化工基礎(chǔ)課后習(xí)題答案

1、流體流動和輸送12001、液體高度：；V ，&-器底所受的力：= 2.27wx0.785xla xl200|mx9.81 = 21=21ES壓強：p = = 2巴 2 = 267I _指示液為CCI4,其讀數(shù):& = 應(yīng) =皿=1.亦四氯化碳柱 p16002、人孔面積：，.：!壓力：“宀,；： - -:槽壁面積.:.-一 - - _- 槽壁所受壓力：= 880 x g x -x 37.7 = 650913-7818= 643.1 2p100020x800“=Iowa1000求空氣的體積流量流通截面:積流量：= = 10X0.012 = 0 12(2)求質(zhì)量流量表壓:p = 250 冊構(gòu)= 25

2、0 x760絕壓： I -空氣的平均分子量：- 當(dāng)時溫度:T= 273 + 50 = 323/：1346x29空氣密度：- -質(zhì)量流量：qK = = 0.12x1 45 = 0.1747*、對容器A孔口流速：v=7 = 0 62x2x981x0 5 =1 2-體積流量：qv = vj4 = 1.942 x 0.785 x 0.0253 =9.53 xlO4 涇流出的總體積：液體降至0.5m處所需時間：r= 0.785xlaCl 5-0.5)= 0.785k?剩余部分為非穩(wěn)定流動，所需時間：2A4H2x0.785xl2 x7o3-,= 824$皿尿 0.62x0r785x0.Q25a x72x9

3、.81對于容v=c7 = 0 62x2x9Slxl 5 = 336B.3.36x0.785x0.025- 1.65x10-V _0.785石-1 65x10-2x0.785xla0.62x0785x0,0253x72x9 81x 0.225= 262S由于B下端有短管，管內(nèi)流體在流動中有下拉液體的作用，故需時間短。&以水平管中心線為基準(zhǔn)面，在1 - 1 , , 2 2，間列柏式，比十旦二咗十血卩_趴_ 価 嚴(yán)遼恁2胃恁 L A 3600 x 0.785 x0.32S18003600x0 785x0.2a=15y= = 0.02x1000x9 81= 20x9嶺耳16(101325 4-20x9

4、.81)x273 門心咤a = U.66 / 在操作條件下，甲烷的密度22.4722.4x101325x 293= l = z1 + 1_21_ =*2。區(qū) 一 7T = eg + 30- 2.57 = 4047(7672g /g 2g 2x9.810.667g2x9 81水柱壓差計讀數(shù)40.47x0.6671000=27 fnmH2OTr = 1000 p 1.18m-49.75 =Q 12x9.81x04x1000V 1 18?M = 4)n= 0 7S5x0 023 x49 75xl 18 =10、對孔板流量計：1Q流量與流速度關(guān)系：坪* %咼，即-1.012，即誤差=1.2%(1)當(dāng)讀

5、數(shù)為80mmHg時，宀讀數(shù)為20mmHg(3)指示液為四氯化碳時流量的相對誤差與以上相同。11、2乂殳81Q%00-865) _ ?曬空865qy =v0.4 = 7.45x0 785x0.01652 = Q.00159 體積流量：-質(zhì)量流量:=i?rp= 0.00159x865= 1.375$導(dǎo)管中苯的流速：%（少二皿冥（詈）1%環(huán)12、忽略阻力，= 0H.2 = 4 5m?卩=150上戸戊 p2 = lOOkPa? ?可比=NV1 = W Vi =2 25V1Vj = 1.7 -將數(shù)據(jù)代入，得條=V14 = 1.7 X0 785 X 0.33 = 433體積流量：13、円嚴(yán)比巾=0 滋八?

6、52加一匕）2x9 81x0.025x1000 =S1.2v2 = 20.2廠空氣流量：= 20.2x0.785x0.2-0.635-% =?,/?= 0.635x1.2 = 0.76質(zhì)量流量:解得，-,體積流量q、=vajl = 14.3 x 0.785 xO.2a14、當(dāng)量直徑：二心M二，WO=2S = dOG2P的 流速. Q4 1200x3600x0 785(0.Ci5i -Re =0 025x0.85x12000W=1.28X104湍流15、0 021X1 5x10000001= 31500001相對粗糙度21=0.0005Hf = tI- = 0.025一 = 1.365w f d

7、 2g0.021 2x9.81A/j =365x1000x9.81- 3 4kPa16、_ =52.3x0 J85x0.053a = 0.115Re =0.106x13,1x1 1200000二 760000.21060.002查圖入=0.026g空氣在導(dǎo)管中流速：IN 屜=旦 + -+貝 f =368輸送功率：二空二竺_二45加 = , = 368x1 1x9 Slx0.H5 = 457；7 效率. 巧 100027、(1)更換后，輸出量為揚程：加蘭円二x25=6.3wU )曲00丿(2)、兩臺并聯(lián)兩臺并聯(lián)后輸出水量最多能達到20m3/h，但是在6.3m的揚程下，而不是25m。實際并聯(lián)兩臺的

8、輸出水量總小于20m3/h。兩臺串聯(lián)的水泵揚程最多為12.5m，但是在流量為10m3/h時，實際串聯(lián)兩臺的揚程總小于12.5m。4 244 24=xlO.33 =28、30 寸水的蒸汽壓：當(dāng)?shù)卮髿鈮海?909QkPa =X10.33 = 9 1禺叱 O11衛(wèi)允許安裝高度： - -1 - 二=-小-現(xiàn)安裝在水源上 3m處，不能正常運轉(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20C水蒸氣壓折算的壓頭 阻力動壓頭 50C水蒸氣壓：12.23kPa , 20C為2.33kPa蒸汽壓之差 =12.23-2.33=9.9kPa=1.01mH2O大氣壓之差 =

9、101.3 100=1.3kPa=0.13mH2O(1)、當(dāng)流量為20m3/h時v = 2 52-= 5 52 =0 3203600x0 785xO.0532涇 返 2x9.31允許安裝高度：Hg=7.2-0.13-1.01-2-0.32=3.74m、流量為30m3/hv = 378-= OWE &3600x 0.785x0.053 S 也 2x931允許安裝高度：Hg=5.7-0.13-1.01-2-0.73=1.83m30、流動型態(tài)由Re決定，要使流動型態(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flt = 1 165+0 5(1 205-1 165) = 1 185|(

10、2 )、nET100064xS.312匯107 ,為湍流n1九3二=0.135 (Gr Pr)3 =372.6dWm2.K釜壁溫度認(rèn)為=蒸汽溫度，主要是因為新器壁的導(dǎo)熱系數(shù)很大,即鋼的導(dǎo)熱系數(shù)大200 -1759713、Gr JO 2 10 ,屬于自然對流中的湍流傳熱、 1:=0.135(Gr Pr)3Grd,其中g(shù)Z2 Jt,小管下標(biāo)為1,大管為2,則Gr2Gr1gl2%2 Jt/2gl13B.：tl 2 d2l 1d1=10因為溫度和物系相同，入、C、u、p、B、均不變因小管傳熱時Pr Gr 2 107,：2G2 P2則大管Pr Gr2 107Gr1 Pr-i13=10:-22 =10對單

11、位面積而言 ：2 =10：1 ,即單位面積的熱損失不同比值為10。14、=1 . 1 . ln1A E .丄r1-：2r2初始時令分母=P1P1 2000 0.0111 In500.01250.053350.01115000 0.0125積垢后令分母=P21P21 r11r11r22112000 0.010嚴(yán)丄“00空.I0.153210.010500.01115000 0.012515、門-KA.：tmA = dl n =3.14 0.0225 4 38 =10.74m250402= 45Cqm = vA3812P20.05335z34.8 %A10.1532P1傳熱量為原來的 34.8%2

12、二qmC ：t =vA t 38 C：t =0.5 0.785 0.0238 1200 3000 90-60J二 644328SA =tm仝涯=1333 J10.74 45m K冷流體的質(zhì)量流量C：t上竺10.7璧3000 40 - 20S-t m1(350 -100 )-(220 -180 )_ 1146C ,350 -100 一 ln220 -180350 -18 -22-100 =143.6C350 -180 ln逆流：220 -10017、并流：m2：J =KAv：tmKA：tm2A,A2-tm1143.6114.6= 1.25a0.82V 二 2.80.8v= 1.741.74 50

13、0 500435000W1.74 500 500 =話=317.5頁qmPC(T1 -T；)=qmAC(t2 -20)q2qm= 160T；120 T2 = 2t2 50 . t2 一2qmCt2 -20 = 0.002 1000 4000 t2 -20 = 8000 t2 - 2080001； -20 AKA 心= 317.5 20120-t2 -20.120 t；InT2 - 20160-T2將22代入，設(shè)t2=492C,整理35 435.4 =0.7937535.464.6 In29.2方程兩邊相等，說明假設(shè)正確，熱流體出口溫度=49.2 Coqm1C1qm2C221、下標(biāo)1表示熱，2表

14、示冷o qm1G(420 -370) =qm2C2(310 -285)增長后:qm1G(420 -370) = qm2C2(t2 -285) (420 -350) 285 二 t2qm2C2. t2 =320K原來的傳熱溫差1420 -310(370 -285)2= 97.5K管長增長后：tm2420 -320(350 -285)2= 82.5K下標(biāo)1為原來，2為增長后qmC.過2QmC=tl32一285 十310-285r： 2KAtm2：J 1KA1 =垢1= 1.497.5825=1.655l2=1.655A 二 2二rl , 11,故增長 65.5%(2)、并流時qm1G(420 -3

15、70)二 qm2C2(310 285)qm1 C1 qm2C2增長后：qm1G(420 350) = qm2C2(t2 285)t2=320K氏m原來：420 - 285 - 370 -310 420 285ln370 310= 92.5K增長后AA1420 - 285 L1350 - 320“ “=69.8K,420 - 285 ln350 - 32092 5= 1.41.85569.8并流時換熱器管長應(yīng)增加85.5 %22、=KA&mQ -門-qmC：t=1000 2500(60 - 20) =100000000 J冷、2亠很2800 10000800 10000= 740.7WmK一側(cè)恒

16、溫，80 -40.80In -40= 57.7K：=KAtm = K .dltmQ100000000K 二d=tm1800741 3.14 0.048 57.7=8.6mQ 100000000喬二2258.3二44.3kg9H - -100C飽和蒸汽的汽化熱把10噸20 C的鹽水加熱到60 C,需飽和蒸汽44.3kg223、求換熱面積：A = n 二dl =13 3.14 0.022 2 = 1.8m熱量衡算：油釋出熱量=水吸收熱量qmC =T - q m1C1 =t160014002200(90 -T2)4200(t2 -15)36003600T2 =115 -1.67t2，tm90 -t2

17、 - T2 -15105-T2 -t290 t?90 t?InInT2 _ 15T2 _ 15（未完）24、KA. ：tm 二 qmC. ：t400 5 10一20 gfoOoS2= 180000 -1000t2qmC ：t =vA；C(t2 -tj =0.5 0.12 800 2000(t2 - 20) =9600t2 - 192000180000 1000t2 =9600t2 -192000解得 t2=35.1 C25、冷凝放熱量：Q = D也H = 500 漢 880000 = 440000kJ冷卻放熱量：Q =qmCpt =500 2800(78.5 - 30) = 67900kJ=

18、141100J /SQ Q 507900 q 3600 一 3600冷卻水用量：門=qmCP ：tCp(35 -15)竺匹才.68阻420020S67900 , c c kJ冷卻段傳熱面積A2 / 2360018.9-S15 C的水吸收q2的熱量溫度變?yōu)閠2.：t189002.68CqmCp42001.68 t2=t1+2.68=15+2.68=17.68 t仁T2t2=78.5- 17.68=60.82 t2=T3-t仁30- 15=15 C60.82 -15ln叱154582 =32.7C1.47000 =411.8単700 1000m KA2K：tm18900=1.4m2411.8 32

19、.7冷凝段傳熱面積A1122.2kJ/S17.68的水吸收q1的熱量溫度變?yōu)閠3=35 C(78.5 -17.68) -(78.5 -35)ln786878.5 -351732 =51.7C0.335空S0=777.83500 1000m2K0=3.04m2K 如 777.8 51.7 =22 7022m2A=A1+A2=4.44m2:dl4.44= 32.12 根0.022 2 -：化學(xué)反應(yīng)器0、k的單位：kmol1 _n 1k = kmol 1mnh kc =(濃度)(時間)濃度=0級反應(yīng):kckmolm3h1級反應(yīng)：kc =濃度（時間）=S，2級反應(yīng):0級反應(yīng):

20、濃度kCkP二濃度（時間）二 Pa/S1級反應(yīng):kmolr=時間 m3對于氣相反應(yīng)，rA 二 kpnPakmolkp的單位=kppAkp與kc的關(guān)系:kC=kP1、化學(xué)計量式：m3SIm2丿n二 kpPskP 二 Skmol.S kP = PaS2級反應(yīng):kP =PaSkmol-rA的單位=m3S , pa的單位=m二 kmol.N J1.m2nJ3.SJp=CRT-RTkp=kc(RT或 kc=kp(RT：fA 2B； 2Zt=0 時，na0=0.14 , nb0=0.2 , nZ0=0.08 , t=t 時，na=0.08 ,XanA0 nAnA00.14-0.080.14-0.43, n

21、B=n B0 nA0 Xx=0.2 0.14 X 0.43).1=nz=n z0+n A0 Xx=0.08+0.14X 0.43=0反應(yīng)進度：nB0XB反應(yīng)進行完全時的反應(yīng)進度2、（ 1 ）、速率常數(shù) kp=3.66其單位為cA1 dn A(mol)V(m3)dt(h)molm3.hmolm3.hmol 丫mol.h對于理想氣體,pAnAPa =RTdPAdtkc n A0 XA0.14況.43=0.06mol0.2 1.00.1molPa/SPaPaS=CART-3.66 pA變?yōu)閐(CART) = 3.66(cART )2dt些-3.66 RTCAdt壯.08206# 5 空2如kmol

22、匯 K1atm400K3= 1.217 107 kmol hrE/923 R923_ A0eE/773Rr773A0ee(75000/8.314 滬.00026、對于二級反應(yīng)，1 1E/R(773 -923)1.804=ek C A C A0t1- -1 =116.5St20.85 0.011-=117.4S0.85 0.015討論：對于二級反應(yīng)，若要求Ca很低時，雖然初始濃度相差甚大，但所需要的反應(yīng)時間卻相差甚微。這是因為反應(yīng)時間主要消耗在反應(yīng)的后期。2當(dāng)- rA =0.05Ca時，計算方法同上，t10.05 0.011停留時間分布0.05 0.015一 j1980S t2t=1ln 丄k

23、1 -Xa0.0193In2、同第七章6題U=1996S1119min1-0.9750CA0 74 4.9760 1二 1.75 kmOl（分子量：醋酸=60 , 丁醇=74 ,醋酸丁酯=116 ）kmolFA0= 1.724 竺2v=亍24x1160.5hCA024001.7241.75-0.985 hVr=460= 0.985 34.5+30 = 1.058m3I 60丿Vt=Vr /巒=1.058/0.85 = 1.245m3qV XAf0.171 0.8(1 )、kC A0 (1 - X Af )33= 1.447 m60 1.97 104 0.2另解：qV XAf0.171 0.9k

24、C A0(1 - XAf )qV XAfkC A0 (1 - XAf )1,t = VR, VrC A0.V=1.447/2=0.723M3VrqvXAfkC A0 (1 - X Af )PFR的長度：VrqVXAf3.255m60 1.97 104 0.10.171 0.833= 0.723m60 1.97 1038 0.21QC CA0 與（1）相比，Ca0增大1倍，.Yr減小1倍,0.684 0.84.1m360 0.00278 4 0.24.12 = 334.3m0.785 0.12520.684 0.8=1.72m3 kCA0(1XAf)60 0.006633 4 0.21.720.

25、785 0.1252= 146.7m7、（ 1）VR=q vt,Xa0.5t2. .2kCA0(1 Xa)kCA0 江0.50.5kCaoVr2=6V r, 6VR=6q vt=q vt2qvXA0.5kCA0 kCA0(1 - Xa)2xa2 - 25xa 12 =0Xa 二 0.75另解：(a)/(b)6VrXaVr0.5qv122kCA0(1 - Xa )( a)qvkCA0(1 -0.5)2(b)Xa(1-Xa)2. XA =0.75對于PFR由于體積相同，其他條件不變，所以t3=t 1 ,kt3CAo=kt 2Cao=2因為流動情況不同，根據(jù)PFR的特點，有以下關(guān)系式，t3 =CA3

26、 dCACA0kCIC A3Cao 丿kt3 C A0-1CA3=2C A3 1XA3=1 一空=1 18、2A+B t R,Cao可寫成，A + 1/2B1/2R0CaoCboCro=Oxa=0.6 時 Ca=C ao(1 xa) Cb=Cbo-1/2C aoxaqv C aoXakCA0(1 _Xa) (Cbo i.5CaoXa)0.028/60 漢 600.0025 2(1 -0.6)2(3 -0.5 2 0.6)0.146m39、（ 1 ）、Vr(2 )、Vrqv Cao XakC ao (1 - Xa )qv CaoXakC ao (1 - Xa )Xa14 4 0.824 600.

27、496m30.0806(1 - 0.8)0.496 0.380.95qv VRk 1440.496 0.3824 60VrVr1qV CA0 XA0.01 0.9kCA0(1 Xa)0.0806(1 0.9) =1.117mqv一1叫丄心k 1 -Xa0.0806 1 0.81 - Xa2 -(1 k.)21 - XA21 -11 - Xa2,1-0.9-1- 0.0806 = 26.8min3VR = qV . = 0.01 26.8 = 0.268m總?cè)莘e：0.268C A075010、(1 )、74 4.9760 1kmol= 1.75kmol1.72424 116 0.5h2400qv

28、Faq1.724C aq1.753= 0.985m hXa0.5t 一 kCA0(1 - Xa) - 17.4 10 1.75 0.5二 33min - 60= 0.55hVR 二 qV(0.00 0.5) =0.985 1.05 = 1.034m3Vrqv Xa0.985 0.5V R2VrV R1kCAo(1 -Xa)qV Xa2kC aq ( _ Xa)qVC aqXa12 2kC aq (1 - X A1 )qV C aq (Xa2 - Xa1 )2 2kCA0(1 Xa2)30.539 m60 0.0174 1.75(1 -0.5)0.985 0.532 =1.078m600.01741.75(1 -0.5)0.985 0.32332 =0.3