化工原理(第二版)上冊課后習(xí)題答案PDF

#/24化工原理(第二版)上冊課后習(xí)題答案PDF篇一：化工原理(第二版)上冊課后習(xí)題答案完整版柴誠敬主編大學(xué)課后習(xí)題解答之化工原理(上)-天津大學(xué)化工學(xué)院-柴誠敬主編緒論1.從基本單位換算入手，將下列物理量的單位換算為si單位。(1)水的黏度口二g/(cm?s)(2)密度P=kgf?s2/m4(3)某物質(zhì)的比熱容CP=BTU/(lb-°F)2(4)傳質(zhì)系數(shù)KG=kmol/(m?h?atm)(5)表面張力。=74dyn/cm(6)導(dǎo)熱系數(shù)入=1kcal/(m?h?℃)解：本題為物理量的單位換算。(1)水的黏度基本物理量的換算關(guān)系為1kg=1000g，1m=100cm?4?410kgm?s??10Pa?s???cm?s?1000g?1m?則?g??1kg??100cm?(2)密度基本物理量的換算關(guān)系為1kgf=N，1N=1kg?m/s2?kgf?s21kg?s2?31350kgm4?m??1kgf??1N?（3）從附錄二查出有關(guān)基本物理量的換算關(guān)系為1BTU=kJ，lb=kg1oF?5oC9則?BTU1lb??1?F?cp1BTU9?C???kg??C?lb?F（4）傳質(zhì)系數(shù)基本物理量的換算關(guān)系為1h=3600s，1atm=kPa則?kmol??1h??1atm??52?KG??2??10m?s?kPa???3600sm?h?atm（5）表面張力基本物理量的換算關(guān)系為1dyn=1X10-5N1m=100cm則?5?dyn??1?10N??100cm??2??7410Nm1dyn?1m?cm（6）導(dǎo)熱系數(shù)基本物理量的換算關(guān)系為1kcal=X103J，1h=3600s則?kcall10J??1h1?2??3600sm?s??Cm??C???m?h??C1kcal2.亂堆25cm拉西環(huán)的填料塔用于精餾操作時，等板高度可用下面經(jīng)驗(yàn)公式計算，即HE10?4G??BC??L?L式中HE一等板高度，ft；G—?dú)庀噘|(zhì)量速度，lb/（ft2?h）；D—塔徑，ft；Z0一每段（即兩層液體分布板之間）填料層高度，ft; a一相對揮發(fā)度，量綱為一；HL一液相黏度，cP;PL一液相密度，lb/ft3A、B、C為常數(shù)，對25mm的拉西環(huán)，其數(shù)值分別為、-及。試將上面經(jīng)驗(yàn)公式中各物理量的單位均換算為SI單位。解：上面經(jīng)驗(yàn)公式是混合單位制度，液體黏度為物理單位制，而其余諸物理量均為英制。經(jīng)驗(yàn)公式單位換算的基本要點(diǎn)是：找出式中每個物理量新舊單位之間的換算關(guān)系，導(dǎo)出物理量“數(shù)字”的表達(dá)式，然后代入經(jīng)驗(yàn)公式并整理，以便使式中各符號都變?yōu)樗Ｍ膯挝弧＞唧w換算過程如下：（1）從附錄查出或計算出經(jīng)驗(yàn)公式有關(guān)物理量新舊單位之間的關(guān)系為1ft?1?ft2?h10?3kg?m2?s? (見1)a量綱為一，不必?fù)Q算1cp?1?10?3Pa?slb?lb??1kg3213=1?3??=kg/mft?ft?1m?(2)將原符號加上“‘”以代表新單位的符號，導(dǎo)出原符號的“數(shù)字”表達(dá)式。下面以HE為例：?mHEft?HE?則HE?HE????HE?ftftm同理G??10?3????D???Z0???1?10?3??L??L?.01??L??L??L(3)將以上關(guān)系式代原經(jīng)驗(yàn)公式，得10?4????1000?LL?整理上式并略去符號的上標(biāo)，便得到換算后的經(jīng)驗(yàn)公式，即HE??10?4A??L?L第一章流體流動流體的重要性質(zhì).某氣柜的容積為6000m3,若氣柜內(nèi)的表壓力為kPa,溫度為40℃。已知各組分氣體的體積分?jǐn)?shù)為：H240%、N220%、CO32%、CO27%、CH41%，大氣壓力為kPa，試計算氣柜滿載時各組分的質(zhì)量。解：氣柜滿載時各氣體的總摩爾數(shù)nt?pV6000?mol??313各組分的質(zhì)量：mH2?40%nt?MH2?40%??2kg?197kgmN2?20%nt?MN2?20%??28kg?mCO?32%nt?MCO?32%??28kg?mCO2?7%nt?MCO2?7%??44kg?mCH4?1%nt?MCH4?1%??16kg?.若將密度為830kg/m3的油與密度為710kg/m3的油各60kg混在一起，試求混合油的密度。設(shè)混合油為理想溶液。解：mt?m1?m2??60?60?kg?120kgVt?V1?V2?m1?1?m2?6060?33????m???2?8307101???m?mt12033?kgm?流體靜力學(xué).已知甲地區(qū)的平均大氣壓力為kPa,乙地區(qū)的平均大氣壓力為kPa,在甲地區(qū)的某真空設(shè)備上裝有一個真空表，其讀數(shù)為20kPa。若改在乙地區(qū)操作，真空表的讀數(shù)為多少才能維持該設(shè)備的的絕對壓力與甲地區(qū)操作時相同？解：（1）設(shè)備內(nèi)絕對壓力絕壓=大氣壓-真空度=?103?20?103Pa?（2）真空表讀數(shù)真空度二大氣壓-絕壓二？103??103Pa?.某儲油罐中盛有密度為960kg/m3的重油（如附圖所示），油面最高時離罐底m，油面上方與大氣相通。在罐側(cè)壁的下部有一直徑為760mm的孔，其中心距罐底1000mm，孔蓋用14mm的鋼制螺釘緊固。若螺釘材料的工作壓力為X106Pa,問至少需要幾個螺釘（大氣壓力為X103Pa）?解：由流體靜力學(xué)方程，距罐底1000mm處的流體壓力為????p?p??gh??103?960??（?）Pa??103Pa（絕壓）作用在孔蓋上的總力為??nF?（p?pa）A=（?103—?103）??=?104N4每個螺釘所受力為nF1??10103N4因此n?FF1??104??103?N??6（個）習(xí)題4附圖習(xí)題5附圖.如本題附圖所示，流化床反應(yīng)器上裝有兩個U管壓差計。讀數(shù)分別為R1=500mm,R2=80mm,指示液為水銀。為防止水銀蒸氣向空間擴(kuò)散，于右側(cè)的U管與大氣連通的玻璃管內(nèi)灌入一段水，其高度R3=100mm。試求A、B兩點(diǎn)的表壓力。解：（1）A點(diǎn)的壓力pA??水gR3??汞gR2??100013600Pa??104Pa （表）（2）B點(diǎn)的壓力pB?pA??汞gR1??10?1360010Pa （表）?4?46．如本題附圖所示,水在管道內(nèi)流動。為測量流體壓力,在管道某截面處連接U管壓差計，指示液為水銀，讀數(shù)R=100mm，h=800mm。為防止水銀擴(kuò)散至空氣中，在水銀面上方充入少量水，其高度可以忽略不計。已知當(dāng)?shù)卮髿鈮毫閗Pa，試求管路中心處流體的壓力。解：設(shè)管路中心處流體的壓力為p根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程式，pA?pA?則p+?水gh+?汞gR?pa篇二：化工原理上冊課后習(xí)題答案化工原理（第二版）上冊課后習(xí)題答案緒論1.從基本單位換算入手，將下列物理量的單位換算為SI單位。(1)水的黏度口二g/(cm?s)(2)密度P=kgf?s2/m4(3)某物質(zhì)的比熱容CP=BTU/(lb^°F)(4)傳質(zhì)系數(shù)KG二kmol/(m2?h?atm)(5)表面張力。=74dyn/cm(6)導(dǎo)熱系數(shù)入=1kcal/(m?h?℃)解：本題為物理量的單位換算。(1)水的黏度基本物理量的換算關(guān)系為1kg=1000g，1m=100cm?4?410kgm?s??10Pa?s???cm?s?1000g?1m?則?g??1kg??100cm?(2)密度基本物理量的換算關(guān)系為1kgf=N，1N=1kg?m/s2?kgf?s21kg?s2?3??1350kgm則m4??1kgf??1N?(3)從附錄二查出有關(guān)基本物理量的換算關(guān)系為1BTU=kJ，lb=kg1oF?5oC9則?BTU1lb??1?F?cpC??lb?F??1BTUC?(4)傳質(zhì)系數(shù)基本物理量的換算關(guān)系為1h=3600s，1atm=kPa則?kmol??1h??1atm?KG??2??10?5?m2?s?kPa??m?h?atm??3600s（5）表面張力基本物理量的換算關(guān)系為1dyn=1X10-5N1m=100cm則?dyn??1?10N??100cm7410?2Nm???cm??1dyn??1m?（6）導(dǎo)熱系數(shù)基本物理量的換算關(guān)系為1kcal=X103J，1h=3600s1?5則3?kcall10J??1h1?2??m?s??Cm??C???1kcal?m?h?C3600s2.亂堆25cm拉西環(huán)的填料塔用于精餾操作時，等板高度可用下面經(jīng)驗(yàn)公式計算，即HE10?4G??BC??L?L式中HE一等板高度，ft；G—?dú)庀噘|(zhì)量速度，lb/（ft2?h）；D—塔徑，ft；Z0一每段（即兩層液體分布板之間）填料層高度，ft;a一相對揮發(fā)度，量綱為一；HL一液相黏度，cP;PL一液相密度，lb/ft3A、B、C為常數(shù)，對25mm的拉西環(huán)，其數(shù)值分別為、-及。試將上面經(jīng)驗(yàn)公式中各物理量的單位均換算為SI單位。解：上面經(jīng)驗(yàn)公式是混合單位制度，液體黏度為物理單位制，而其余諸物理量均為英制。經(jīng)驗(yàn)公式單位換算的基本要點(diǎn)是：找出式中每個物理量新舊單位之間的換算關(guān)系，導(dǎo)出物理量“數(shù)字”的表達(dá)式，然后代入經(jīng)驗(yàn)公式并整理，以便使式中各符號都變?yōu)樗Ｍ膯挝?。具體換算過程如下：（1）從附錄查出或計算出經(jīng)驗(yàn)公式有關(guān)物理量新舊單位之間的關(guān)系為1ft?1ft2?h10?3kg?m2?s? （見1）a量綱為一，不必?fù)Q算1cp?1?10?3Pa?slb?lb??1kg3213=1?3??=kg/mft?ft?1m?(2)將原符號加上“‘”以代表新單位的符號，導(dǎo)出原符號的“數(shù)字”表達(dá)式。下面以HE為例：?mHEft?HE?則HE?HE????HE?ftftm同理G?G??10?3????D???Z0???1?10?3??L??L2?.01??L??L??L(3)將以上關(guān)系式代原經(jīng)驗(yàn)公式，得10?4????1000?LL?整理上式并略去符號的上標(biāo)，便得到換算后的經(jīng)驗(yàn)公式，即HE??10?4A??L?L3第一章流體流動流體的重要性質(zhì).某氣柜的容積為6000m3,若氣柜內(nèi)的表壓力為kPa,溫度為40℃。已知各組分氣體的體積分?jǐn)?shù)為：H240%、N220%、CO32%、CO27%、CH41%，大氣壓力為kPa，試計算氣柜滿載時各組分的質(zhì)量。解：氣柜滿載時各氣體的總摩爾數(shù)nt?pV6000?mol??313各組分的質(zhì)量：mH2?40%nt?MH2?40%??2kg?197kgmN2?20%nt?MN2?20%??28kg?mCO?32%nt?MCO?32%??28kg?mCO2?7%nt?MCO2?7%??44kg?mCH4?1%nt?MCH4?1%??16kg?.若將密度為830kg/m3的油與密度為710kg/m3的油各60kg混在一起，試求混合油的密度。設(shè)混合油為理想溶液。解：mt?m1?m2??60?60?kg?120kgVt?V1?V2?m1?1?m2?6060?33m???2?8307101???m?mt12033?kgm?流體靜力學(xué).已知甲地區(qū)的平均大氣壓力為kPa,乙地區(qū)的平均大氣壓力為kPa,在甲地區(qū)的某真空設(shè)備上裝有一個真空表，其讀數(shù)為20kPa。若改在乙地區(qū)操作，真空表的讀數(shù)為多少才能維持該設(shè)備的的絕對壓力與甲地區(qū)操作時相同？解：（1）設(shè)備內(nèi)絕對壓力絕壓=大氣壓-真空度=?103?20?103Pa?（2）真空表讀數(shù)真空度二大氣壓-絕壓二？103??103Pa?.某儲油罐中盛有密度為960kg/m3的重油（如附圖所示），油面最高時離罐底m,油面上方與大氣相通。在罐側(cè)壁的下部有一直徑為760mm的孔，其中心距罐底1000mm,孔蓋用14mm的鋼制螺釘緊固。若螺釘材料的工作壓力為X106Pa,問至少需要幾個螺釘（大氣壓力為X103Pa)?解：由流體靜力學(xué)方程，距罐底1000mm處的流體壓力為4????p?p??gh??103?960??(?)Pa??103Pa(絕壓)作用在孔蓋上的總力為??nF?(p?pa)A=(?103—?103)??=?104N4每個螺釘所受力為nF1??10103N4因此n?FF1??104??103?N??6(個)習(xí)題4附圖習(xí)題5附圖.如本題附圖所示，流化床反應(yīng)器上裝有兩個U管壓差計。讀數(shù)分別為R1=500mm,R2=80mm,指示液為水銀。為防止水銀蒸氣向空間擴(kuò)散，于右側(cè)的U管與大氣連通的玻璃管內(nèi)灌入一段水，其高度R3=100mm。試求A、B兩點(diǎn)的表壓力。解：(1)A點(diǎn)的壓力pA??水gR3??汞gR2??100013600Pa??104Pa （表）（2）B點(diǎn)的壓力pB?pA??汞gR1??10?1360010Pa （表）?4?46．如本題附圖所示，水在管道內(nèi)流動。為測量流體壓力，在管道某截面處連接U管壓差計，指示液為水銀，讀數(shù)R=100mmh=800mm。為防止水銀擴(kuò)散至空氣中，在水銀面上方充入少量水，其高度可以忽略不計。已知當(dāng)?shù)卮髿鈮毫閗Pa，試求管路中心處流體的壓力。解：設(shè)管路中心處流體的壓力為p根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程式，pA?pA?則p+?水gh+?汞gR?pa5篇三：化工原理_第二版__上冊課后習(xí)題答案[1]14.本題附圖所示的貯槽內(nèi)徑D=2m,槽底與內(nèi)徑d0為32mm的鋼管相連，槽內(nèi)無液體補(bǔ)充，其初始液面高度hl為2m（以管子中心線為基準(zhǔn)）。液體在管內(nèi)流動時的全部能量損失2可按￡hf=20u計算，式中的u為液體在管內(nèi)的平均流速（m/s）。試求當(dāng)槽內(nèi)液面下降1m時所需的時間。解：由質(zhì)量衡算方程，得W1?W2?dM(1)d?W1?0,W2?nd02ub?(2)4dMn2dh(3)?D?d?4d?將式(2)，(3)代入式(1)得nd02ubD2?dh?044d?即ub?(D)2dh?0(4)d0d?在貯槽液面與管出口截面之間列機(jī)械能衡算方程22gz1?ub1?p1?gz2?ub2?p2??hf2?2?即gh?ub??hf?ub?20ub2?2222或?qū)懗蒱?ub?(5)式(4)與式(5)聯(lián)立，得(2)2dh?0?BP?dh?d?9=0,h=h1=2m；9=9,h=1m積分得5645?21?2s?467s6?18．某液體以一定的質(zhì)量流量在水平直圓管內(nèi)作湍流流動。若管長及液體物性不變，將管徑減至原來的1/2，問因流動阻力而產(chǎn)生的能量損失為原來的多少倍？解：流體在水平光滑直圓管中作湍流流動時?pf=??hf??L?ub2或hf=?pf/?=？d2hf2?du?=(2)(1)(b2)2hf1?1d2ub1?d式中d1=2,ub2=(1)2=4d2ub1d2因此?hhf2f1=(?2?)(2)(4)2=322?1?1又由于???21=(1)=(1b1)=(2X)=()=?1Re24d2ub2故?hhf2f1=32X=19.用泵將2X104kg/h的溶液自反應(yīng)器送至高位槽(見本題附圖)。反應(yīng)器液面上方保持乂103Pa的真空度，高位槽液面上方為大氣壓。管道為?76mmX4mm的鋼管，總長為35m,管線上有兩個全開的閘閥、一個孔板流量計(局部阻力系數(shù)為4)、五個標(biāo)準(zhǔn)彎頭。反應(yīng)器內(nèi)液面與管路出口的距離為17m。若泵的效率為，求泵的軸功率。(已知溶液的密度為1073kg/m3,黏度為？10-4Pa?s。管壁絕對粗糙度可取為mm。)，，解：在反應(yīng)器液面1-1與管路出口內(nèi)側(cè)截面2-2間列機(jī)，械能衡算方程，以截面1-1為基準(zhǔn)水平面，得習(xí)題19附圖22uuppgz1?b1?1?We?gz2?b2?2??hf2?2?(1)式中z1=0,z2=17m,ub1^0ub2?w4p1=-X103Pa（表），p2=0（表）將以上數(shù)據(jù)代入式（1），并整理得2We?g（z2?z1）?ub2?p2?p1??hf2?d2?2?104?m?236001073?103=X17+++21073?h=+?hff其中?h=（?+fL?Ledub22+??）2??1073Re?dub?==X105??10?ed?根據(jù)Re與e/d值，查得入二，并由教材可查得各管件、閥門的當(dāng)量長度分別為閘閥（全開）：X2m=m標(biāo)準(zhǔn)彎頭：X5m=11m??11故?hf=（X++4）Jkg=/kg于是WeJkg?泵的軸功率為?2?104W==Wew/?=3600?20．如本題附圖所示，貯槽內(nèi)水位維持不變。槽的底部與內(nèi)徑為100mm的鋼質(zhì)放水管相連，管路上裝有一個閘閥，距管路入口端15m處安有以水銀為指示液的U管壓差計，其一臂與管道相連，另一臂通大氣。壓差計連接管內(nèi)充滿了水，測壓點(diǎn)與管路出口端之間的直管長度為20m。（1）當(dāng)閘閥關(guān)閉時，測得R=600mm、h=1500mm；當(dāng)閘閥部分開啟時，測得R=400mm、h=1400mm。摩擦系數(shù)？可取為，管路入口處的局部阻力系數(shù)取為。問每小3習(xí)題20附圖時從管中流出多少水（m）?（2）當(dāng)閘閥全開時，U管壓差計測壓處的壓力為多少Pa（表壓）。（閘閥全開時Le/d^15,摩擦系數(shù)仍可取。）解：（1）閘閥部分開啟時水的流量，，，在貯槽水面1-1與測壓點(diǎn)處截面2-2間列機(jī)械能衡算方程，并通過截面2-2的中心作基準(zhǔn)水平面，得22gz1?ub1?p1?gz2?ub2?p2??hf， （a）1－22?2?式中p1=0（表）p2??HggR??H2OgR??136001000Pa?39630Pa （表）ub2=0，z2=0z1可通過閘閥全關(guān)時的數(shù)據(jù)求取。當(dāng)閘閥全關(guān)時，水靜止不動，根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程知?HOg（z1?h）??HggR（b）2式中h=m,R=m將已知數(shù)據(jù)代入式（6）得?13600m1000??hf,1-2ub2ub2L152?（c）??（??）?將以上各值代入式⑦），即239630X=ub++ub210002解得ub?水的流量為Vs?3600d2ub?3600（2）閘閥全開時測壓點(diǎn)處的壓力，，在截面1-1與管路出口內(nèi)側(cè)截面3-3間列機(jī)械能衡算方程，并通過管中心線作基準(zhǔn)平面，得22gz1?ub1?p1?gz3?ub3?p3??hf， （c）1－32?2?式中z1=m，z3=0，ub1=0，p1=p322L??Luub35??2eb?hf,1?3?（?=??c）（?15）d2??2將以上數(shù)據(jù)代入式（。），即2X=ub+ub2n4??2解得ub?，，再在截面1-1與2-2間列機(jī)械能衡算方程，基平面同前，得22gz1?ub1?p1?gz2?ub2?p2??hf， （d）1－22?2?式中z1=m,z2=0,ub1?0,ub2=m/s,p1=0（表壓力）??,1?2Jkg???2將以上數(shù)值代入上式,則?2???210004解得p2=X10Pa（表壓）21.10℃的水以500l/min的流量流經(jīng)一長為300m的水平管，管壁的絕對粗糙度為mm。有6m的壓頭可供克服流動的摩擦阻力，試求管徑的最小尺寸。解：由于是直徑均一的水平圓管,故機(jī)械能衡算方程簡化為p1?p2??hf?上式兩端同除以加速度g,得？p1?p2=?g?h/g=6m（題給）fLub2即=6XJ/kg=J/kg（a）hf=？d2?3Vs500?10ub2n2nd60?d244將口6代入式（@）,并簡化得d5??10?4? （b）人與Re及e/d有關(guān)，采用試差法，設(shè)入二代入式（6）,求出d二。下面驗(yàn)算所設(shè)的入值是否正確：d??10ub??10℃水物性由附錄查得P=1000kg/m3,u=X10-5Pa?sRe?dub10?5???104由e/d及Re,查得人二故d??22．如本題附圖所示，自水塔將水送至車間，輸送管路用？114mm?4mm的鋼管，管路總長為190m（包括管件與閥門的當(dāng)量長度,但不包括進(jìn)、出口損失）。水塔內(nèi)水