化学工程基础课后习题答案(武汉大学第二版)

1、化哮工程基础课后习题答案第一章流体力学习题2第二章 流体流动与输边14第三章传热过程19第三章习题和答案26第五章吸收38第六章精馆47第六章 精馆习题和答案49第八章 化学反应工程基本原理56第九章均相反应器58第一章流体力学习題1 一1试将下列物理量换算成指定的单位 质 S： 1.5kgfs1 一4某设备上真空表的读数为lOOmmHg.试计算设备内的绝对用强与表床强各为多少。（已知该地区大气斥强为740mmHg）1一5在右图所示的储油罐中盛冇密度为960kg/m3的油，油面茨繰底9 6m,油面I：方为常爪，在綁侧壁的 下部右一直径为7<50mm的圆孔，其中心距罐底800mm,孔盖用M

2、14钢 制的螺钉材料的作应力取为 3 93xlO7N/m2c问至少需要儿个螺钉？16右图所示的测斥管分别与3个设缶A. B. C相连通。连通管的下部是水银，上部是水，3个设W内水 而在同一水平而上。问： 1. 2, 3, 3处压强是否相等? 4, 5, 6, 3处IK強是否相等？/m = g：密度：13.6 g/an若hi= 100mm, li2=200mm.且知设t?r A H接通大气（大气丿尺强为760mmHg）求B, C两设备= g/m内水面上方的压强。 1一7用右图中串联的U型管斥差计测量蒸汽锅炉上面上方的蒸汽压。U形管斥差计的指示液为水银。两U：压强：35 kgFan?=Pa：4.7

3、atni =Pa：670mmHg=Pa；功率：10马力=kw；比热容：2 Btu/(Ib T) =/(kg K)；3 kcal/(kg "C) =J/(kg K)；流量：2.5 L/s =n/h：表而张力：70dyn/cm =N/m：5 kgf/m =N/m。1一2在气体状态方程中 0.082叱疋 kmol K求用以kJ/（kmol K）农示时，R等J：等少?1一3桝重油得到的燃烧气，经分析测知H中含&5%C6 75%Ch> 76%N“ 8%比0 （体积白分数）。试求温度为50D”C,丿衣强为latm时，该混合气体的密度。形管间的连接管内充满水.已知水银而与英准面的乖育

4、丽离分别为：hx=2 3m. h2 = l 2m h尸2 5m h<=l 4m. 锅中水面与基准面间的垂直跆离h5=3m,大气床强Pa=745mmHg.试求锅炉上方水蒸汽的用强吋1 一8根据右图所示的微差丿衣差计的读数计算管路中气体的表斥强po用差计中以油和水为指示液,贰密度分 别>j920kg/m3998kg/m3, U形管中油水交界面高差R=30Jmm。两扩人室的内径D为60mm, U形管 内径当管路内气体压强等于大气压强时，两扩大室液面平齐。1 9平均IK強为0.101 Mpa的某'体在076 mnv<3 nim的管道内流动。'勺气体的平均压强变为0 5

5、05 Mpa时，若 要求气体以同样的温度、流速、质量流量在管道内流动，问此W管道的内径应为多少？1-12如右图所示，密度为850kg/m3的料液从高位槽送入塔中，高位槽内液面维持恒定，塔内表斥强为 9 807x103 Pa,进料量为5 n?/h。连接恃为（p38nimx2.5nmi的钢管，料液任连接管内流动时的能量损失为30 J/kg （不包括出口的能量损失问高位槽内的液而应比塔的进料口高出多少米.1 13见右图，高位槽内水而高于地而8m,水从（pl0Snimx4nim的管道中流出，管路出口高于地而2m。在 本題待定条件下，水流经系统的能鼠损失（不包括出口的能量损失）可按计算，K中u为水在管内

6、的流速 m/so试计算：（l）A-A截面处水的流速：（2）水的流量（以n?/h计）。1 -1420 X：的水以2 5m/s的流速流经<p38mnv<2 5mm的水平管.此管以锥形1T与另一<p53mm><3mm的水平 管相连，如右图所示。在锥形管两侧AB处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的斥强，若水流经ABM 截面间的能呈:损失为1 5J/kg,求两玻璃管的水面差（以mm计）。1-15用离心泵把21TC的水从储楙送至水洗塔顶部，懵内水位维持恒定。冬部分相对位置如右图所示，管路 的直径均为q>76mmx2 5mm在操作条件下，泵入L1处真空表读数为185mmHg

7、水流经吸入管（包括管入 U）与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按与计算，由于管径不变，故式中u为吸入或排出管的流 速m/s,排水管与喷头连接处的压强为9 81x104 Pa （表压）。试求泵的冇效功率。L1-17内截而为1000mmxl200mm的护形烟囱的高度为30 m.平均分子S/j30 kg/kmoh平均温度为400*C的 烟气自下而I .流动，烟囱下端维持49 Pa的真空度。在烟肉高度范圉内大气的密度可视为定值，大气温度为2（TC, 地面处的大气用强为0 101MP&烟囱内壁的縻擦系数可取为0 05°试求烟道气的流量为若干kg/h.1-20-转子流鼠计.转子材料为

8、铝.出厂时用20r, 0 lMPa强下的空气标定.得转子高度为100mm时. 流鼠为10m3/hu今将该流量计用于测T=50-C. P=O15MPa5的氯气，问在同一高度下流量为多少？若将该 转子材料换为黄铜.问在同一高度下氯气和空气的流量乞为参少？1一21从设备送出的废气中含仃少量可涪物质，在放空Z前令其通过一个洗涤塔，以回收这些物质进彳號介 利用，并避免环境污染。气体流鱼为jOUUmVh（操件条件下），氏物理性质IjSUC的空气基本相同，如右国 所示，气体进入鼓风机前的管路上安装冇指示液为水的U形管乐差计，K读数为30 mm。输气管与放空管 内径均为250mm,管K、管件与阀门的当屋K度之

9、和为50m （不包括进、出塔及管出I I阻力）放空口与鼓 现机进口的垂直跆离为20m.已估计气体通过塔内填料层的床降为1961 Pa.管壁的绝对粗糙度列J取为 0.15mm,大气压强为0.101 Mpa.求披风机的有效功率。1一22用离心泵从井中抽水（如右图），吸水量为20m3/h,吸水管直径为（pl08minx4min,吸水管路阻力损 失为4904 Pa.求泵入【1处的真空度为多少？1T3如右图所肩储槽内水位维持不变.槽的底部9内径为100mm钢质放水管相连.管路上装冇-个闸 阀.跆管路入口端15 m处安有以水银为指示液的 U形制R差计，斥差计连接管内充满了水，测用点 与管路出口端之间的直管

10、氏度为20 m.与闸阀关闭时，测得R=600mm, h=1500nim：闸阀部分丿F启时，测得R=400mm, h=1400mmo擦系数A可取为0 025,管路入口处的局部阻力系数取为0 5,问每小时从管中流出多少的水：当闸阀全开时.le/d=15摩擦系数仍可5X0 025.问U形蒂压差计测点处的静乐强为多少Pa（表斥）？1一23在用水测定离心泵性能的实验中.当流鼠为砧吩时.泵出口乐强表读数为O.152Mpa泵入口处真空表 读数为24 66kPa.轴功率为0 24kW,转速为2900r/min.真空表与压强表两测乐【I间的垂直护离为0 4m ,泵 的逬出口管径相竽.两测压口间管路的流动阻力可忽

11、略不计。试计算该泵的效率并列出该效率下泵的性能.1一29用离心泵由頁空度为48 kPa的容器中输送液体.所选用泵的需要气蚀余呈为49kPeu该液体在输送温度 下的饱和蒸汽斥为26 66 kPa,密度为900kg/m吸入管道因阻力损失的爪头为0 20 米液柱,试决定泵的安 装位置.若泵入口端容酬改为敞口.该泵又应如何安装？第一辛浇体力学习题鮮冬1T 解:质S： 14 71kg；密度:1 36xio*kg/m3：爪强：3.43x12Pa；4 76x10%8 93xl(rPa：功率：7.46kW：比茲容：8.37xl(pJ/低gK)：1.256xio*j/(kgK):流呈：9m3/h：衣而张Jj：

12、0 07N/m：49 05N/moIT解:0.082叱疋kmoV K町沁3也】島kmol9 K答：Rf 8 31 kJ/(kmol K)1一3解：对于一般气体来说，可以认为体积百分数=摩尔分数.所以可由式(1-5)求得混合气体的平均摩尔 质量为：M* =工必內=44x8.5%+ 32x7.5%+ 28x76%+ 18x8%i 23.36g/mol 28.86 x 10-3/tnol0.455*g/w3PMm 101325x28.86x10"3RT 8.314x(273 + 500)答：该混介气体的密度0.455kg/m人讨论：误用(1-4)式计算，氏中PI用非500r, latni状

13、态下的数据代进去计算。1一4 解：绝对压强=740-100=640 mmHg由附录2充得lmmHg=133 32Pa故640111111电=8 53><1恂衣压强=_頁空度故表压强=一 1 OOmmHg = 1 33x 104 Pa答：设备内的绝对爪强足8.53x10/设备内的衷爪强足一133x19 Pa.15解：孔中心处静斥强:孔內麦面一张I杠面=Po+ Q劝 _Po=pgh =960x9 81x(9 6-0 8)=8 287x104 Pa8.287x10* xlx0.763.76x104 N圆孔受力：F=PxA,l=43.93xl07xf X0.0142每饰钉受力极限：Fh=4

14、=6050 NA=3.76x1Q<m62所需螺钉数：脸 6050答：最少需要7个螺钉.讨论；容髀内孔盖中心处的压强考虑了大气用强，可乂忽略了孔盖外的大气乐，错误地得出14颗螺钉的结论。 这样贰实是将空盖外的环境置F真空中.1一6解：(1) 1, 2, 3, 3处虽然是在同一水平而上，也是静止的，但竖管内液体注入情况不同，1, 2, 3, 3处不 是连续、均-的流体，故压强不相等.(2) 4, 5, 6, 3处是在同一水平面上的连续、均一、静止的的流体，故压强相零。(3) R =P、讥=PaW風=4 +以g(*-«)+Q质前=耳%盹2 = 2+(% 一加劝= 136x1(? x9

15、.8xQ76+(l-136)xl(?x9.8x0.1=889 积 ldpa 耳= E +-以)因 1 = 136x1 (? x9.8xQ76+(1 -136)xl (? x9.8xQ2 T.6&1 dACT答：(1) 1, 2, 3, 3处压强不相等。(2) 4. 5, 6压强相等。(3) B上方压强8.896x1(/ Pa C上方压強7.66x1(/ pa=1一7解：对于习题1一 7右图所示之b, c, d位置，有£ =弋)P.(為九)& =* Pg( - %)&二几。林g(4 血弋入)"厂入弋)= 9.807x136x103x(Q745+2 3-

16、1.2+2 5-1 4)+1x105x(1.2-2.5 + 14-3)= 3.64xlO5(Pa)答：锅炉上方水蒸汽的斥强是3 64X105P&1一8解：当管路内气体爪强等于大气斥强时，两扩大室液而平齐，则管路内的斥强在不同的P时，两扩大室液而差 r与R的关系为：VAR=O 3m AAr=D 003m920 x9.807 xO 003 *（998 920）x9.807 x0.3 = 256.55Pa答：管路内气体压强是256 55 Pa （表圧）。讨论：当扩大室截面积和竹截而积之比不大于100时，要考虑扩大室中液而的变化.PMp1-9解：刃T不变ZPq栽=puA = pu（«

17、D2）/4Tu,qm不变苕以。网，Do:莎Dl = D-JP/P, =（76 3x2）x10 -5 x/o ioi /0 505 = 0.0313 m答：管道的内径应为313mm1一12解：取高位槽内液面为1一1截面，出料口内侧液而为2T截而，则有：ui=0. Pi=0 （表圧）.zi=h：连接管内径为38-2.5x2=33mm=0 033my/36001 “ /u2 = 1.62w/s-x0 03324 R=9 807x103 Pa （表压）.z：=h：w.=o. 2坷= 3QJ 氏g.旦+歹1+牛+虧丄+歹2 +与+工幻根据柏努利方程：Q22马 “扌9.807 xl 03 1.622 m妇

18、丄 + +yhf =+ 30 = 42.85得 p 2 厶' 8502h=4.369 m答：高位槽内的液面应比塔的进料口高出4.369 m°讨论：应用柏努利方程时，要注总单位统-根据阻力计算的不同的丧达式，选用相应的柏努利方程式，如在习题 112, 1-13, 1-15 中。1一13解：取高位槽内液面为1一1截面，出料口外侧为?一2截|何，则有：ui=0, U2=0, zi=8m, Z2=2m, Pi=P2=0 （«压），We=0o管道出口局部阻力系数C=i工切=6 5” 2 +/ x 仝=7” $所以全程能量损失2由柏努利方程.g（z】F厂习厂九解律速度为:u=2

19、 90 in/sq. = -d窣iu = -x0.12x 2.90 = 0.02276刃* /s = 82w在截面1一1与22之间列柏努利方程可得: !h 44答：(1) A-A截面处水的流速是2.90 m/s(2)水的流鼠是SZirf/h 1 14解：dA=38-2 5x2=33 mmO 033m ； c1b=533><2=47nim=O 047m :Ua=2 5 m/s；根据连续性方程式（l-33b）右-x0.0332 x2.5= 1.23 刃/s-xO.04724ZA=2B蚪+攵=辺+吃+工知由柏努利方程可得：2 Q 2 Q1门2+ 工®) =998 2x(丁2.5

20、2+ 15)-867Pa - -88.6刃加禺0答：B处玻璃管水面比A处玻璃管高88 6 mnu 1 15解：取截面0为槽中水面.1-rttffi为泵入口处.2_2截面为排水管与啖头连接处得截I仏 则有:Hj=O. Zo=0> Po=0 （表丿k）：ui=u. zi=1.5m> Pi=185mmHg （表丿衣）=2 47x104 Pa：U2=u> Z2=14m R>=9 81104 Pa （表HO。2 gZ + 冷-+垃 + 工®I 7所以.在截耐一（T与1一之间有：乙 Q9.81x1.247xl° 4-2x2 -0 g|J：2998.2解律速度为：

21、u=2.0in/s+旦+ + % = 啓+旦+ 牙 + 工切即严皿+害:+雾：+心2.0解律外加功W.为：W.=285 65J/kg所以输送设备对流体所作得冇效功率Pe可按式(1-43)计算:E =盼矜。.285.65xlx0.07P x2.0x998.2 = 2257. = 22*答：泵的冇效功率2257kw 1-17解：査表得，2(TC时干空气的密度，几=120勉/龙PM= 101300 xsox 烟气密度,RT 8.314x73.2*400)同理.°"5427熠/«?,两者相差很小，可近似认为是常数,以平均值P = (Pi+Q2)/2=Q542&g/

22、"彳g在烟囱内任一截面.C=c5st ,故口亦按常数处理。由此以烟囱下端为1一1截而，:端为22截面，列伯努利方程并整理得：尺=月十碑2+边？/以磁计人一 49畑占=5歹2=-49 + (炖-刀輕=-49 + (1.205 -0.5428)x9.807x30 = 145.83Pa由十是矩形截面.当量直径为 a + b 1 + 1.20 05x2Lx1.09护0.5428 737狹u=竺竺=19.760.3735皿=Mpx3600 =19 76 x1x1.2x0.5428 x3600 =46335 kg/h答：烟道气的流量为46335 kg/h 讨论：注意烟囱上下大气用强不一样。习题1

23、21中吸收塔勺入口的大气压强也不一样.1一20解:(1) 200 O.IMPa的空气密度为P01x10x29x10-3RTX 8.314x293.250r, 0.15MPa的氯气密度为PM 0.15x106x71x10-3RT2&314X323.23.96kg而铝的密度pn=2670kg/m3根据转了流量计的流量计算公式（1-47）VfP可得：缶Pi(pfi-P2)_ 卩 19x(2670 3札 ° 刃g- Pi) #3.96x(2670-1.19)所以.qv2=0 548xqvj=0 548x 10 m3/h=5 48 m3/h（2）转f材料为黄铜时.pn=8600 kg/

24、m3 8600 719.795 p八-p、V 2670 - 1.19所以.对空气：qv3=l 7956x=1.795x10 m3/li=17.95 m3/li如= % - ° = J8600-3.96 = 1 7956 对氯气：知 PnP, V 2670-3.96qv4=l 7956x1 79565 48 m3/h =9 84m3/h答：测&T=50r, P=015MPa F的氯气.在同一高度下流量为5 48m3/ho转f材料换为黄铜.在同一高度卜氯气的流呈是9 84 m呱 空气的流殳为17.95 n?/h。1一21解：由已知条件含附录:十空气的物理性质（101 33kPa）

25、可得气体物件圖，牛 196x10"以进I为1 1截面.放空口内侧为22磁面.列“093PaS-柏努利方程.好十必+号淞力+手+ H?厂Q(1)以表压计算.P =+= Pq +1000X9.807X30XIO-3 =/； +294 3-好-Pa. +- Pa. +1000X 9.807X 30X1Q-3 乡 +294.3才冷5赢乂总尹20.3寫“严& .如.0.25X20妙 1.093 .，上.吐.A1.96X1Q-5d 250査（化学工程坯础图1.28竹内流体流动沿程阳力系数曲线国得进出塔管口阻九S守u 沁 少05（出口,歛1（入口/P1塔内阻力降.r 2=1961 “ Pa

26、.AP 1 管内阻力降，73f2J旳B A-p d 2。工幻=苗1+的2 +的3,将I.述数据代入方程式可得g 裁+遐凹+ P厂片+ Q工切1 093x0-1.093x9.807 x20 +_ 仏-235 - (pa - 294.3)2+ |- + 0.01x2L|x1.093x20.372 +1961 (40.25 丿-2901.5 pa.*. P » pWA - 2901.5x 20.37x0.25xx 0.252 = 2.9 叶答：鼓风机的右效功率为2.9 kw=3600 x托 x 0.108 2 x 0.004)?/4 _ ° ?°?m2/s以水面为1一1

27、截而.泵的入口为2-2面.列柏努利方程.o 月"丄以；迄幻=1000 X9.807 X5.5 耳丄X 1000x0.7072 *49042 2马八刃.1 kPa(J lO答：泵入口处的貞空度为59 1kP&1一23解：(1)当闸阀关闭时，水处于静止状态.故1点与2点汗强柑等，F、- Q贰晶Q器饥-13.6X103 x9.807x0.6-103x9.807xl.5 -65315)储槽内水位高H为P-P°65315H = 6.66 mpg 9.81x1000取储槽水而为1一1截而，压塾计处为22截而，列柏努利方程得环+血+牛+ =歹2+空+午+工幻(1)p 2p 2 J

28、U1=O.P1=0(W0，整理(1)式得盯口 +咗+刃/厂空沁S主+咗+ (0.5 + 0.025x11)以PgP&2g0.1 2g辱站凝7 57 025 Jl)红Pg0l 2g iu2&(习-(R竺-力)2x9.81(6.66-(04 -14)Q 一11.5 + 3/753.13 m1.5+3.75:,qY-uA-u S =3.129xx0.12x3600 = 88.4544川/h(2)取储槽液面为1一1截面，出水I为33截面列柏努利方程可得： 屮冲2d 2P&冷灯+Q工幻冷灯+1"653】5 和 02+ 0.5 + 0.025Xx03X 2解猖，U =3.

29、506取储槽液而为1 一1截而.压差计处为22截而列柏努利方程可得:ni/s>21565315 = / +2x103x3.5062 +|0.5 + 0.025x|xio3 x°】丿3.5062 = 3.3xl04 pa答:(1)每小时从管中流出88.45 m3水Pa (2) u型IT乐力计测点处静压强为3.3X101一28解：取泵的进出1测丿尺点为两个截而列柏努利方程可得:Uy 18 + + + Wq = z2g2 oui= u：, zi=0. z： = 0 4m» Sht =0.将上列数据代入柏努利方程可得:We = z2g +P 0/汀？i | P. + 152

30、xlO)(R- 24.66 xl0)10180 .6泵的扬程为:HeWeg180.69.81Pe-q.Htpg = 2Lxl8.4xl000x9.81 = 1.30 kW宓：流体所做的仃效功率为:3600厂色= 122 = 53%泵的效率为：P 2.45答：泵的扬程为8 4m,流®26m3/lx<j-效功率1 3kW,效率53%.m.1-29解：由题意知° = 900 kg/m3,尺=kPa,工"=0,2kPa.pg = 49VDa =101300-48000 = 53300力厂丄近-尺）-朋-工HP&=（53300 - 26660 - 49000）

31、-0.2 = -273*900x9.807"m由J求出的允许安装高度是负值，故要求泵的进口安装在水椚液而的下方2.72m,所以，实际安装高度可取,-273 -1 = -3.73 m ,（2）由于容器敞口，P°- " 101300 Pa./<-101300-48000 - 53300°m.为安全起见，实际安装高度可取，2-705 1 = 1705 mo答：（1）泵的进口安装在液面下3 73 m o（2）泵的进口安装在液面I.方1 705m。讨论：安装高度与当地人气丿衣、操作条件右关。第二章流体流动与输送1解：比=R -瑕E|J133xlO_3Pa =

32、 98.7 xlO-3 = £ -坷 n f = 85.4 xlO'3PerH= 85.4x10_3P6?-98.7x10_3P=-13.3x10*6?2解：兀r 兀于de = 4x -44_ =（d 氏）=70兀d、+兀41-3解：对F稳定流态的流体通过圆形管道.有若将胃径减小一半，即=2 =>=4即液体的流速为原流速的4倍. 4解：d 2gHq-人円 z4辽® “ J空 几一 d2 2g5右厶.以1 2 2gx=64/ 旦 仪dupU2 =4ulfZ 1= Zj.d j= 2d）64 LzHf2 d2u2p d2 2g Hf、64“LxdyUxpdx2g6

33、4/ Lz 对Ha _d.u.p d】2g巧1 64“ S（押心=1=16"丄丄丄 2x1 2 16 4得到：Hf2=16Hfi 即产生的能最损失为原来的16倍。6解：1）雷诺数Re = 其中 p = 1000农 ni"3 u = 1.0ni ,d = 25mm = 25 xlO'3m，/z = lcp = 1Q3Ps s=25000 ,故为湍流。n ptid _1000xl.0x25xl0-3战 Re =z/z10"310"32）要使管中水层流，则Re <2000 ,即Re = 1000 x 25x°J/?r <2000

34、,解得u<0.08n?7解：取高位水槽液面为AA截面为20截而，由伯努利方程得到:其中二 1=10仙6 = 2加；，p、= p、;ii=O;Hf = ZZ,贝iJ10 = 2 4-+16 15?Z-f g2x9.89.8解得1) AA"截面处流量”=心t U = 2.17加 2) qv=Aupt 其中A = -7rd2 = -x3.14x(100xlO-3)2 = 7.85xl0_3m244u = 2.17m, q v= 7.85 xlO-3 x 2.17 x3600 = 61.32"% 8解：对1截面和2d截面，由伯努利方程得-+ P + Z+ 几 + U?+ _&

35、gt; + Pg 2g - pg 2g其中二I =二2,Pl =功0 = pgh, Ux = Q.5m-sp1 = pghy弘=(咚)2x0.5 = 2" J 5 + 仝二丄=0.19 d； 0.12x9.82x9.815.解：选取贮槽液面为截面，高位槽液面为U截面，由们努利方程得到:Zj + + Ht = z-, + + HfPS 2g- pg 2g其中：二1 = 2加,二三=10加;© =心=0P, = Pv« = -lOOmmHg= -13.6xl05x9.8x0.1 = -13332.2pac -13332.2 ”“)9.6 ” 1000、2 + 比=10

36、 + (+ 4x)pg9.8980H. = 12.08 + + 133322 = 14.08 + 1.388 = 15.4689.8980 xg口15.468 x2x-x(53x10'3)2x980P =邑型乂 =4= 0.655kw102 10217.解：取水池液面为截面，高位截面为20截面,由伯努利方程得:Pg 2g- Pg 2g fo f其中：z】 = 0,Zi = 50加;°一卩2 = 0, H/=2%8， = 50 + = 52.05p=.p = 52.05x36xl000 = 8()5kw102/7102x0.6x360019解：取贮槽液面为1J截面.蒸发器内管路

37、出门为20截而，由伯努利方程得十旦+M+07+厶+出+叭 Pg 2g pg 2gA =°»其中,z1 = 0,z1=15m;, p2 = -200xlO-3 xl3.6xlO3 x9.8 = -26656paH -120/H 厂 /9.8=24.97 9.89.8x1200厂 H.s p 24.97x20x1200.P = " " = 1 632kw102102x360020解：1）取贮水池液面为1J截面，出I管路压力表所在液面为2二截面.由伯努利方程得:”12026656H. =15 +H盒说讥7吩嗨“其中，Zj = 0,z2 = 5.0m;Pi =

38、0,p2 = 2.5rnr22.5x8 = 2 45x05po.or1a8忽略出水管路水泵至压力表之间的阻力损失,36则：衡算系统的阳力损失主要为吸入管路的阻力损失：HW = 3600x/(76xl0-3)2=2,2比“0+2.45皿+竺+耳1000x9.8 2x9.89.8= 5.0 + 25 + 0.25 + 0.02 = 30.27邑沁= 30.27x36x1000 “oe102102x36002）兀儒产若"3）取贮槽液面为1J截面，水泵吸入管路上真空表处液而为20截面，由伯努利方程得:其中：Z1=0,z2 = 4.8n?; p1=0.j?2 = ?忽略进水管路水泵中真空表至水

39、泵之间的阻力损失，则:衡算系纽的阻力损失为吸入管路的阻力损失:p2 =-(4.8 +l.l22x9.80.298)x1000x9.8 = -49600pa得真空表的读数为戸、如=49600PQ23.解：1）取低位槽液而为1J截面，高位槽液而为2d截面，由伯努利方程得: 十旦+处+比二+厶+圧+巧PS 2gpg 2g其中，Zj = O,z2 = 20n?; pY = Q9p2 = 0 » H f= 5,He = 20 +5 = 25w, =25x9.8 = 245 J/kg2）在管路A、B截而间列伯努利方程得：二八旦旦+匹+巧Pg 2gpg 2gPaPg Pgd lg7性箸気SPa-P

40、b = g- PhQxgR+ pH20 xg x6PA - PBg- Ph20> x 尺 + PH20 x 6PH2OLd pHg- Ph)o)xR 七卩和0*6-J2 驴云x(6)Ph：O3)4)x 0°5 X0.504 =203加 6x0.0225x2.03x-x0.052x1000P = 0.976hv102根据静力学基本方程式：Pb + Ph2oS +H) = pHggR 4 pQ>Pb = PHggR'+ Po - Ph-oS + H)Pa + PHggh = pB + 卩翻6 + PhioS _ 尺)+ PHsSPa = Pb + Ph2oS - Pr

41、ogR + PgR>Pa = PnggR'+ Po - Pmog(6 + H)+ Pmog6_PH2ogR+PHggR>Pa-Po = PHggR - PhioSH + (pHg- P'JgR=13.6x1.2-1x1+ (13.6-1) x 0.04)x9.8x1000= 1.55xl05pfl第三章传热逑程1解:Afq-社仓+玉+刍 A A1150-30-02 01 0.006L07 0JL4 4511200.187-0.714-0.00010.9011120 =1243"/胪q'= 300 = 1120二 另尺 + & = 3.739

42、 m2 Wx W +坨)& = 3.73 - 0.901 = 2.83°C-m2-旷1（7； 兀）_ （7； 耳）M2兀讣入2兀LQ_T)_ 2兀LU-T)v i c；4i - d4 0；乜0 _2 兀(260 - 35)三=1 . 551I|i|16 ”200.2 n 250.07558514132x3.14x2250.223 ； 0.7881.4350.0139 + 3.94 + 6.214160.20.0071"=138.96“ 加10.168220 + 1804解：空气的定性温度T= 200°C2200°C时空气的物性参数为：0 = 0.

43、746怨加彳2 = 3.91xlO*2F7n?"1“ =2.6x10巧巳sCp =1.034灯农°Cu = 15刀？昇如=0.0歹竺竺賈性他如/2.6x10-'>z = l.O34xlQ3x2.6xlO-o68A3.931x10"-a = 0.023(尽严(尺严d= 0.023x *931x10 % (1.09 xlO4)os x0.68°30.0254=53.31V/nr-K5解：水的定性温度T= 40 + 20 =30°C230°C时水的物性参数为：p = 995.7Kg I胪兄=0.6176" J L“

44、= 80.07x10乍马sC； =4.1747-°C0.023# (尺)。乜严a当 u = lm - s1 时，80.07 xlO"5尺严皱= 0.02x1x995.7 =2486864.174 xl03x 80.07 xlO"5 e 一0.6176= 5.41« = 0.023 x 0 6176 x(24868.6)0Sx(5.41)°40.002= 4583.5W/"FK当"=0.3时& =包£ 二>7460.58 ,此时，2000<Re<10000-±y -. = 0.02

45、3x38.85x1.965x7460.580sx(1_±) = 1638IT/n22-oC7解：甲烷的定性聪"竺严=7化0°C条件下：p = 0.717Kg/m3 = 0.03PT-nr1-AT"1/z = l03xl(r'£ sCp=1.7KJ如 L由丁甲烷足在非圆形管内流动，定性尺寸取de=4流体截面枳润湿周边-x0.192-37x-x0.0192=4x A4= 0.0255x0.19 + 37 x x0.0191.03X10"5如= 0.0255 “Ox 0.717 “7728 7空 J.xloqglOJodA0.03由

46、丁甲烷被冷却，11 = 03a = 0.023()08()03=0.023 x 0 03 x (17728.7)0S x (0.584)°3 0.0255=0.023x1.176 x 2505.77 x0.851 = 57.1“ 巾7恳7若甲烷在管内流动:1.03X10"5=0.015x10xQ;717 =10441 75 q=642"TL8 解：的=40 15 = 259 ,A7；=130-33 = 97oC（逆流）97 - 25 c“/ =531°CI 97/n 725在按照折流校止33-15130-15= 0.1633-159=097几= 0.97

47、x53.1 = 51.5°C9解:(1)0二 g/pS-巧)= 1.25xl.9xl03x(80-30)118750J<1(2) A71 =30-20 = 10°C ,A 7； = 80 - 40 = 40°CATtn7； - A7；40-10c= 21.64 °C,A 7；14ln -n(3)0.02510.0250.0025x0.025 “r 5+ + 0.21 x 10 1.7 xlO3 0.85x103x0.02 彳.0.025-0.02t 0.025+ 0.176 xlO"30.02= 0.00251n?2 -AT(4)eN =

48、 L_K叽 395.91x21.64Wl=13.74m2118750若近似按平面壁计算，则C 1114)C CR = =+ + 氏 0R% % An110.0025_3= + + 0.21x10 3 + 0.176x10 31.7X1030.85 X10345K = 453.26 = 12.11n?210解：(1) dQ =16x10_3/7? , dt =13xl0_3n7 ,1.5xlO_3n? l/d+些+丄、 / m施%丿'161.5x10_3x161 'J3X100040x14.590?=1/(1.231 x IO-3 + 0.0414 xlO-3 + 0.011)=

49、 815Wn?7恳7C)/(161.5x10-3x161 =1/ +/ (13x100040x14.5180)=1466"77严恳7G)&o 1n, %)十十匕4 Mf 161.5x10_3x161 + (13x200040x14.590)=l/(0.616xl0"3 + 0.0414 xlO"3 + 0.011)=8578“刀厂2&一】11解：4 = (片一3) = g：nCp(T E)50%C厂 25qmCp60(2)4=叭50g4 = (石-f；)70九4 =g”Cp(f；£；)t-t2 =35 , r； =50空二22 = 69.

50、81,413S-ln 30(f_ 7QQmCpJ kMm又流量及物性不变，禺=他70gQ鱼=/A 50%Cp/如 70x92.5土 =生=1.855 ,厶=1.855m 厶 A-Z312 解:(1)=193%600 x2.88x103x (90 - 50) = 230 x 6 x £ = 61.76x103 = 230x6xA/w& =4475°Cm90 一 £_32g严厂皿.75"32 = 29.5°C0 一 50gC 2Tm kg叭=Qcpd(Ti-T2)=口心亿 f) 61.76xl03 = 67x4.2x(29.5-18) g诫

51、=1.279x10? = 4.6焰/?第三章习題和茶案1温度为10°C及30C,总乐为lOlKPa的空气和水接触，空气中氧的体积百分率为21%。试求：(1) 氧的最人浓度(心、Ca> :(2) 溶解度系数。解1(TC时氧气的E=3 31*1的cpa,空气中氧气的分压为Pa=101*0 21=21 21kpat所以平衡方程可以表示为: Pa*=Exa=3 31*19xa所以：XA=PA*/E=21.21kpa/3 31*lC=64*l(y530C'时水的密度为卩忙995 71<曲3,所以H=*/EM=995.7*12/3 31*13*1802=1 67*105mol

52、 m-3 Pa4又Pa*=Ca/H所以Ca=Pa*H=1 669*10-5*21 21+10M SSmolAn32已知在1 OUxl/Pa下，2(TC. 100g水中溶冇,溶液上方的平衡分压2026Pa<> 求：(1) 解度系数H(molm3pa-i)：(2) 以Y相分压与液相糜尔分数之间关系表示的相平衡方程：(3) 相平衡常数；(4) 总压提高一倍时的E、H、m值。解：(1)液相中HS的物质的量的浓度为Ca：m(H2S) 7.821 *10-3 小Ca= M(H2BW 34VnzK/p =100g/998 2* 103由，得到：CA=2.296molAn3H=Pa*/ Ca=2

53、296 molAn3/2026pa=l. 133*1 (T3 molmPa4(2) ： PC水的密度为99A伙亦3,所以：g ZHM=998.2* 103/1.133 103* 18 02=4 889* 107p a相平衡方程为：Pa*=E xa =4- $89*107 xa(3) 相平衡常数m为：m=EZ 889*107/1 013*10M83当其他条件不变的时候，总压增大一倍有E,H不变，但是m=m/2=2423.在3O3K下，SO2分压为3039Pa的混合气分别与下列溶液接触：iVSO： 25 60 mol m*3 的水溶液；含SO? 36 25 mol up的水溶液；求这两种情况下传质

54、的方向和传质推动力(分别以SO/(相分压差和液相浓度差表示)。已知303KM， SO?的E= 4 79x1 闻a。解：30匸水的密度为995.7kg-in3丄=EM 一995.7x 10'4.85xl06 xl8=0.0114mol-m 3-Pa(1)与Pa = 3039P°呈平衡的液相浓度为ca = Pa II = 3039x0.0114 = 34.64 mol in' > 25.60 mol in' 所以发生吸收过程，传质推动力为：cA* 5 二 31.64 - 25.60 = 9.04mol in'与%= 25.60 mol-m*3呈平衡的气相分压为:36.250.0114=2226 Pa传质推动力为：pA - pA* = 3039 2226 = 813 Pa(2)因为 36.25 inol-ni3 > 34.95 m