化工基礎(chǔ)（第四版）課后答案-福建師范大學(xué)編

化工基礎(chǔ)（第四版）課后答案--福建師范大學(xué)編

1流體流動(dòng)和輸送

1、液體高度：,器底所受的力：

壓強(qiáng)：

指示液為CCl4,其讀數(shù)：

2、人孔面積：壓力：

槽壁面積：

槽壁所受壓力：

3、4、

6、（1）求空氣的體積流量流通截面：體積流量：

（2）求質(zhì)量流量表壓：

絕壓：

空氣的平均分子量：當(dāng)時(shí)溫度：

空氣密度：∴質(zhì)量流量：

7**、對(duì)容器A孔口流速：體積流量：

流出的總體積：

液體降至0.5m處所需時(shí)間：

剩余部分為非穩(wěn)定流動(dòng)，所需時(shí)間：

對(duì)于容

B

由于B下端有短管，管內(nèi)流體在流動(dòng)中有下拉液體的作用，故需時(shí)間短。

8、以水平管中心線為基準(zhǔn)面，在1－1，，2－2，間列柏式，

在操作條件下，甲烷的密度：

水柱壓差計(jì)讀數(shù)：

9、

10、對(duì)孔板流量計(jì)：流量與流速度關(guān)系：，即，

(1)當(dāng)讀數(shù)為80mmHg時(shí)，，即誤差＝1.2%

(2)讀數(shù)為20mmHg時(shí)，，即誤差＝4.9%

(3)指示液為四氯化碳時(shí)，∴流量的相對(duì)誤差與以上相同。

11、

體積流量：質(zhì)量流量：

導(dǎo)管中苯的流速：

12、忽略阻力，

，，，

將數(shù)據(jù)代入，得

體積流量：

13、，，,,∴

＝，空氣流量：

質(zhì)量流量：

，

∵，，，

解得，，體積流量：

14、當(dāng)量直徑：

流速：

湍流

15、

相對(duì)粗糙度：，查圖得

16、

，，查圖得

H1=0，H2=10，v1=0，v2=2.2，P2=0

，

17、用試差法求流量，∵λ＝f(Re),Re=f(v),難以直接求解。

由Re～λ圖可見(jiàn)，對(duì)ε＝0.001的無(wú)縫鋼管而言，Re在2×104～1×107之間，λ值在0.02～0.028之間，

設(shè)λ＝0.025，H1=5，H2=0，P1=P2=0（表壓），v1=0

，查圖得λ＝0.0235，

苯的體積流量：qv=1.47×0.785×0.0282=0.91L/S

（若設(shè)λ＝0.024，qv=0.92L/S）

校核：基本相符。

18、強(qiáng)烈湍流時(shí)，λ可看作常數(shù)。

，

,

10=1.2764×10-6/d5

d5=1.2764×10-7，∴d=42mm

19、（1）、

（2）、

（3）、

20、（1）、，增加3倍

（2）、

（3）、，增加1倍

21、（1）、,,

,

,

∴

（2）、，，

，，

22、，

查圖，λ＝0.034,

∵P1=P2=0，H1=0，動(dòng)壓頭可忽略

有效功率：

軸功率：

23、

,

H1=0，v1=0，H2=15，v2=0.74，P1=P2=0（表壓）

∴理論功率：

軸功率：

24、

，∴主管中水的流量：

支管中流量：

25、支路管道

26、40mm水柱＝0.4kPa(表壓)，絕對(duì)壓：101.3+0.4=101.4kPa50℃空氣密度：

空氣在導(dǎo)管中流速：

,,查圖λ＝0.026

輸送功率：

效率：

27、（1）、更換后，輸出量為：揚(yáng)程：

（2）、兩臺(tái)并聯(lián)

兩臺(tái)并聯(lián)后輸出水量最多能達(dá)到20m3/h，但是在6.3m的揚(yáng)程下，而不是25m。實(shí)際并聯(lián)兩臺(tái)的輸出水量

總小于20m3/h。兩臺(tái)串聯(lián)的水泵揚(yáng)程最多為12.5m，但是在流量為10m3/h時(shí)，實(shí)際串聯(lián)兩臺(tái)的揚(yáng)程總

小于12.5m。

28、30℃時(shí)水的蒸汽壓：當(dāng)?shù)卮髿鈮海?/p>

允許安裝高度：

現(xiàn)安裝在水源上3m處，不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

29、允許安裝高度＝允許吸上高度－當(dāng)?shù)卮髿鈮旱陀跇?biāo)準(zhǔn)大氣壓折算的壓頭－水蒸氣壓高于20℃水蒸氣壓

折算的壓頭－阻力－動(dòng)壓頭50℃水蒸氣壓：12.23kPa，20℃為2.33kPa

蒸汽壓之差＝12.23-2.33=9.9kPa=1.01mH2O

大氣壓之差＝101.3－100=1.3kPa=0.13mH2O

(1)、當(dāng)流量為20m3/h時(shí)

，

允許安裝高度：Hg=7.2-0.13-1.01-2-0.32=3.74m

(2)、流量為30m3/h

，

允許安裝高度：Hg=5.7-0.13-1.01-2-0.73=1.83m

30、流動(dòng)型態(tài)由Re決定，要使流動(dòng)型態(tài)相似，則兩種情況下Re應(yīng)相等。設(shè)1為設(shè)備條件，2為模型條件

，

31、（1）、

（2）、，

（3）、

傳熱

t70060W

960

A0.240.24m2

1、a、散熱速率：0.90.6

/A960

t2t1700444℃

10.9

0.24

交界面溫度：1

t70060W

360

A0.240.10.24m2

b、0.90.090.6

/A960

tttt700732℃

130

2、根據(jù)，A爐氣溫度：1

/A960

tt6012℃

3320

外界溫度：2

0.24

R10.24R226.667

11.020.152

3、各層磚的熱阻：12

0.24

R30.267

30.9

3

tttt

1334

70015015060

123

0.246.6670.267

123，2

0.267

0.246.66725501.632

90，∴20.21m

4、設(shè)交界面溫度為t

200

t308030t150305030230℃

50

12∴2

5、求散熱速率

2t23.1412030W

49

l1d10.04810.08810.128m

lnn1lnlnln

d450.0420.150.0480.050.088

nn

求界面溫度，設(shè)管外壁溫度仍＝30℃不變。

1d2493

t2t1ln1202.9710120℃

2ld12

1d1d49

tt（ln2＋ln3)120(2.971034.04)88.5℃

312ldd2

1122求散熱速

率,(只包石棉40mm，管外壁溫度仍＝30℃不變。)

2tt23.1412030W

1486.4

l1d10.04810.128m

lnn1lnln

d450.0420.150.048

nn求散熱速率,(只包軟木40mm，

管外壁溫度仍＝30℃不變)。

565.5W

28.8

l310.128m

2.9710ln

0.050.048

W

100002

6、設(shè)飽和蒸汽的m.K，304kPa飽和蒸汽溫度＝134℃

r2242421

2r22.5mm

r21m

∵1，∴2不保溫時(shí)：

2tt23.1413420W

12257

l1110.0031m

rrr100000.021450.0225150.024

11m22

2tt

12

l11

12

1r11rm12rm22r2

23.1413420W

107.7

10.0030.031m

保溫時(shí)：100000.021450.02250.150.037150.024

r

ln290

ln

2ltr130

1.57

1rr60

ln2ln2ln

rr30

7、(1)、1，1，∴0.63

2lt

1r1

ln2

rr

（2）、122

1r211901

lnln

rr

1220.1530100.091.342

1r11601

ln2ln

rr0.1530100.06

122，∴0.746

8、(1)、設(shè)絕熱層外表面溫度為t

2l300t2lt20

10.0451

ln

0.150.025120.045，解得t=110℃

2l300t2lt20

10.04510.0451

lnln

（2）、0.150.0250.100.04512(0.045)用試探法求得δ＝0.02m=20mm

(30025)(200175)

t104℃

m30025

ln

200175

9、（1）、并流

(20025)(300175)

t149℃

m20025

ln

（2）、逆流300175

0.0221.2850

Re11220

10、用狄丟斯公式計(jì)算0.002

2.510000.002

Pr41.7

0.12，符合應(yīng)用范圍（Re>10000，0.7<Pr<120）∵流體被加熱

0.80.40.120.80.4W

0.023RePr0.0231122041.7969.22

∴d0.022m.K

gl32t9.811.2380021103150120

Gr14.51010

2(1.5103)2

11、

C2.21031.5103

Pr22

0.15

10107

PrGr2214.51031910210，為湍流

1

3W

0.135(GrPr)372.62.

∴dmK

釜壁溫度認(rèn)為＝蒸汽溫度，主要是因?yàn)樾缕鞅诘膶?dǎo)熱系數(shù)很大，即鋼的導(dǎo)熱系數(shù)大。

2080

t50℃

12、定性溫度：2，定性尺寸＝0.02m

kg3kg

988.130.54910

該溫度下的物性參數(shù)：m，m.S，Pr3.54

kJ

Cp4.175W0.020.4988.1

0.648Re3144004000

kg.K，m.K.0.54910，為湍流

0.6480.80.4W

0.023144003.5426222

0.02m.K

97

13、∵PrGr10210，屬于自然對(duì)流中的湍流傳熱。

1gl32t

3

0.135(GrPr)Gr2

d，其中，小管下標(biāo)為1，大管為2，則

1

33

Grgl2t/2lGr3ldPrC/

2222221021

Grgl32t/2lGrldPrC/

111，111，1

7

因?yàn)闇囟群臀锵迪嗤?、d、C、μ、ρ、β、Δt均不變，因小管傳熱時(shí)PrGr210，則大管

1

GrPr3

22210

7GrPr

PrGr210，111，

2210

∵At，對(duì)單位面積而言，11

∴2101，即單位面積的熱損失不同，比值為10。

2Lt

11r1

ln2

rrr

14、11122

110.01251

p1ln0.05335

初始時(shí)，令分母＝P120000.011500.011150000.0125

積垢后，令分母＝P2

11r111r221

p2lnln

1r11r221r112r22

110.01110.01251

lnln0.1532

20000.01010.010500.011150000.0125

1

p0.05335

2234.8%

110.1532

∴p1傳熱量為原來(lái)的34.8%

KAt2

15、m，Adln3.140.022543810.74m

5040

t45℃

mqvA38

2，m1

2

qmCtvA138Ct0.50.7850.0238120030009060

J

644328

S

644328J

K1333

At10.7445m2K

m

644328kg

qm10.7

冷流體的質(zhì)量流量：Ct30004020S

KAtKAt

16、mm600×2×（121－t）=10×5（t-20）解得t=117℃

350100220180

t114.6℃

m1350100

ln

17、并流：220180

350180220100

t143.6℃

m2350180

ln

逆流：220100

At143.6

1m21.25

KAtKAtAt114.6

1m12m22m1

18、（1）、穩(wěn)定傳熱12，冷熱流體qm、ρ、C相等。

qC120TqCt20KAt

1m22m2∴t2=140-T2，m

5002W

K12250

1000m2K

12

T220120t2

25020qmCt0.00110004000(120T2)

2

5000T220120t2T2100(140T2)

120T21.25

400022

2402T21.25(2T240)2.5T250

∴熱流體出口溫度：T2=64.4℃冷流體出口溫度：t2=140-T2=140-64.4=75.6℃

0.8

2v0.8

0.80.821.74

（2）、冷、熱流體的流量都增大1倍∵v，v

1.745002756900W

K4352

1.7450021740mK

tt

qCTT0.00210004000(120T)4352012

m1222

T220120t2

8000120T28700

2

℃

由第一問(wèn)知，t2140T2，解得T267.9

℃

t2140T272.1

0.8

2v0.81.74500500435000W

0.821.74K317.52

19、v1.745005001370mK

qCTTqCt20q2q

m12m2，mm

160T

t2

2

120T22t250∴，2

qCt200.00210004000t208000t20

m222

120tT20

8000t20KAt317.52022

2m120t

ln2

T20

2

℃

將代入，設(shè)T249.2，整理

35.4

35.40.7937535.4

64.6

ln

29.2

方程兩邊相等，說(shuō)明假設(shè)正確，∴熱流體出口溫度＝49.2℃。

20、

21、下標(biāo)1表示熱，2表示冷。

qC

m110.5

qC(420370)qC(310285)qC

m11m22，∴m22

qC(420370)qC(t285)

增長(zhǎng)后：m11m222

qC

m11(420350)285t

qC2

m22，∴t2320K

420310(370285)

tm197.5K

原來(lái)的傳熱溫差：2

420320(350285)

tm282.5K

管長(zhǎng)增長(zhǎng)后：2

下標(biāo)1為原來(lái)，2為增長(zhǎng)后

qCt320285KAtA97.5

2m21.422m21.421.41.655

qCt310285KAtA82.5

1m1，11m1，1

l

21.655

l

∵A2rl，1，故增長(zhǎng)65.5%

(2)、并流時(shí)

qC

m110.5

qC(420370)qC(310285)qC

m11m22，m22

qC(420350)qC(t285)

增長(zhǎng)后：m11m222，∴t2=320K

420285370310

t92.5K

m420285

ln

原來(lái)：370310

420285350320

t69.8K

m420285

ln

增長(zhǎng)后：350320

A92.5

21.41.855

A69.8

1

∴并流時(shí)換熱器管長(zhǎng)應(yīng)增加85.5％

KAt

22、m

QqCt10002500(6020)100000000J

m

80010000W

K12740.7

80010000m2K

12，

8040

t57.7K

m80

ln

一側(cè)恒溫，40

KAtKdlt

mm

Q100000000

l18008.6m

Kdt7413.140.04857.7

m

Q100000000

D44.3kg

℃飽和蒸汽的汽化熱

H2258.3，H100

∴把10噸20℃的鹽水加熱到60℃，需飽和蒸汽44.3kg

2

23、求換熱面積：Andl133.140.02221.8m

熱量衡算：油釋出熱量＝水吸收熱量

qCTqCt

mm11

16001400

2200(90T2)4200(t215)

36003600

T21151.67t2

90tT15105Tt

t2222

m90t90t

ln2ln2

T15T15

22

（未完）

KAtqCt

24、mm

10020(100t2)180t2

400520001800001000t2

22

qCtvAC(tt)0.50.128002000(t20)9600t192000

m2122

1800001000t29600t2192000

解得t2=35.1℃

25、冷凝放熱量：QDH500880000440000kJ

QqCpt5002800(78.530)67900kJ

冷卻放熱量：m

QQ507900

q141100J/S

36003600

qCpt

冷卻水用量：m

141100kg

q1.68

m

Cp(3515)420020S

67900kJ

218.9

冷卻段傳熱面積A2：3600S，

15℃的水吸收q2的熱量溫度變?yōu)閠2

18900

t2.68℃

qCp42001.68

m

t2=t1+2.68=15+2.68=17.68℃

Δt1=T2-t2=78.5-17.68=60.82℃

Δt2=T3-t1=30-15=15℃

60.821545.82

t32.7℃

m60.821.4

ln

15

7001000W

K12411.8

7001000m2K

12

18900

A21.4m2

2Kt411.832.7

m

冷凝段傳熱面積A1:

440000

1122.2kJ/S

3600

17.68℃的水吸收q1的熱量溫度變?yōu)閠3=35℃

(78.517.68)(78.535)17.32

t51.7℃

m78.517.680.335

ln

78.535

35001000W

K12777.8

35001000m2K

12

122200

A13.04m2

1Kt777.851.7

m

2420

dm220.022m

2

A=A1+A2=4.44m2

A4.44

n＝32.12根

dl0.0222

吸收

1、30℃水的飽和蒸氣壓＝4.24kPa,(p268,表五（一）)

4.24

x0.042

求濕空氣中水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)；101.3

0.04218

xm0.0265

求水蒸氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：0.042180.95829

0.042180.95829273kg

1.153

求濕空氣的密度：22.427330m

*

2、亨利定律為pEx

28600

x0.0515%

1000p*101.3

E4197MPa

18，x5.1510

E197000

m1945

相平衡常數(shù)；p101.3

p*101.30.43

x0.0232%

3、根據(jù)，,pPyE188000（mol%）

0.0232%44

x0.057%

質(zhì)量分?jǐn)?shù)：0.0232%4499.976818

p*0.03202.6

x2.28%

4、E267(mol%)質(zhì)量分?jǐn)?shù)：

2.2817

x2.2%

2.281797.7218

5、進(jìn)入水的最高含氧量

水的最高含氧量是空氣中氧（21％）相平衡的含氧量。

*

p0.211013006

x95.2410

E4.0610

5.2410632kgOg

5.241069.3210629.32

18kgHO3

2m

脫氧后的最低含氧量：

脫氧后水的最低含氧量是與吹掃地氮?dú)庵泻跸嗥胶獾暮趿俊?/p>

*6

p0.0210130060.4991032g

x90.499100.8873

E4.061018m

y0.12

Y0.1360.01

1Y20.0101

6、1y10.12，10.01

被吸收到氨量：