:体积流量: = 38X0.785X0 020.01叭= = 10x0.012 = 0.12 E （ 2）求质量流量表压:绝压: = 101.3 + 33.3 = 1346空气的平均分子量:叽=2t%x32+75%x23=25当时温度：: ;|空气密度：灯注14坯 我质量流量: = =0.12x1.45 = 0.1747*、对容器A孔口流速:v =疔 7 = 0 62 x /2x9.81x0.5 = 1.942-£3体积流量:q、=v.4 = 1.942 x0.785x0.0253 =9.53x10流出的总体积:K= 0.785 xl3 (1.5-0.5)= 0.785»

3、;3液体降至0.5m处所需时间:9.53x102x0.735xlax75余部分为非稳定流动，所需时间：?= 2朋=227巧只1、局 仝临对于容-i0.62xd.725x0.025axVrx9jT_v = cjgh = 0 62x72x9.81x13 = 336 = vA = 3.36 x 0.785x O.O25a = L65x 10'3V_0.785三 476E2x0.785?0 62x0.785x0 025- x 72x9 01x0.225= 262S由于B下端有短管，管内流体在流动中有下拉液体的作用， 故需时间短。&以水平管中心线为基准面，在 1- 1, 2-2,间列柏式

4、，18003600x0.785x0.?1800 3600x0.785_xC.2a£0.02 x lQOOx 9.31 = 20 x 9.819在操作条件下，甲烷的密度:=0.667-|m16(101525 十 2*9 81)x27322.4x101325x293"着嘗舌冷島+篇F脇5=4佔心.水柱压差计读数:40,47x0,6679、卫1 = 1000 >? /? = 1.1812x9,81x04x10007 vism= 49.75 仏=0/? = 0.785x0.022 x49.75x1.18 = 0.0184= 66 24今v0= c F辭（阿-总10、对孔板流量

5、计：H 戸流量与流速度关系:侪=巾儿 ，即耳孙依，丑站岳 当读数为80mmH时, -= J = 1.012业恥。，即误差=1.2%读数为20mmHg寸，生=11=1049，即误差=4.9%Rf（3）指示液为四氯化碳时，流量的相对误差与以上相同。11、% =02gA-p)=062P2x9 810 5(15600-£65) _一严365体积流量:住、=voJ4 =7 45x0.785x0= 0 00159质量流量:导管中苯的流速:仏=T/o= 0 00159x865= 1.375-（少訂仆（导）1&卷12、忽略阻力，一 ：'1 = 0比=45=150 厂二 WQ嵌二务二令

6、5=弟f阿将数据代入，得2x9 31x0 025x10002v2 = 20.2 空气流量:佻=20.2x0.785x0 22 = 0.635 仏=邛=0 635x1 2 = 0.76?g质量流量:邑二咗斗空F二空+2咗阳血烤fig 2g体积流量：=4 = 1-7x0.785x0.32 = 33A = 2C>=0,Q02F流速:巾=；4 3叵仇=v2i4 = 14.3x0785x0 22 = 0.45解得，3 £，体积流量：FS电冲烤应二片14、当量直径:% = 5- = 0.05-0.025= 0.025w_5400云"12QX36QZQ7仍(QJ宁0425?)Re

7、=湍流15、Re =0.021x 1 5x1000c?ooi= 315000.01相对粗糙度:21= 0.0005查图得-0.025g=R 艸=1,365x 1000x9 31=13.416、A0.0020.785x0.0?43= 2.20.034x2.2x1840“=0.025s=r it=00015查图得丄-H1=O, H2=10, v仁0, v2=2.2 , P2=02您匕 *fd 2g= 1840 X 10 + 0 4-0 0039一=亦如0.034 2x9.8117、用试差法求流量，Tnf(Re),Re=f(v),难以直接求解由Re-入图可见，对 £ = 0.001的无缝钢

8、管而言，Re在2X 1041X 107之间，入 值在0.020.028之间，Re =竺込畀*0.65x10设 入=0.025 , H仁5, H2=0, P仁P2=0 （表压），v仁0,查图得入=0.0235 , 苯的体积流量：qv=1.47 X 0.785 X 0.0282=0.91L/S（若设入=0.024 , qv=0.92L/S ）f2f50、147J甘=1+1+0.0235-A.73m1dj0.028j2x9.81校核:基本相18、强烈湍流时，入 可看作常数103600x 0.78 5 2旳=町舊曲罟磊® xlOF10=1.2764 X 10 -6/d5d5=1.2764 X

9、 10 -7 , a d=42mm64H c&2 -19、(1)、2i_暑27X2/7-/-*64 2ZH门去曲 & 2屋心dx=XX7- = X X£4辭丿(2)(3)642/1&2 xd均=护.1g 64TAi=2A区 2g20、(1)、增加3倍(2)、二：* -(3)增加21、(1)、511=1加1 Q 2_易缶d 250.2 JOhPM=3(2)、ri -=218?2522、V= 3600x0.785x0.075- =L57查图，入=0.034, =0.005375% = 0.034 150157 -(14-0.25) =7.8tfi70.075 2x

10、3.31可忽略25 十 7.8 = 32.8mZfe = h2 十25x12003-500Re= 0.075x1.57x1 =7Q650有效功率:x9.Elx32.S= Z681*PF0C02P1=P2=0, H仁0动压头茁=1£里=4.47冊轴功率： “13嗣423、7200?00x3600x0.7850.0<22=0.74 iiRe = = - = 0 03916520.062x0.74x900=lo20 025H1=O, v1=0, H2=15, v2=0.74 , P1=P2=0 （表压）唤初倉忙叭和探+6為汀®理论功率:16.15x SOO x 9.81 x

11、72003600x900= 317轴功率:Q43“ 淤24、b 3600x0 785x0.05? U£? n主管中水的流量:支管中流量:0.02 讨=0.03x0.380.30.063 <?vl2 5x0.785xC.3I = 0 177 £25、支路管道2927?1017 2?4 27350 W1 326、40mm水柱=0.4kPa（表压），绝对压:101.3+0.4=101.4kPa 50 C空气密度:空气在导管中流速:2x?.8X1000- 1 1)0.4 严尹 n =v0 = 0.62=13 10.106x13.1x1.10 2 亠Re - 76000?=0.

12、0022000005106查图入=0.026冇二4, = 52 3x0.785x0.053 = 0.1157 - 457 - 45.7%效率：'号 100027、( 1)、更换后，输出量为:月 2900Hf =程:<2900>(2)、两台并联两台并联后输出水量最多能达到20m3/h，但是在6.3m的扬程下，而不是25m实际并联两台的输出水量总小于20m3/h。戸=0026-=322丁0.106 2x9 811 2 *血二三+ : + H, =3鈕懣电*9呂1输送功率: = j7 = 362xl.ix9.Elx0415 =-457IF两台串联的水泵扬程最多为12.5m，但是在

13、流量为10m3/h时，实际串联两台的扬程总小于12.5m。气压：= 90 xW.33 = 9.180.,10132允许安装咼度：28、30C时水的蒸汽压:4 24 =空±天10为=04知3/0W1.33当地大'"-”现安装在水源上 3m处，不能正常运转29、允许安装高度=允许吸上高度-当地大气压低于标准大 气压折算的压头-水蒸气压高于20 C水蒸气压折算的压头阻力动压头 50 C水蒸气压：12.23kPa , 20C为2.33kP a蒸汽压之差=12.23-2.33=9.9kPa=1.01mH2O 大气压之差=101.3 100=1.3kPa=0.13mH2O、当流

14、量为20m3/h时20P -2522二，-0 03600 x 0.785 xO.05322x9.81J允许安装高度：Hg=7.2-0.13-1.01-2-0.32=3.74m、流量为30m3/h303600x 0.785x0.0532?7832x9 81允许安装高度：Hg=5.7-0.13-1.01-2-0.73=1.83m30、流动型态由Re决定，要使流动型态相似，则两种情况下Re应相等。设1为设备条件，2为模型条件19丄竺_ x 0.8= 0.72 0.1x1000 10S31、（ 1）、二黑*畔2700k(2)、= L165+D.5(1.205-1.165) = l.85|F101.3x

15、1000kg企卩=(3)、Ps= 243.55.26h1、a、散热速率:t_700 60_00.240.90.6960耳mt2t1/A700交界面温度:-960444 C0.90.24t70060360 W2mA0.240.10.24b、0.90.090.62、根据，A1 t t丄丄/A960t t 700130t3t3外界温度：炉气温度:732 C/A9606012C2203、各层砖的热阻:Ri0.241.00.24R220.156.667 20.240.90.267t3 t433700 1500.24 6.667 2150 600.26720.21m0.246.667 2550 1.632

16、904、设交界面温度为tt 30803012t50 3022005050 30230C5、求散热速率23.141203049Wm1In450.0480.0421 In0.150.0880.0481 , 0.128 In0.050.088In仏dn求界面温度，设管外壁温度仍=30 C不变。t2 t1d2120492.97 10 3120C2 Id12t3t1(1 . d2 -(In -+ 1d3 In 349)120(2.97 10 34.04)885C2 I1 d12d22求散热速率，（只包石棉40mm管外壁温度仍=30C不变。）2 3.14120 30“ Wdn86.4 1 , 0.0481

17、 , 0.128mInIn45 0042 015 0048求散热速率，包软木40mm管外壁温度仍=30 C不变）565.532.97 101 0.128 In0.050.04828.8Wr2421rm2421222.5mm不保温时:6、设饱和蒸汽的W10000 m2.K , 304kPa 饱和蒸汽温度=134 C2 3.14134 20257Wm10.003110000 0.021450.0225 150.024_2 ht2I 丄 _11 r1rm2 r22tit2l 1121保温时:10.0030.031m10000 0.02145 0.02250.15 0.03715 0.024iriir

18、m12rm22 3.1413420 107 7 W2 l tr17、0.63In乜In 901301.57InIn60130(2)、l|nl2112r22 l t211 ,901In0.1530100.091 ,601In0.1530100.061.3420.7461 . r21Inr12r21 .r21In122& (1)、设绝热层外表面温度为t2 丨 300 t 2 丨 t 201 , 0.0451In0.15 0.02512 0.045，解得 t=110 C2 l 300 t(2)、丄“怦0.150.025丄in咤0.100.0452 l t 20112（°.045）用

19、试探法求得tm8 = 0.02m=20mm(30025)(200 175)104c,300 25 In200 1759、（ 1）、并流tm（2）、逆流10、用狄丢斯公式计算(20025)(300 175)149c,20025In300 175Re0.022 1.2 8500.00211220Pr2.5 1000 0.0020.1241 7.，符合应用范围Re>10000, 0.7<Pr<120）流体被加热0.80.40.120.80.40.023 Re Pr 0.0231122041.7d0.022969.2Wm2.KGr11、32.gl t29.81 1.23 8 002

20、1 10 3 1 50 1 20(1.5 10 3)2 * *14.5 101023Pr Gr 22 14.5 1010319 1010 2 107，为湍流10.135严rPr)3372.6Wm2.K釜壁温度认为=蒸汽温度， 主要是因为新器壁的导热系数很 大，即钢的导热系数大。该温度下的物性参数:Pr 3.54988.1暝m，0.549 10 3人m.S，Cp4.175 J，0648 m.KRe0.02 0.4 988.10.549 1014400400012、定性温度:t2，定性尺寸=0.02m为湍流。.°23 器144000.83.54042622Wm2.K13、T Pr Gr

21、1092 107，属于自然对流中的湍流传热。10135d(GrPr)3Gr其中32.gi t2，小管下标为1,大管为2,31Gr2 3l2 d210Pr2l1Gr1l1 d1Pr1322虽 got/32 丄孑 2Gr1ght/C /C /因为温度和物系相同，入、d、C、u、p、B、At均不变, 因小管传热时Pr Gr 2 107，则大管12 GR P2 310Pr Gr 2 1071Gn Pn221025A t，对单位面积而言，2 10 1，即单位面积的热损失不同，比值为102 L t11lnr2114、1*A2r2初始时，令分母=PP112000 0.01110.0125In500.0111

22、0.0533515000 0.0125积垢后，令分母=P21 1 ln r111 . r221lnln1 r11 r221 r112 r22P212000 0.01010.0111 , 0.0125InIn10.010 500.011115000 0.01250.153215、tm12P20.0533534.8%110.1532P1传热量为原来的 34.8%KA tm Adl n 3.14 0.0225 4 3810.74m250402vA382qmC t vA 38 C t 0.5 0.785 0.0238 1200 3000 90 60J644328SKA tm64432810.74 45

23、1333Jm2K冷流体的质量流量:64432810弹3000 40 20S16、KA tm KA tm600x2X( 121 -1 ) =10X 5 ( t-2920)解得 t=117 Ct m117、并流:350 100220 180,350 100 In220 180114.6Ctm2逆流:350 180220 100,350 180 ln220 100KA1tm1KA2 tm2A1瓦tm2tm1143.6114.61.2518、（ 1）、稳定传热12，冷热流体qm p、C相等 t2=140-T2 ,250 20T220120 t2qm C t 0.001 1000 4000(120 T2

24、)120 T240005000 T220 120 t21 25T2100(140 T2)2240 2T21.25(2T240)2.5T250热流体出口温度： T2=64.4 C冷流体出口温度：t2=140-T2=140-64.4=75.6 C(2)、冷、热流体的流量都增大1倍0.8v0.82vv082081.741.74 5001.74 500 27569001740435Wm2K0.002 1000 4000(120 T2)435 208000 120 T28700T220120 t22由第一问知，t2 140 T2，解得T2 679Ct2 140 T272.1 C0.82v19、0.8v2

25、0.81.741.74 500 5004350001.74 5005001370317.5Wm2Kqm C T1T2q m C t220q m 2q m120 T2 2t250t2160 T22qm Ct2200.002 1000 4000 t2208000 t2208000t2 20KA tm317.5 20120 t2E 20. 120 t2 InT220t 160 T2将2代入，设T2 492C，整理35.40.7937535.4,64.6In29.2方程两边相等，说明假设正确，热流体出口温度=49.2 C20、21、下标1表示热，2表示冷。q m1C1 ( 420370) qm2C2(

26、310285).如C10.5qm2C2增长后:qm1C1 (420370)qm2 C2 (t2285)9(420qm2C2350) 285t2t2320 K原来的传热温差:t m1420310(370285)莎井2 .管长增长后:tm2420辺(3585)82.5K2下标1为原来，2为增长后2q mC 121q mC t13202851.4310 285KA2 tm2KA1tm11.41.4竺82.51.65533121.655T A 2 rl , 11，故增长 65.5%(2)、并流时qm1C1（420 370）qm2C2（310 285）qm1C1qm2C2增长后：qm1C1（420 35

27、0） qm2C2（t2 285） ,. t2=320Ktm原来:420285370 310,420285ln370 31092.5Ktm增长后:420285350 320,420285ln350 32069.8 KAA11.4 坐色 1.85569.8并流时换热器管长应增加85.5 %22、 ka tmQqmC t 1000 2500（6020）100000000 J800 10000W280010000740.7 m2K一侧恒温，8040、,tm57.7K80ln40KA tm K dl tmQlK d tm1000000001800741 3.14 0.048 57.78.6mQ 1000

28、0000044.3kgH 2258.3100 c饱和蒸汽的汽化热把10吨20c的盐水加热到60C,需饱和蒸汽44.3kg23、求换热面积:tm90 t2T2 15105 T2 t2ln90 t2T215ln90T2t2A n dl 13 3.14 0.022 21.8m2热量衡算：油释出热量=水吸收热量q mC T q m1 C1 t1600 2200(90 T2)1400 4200(t215)36003600T2115 1.67t2（未完）24、 KA tm qmC t400L100520(100 t2)22000180 t221800001000t2Q Q36005079003600141

29、100J /SqmC t vA C(t2 t1) 0.5 0.12 800 2000(t2 20) 9600t2 192000180000 1000t29600t2192000解得 t2=35.1 C25、冷凝放热量:Q D H 500 880000440000kJ冷却放热量:Q qmCp t 500 2800(78.5 30)67900kJ冷却水用量：qmCp tqm Cp (35 15)14110042002068kg6790018 9 kJ冷却段传热面积A2:23600. S ,15C的水吸收q2的热量温度变为t2tqmCp189002.68C4200 1.68t2=t1+2.68=15

30、+2.68=17.68 C t1=T 2-12=78.5-17.68=60.82C t2=T3 -t1=30-15=15 C35tm60.82 15,60.82In1545.8232.7 C1.4700 1000700 1000411.8Wm2K18900411.8 32.71.4m2冷凝段传热面积A1:4400003600122.2kJ/S17.68 C的水吸收q1的热量温度变为t3=35 Ctm173251.7C0.335(78.5 17.68)(78.5 35),78.5 17.68 ln78.5 353500 1000777.8 臬3500 1000m2K1K tm122200777.

31、8 51.73.04m224 202220.022mA=A1+A2=4.44m2nA4.44= 32.12 根dl0.022 21、30C水的饱和蒸气压= 4.24kPa, (p268,4.24x0.042101.3表五（一）求湿空气中水蒸气的体积分数;0.042 18求水蒸气的质量分数:Xm0.02650.042 18 0.958 290.04218 0.958 29273求湿空气的密度:22.4273 301.15 里m2、亨利定律为pExx 286000.0515%100018101.35.15 10 4197MPa相平衡常数;197000101.319453、根据，Ex5PypE竺士

32、0.0232%mol%)1880000.0232%44质量分数:0.0232%4499.9768 180.057%0.03 202.62672.28%(mo l%)质量分数：2.2817x2.2%2.28 17 97.72 185、进入水的最高含氧量 水的最高含氧量是空气中氧（21%)相平衡的含氧量。°21 1013005.24 10 65.24 1094.06 1065.24 10 6 329.32 10186 kgO2kgHzO9.32 吕m脱氧后的最低含氧量：脱氧后水的最低含氧量是与吹扫地氮气中含氧相平衡的含氧量。°.°2 1013000.499 10 64

33、.06 10960.499 1032180.887 层m3736、丫10.1361 y 10.12丫20.01 0.01011 0.01被吸收到氨量:1000(1 -0.12)(0.136-0.0101)=110.8m110.82731777.03kg22.4298出口气体体积：V=1000-110.8=889.2m 37、E 丄 16500x 0.03550kPa1000 1对于稀溶液，ExPmx55000018 5500001.01 104 kmol3 fm .Pa5500005.431013008、1013005.43m1000啤 14705.431812、44 14703.59 kgg

34、，（环氧乙烷分子量=稳态下通过气膜的扩散系数（分子扩散的斯蒂芬定律）-D P（P1 P2）RT Pb44)Pb因为0.257 10 4molm2.S(23308.314 293 0.0050)1=20C水的蒸汽压=2330Pa水蒸气分压 小。A单位面积（1m2）盘中的水量:mol000492后m 1 0.0055kg0.2778kmol277.8啤m277.856460S16h0.00492全部蒸干所需时间:P 2 =40.257 102330(10.6)A 8.314 293 0.2 10 3单位面积（1m2）盘中的水量:0.0492 黑m 1 0.005mol5kg 0.2778kmol2

35、77.82m39m 277.8全部蒸干所需时间：14、30 C时的扩散系数N 0.0492A(根据富勒公式)5646S1.6hD30D 201.75273 30273201.0630c水的蒸汽压=4240Pa根据斯蒂芬定律：1.062.33(10.5)D30 PD2015、D p RT Pbp.D424 (1°5)1.931t ,将平衡数据换算成比摩尔分率丄竺15.5h1.931.93第一组为 丄竺亘0.006651 y 1 0.00661然后作出Y X图。16、将溶解度换算成103,以第三组数据为例， 换算成yp/Py1 ymolNH 3molH 2O17、 pAC p关系：kmo

36、lNH 3C -3 =m3 溶液(1 100)/10001/170.58kmol / m3X Yd的关系，仍以第三组为例，0.8/101.30.00790.00790.00791/17100/18Xa0.007960.0106x1X11x1PaXa Xa1Xa对于完全吸收，惰气流量：V(Y1 Y2)Lm X1 X2PaPaYaPPa304 0.1510840.0420.0421 0.042Y2 = 0，吸收剂中不含溶质，1(1 0.15)0.038kmol / S22.40.0440150.176510.15X2 = 0VY10.038 0.1765 0.152kmol /S 0.152 22

37、0 33.5kg/SX10.044450.0918、丫11 0.09°.099吸收1kg/Skmol/S6464V(Yi Y2)V(0.0990.00099)V64 0.09810.159L 34.90.1595.55kmol/S99.5kg/S吸收所得溶液浓度:199.51%19、3700x101.336.53xp Py ，101.3°.°3950.03950.0010836.530.03950.04111 0.03950.001081 0.001080.03 0.0052 0.00220、吸收所得溶液浓度：127320.0251.43%求平均推动力:22.4

38、2930.0416kmol0.030.000375y10.04160.0003750.0089，800.00891 0.00890.005/80y20.04160.005/800.0015丫2X20.0020.002 _ 1 0.002将题给平衡关系数据变成X，Y)0.005/800.000375kmol0.008980.00150.001510.0015作图。以第二组数据为例:y20.00150.04160.005/80丫10.00151 y 10.00150.00150.5/80X20.012699.5/200作图近似为直线Y mX*，以第三组数据求m丫 2=Y 1 ( 1 -0. 9 9

39、)=0. 0 0099，由题知，yy0.09x0.00337Xm26.7清水吸收，X2 =0LY1 Y20.0990.00099一29.083VmX1X20.00337mx ,则L/V1.2(L/V)m1.2 29.08334.9XiY 0.003X 0.0250.12*mX-i*XiYLm0.008980.120.075 X20.00150.120.01250.03 0.0052 0.002/802 0.9980.03630.004620.00126, 0.00462 In0.00126XmX1 X1 (X2 X2)In*X1*X2X10.075 0.0363(0.0125 0.002),0

40、.075 0.0363In0.0125 0.0020.03870.01050.0387 In0.01050.021621、乙炔：26g/ mol,乙炔溶液0 . 3g/ 1 000g水0.3/261000/1842.077 10Y气体含乙炔20%,平衡分压：p*=0.1350.21 0.20.25X 106X=0.135 X 106X 2.077 X 10-4 =28.0kPa当时气相中乙炔分压：p=Py=101.3 X 20%=20.3kPa v p*>p ,乙炔由溶液向气相传递（部分解吸）Y*280.382 一丄 丄 一丄丄2 ）、101.3 28气相推动力 Y :44 0.81de

41、0.035m22、a930.035 0.62 1.25Re15073000.018 10 30.018 103Sc40.93D 1.25 0.15510 4Y Y*0.250.3820.132u U0/0.5/0.810.62m/S由于氨的浓度很稀，二PB P200*丫2mX20.120.0020.00024YY1*Y*丫2 丫20.008980.00436(0.0015 0.00024)丫 m,丫1 In -*丫1,0.00898 In0.00436丫2丫20.00150.00024Y1* mX10.12 0.03630.004360.002590.930.592.82 10725 0.96

42、11.9710 61mol2 m .S.Pa1 11 123、(1)、求KgKg kgEki1053.0 10 100.0015 5 10 5.Kg2.99 1010 kmol2m .S.Pa93.3466 10KgDP0.90.50.015Re ScRTdePB0.0158.314 2830.155 10 4 101.30915070.035 101.3(2 )、1.33 107334.66 107kGKg，为气膜控制，属于易溶气体0.4%47液相阻力只占总阻力的 0.4%0.025/3224、y11/22.4224 °.°25 0.017532丫10.01750.01750.0178Y2丫1(1 0.9)0.0178 0.10.00178mX1X1丫10.01781.15惰气量:22.4(100175)0.0155，X2=0，丫2 mX2kmol0.0439 SLmV(Y1丫2)0.0439(0.01780.00178)X1X20.01550.0