化工原理-修订版-天津大学-上册课后答案

第一章流体流动习题解答1.解：真空度＝大气压－绝压p p绝压

p真空度

(98.713.3)103Pa表压＝－真空度＝-13.3103Pa5.解：如图所示标记等压面2，3，4，大气压记为pap p2 ap p

p g(hHg 1 g

h) (1)2h) (2)3 2 H2O 3p p g(h

2) (3)4 3 Hg 3 4432p p0 4

H2O

g(h5

h) (4)4将以上四式相加并代入已知量p 99.3103Pa ha 1

2.3m h2

1.2m h3

2.5m h4

1.4m h5

1.3mp p0

(hh1

hh)3 4

g(hh5

hh3

) gH2O99.3103(2.31.22.51.4)136009.8(3.01.42.51.2)10009.83.645104Pa3.72kgf/cm28.解：(1)取高位槽水面为上游截面11'，管路出口内侧为下游截面22'，z1

8m,z2

2m (基准水平面为地面) u1

0,pp1

0(表压)，化工原理-修订版-天津大学-上册课后答案AA'处的流速与管路出口处的流速相同， u u (管径不变，密度相同 )A 2在截面11'和22'间列柏努利方程方程，得

gzu2222

h ，其中f h 6.5u2f

u22

6.5u29.81(82) 解得uuA2

2.9m/s(2)Vh

uA2.9

4(10842)103

360082m3/h10.解：取水槽中水面所在的平面为截面11'，并定为基准水平面。泵入口真空表连接处垂直于管子的截面为22'33'那么有 z1

0 z2

1.5m z3

14m u1

0 u2

u u p3

0(表压)p 24.66103Pa(表压) p 98.07103Pa(表压) 1000kg/m32 3在 截 面 11' 和 22' 间 列 柏 努 利 方 程 ， 得p u2 p

u2 1gz 1 2gz 2 h

h 2u2 1 2 2 2

f,1 f代 入 以 上 数

值 解 得

u2m/s4wuA1.994s

(762.52)103210007.9kg/s再在截面11'和33'间列柏努利方程，得11pgzu211 1 2

W p3e 3

gz u233 23

f,12h

f,12

h

f,1

h

f,2

12u2We

261.3J/kgN Wwe e

261.37.912.26kW16. 解：(1) Re

du141031850

1487.5 流动类型属层流 8103(2) 对层流流动的流体，其瞬时速度和半径之间的关系如下：pu fr 4

(R2r2)2/10化工原理-修订版-天津大学-上册课后答案而平均速度 upf8

R2 于是当局部速度等于平均速度时，有R2r2

R2，即当r R时，管路中的瞬时速度和平均速度相同。2 2R7mm 所以r

R 4.95mm2定义上游截面11'，下游截面为22'，对直径相同的水平管路pp1 2

pf根据哈根~泊谡叶公式，即pf

32lu 则液体流经的管长为d2(pp)d2 (147127.5)1030.0142l 1 2

8 14.93m32 u 32 11000V d18.解：流量不变，u S 当d' 时，u'A 2根据哈根~泊谩叶公式，有p f d2

当u'4u，d'd时2p'f

32l4ud( )2d2

32lud2

1616pf220．解：在反应器液面11'与管路出口内侧截面22'间列柏努利方程，以截面11'为基准水平面，得2p u2 p

u2 12gz12 1

1W e

gz22

hf,12其 中 z1

0 z2

15m u01p26.7103Pa(表压) p1

0(表压)42104u23600[(7642)103]21073

1.43m/s3/10化工原理-化工原理-修订版-天津大学-上册课后答案PAGEPAGE10/10pW 1pe

g(z2

z)u221 22

f,12

26.71039.81151.432 h1073 2 flu2173 hf

其中，

h hf

h'f

对直管阻力h f d 2Re

du

(768)1031.431073 1.656105

0.3mm 那么 6.3104/d0.3/(76.42)0.0044 由/d和Re1－27可查得0.029h 0.029f

50 1.43221.8J/kg 对局部阻力 二个全开的闸(768)103 2阀 20.33m0.66m 五个标准弯头 1.65m8m进口阻力系数 0.5 孔板的局部阻力系数 4l u2 u2 0.668 1.432 1.432h'e 0.029 4.5 8.378J/kgf d 2 c2 68103 2 2W 17321.88.38203.2J/kg 该 流 体 的 质 量 流 量ew2104/36005.6kg/s Ns

203.25.61128.9WNNe

/1128.9/0.71.61kW第二章流体输送机械习题3.解：要核算此泵是否合用，应根据题给条件计算在输送任务下管路所需压头H,Qe

的值，然后与泵能提供的压头数值比较。由本教材的附录 24(2)查得65Y-60B泵的性能如下： Q19.8m3/h，He

38m，r2950r/min，N 3.75kW55%，(NPSH)e

2.7m 在贮槽液面11'与输送管出口外侧截面22'间列柏努利方程，并以截面11'为位能基准面，得p u2

u2 z 1 1 H z 2 2 H1 g 2g e 2 g 2g

f,12其中，z z2 1

5m p1

0(表压) p2

177kPa(表压) uu 01 2 Hf,12

145m 760kg/m3 输送任务所需的压头为H 5177103533.74mH38me 7609.81所需流量Qe

15m3/hQ19.8m3/h，符合要求。由已知条件确定此泵是否合用应核算泵的安装高度，验证能否避免气蚀。由柏努利方程，完成任务所需的压头：H

pv(NPSH) Hg

r f,01(101.3380)1032.710.84m7609.81泵的安装高度1.2mHg

，故此泵能正常使用。5.解：由附录查得操作条件下清水的饱和蒸汽压，将已知的HS

'5m换算后代入(Hg

H s

f01

u2 便可求出H 。)12g g)1由附录可知70C时 /m3， 31.164103Pa水 vH Hs

'( pa 10)( g

0.24)1000vvH2O a H2O5(

98.1103

10)(31.164103

0.24)1000 977.89.81 9.81103 977.82.037m由此可知泵的允许装高度为Hg

H u21S 2g1

f,01

2.307101.037m第四章传热习题解答7：解：平均温度差为tm

(15015)(10040)92.5C.ln135C.60nWCphn

t t2

4015 0.5.Wccpc

TT1

150100C.80C时，由热量恒算：C.QWcC.C.

(15080)Wccpc

'15).解得：t2 2

'50t'm

(15015)(80ln13530

0由传热速率方程分别可得：原换热器：Wcnpn

(150100)kstm

kndL92.5.新换热器：

Wc (15080)ks' t'k70.npn mL'7092.511.85m.50 7010.解：由传热速率方程。S Q 其中k tQWc n pn

T)1.251.9(80119kw2t m2t m2lnt tt2t11(8050)(3020)ln3010Cbddd1d 17001bddd1d 1700

25 25k C)C)

45 22.5 85020k 4722w/(m2所以：S

119103

13.9m2Qk tmQk tm47218.2QWrVrs s其中：

PM 10133078 2.69kg/m3RT 8.315103(27880.1)16502.69Q 3941034.86105w3600冷水出口温度可由热量衡算求得。即：QWC (te pc

t)t1

4.86105360020360004.18103Ct (80.120)(80.131.6)54.1CCm

80.12080.131.6则：S

4.86105

20m245054.1C1．解（1：冷却水的出口温度t905045054.1CC)C)Cp.正丁醇

/(kg由总传热速率方程t m

Q ，其中：KSQWC n pn

T)2

1930C3600C

2.98103(9050)6.39104Wt m

6.391042306

46.3（2）.冷却水消耗量忽略热损失,由换热器的热量衡算.WC (tc pc

t)WC 1 n pn

T)219302.98(9050)cW 4.187(29.818)c

4820kg/h V 4.82m3/h 1000第一章 蒸馏的习题解答8.解：精馏段操作线斜率RR1

0.732R2.61精馏段操作线截据为

xDR

0.263所以：xD0.263(2.611)0.95提馏段操作线与对角线交点坐标为yxxw

，故xw

0.0748由两操作线交点0.723x0.2631.25x0.723x+0.263=1.25x-0.0187 解得y0.7230.5350.2630.65因为露点下进料故q线为水平线，可原料液组成x =y=0.65F11.解:由相平衡方程得2.5x

x0.535y11)x

（1）11.5x由操作线方程知y R x

1.63xD xx

0.957

0.62x0.364（2）R1 R1 1.631 1.631联立（1（2）解得x0.365y0.59由最小回流比的定义，上述两方程的交点必是q线和平衡线的交点因为xxF

, yxFxF

可知原料液为气液混合物(1q)yqx由q线方程可得 0.44(1q)0.590.365qq0.6672/3注此题还有其他方法可解

0.8812.（1）xD

0.95y,xL L

0.88代入平衡方程0.95

1-0.88解得2.59x 2.590.79y与x1

yL 1

111)x1

0.90711.590.79则0.907

R 0.88

0.95R1 R1R1.593R xDyF当q1

min y FxF

F2.590.5F1)Fy 1x1)FF

0.72211.590.5

0.950.7221.032min（2）由FxF

0.7220.50.96,F1000.95198kmol/h0.960.5第二章吸收习题解答7..解:总吸收系数1KG1 1 1

11 1

1.122105kmol/(m2skP)ak HkG

1.55105 1.9552.08105气膜P助在点P助中所占百分数.1/kG

1.12272.31/k 1/HkG C

1.558.解:吸收速率NA

K (PG

P)A由上题已求出kG

1.122105kmol/(m2skP)aH1.955kmol/(m