化工基础（第四版）课后答案-福建师范编

1流体流动和输送1、液体高度： , 器底所受的力：压强：CCl4,其读数：2、人孔面积： 压力：槽壁面积：槽壁所受压力：3、 4、6、（1）求空气的体积流量流通截面： 体积流量：（2）绝压：空气的平均分子量： 当时温度：空气密度： ∴质量流量：：7**对容器A 孔口流速 体积流量：：流出的总体积：剩余部分为非稳定流动，所需时间：对于容B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。81－1，，2－2，间列柏式，在操作条件下，甲烷的密度：水柱压差计读数：9、：：，10对孔板流量计 流量与流速度关系 ：：，当读数为80mmHg时， ，即误差＝1.2%读数为20mmHg时， ，即误差＝4.9%11、体积流量： 质量流量：导管中苯的流速：12、忽略阻力，， ， ，将数据代入，得体积流量：13、 ， ， , ,∴＝ ， 空气流量：质量流量：，∵， ， ，解得， ，体积流量：14、当量直径：流速：湍流15、相对粗糙度： ，查图得16、， ，查图得H1=0，H2=10，v1=0，v2=2.2，P2=0，17、 用试差法求流量，∵λ＝f(Re),Re=f(v),难以直接求解。之间，表压），v1=0λ＝0.0235，校核： 基本相符。18、强烈湍流时，λ可看作常数。，,10=1.2764×10-6/d5d5=1.2764×10-7，∴d=42mm19、（1）、、、20、（1）、 ，增加3倍、、 ，增加1倍21、（1）、 , ,,,∴（2）、 ， ，， ，22、 ，λ＝0.034,有效功率：轴功率：23、,H1=0，v1=0，H2=15，v2=0.74，P1=P2=0（表压）∴ 理论功率：轴功率：24、，∴ 主管中水的流量：支管中流量：25、支路管道26、40mm水柱＝0.4kPa(表压)，绝对压：101.3+0.4=101.4kPa50℃空气密度：空气在导管中流速：, λ＝0.026输送功率：效率：27、（1）、更换后，输出量为： 扬程：（2）、两台并联12.5m10m3/h时，实际串联两台的扬程总12.5m。28、30℃时水的蒸汽压： 当地大气压：允许安装高度：现安装在水源上3m处，不能正常运转。20℃水蒸气压50℃水蒸气压：12.23kPa，202.33kPa＝12.23-2.33=9.9kPa=1.01mH2O20m3/h时，30m3/h，Re1为设备条件，2为模型条件，31、（1）、（2）、 ，（3）、 tA

0.240.24

960Wm21、a、散热速率：

0.9

0.6t2t1

0.9

444℃1 交界面温度： 1

0.24 tA

0.240.10.24

360Wm2b、

0.9 0.09 0.6

tt

tt/A700960732℃2、根据，A 1 炉气温度： 1 30/A6096012℃3 3外界温度： 2R13、各层砖的热阻：

1

0.240.241.0

2222

20.15

6.6672333

0.240.2670.9t1t312

t3t43

1 2

3

0.2670.246.6675500.2671.6322 90

，∴

20.21m4t308030

t150302005030230℃1 2

∴ 2 505、求散热速率 2t 23.1412030 49Wl 1lndn1

1ln0.0481ln0.0881ln0.128 mn dn

45 0.042 0.15 0.048 0.05 0.088求界面温度，设管外壁温度仍＝30℃不变。tt

120492.97103120℃2 1tt

2l d1 1 d2

21 d3 49 3（ln3 1 2

＋ ln )120

(2.9710

l1

d1 2 d2 2

求散热速率,(只包石棉40mm，管外壁温度仍＝30℃不变。) 1t4 2400 64Wl 1lndn1

1ln0.0481ln0.128 mn dn

45 0.042 0.15

40mm，＝30℃不变)。 565.5

28.8Wl 2.97103

1

ln0.128 m0.048

Wm2.K，304kPa饱和蒸汽温度＝134℃r2

242 r21 ，∴m

242122.5mm2

不保温时： t1t2 2.440 7Wl 1

rm

1

1

0.003

1 m 1t2l 11r1

1

22rm2

12r2 23.1413420 107.7W

1

0.003

0.03

1 m lnr

ln902lt

1

1.571 r2

lnr

ln r 307、(1)、 1，

1

2lt 1lnr2 1（2）、

r1 2r21lnr2

1ln90 1 r1

0.15 30

1lnr2 1

1ln60 1 1 2

0.15 30

0.746t

2lt2010.15

1120.045t=110℃ 2l300t 2lt20 1

0.025

10.10

ln0.0450.045

1)

δ＝0.02m=20mmtm

2001759、（1）、并流（2）、逆流

tm

(20025)(300175)149℃30017510、用狄丢斯公式计算

Re0.0221.2850112200.0020.12

，符合应用范围（Re>10000，0.7<Pr<120）0.023 Re∴ d

Pr0.40.023

0.12

112200.841.70.4969.2

Wm2.K

Gr

gl32t2

9.811.2380021103150120 1032 32 PrC

2.21031.51030.15

22PrGr2214.5101031910102107，为湍流∴

13372.6

Wm2.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。

2

，定性尺寸＝0.02m

988.1kgm3，

0.549103

kgCp4.175

kJkg.K，

Wm.K.

0.549103

，为湍流0.0230.648144000.83.540.426220.02

Wm2.K13PrGr1092107，属于自然对流中的湍流传热。d

1

Gr

gl32t2

12，则Gr gl

2t/2

1Gr3 l d

Pr C/ 22 2

2

210

2 1Gr gl32t/2

l

Gr l d

Pr C/1 1 1， 1 1 1 ， 1因为温度和物系相同，λ、d、C、μ、ρ、β、Δt均不变，因小管传热时PrGr2107，则大管12 PrGr2107，1

Gr1Pr1 ，2At1

1

10210110。 2Lt 11lnr2 114、

1r1 r1

p1

1

1ln0.012550 0.011

1

＝P22p 2

1lnr22 11r11

r22

2r22 1

1 0.010

11 1∴ p1

0.0533534.8%0.1532

34.8%15、KAtmAdln3.140.022543810.74m2tm

504045℃2

qm

1644328J1SK Atm

644328

Jm2Kqm冷流体的质量流量：

Ct

644328 10.7kg30004020 S16KtmKt

600×2×（121－t）=10×5（t-20）解得t=117℃

tm1

ln350100220180

tm2

350180220100143.6℃ln350180220100KA1tm1KA2tm2

A2 tm1

143.61.25114.618、（1）、稳定传热12qm、ρ、C相等。1qmC022qmCt20

∴t2=140-T2，KAtmK12

5002

250W

m2K00200t2q2

2 4000 2 22402T21.25(2T240)2.5T250∴热流体出口温度：T2=64.4℃ 冷流体出口温度：t2=140-T2=140-64.4=75.6℃（2）、冷、热流体的流量都增大1倍 ∵v0.8，

v8v0.8

20.81.74402K1.745002

1740

435Wm2Km 1 2 2 200T000t2 2t

67.9℃t02.℃19

v8v0.8

20.81.74

1370

Wm2K，qmC1qCt0 q，

2qm0t0

t

2qCt0200t00t020KAtm

7.500t0n0tt将

2

代入，设T249.2℃，整理35.40.79375

35.4

35.4方程两边相等，说明假设正确，∴热流体出口温度＝49.2℃。20、1表示热，2表示冷。qm1C1qm1C1(420370)qm2C2(310285)，∴qm2C2

0.5q1(00)qm2C2t5)2qm1C1(420350)285t2qm2C2

，∴t

320K

tm1

420310(370285)97.5K2

tm2

420320(350285)82.5K21为原来，2为增长后2qmCt21 qmCt1

3202851.4310285

2，1

KA2tm2KA1tm1

A2

1.497.51.65582.5l21.655

65.5%(2)、并流时qm1C1qm1C1(420370)qm2C2(310285)，qm2C2

0.5qm1C1(420350)qm2C2(t2285，∴t2=320K

tm

28537031092.5Kln420285

tm

28535032069.8Kln420285A21.492.51.855A1 69.822KAtmQqmCt10002500(6020)100000000JK12

80010000

740.7W，，12

80010000

m2K

tm

804057.7K40KAtmKdltmQ 100000000l 1800 8.6mKdtm 7413.140.04857.7DQ10000000044.3kg H 2258.3

，H100℃饱和蒸汽的汽化热10206044.3kg21.8m2热量衡算：油释出热量＝水吸收热量qmCTqm1C1t

15)3600

2 3600 2T21151.67t2t 0t22552t2m（未完）

ln90t2T215

ln90t2T21524KAtmqmCt

2 2 2qmCtvAC(t2t1)0.50.128002000(t220)9600t21920001800001000t29600t2192000QqmCpt5002800(78.530)67900kJqQQ507900

141100J/S3600 3600qmCptqm

Cp(3515)

14110020

1.68kgS6790018.9kJ2A2：

3600 S，q2t2t

qmCp

18900 t2=t1+2.68=15+2.68=17.68℃Δt1=T2-t2=78.5-17.68=60.82℃Δt2=T3-t1=30-15=15℃t m 60.82ln15

1.4K12

7001000

411.8W12

7001000

m2KA2

2Ktm

18900411.832.7

1.4m2A1:4400001 3600

122.2kJ/Sq1t3=35℃t m ln 78.535

0.335K12

35001000

777.8W12

35001000

m2K

1Ktm

122200777.851.7

3.04m2d 2420220.022mm 2A=A1+A2=4.44m2nAdl

4.440.0222

1、30℃水的饱和蒸气压＝4.24kPa(p268,（一）)x求湿空气中水蒸气的体积分数；

4.24

xm求水蒸气的质量分数：

0.042180.042180.95829

0.042180.9582922.4

273

m32p*Exx286000.0515%1000 E18 ，

p 101.3*x 5.15104*

197MPamE1970001945相平衡常数； p3p*Ex,

101.3pPy

xp*E*

101.30.43188000

（mol%）x质量分数：p*

0.03202.6

0.057%x 4、 E

267

(mol%)质量分数：x

2.2%5、进入水的最高含氧量（21％）相平衡的含氧量。*xp*3E3

0.211013004.06109

5.241065.24106

9.32106

kgO29.32g18脱氧后的最低含氧量：

kgH2O m*xp*E

0.021013004.06109

0.499106

0.4991063218

0.887gm36、

y

0.120.12

0.136 ，

0.01

110.82731777.03kg22.4 298V=1000-110.8=889.2m3p*E7、 x

0.03

550kPaE

1000

1.01104

kmol对于稀溶液，

MSH

18550000

m3.PayExmxp

mE，∴ p

m5500005.43101300mE8、

5.43101300xym

0.00814705.4318

，（环氧乙烷分子量＝44）12、稳态下通过气膜的扩散系数（分子扩散的斯蒂芬定律）N DA

pppB

p2)

mol

p1=20℃水的蒸汽压＝2330PapB

, 因 为 气 膜 中 水 蒸 气 分 压 小 。 N 0.257104A 8.3142930.005

(23300)0.00492

molm2.S（1m2）盘中的水量：m2t全部蒸干所需时间：

m277.8N A

S16hN 0.257104

mol、p2=2330×60%A

8.3142930.21032330(10.6)0.0492m2.S（1m2）盘中的水量：m2t全部蒸干所需时间：

m277.8N A

5646S1.6h14、30℃时的扩散系数（根据富勒公式）：D 301.7530

D20

27320

水的蒸汽压＝4240PaN根据斯蒂芬定律：A

DRT

pppB

，∵Np.DND30p1.064.24(10.5)1.93∴N D20p

2.33(10.5)N1t，∴

t

t

30

15、将平衡数据换算成比摩尔分率y以第一组为例

p0.67P

6.61103 Y，

y

0.006610.00661

Y—X16C—pCkmolNH3＝

1/17

0.58kmol/m3以第三组数据为例，

m3溶液

X—Yd/P0.8/101.30.0079Y y

0.0079

XmolNH3pp

1/17

AAAAxpAAAAA

yAP3040.150.042p17pAp

pxA，

10841X1

x1

xA1xA

0.04210.042

0.1510.15

Y2=0，吸收剂中不含溶质，X2=0V惰气流量：

1

LV(Y1Y2)VY1

0.0380.17650.152kmol/S0.15222033.5kg/S1X21m XX 1X21

0.044Y118、

0.09

y0.09

0.00337XY=Y1-0.99)=0.00099ymx，则

m 26.72 1

0.0990.0009929.0830.00337水吸收，X2=0 m 1 2L/V1.2(L/V)m1.229.08334.9

1kmol/S64

1，64

V 1

L34.90.1595.55kmol/S99.5kg/S1 1%199.5yHx3700x36.53x

y 4 0.039519、

P 101.3

pPy，

101.3xym

0.03950.0010836.53Y y

0.039510.0395

0.0411 ，

x

0.00108、吸收所得溶液浓度：

0.030.00520.0021.43%122.4

2730.0416kmol293

0.000375kmol，80y1

0.000375

0.0089 ，

y

0.008910.0089

y2

0.005/800.04160.005/80

0.0015 ，

y

0.001510.0015

2

0.00210.002

将题给平衡关系数据变成（X，Y）作图。y2以第二组数据为例：

0.005/800.04160.005/80

y

0.00150.0015

0.0015 ，

0.5/8099.5/200

作图近似为直线。YmX*mmY

0.0030.120.025

mX*，1 m

0.12

，2 0.121 1X[0.030.00520.002]/800.03631 20.99820011Y*mX1122Y*mX22

YY

(0.00150.00024)1 1 2 2m YY*

1 1 ln22YY*22

0.00126

12X1 X*X(X*X12X1

2)0.0750.0363(0.01250.002)m X*X1 1X*X

2 20.03870.01050.02160.0105X26g/mol0.3g/1000g

0.3/26

2.077104Y20％，

y

0.210.2

0.25平衡分压：p*=0.135×106X=0.135×106×2.077×10-4=28.0kPa=P=101.×2%=2.3ka∵p*（部分解吸）

28

a

93

uu0/0.5/0.810.62m/SRe0.0350.621.2515073000.018103

pBP 0.018103ScD1.250.155104

Kg0.015

DP

Re0.9

Sc0.5

0.155104101.3101.3

0.9

0.52.821097250.9611.97106

molm2.S.Pa123、（1）KGKG

1kg

1Ekl

13.01010

10.00155105

3.3466109GK 2.991010G∴k K

kmolm2.S.Pa

1.331077

0.4%（2）、∵G

G，为气膜控制，属于易溶气体 334.66100.4%124、

1/22.4 32

y1

0.017510.0175

Y1(10.9)0.01780.10.00178YmX*，1 m

1.15

，X=0，Y*mX01 1V

2 2 2惰气量：

22.4 SLV(Y1Y2)0.0439(0.01780.00178)0.045312m XX12

0.0155L1.3Lm

0.059kmolS)

X1X2，1 L

0.0591111对数平均推动力： YY

Y*Y

Y*0.01780.01380.001781 1 2 2m YY*

0.002741 1 ln22YY*22

0.00178nG气相传质单元数：

Ym

0.01780.001785.850.0027425、上列平衡关系换算得Y0.010.020.030.040.050.06X0.00850.01650.02400.03140.03840.0452Y1=0.05，Y2=Y1(1-0.9)=0.005V 111

SX2=0，

（由平衡线上Y1查得）LV(Y1Y2)0.0425(0.050.005)0.05kmol12m XX12

0.0384 S1.5Lm

Y1Y2

XV(Y1Y2)0.0425(0.050.005)0.0255V

X2，

1.5Lm

1.50.051数据作出平衡线。作线。1Y-Y*。1、YYY*作图，曲线下的面积，dY*

4.526、用解析法

1.5101.31.5

=0.015(1-0.98)=0.0003，X=02 2V0.40.0138kmol29 SLV(Y1Y2)0.0138(0.0150.0003)0.0103kmol12m XX12

0.015/0.76 SL=1.5×0.0103=0.0155kmol/S=0.28kg/S1122溶液出塔浓度： L22

0.015511X11

YY

Y*Y

Y*0.0150.0100.00031 1 2 2m YY*

0.001671 1 ln22YY*22

0.0003HV(Y1Y2) 0.0138(0.0150.0003)

2.4mKaAY 0.10(0.7850.82)0.00167V∴ Y 0 mVhGKaA27、 Y 0KY

VhaA

0.081.6146(0.7851.52)

1.94104kmol.Ym2SG 0K V(Y1Y2)Y aAHY28、 0 m22.43600

273

kmolS

0.050.05

0.0526 ，

0.002510.0025

X0.065/580.02021 1/18

（58mol）1Y*2X1

21 21YY

1 1 2 2m YY*

0.006121 1 ln22YY*22

0.0025KY

)60.00612

7.0104kmol.Ym2S、(139

Y2)KaAY 0.0007(0.993)(0.7850.82)YY 0 m， m51)LV(Y1Y2)0.0216(0.05260.0025)0.0536（2）、求Y2 X1

0.0202L0.05362.48

XV(Y

V 0.0216

1