化工原理版天津大學(xué)上下冊(cè)課后答案

p作用在孔蓋外側(cè)的是大氣壓p，故孔蓋內(nèi)外所受的壓強(qiáng)差為p=82874Paa2gDgHOHgHH氣柱高度所產(chǎn)生的壓強(qiáng)差可以忽略。由此可以認(rèn)為pp，pp。ACBD4.本題附圖為遠(yuǎn)距離制量控制裝置，用以測(cè)定分相槽內(nèi)煤油和水的兩相界壓縮空氣壓縮空氣p=pp=ppa1b2pp=pg(H+h)+pg(Hh)(表壓)a油1水p=pgH(表壓)b油1別代入p與p的表達(dá)式，整理可得：ab通過442ap=p+pg(hh)2aHg12p=ppg(hh)32HO322p=p+pg(hh)43Hg34p=ppg(hh)04HO542aD60sSTT21f1212A2在截面1-1'和2-2'間列柏努利方程方程，得g編z=u+xh，其中xh=6.5u22ff2ABBABA10.用離心泵把20C的水從貯槽送至水洗塔頂部，槽內(nèi)水位維持恒定。各部按xh=2u2與xh=10u2計(jì)算，由于管徑不變，故式中u為f,1f,2示，那么有123123123在截面1_1'和2_2'間列柏努利方程，得將以上數(shù)值代入，其中xh=xh+xh=12u2，解得f,1_2f,1f,2exh=20u2計(jì)算，式中u為液體在管內(nèi)f的流速。試求當(dāng)槽內(nèi)液面下降1m時(shí)所44取管中心線所在的水平面位能基準(zhǔn)面，在瞬時(shí)截面11'與管路出口截面22'間列柏努利方程，得12121f,122hA熱器而至B的能量損失為J/kg，由B流至A的利方程，可以證明泵的功率完全用于克服流動(dòng)阻力損失。sSgABABAf,AB將以上數(shù)據(jù)代入前式，解得p=(pAgzh)p=6.2104Pa(表壓)BpBf,ABf,ABf,CDf,BCppBC=g(zz)+h(1)pCBf,BCpCBf,BC能基準(zhǔn)面，得12122代入上式可得p1=gz+hp2f,12p12f,122BBHg2B1B1B122'，并取管路中心線所在的平面為基準(zhǔn)面，那z么z0于是hpp12u2u212f2w對(duì)水在水平管中的流動(dòng)：uSswAA21于是u10800kg2.95m/s1(3600s)1000kg/m3(36103)24ffp而平均速度ufR21R于是當(dāng)局部速度等于平均速度時(shí)，有R2r2R2，即當(dāng)r時(shí)，管路中222u=u(y)，式中y為某點(diǎn)與壁面的距離，即y=R-r。試求其平均速度urmaxR，rSrr01+18+112077maxA2fd22olCPa真空度。在煙囪高度范圍內(nèi)大氣的密度可視為定值，大氣溫度為20C，地面處1空氣可應(yīng)用柏努利方程a12煙道氣1212fd2e4abd=2112fff2對(duì)直管阻力h=入lu2fd2s操作條件下)，其物理性質(zhì)與50C的空氣基本相同。如本題附圖所示，氣體進(jìn)入01212在11'和22'間壓強(qiáng)變化很小，溫度認(rèn)為恒定且管徑相同，可近似有u=u，但為提高計(jì)算結(jié)果的精確度，計(jì)算流體速度時(shí)以平均壓強(qiáng)計(jì)。p=294.3+0=147.2Pa(表壓)V的平面，AA'和BB'為U管壓計(jì)和管路出口的截面，并取水平管中心線所在的水平面為基準(zhǔn)面HA0p1000在貯槽液面與A-A'間列柏努利方程，得p02pA2f,0-Ap02pA2f,0-Aa000AAf,0-Ad2c20.12A2AAS44AAABABff,A-BfA為求u應(yīng)在0-0'與B-B'間列柏努利方程(2)當(dāng)閘閥全開時(shí)，在0-0'與B-B'間列柏努利方程，得p02pB2f,0-Bp02pB2f,0-B0B0B0B2ABABBAf,A-BAd20.1223.10C的水以500L/min的流量流過一根長為300m的水平管，管壁的絕對(duì)gd2g(3)可假設(shè)uABABABABf,ABRe假設(shè)合理Re假設(shè)合理1103SS12sfA1BfA2Bd21d22e1=S,11=S,1=uV0.02+10V+V=V=0.3m3/s(2)21226.用離心泵將20C水經(jīng)總管HH泵的有效壓f,OAf,OB利方程，并以通過截面2主管路中心線的水平面作為位能基準(zhǔn)面，得221f,1212A2A1fd20.062s2efp12pC2f,1一CC1C1將以上數(shù)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測(cè)壓連接管中充滿甲苯?，F(xiàn)測(cè)得U管壓差汁的讀數(shù)為0c0流體輸送機(jī)械習(xí)題得2112中壓頭損失分別為lm和5m，管路中的動(dòng)壓頭可以忽略不計(jì)。試選用合適的離eerv gpgrf,0一1壓HQ值，然后與泵能提供的壓頭數(shù)值比較。eee1212eg已知水溫為20C，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽樗畍 A50011A校核雷諾數(shù)Re=d1u1p=0.054.91000=2.45105，故C是常數(shù)。11030氣蝕余量(NPSH)=p1pv+upg2g允許吸上真空度，H'=pap1=5501039.8113.6103=7.48mspg1039.81CS代入(H=HHu)便可求出H。gsf012gg水由此可知泵的允許裝高度為H=HuH=2.30710=1.037mgS2gf,01在11'和22'之間列柏努利方程，得管路摩擦阻力損失H(lle)u2(lle)8Q2ef,12d2gdg2d40.01510008Q21.689104Q2(Q2以m3/s為單位)0.09420.09429.81eeeH/m性質(zhì)與水的相似。其中：z4.8mu0u4Qe(Q2以m3/s為單位)12d2ee(2)在貯水池液面和管路出口液面上方之間列柏努利方程，得表(1)離心泵的性能參數(shù)005H=251106Q2；管路特性曲線方程可近似表示為H=10+1105Q2，兩式中ee(輸水過程為定態(tài)流動(dòng))并4令H=H，可求得并聯(lián)泵的流量，即10+1105Q2=252.5106Q2，e并H=2(251106Q2)=502106Q2串nVr其中，n為泵的容積效率，其值為，A=D2=0.072=0.00385m2V44r貯罐液面為位能基準(zhǔn)面，得12Tfd20.82fd20.82T212fminrd44rd1次數(shù)相同情況下，各級(jí)汽缸直徑的比;(2)三級(jí)壓縮所消耗的理論功(按絕熱過程考慮，空氣的絕熱指數(shù)為，并以lVVVVVV12323所以d:d:d=4:2:1(V:V:V)123123K1Lp」1211.2得0ddGai則ut==3600et2105T'T解：由氣體的狀態(tài)方程PV=nRT有V'=VsTset3.4105V1.54層數(shù)n=s==50.9取為51層。mis36000.10.2臨界粒徑d=9B=93.61050.1=8.04mcNpu3.145230013.89esicc0~55~1010~2020~3030~4040~50721所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%322所以n=21.5=21.5=0.86，即86%w251x162529207212ix(%，質(zhì)量)11208i根據(jù)d~n的數(shù)據(jù)繪制粒級(jí)效率曲線如附圖所示mipi7.在實(shí)驗(yàn)室用一片過濾面積為m2的濾葉對(duì)某種顆粒在水中的懸浮液進(jìn)行過0.8級(jí)解：由過濾基本方程：q2+2qq=K9，代入數(shù)據(jù)有：粒0.4ee0.20.001020304050607080me過濾時(shí)間9sp2meeeeeV000A2(p)A2(p)eLL01602=1.03103Pa2s，=60.453281012則該體系的恒壓過濾方程為:m壓過程.nkeeeek。過濾時(shí)間Q=550.8s.eee(d)1kA2(d)1kA2e90.122濾餅厚度6===0.00486m=4.86mm.化干燥。固相密度p=1980kg/m3。取流化速度為顆粒帶出速度的78%，試求適s (2 (2)236鋼若耐火磚層內(nèi)表面的溫度t1為1150C,銅板外表面溫度歸為30C,又測(cè)得通22為C,A單位為W/(m·C)。解：設(shè)兩磚之間的界面溫度為t，由t-t12=t-t23，得2bb1221400-tt-100 t949C t949C2熱通量q=t-t12=1689直mm2m121ttbbbb5bbbbb5b兩層材料位置互換后：Q'=t=t.幾dm1LbbmmQ'q'5Qq4Q'q'5Qq4m223m3m22t=180-0.073解：(1)總傳熱系數(shù)k0(2)產(chǎn)生污垢后熱阻增加的百分?jǐn)?shù)為：求此換熱器的管長增至若干米才能滿足要求。設(shè)換熱器的熱損失可忽略。解：平均溫度差為t=-解：平均溫度差為t=---=92.5C.m35cpc2ttnpncpc2t'=50C.2 npnmnpnmL1=1.85m.體改為逆流,試求此時(shí)流體的平均溫度差及它們的終溫。假設(shè)在兩種流動(dòng)情況下,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查溫度差校正系數(shù)圖得：=0.9t(3)由R、P值查流程溫差校正系數(shù)圖得：=0.98tmtmktm00mktmkk5105102110℃降至60℃。若換熱器清洗后,在兩流體的流量和進(jìn)口溫度不變的情況下,K.t=Cmlnmln32543254/()===wm.C2m npn ss又若油的流速增加一倍,此時(shí)若換熱器的總傳熱系數(shù)為原來總傳熱系數(shù)的倍,解:(1)管內(nèi)油側(cè)a:iip2pp2聯(lián)立(1)、(2)解得：t'必100C。2 解：(1)：冷卻水的出口溫度t==70C由總傳熱速率方程由總傳熱速率方程t=，其中：mKS(2).冷卻水消耗量212由(3)、(4)得:T212WC122cpc聯(lián)立(5)、(6)得:t'=63.8C,T'=59.8C2水p11查圖得：NTu=2.23 npn，(冷流體仍為最小值流體)。npnnpnnpn11afcpp,bg,At,l)p解：令：a=k入aCbpcpd(bg)elf(t)g每一變量(組)的量綱用M.L.T.o及Q表pLTL3T2o或N=f(P.C)urri1111 成任務(wù).cpm11ttlnln2t原流量時(shí).11mm1m得:t'=63.9Cm 大小42 蛇管對(duì)流傳熱系數(shù)為 設(shè)小管直徑為d。大管直徑為D。由：大小0011.50 26．在管道中心裝有熱電偶以測(cè)量管內(nèi)空氣的溫度。由于氣體真實(shí)溫度t與管1壁溫度t不相同,故測(cè)溫元件與管壁間的輻射傳熱引起測(cè)量誤差。試推導(dǎo)出計(jì)wttt方法。11f假設(shè)熱電偶的黑度為e,空氣與熱電偶間的對(duì)流傳熱系數(shù)為a。11管壁的絕對(duì)溫度T=t+273ww210(1)：增大a，為此應(yīng)將熱電偶置于管路中心，并增大空氣流速；(2)：減小輻射傳熱，應(yīng)減小熱電偶黑度，將管壁保溫以提高壁溫；(3)：在熱電偶處加遮熱管。kgh的油泵,將油從貯槽送往換熱器,經(jīng)加熱后再返回貯槽中,油循環(huán)0解：設(shè)任何瞬間離開換熱器的溫度t總隨進(jìn)口溫度(即槽內(nèi)溫度)t而變，此212 (1)：定性溫度及流體物性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).初選換熱器型號(hào): mm管數(shù)n444程數(shù)6管子排列(正三角形排列)氣epst12ssss則:P'=Ffn(N+1)pu21cB2F=0.5sL6L6Bn0.3水的流量為:aiew列:d=24取管心距t=0.032m24)流通面積:t(3).污垢熱阻R=0.00035(m2.C)/w取sR2(m2.C)/w選換熱器合適.第五章蒸發(fā)ga操作條件下的沸點(diǎn)升高值為'=fa w操作條件下溶液沸點(diǎn)為63C''y=t''mAw：t=y+kt：t=y+kt=+=C'Amw=53.5=10.64Cm22aaaa111r1r略。當(dāng)?shù)卮髿鈮篴 3蒸發(fā)NaNO水溶液時(shí),可以認(rèn)為無稀熱效應(yīng),所以:3a 1WrKJsKW則:Q=KS(Tt)at=108C,t=95C,x20.C=C(1x)其中:121p1pw1p1pw12 W333.42第一章蒸餾的習(xí)題解答2先假設(shè)一溫度，查苯和甲苯的飽和蒸汽壓p0和p0ABABa度/KCHAB求解本題時(shí)應(yīng)確定溫度范圍以查取P0和P0.AB由本題附表可知平衡溫度在K和289K之間，選取以上兩溫度間的若干溫11Kp0/KPAap0/KPBaxy00m的兩組分洛液分別進(jìn)行圍內(nèi)氣液平衡關(guān)系可表示為釜液由下式求得，即lnw1=j0.6dx=0.51ln0.5490.54x22x0.54x+0.5490.5490.548312餾出液的平均組成x由一批操作的物料衡算求得由題意知，q=2/3y=qxXF=2/3x0.6=2x+1.8(1)q1q12/312/31聯(lián)立(1)，(2)解得x=0.509y=x=0.783D說明：相同汽化率下，簡單蒸餾得到的x高與平衡蒸餾的x。DmD實(shí)現(xiàn)了蒸餾過程的連續(xù)化造成了物料混合，從而影響了分出液回收率為88%。試求餾出液的流量和組成,分別以摩爾流量和摩爾分?jǐn)?shù)表DFFFwW’=0.88F'x'0.8840000.3x'=F==0.943DD1120mCCC m (2)泡尖進(jìn)料q=1知Fx=Dx+WxFDW Dww+=解得x=0.535F數(shù)D在操作線和平衡線之間做梯級(jí)得理論板層數(shù)為8(含再沸器)加料板為從塔頂向下的第4層理論板同,但回流溫度為20C,試求所需理論板層數(shù)。已知回流液體的泡點(diǎn)溫度為83C,(F=D+W(100+D+WFDWFx=Dx+Wx即〈1000.5=0.90+FDW精餾段操作線方程y=Lx+Dx=128x+500.9n+1VnVD178n178試說明原料液的熱狀況,并求出q值。ax2.5x 聯(lián)立(1)(2)解得x=0.365y=0.59因?yàn)閤x,y>x可知原料液為氣液混合物FFFaDLL1+(a)y與x是操作關(guān)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數(shù)據(jù)見例側(cè)線產(chǎn)品出口以上的操作線方程為y=Rx+xD1(1)12V''y=L''x+Dx+Dx(3)聯(lián)立(2)(3)(4)得S+1S1D12D212y=LD2x12y=LD2x+s+1L+DSL+D11y=RD/D21x+(5)SRSR+1聯(lián)立(1)和(5)解得兩線交點(diǎn)坐標(biāo)為x=x'x0.8 x0.81xx0y0全塔物料衡算得F+V=W+DFx=Wx+DxFWD將Dx/Fx=0.99代入上式得DF(1)計(jì)算1mol進(jìn)料所需最少蒸汽量率為FFF0.27V,min,minFxxD0.242FF操作條件下苯一甲苯棍合攘的平衡數(shù)據(jù)如下:xyy然后確定32212yyyMV30.4750.28(F=D+WFx=Fx=Dx+WxFDWFDWWWE=1WMVy*yy=WMV0.3190.206解：(1)求實(shí)際板數(shù)qFqxy0.950.54R=Dq==1.71qq板層數(shù)，圖解步驟略。圖解結(jié)果表明需理論板層數(shù)為11塊(含p(2)兩產(chǎn)品的質(zhì)量流量m(D+W=30.6(3)塔徑(4)有效塔高(1)塔的各截面上的操作溫度為進(jìn)料62C、塔頂47C、塔底75C?；亓饕汉宛s出液溫度為40C。(3)冷卻水進(jìn)、出口溫度分別為25C和30C。24 度下CS的比熱為(kgk),CCl的比熱為KJ/(kgk),24C(2)再沸器熱負(fù)荷和加熱蒸汽消耗量24 B所以加熱蒸汽消耗為W=Q/r=918500/2260=416kg/hnBnC揮發(fā)安安托因常苯數(shù)B分組(1)求相平衡常數(shù)所以K=p1=300=2.96K=132=1.3K=64.3=0.634(2)求1p101.331101.331101.332233123聯(lián)立(1)(2)得x=0.375x=10.3750.05=0.5753123(1)求各組分對(duì)乙苯的相對(duì)揮發(fā)度12311估算各組分在產(chǎn)品中的組成。假設(shè)原料液可視為理想物系。原料液的組成及平DAB(1)各組分對(duì)重關(guān)鍵組分的相對(duì)揮發(fā)由a=K/K計(jì)算出的a值列于下表ihihADB11(2)標(biāo)繪分配關(guān)系線BBC為作圖方便，改用直角坐標(biāo)系，而將a和(D/W)換算為對(duì)數(shù)值BBhC故組分的分配點(diǎn)c的坐標(biāo)為(0，)(3)組分A和D的物質(zhì)的量及產(chǎn)品的組成可由lga=lg2.58=0.401從表中查得lg()從表中查得lg()=2.24所以()=174WAWAAAAAWDhWDWDDDDDDxFi16ABCDxFixFiR=R=求理論板層數(shù)n第二章吸收習(xí)題解答(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通過停滯CO的擴(kuò)散速率2屬于組分(A)通過停滯組分的擴(kuò)散。已知擴(kuò)散距離(靜止空氣膜厚度)為Z=5103m.水層表面的水蒸氣分壓(20C)的飽和水蒸氣壓力為P=2.3346kPA1a A2故液面下降速度:水層蒸干的時(shí)間:6.試根據(jù)馬克斯韋爾-吉利蘭公式分別估算0C、時(shí)氨和氯化氫在空氣中的擴(kuò)散解:(1):氨在空氣中的擴(kuò)散系數(shù).BAa.解:總吸收系數(shù)氣膜P助在點(diǎn)P助中所占百分?jǐn)?shù).C狀況解:吸收速率N=K(PP*)AGAAGaaN=1.122105(51.08)=4.4105kmol/(m2.s)則Akmolm.h)LV1LV1Va最小液氣比(L)=YY12=0.02040.001=5181XVmin1XVVmin(2)：求1013kP下的操作液氣比及出口液組成aXXYY10412L'1262.21X=0.2L=YY12=0.11110.005555=2.47VminY0.11111Xm22.6LV1L1222.72mV2.622兩相間的平衡關(guān)系近似為Y*=26.7X。試求:(1)求用水量：(2)：求理論板數(shù)T2TAA=0.95而min=0.95minmV(3)求p=98時(shí)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(計(jì)算過程同(1)).GGG氣體質(zhì)量流速增大時(shí),總吸收系數(shù)Ka相應(yīng)增大.G2料塔中用次氯酸鈉稀溶液除去其中的硫、磷等雜質(zhì)。粗乙炔氣體通入填料塔的:計(jì)算徑.分兩段計(jì)算.總aVLLa可查得兩種填料的0值為瓷拉西環(huán)上升氣量3000m3/h>V,故會(huì)發(fā)生液泛.maxF論塔板完成分離任務(wù)。又知:(1)精餾段塔TTTTSSlTlpppp極限空塔氣速=CpV塔徑D=4VS=44.05=1.87m(3)溢流裝置WWhmwlowowDwAd=0.122,f=0.07DATdAmf