化工原理版天津大学上下册课后答案

p作用在孔盖外侧的是大气压p，故孔盖内外所受的压强差为p=82874Paa2gDgHOHgHH气柱高度所产生的压强差可以忽略。由此可以认为pp，pp。ACBD4.本题附图为远距离制量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界压缩空气压缩空气p=pp=ppa1b2pp=pg(H+h)+pg(Hh)(表压)a油1水p=pgH(表压)b油1别代入p与p的表达式，整理可得：ab通过442ap=p+pg(hh)2aHg12p=ppg(hh)32HO322p=p+pg(hh)43Hg34p=ppg(hh)04HO542aD60sSTT21f1212A2在截面1-1'和2-2'间列柏努利方程方程，得g编z=u+xh，其中xh=6.5u22ff2ABBABA10.用离心泵把20C的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。各部按xh=2u2与xh=10u2计算，由于管径不变，故式中u为f,1f,2示，那么有123123123在截面1_1'和2_2'间列柏努利方程，得将以上数值代入，其中xh=xh+xh=12u2，解得f,1_2f,1f,2exh=20u2计算，式中u为液体在管内f的流速。试求当槽内液面下降1m时所44取管中心线所在的水平面位能基准面，在瞬时截面11'与管路出口截面22'间列柏努利方程，得12121f,122hA热器而至B的能量损失为J/kg，由B流至A的利方程，可以证明泵的功率完全用于克服流动阻力损失。sSgABABAf,AB将以上数据代入前式，解得p=(pAgzh)p=6.2104Pa(表压)BpBf,ABf,ABf,CDf,BCppBC=g(zz)+h(1)pCBf,BCpCBf,BC能基准面，得12122代入上式可得p1=gz+hp2f,12p12f,122BBHg2B1B1B122'，并取管路中心线所在的平面为基准面，那z么z0于是hpp12u2u212f2w对水在水平管中的流动：uSswAA21于是u10800kg2.95m/s1(3600s)1000kg/m3(36103)24ffp而平均速度ufR21R于是当局部速度等于平均速度时，有R2r2R2，即当r时，管路中222u=u(y)，式中y为某点与壁面的距离，即y=R-r。试求其平均速度urmaxR，rSrr01+18+112077maxA2fd22olCPa真空度。在烟囱高度范围内大气的密度可视为定值，大气温度为20C，地面处1空气可应用柏努利方程a12烟道气1212fd2e4abd=2112fff2对直管阻力h=入lu2fd2s操作条件下)，其物理性质与50C的空气基本相同。如本题附图所示，气体进入01212在11'和22'间压强变化很小，温度认为恒定且管径相同，可近似有u=u，但为提高计算结果的精确度，计算流体速度时以平均压强计。p=294.3+0=147.2Pa(表压)V的平面，AA'和BB'为U管压计和管路出口的截面，并取水平管中心线所在的水平面为基准面HA0p1000在贮槽液面与A-A'间列柏努利方程，得p02pA2f,0-Ap02pA2f,0-Aa000AAf,0-Ad2c20.12A2AAS44AAABABff,A-BfA为求u应在0-0'与B-B'间列柏努利方程(2)当闸阀全开时，在0-0'与B-B'间列柏努利方程，得p02pB2f,0-Bp02pB2f,0-B0B0B0B2ABABBAf,A-BAd20.1223.10C的水以500L/min的流量流过一根长为300m的水平管，管壁的绝对gd2g(3)可假设uABABABABf,ABRe假设合理Re假设合理1103SS12sfA1BfA2Bd21d22e1=S,11=S,1=uV0.02+10V+V=V=0.3m3/s(2)21226.用离心泵将20C水经总管HH泵的有效压f,OAf,OB利方程，并以通过截面2主管路中心线的水平面作为位能基准面，得221f,1212A2A1fd20.062s2efp12pC2f,1一CC1C1将以上数值代入方程(1)，整理得gz=xh+u1f,1一C2u212.5u2u2u212.5u2u2ABBCABBCABBCpC2f,B一CpD2f,B一DDDCCCDCDCDBDBDBDBCBDu14u20.03人BC=0.0318人BD亭u=1.21up12pC2f,1一C1C1C1uABABBCBCBDBDABBCBDABBCBDBCBDABBDBCBDABBDBDBDBDBDBDBDBCBDABBDBDBD测压连接管中充满甲苯。现测得U管压差汁的读数为0c0流体输送机械习题得2112中压头损失分别为lm和5m，管路中的动压头可以忽略不计。试选用合适的离eerv gpgrf,0一1压HQ值，然后与泵能提供的压头数值比较。eee1212eg已知水温为20C，当地大气压为水v A50011A校核雷诺数Re=d1u1p=0.054.91000=2.45105，故C是常数。11030气蚀余量(NPSH)=p1pv+upg2g允许吸上真空度，H'=pap1=5501039.8113.6103=7.48mspg1039.81CS代入(H=HHu)便可求出H。gsf012gg水由此可知泵的允许装高度为H=HuH=2.30710=1.037mgS2gf,01在11'和22'之间列柏努利方程，得管路摩擦阻力损失H(lle)u2(lle)8Q2ef,12d2gdg2d40.01510008Q21.689104Q2(Q2以m3/s为单位)0.09420.09429.81eeeH/m性质与水的相似。其中：z4.8mu0u4Qe(Q2以m3/s为单位)12d2ee(2)在贮水池液面和管路出口液面上方之间列柏努利方程，得表(1)离心泵的性能参数005H=251106Q2；管路特性曲线方程可近似表示为H=10+1105Q2，两式中ee(输水过程为定态流动)并4令H=H，可求得并联泵的流量，即10+1105Q2=252.5106Q2，e并H=2(251106Q2)=502106Q2串nVr其中，n为泵的容积效率，其值为，A=D2=0.072=0.00385m2V44r贮罐液面为位能基准面，得12Tfd20.82fd20.82T212fminrd44rd1次数相同情况下，各级汽缸直径的比;(2)三级压缩所消耗的理论功(按绝热过程考虑，空气的绝热指数为，并以lVVVVVV12323所以d:d:d=4:2:1(V:V:V)123123K1Lp」1211.2得0ddGai则ut==3600et2105T'T解：由气体的状态方程PV=nRT有V'=VsTset3.4105V1.54层数n=s==50.9取为51层。mis36000.10.2临界粒径d=9B=93.61050.1=8.04mcNpu3.145230013.89esicc0~55~1010~2020~3030~4040~50721所占的质量分数/%322所以n=21.5=21.5=0.86，即86%w251x162529207212ix(%，质量)11208i根据d~n的数据绘制粒级效率曲线如附图所示mipi7.在实验室用一片过滤面积为m2的滤叶对某种颗粒在水中的悬浮液进行过0.8级解：由过滤基本方程：q2+2qq=K9，代入数据有：粒0.4ee0.20.001020304050607080me过滤时间9sp2meeeeeV000A2(p)A2(p)eLL01602=1.03103Pa2s，=60.453281012则该体系的恒压过滤方程为:m压过程.nkeeeek。过滤时间Q=550.8s.eee(d)1kA2(d)1kA2e90.122滤饼厚度6===0.00486m=4.86mm.化干燥。固相密度p=1980kg/m3。取流化速度为颗粒带出速度的78%，试求适s (2 (2)236钢若耐火砖层内表面的温度t1为1150C,铜板外表面温度归为30C,又测得通22为C,A单位为W/(m·C)。解：设两砖之间的界面温度为t，由t-t12=t-t23，得2bb1221400-tt-100 t949C t949C2热通量q=t-t12=1689直mm2m121ttbbbb5bbbbb5b两层材料位置互换后：Q'=t=t.几dm1LbbmmQ'q'5Qq4Q'q'5Qq4m223m3m22t=180-0.073解：(1)总传热系数k0(2)产生污垢后热阻增加的百分数为：求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。设换热器的热损失可忽略。解：平均温度差为t=-解：平均温度差为t=---=92.5C.m35cpc2ttnpncpc2t'=50C.2 npnmnpnmL1=1.85m.体改为逆流,试求此时流体的平均温度差及它们的终温。假设在两种流动情况下,t'TT't't(TT')(tt'TT't't(TT')(t't)tTTtt(TT)(tt)m12211221 ttttt3ttttt3C2==m12==m1tln2tln2tlntt1tln2tt=t=ttttt112222t(2)由(1)式得：243167=157128一t=0.38(243T)+128243Tt1282222(3)由(2)、(3)式得：t=161.3C.T=155.4C22t9.7Ct9.7Cln2mtln2ttt(10050)(6020)t'=21==44.8Cmt50lnmt50t40 (2)10020查温度差校正系数图得：=0.9t(3)由R、P值查流程温差校正系数图得：=0.98tmtmktm00mktmkk5105102110℃降至60℃。若换热器清洗后,在两流体的流量和进口温度不变的情况下,K.t=Cmlnmln32543254/()===wm.C2m npn ss又若油的流速增加一倍,此时若换热器的总传热系数为原来总传热系数的倍,解:(1)管内油侧a:iip2pp2联立(1)、(2)解得：t'必100C。2 解：(1)：冷却水的出口温度t==70C由总传热速率方程由总传热速率方程t=，其中：mKS(2).冷却水消耗量212由(3)、(4)得:T212WC122cpc联立(5)、(6)得:t'=63.8C,T'=59.8C2水p11查图得：NTu=2.23 npn，(冷流体仍为最小值流体)。npnnpnnpn11afcpp,bg,At,l)p解：令：a=k入aCbpcpd(bg)elf(t)g每一变量(组)的量纲用M.L.T.o及Q表pLTL3T2o或N=f(P.C)urri1111 成任务.cpm11ttlnln2t原流量时.11mm1m得:t'=63.9Cm 大小42 蛇管对流传热系数为 设小管直径为d。大管直径为D。由：大小0011.50 26．在管道中心装有热电偶以测量管内空气的温度。由于气体真实温度t与管1壁温度t不相同,故测温元件与管壁间的辐射传热引起测量误差。试推导出计wttt方法。11f假设热电偶的黑度为e,空气与热电偶间的对流传热系数为a。11管壁的绝对温度T=t+273ww210(1)：增大a，为此应将热电偶置于管路中心，并增大空气流速；(2)：减小辐射传热，应减小热电偶黑度，将管壁保温以提高壁温；(3)：在热电偶处加遮热管。kgh的油泵,将油从贮槽送往换热器,经加热后再返回贮槽中,油循环0解：设任何瞬间离开换热器的温度t总随进口温度(即槽内温度)t而变，此212 (1)：定性温度及流体物性1苯：T=(80+35)=57.5Cm2水：t=(37+30)=33.5Cm2 苯苯879水995t所以:t=.t'=0.8517.6=15Cmtm(4).初选换热器型号: mm管数n444程数6管子排列(正三角形排列)气epst12ssss则:P'=Ffn(N+1)pu21cB2F=0.5sL6L6Bn0.3水的流量为:aiew列:d=24取管心距t=0.032m24)流通面积:t(3).污垢热阻R=0.00035(m2.C)/w取sR2(m2.C)/w选换热器合适.第五章蒸发ga操作条件下的沸点升高值为'=fa w操作条件下溶液沸点为63C''y=t''mAw：t=y+kt：t=y+kt=+=C'Amw=53.5=10.64Cm22aaaa111r1r略。当地大气压a 3蒸发NaNO水溶液时,可以认为无稀热效应,所以:3a 1WrKJsKW则:Q=KS(Tt)at=108C,t=95C,x20.C=C(1x)其中:121p1pw1p1pw12 W333.42第一章蒸馏的习题解答2先假设一温度，查苯和甲苯的饱和蒸汽压p0和p0ABABa度/KCHAB求解本题时应确定温度范围以查取P0和P0.AB由本题附表可知平衡温度在K和289K之间，选取以上两温度间的若干温11Kp0/KPAap0/KPBaxy00m的两组分洛液分别进行围内气液平衡关系可表示为釜液由下式求得，即lnw1=j0.6dx=0.51ln0.5490.54x22x0.54x+0.5490.5490.548312馏出液的平均组成x由一批操作的物料衡算求得由题意知，q=2/3y=qxXF=2/3x0.6=2x+1.8(1)q1q12/312/31联立(1)，(2)解得x=0.509y=x=0.783D说明：相同汽化率下，简单蒸馏得到的x高与平衡蒸馏的x。DmD实现了蒸馏过程的连续化造成了物料混合，从而影响了分出液回收率为88%。试求馏出液的流量和组成,分别以摩尔流量和摩尔分数表DFFFwW’=0.88F'x'0.8840000.3x'=F==0.943DD1120mCCC m (2)泡尖进料q=1知Fx=Dx+WxFDW Dww+=解得x=0.535F数D在操作线和平衡线之间做梯级得理论板层数为8(含再沸器)加料板为从塔顶向下的第4层理论板同,但回流温度为20C,试求所需理论板层数。已知回流液体的泡点温度为83C,(F=D+W(100+D+WFDWFx=Dx+Wx即〈1000.5=0.90+FDW精馏段操作线方程y=Lx+Dx=128x+500.9n+1VnVD178n178试说明原料液的热状况,并求出q值。ax2.5x 联立(1)(2)解得x=0.365y=0.59因为xx,y>x可知原料液为气液混合物FFFaDLL1+(a)y与x是操作关系，其中y=ax1=2.590.79=0.9071L11+(a1)x1+1.590.791R=DR=DFminyxy=axF=2.590.5=0.722F1+(a1)x1+1.590.5F数据见例侧线产品出口以上的操作线方程为y=Rx+xD1(1)12V''y=L''x+Dx+Dx(3)联立(2)(3)(4)得S+1S1D12D212y=LD2x12y=LD2x+s+1L+DSL+D11y=RD/D21x+(5)SRSR+1联立(1)和(5)解得两线交点坐标为x=x'x0.8 x0.81xx0y0全塔物料衡算得F+V=W+DFx=Wx+DxFWD将Dx/Fx=0.99代入上式得DF(1)计算1mol进料所需最少蒸汽量率为FFF0.27V,min,minFxxD0.242FF操作条件下苯一甲苯棍合攘的平衡数据如下:xyy然后确定32212yyyMV30.4750.28(F=D+WFx=Fx=Dx+WxFDWFDWWWE=1WMVy*yy=WMV0.3190.206解：(1)求实际板数qFqxy0.950.54R=Dq==1.71qq板层数，图解步骤略。图解结果表明需理论板层数为11块(含p(2)两产品的质量流量m(D+W=30.6(3)塔径(4)有效塔高(1)塔的各截面上的操作温度为进料62C、塔顶47C、塔底75C。回流液和馏出液温度为40C。(3)冷却水进、出口温度分别为25C和30C。24 度下CS的比热为(kgk),CCl的比热为KJ/(kgk),24C(2)再沸器热负荷和加热蒸汽消耗量24 B所以加热蒸汽消耗为W=Q/r=918500/2260=416kg/hnBnC挥发安安托因常苯数B分组(1)求相平衡常数所以K=p1=300=2.96K=132=1.3K=64.3=0.634(2)求1p101.331101.331101.332233123联立(1)(2)得x=0.375x=10.3750.05=0.5753123(1)求各组分对乙苯的相对挥发度12311估算各组分在产品中的组成。假设原料液可视为理想物系。原料液的组成及平DAB(1)各组分对重关键组分的相对挥发由a=K/K计算出的a值列于下表ihihADB11(2)标绘分配关系线BBC为作图方便，改用直角坐标系，而将a和(D/W)换算为对数值BBhC故组分的分配点c的坐标为(0，)(3)组分A和D的物质的量及产品的组成可由lga=lg2.58=0.401从表中查得lg()从表中查得lg()=2.24所以()=174WAWAAAAAWDhWDWDDDDDDxFi16ABCDxFixFiR=R=求理论板层数n第二章吸收习题解答(1)求H由P*=CNH3.求算.NH3H3NH3NHNHNH333NHP101.331x每立方米溶有多少克氧.O2OO22C解:解:(1).求H由H=求算EMHO2COa(3)2P*10.1322(2)O通过停滞CO的扩散速率2属于组分(A)通过停滞组分的扩散。已知扩散距离(静止空气膜厚度)为Z=5103m.水层表面的水蒸气分压(20C)的饱和水蒸气压力为P=2.3346kPA1a A2故液面下降速度:水层蒸干的时间:6.试根据马克斯韦尔-吉利兰公式分别估算0C、时氨和氯化氢在空气中的扩散解:(1):氨在空气中的扩散系数.BAa.解:总吸收系数气膜P助在点P助中所占百分数.C状况解:吸收速率N=K(PP*)AGAAGaaN=1.122105(51.08)=4.4105kmol/(m2.s)则Akmolm.h)LV1LV1Va最小液气比(L)=YY12=0.02040.001=5181XVmin1XVVmin(2)：求1013kP下的操作液气比及出口液组成aXXYY10412L'1262.21X=0.2L=YY12=0.11110.005555=2.47VminY0.11111Xm22.6LV1L1222.72mV2.622两相间的平衡关系近似为Y*=26.7X。试求:(1)求用水量：(2)：求理论板数T2TAA=0.95而min=0.95minmV(3)求p=98时所需增加的水量T:221V(YY)解:Z=H.N=12GGKYYam 又知:GKGKKapC(1)p'=2p2L42.78mp'22=1VVH==YaG L'2LVN'=5.496G(计算过程同(1)).GGG气体质量流速增大时,总吸收系数Ka相应增大.G2料塔中用次氯酸钠稀溶液除去其中的硫、磷等杂质。粗乙炔气体通入填料塔的:计算径.分两段计算.总aVLLa可查得两种填料的0值为瓷拉西环上升气量3000m3/h>V,故会发生液泛.maxF论塔板完成分离任务。又知:(1)精馏段塔TTTTSSlTlpppp极限空塔气速=CpV塔径D=4VS=44.05=1.87m(3)溢流装置WWhmwlowowDwAd=0.122,f=0.07DATdAmf