化工原理上冊課后習(xí)題

1、1、某濕物料原含水量為10%任干燥器內(nèi)干燥至含水量為 (以上均為質(zhì)量)。 試求每噸濕物料除去的水量。解：方法一：設(shè) & =lt=1000Kg 已知 wEO%、w=%物料衡算：卩5 = W + (G-W)xIl%解：W二90Kg方法二：G(1-叫)= (G|W)(1)解：W二90Kg2、采用兩個連續(xù)操作的串聯(lián)蒸發(fā)器以濃縮NaOH水溶液，每小時有10噸12%的NaOH 水溶液送入第一個蒸發(fā)器，經(jīng)濃縮后的NaOH水溶液再送入第二個蒸發(fā)器進一步濃縮至 50%的堿液(以上均為質(zhì)量)排出。若每個蒸發(fā)器熬發(fā)水量相等，試求送入第二個蒸發(fā) 器的溶液量及其組成(用W0H的質(zhì)量%表示)。wtwIFx=FoIF3=F

2、o1第一蒸發(fā)第二蒸發(fā)-w k1(1)一1 OOk iia一-j解：不變組份衡算式FQa)0 = F2a)2 = 104 x 0.12 = (104 - 2l) x 0.5=W=38OOg/:.Fx =A)W = 10000 - 3800 = 6200g/?以第-蒸發(fā)器為衡算范風(fēng)恥。冋 =19.4%= 18.75 kg/m3P 絕 M _ 2650 x17RT 8.314x2892、某氣柜內(nèi)壓強為Mpa(表壓)，溫度為40C,混合氣體中各組分的體積百分數(shù)為:ViH：N：COCO：CH,%10203271試求混合氣的密度。當(dāng)?shù)卮髿鈮簭姙閘OOkPao解：p., =0.075x10- +100=PM

3、P= RT =175X1&6 _25蚣陽8.314x3137=16.S kg/kmol3、在大氣壓強為1 OOkPa地區(qū)，某真空蒸餾塔塔頂?shù)恼婵毡碜x數(shù)為90kPa若在 40x2 + 20x28 + 32x28 + 7x44 + 1x16100大氣壓強為87kPa地區(qū)，仍要求塔頂絕壓維持在相同數(shù)值下操作，問此時真空表讀數(shù)應(yīng)為多少kPa解：2 =絕絕iOkPaP廠 PlP絕= 77kPa4、計算20 C下苯和甲苯等體積混合時的密度及平均分子量。設(shè)苯一甲苯混合液 為理想溶液。解：20 C= 879 kg/m3 Q甲苯=867kg/m3等體積時- +in, 879 + 8673 訪 m 879 + 8

4、67P = 二=873kg / ntM =_ = 84.4kg / molv2川oo/7S+925、用普通U形管壓差訃測量原汕通過孔板時的壓降，指示液為汞，原油密度為860 kg / nf,壓差汁上測得的讀數(shù)為c八 計算原油通過孔板時的壓強降，kPa解厶P = (pgR二(13600-860) x9.81xO.187 = 23.37Z:P6、一敞口燒杯底部有一層深度為51mm的常溫水，水面上方有深度為120mm的汕 層，大氣壓強為745“Hg柱，溫度為30 C,已知汕的密度為820kg/m試求燒杯底部所受的絕對壓強，kPa解：P=Po+P 汕+由 gR + Ah g h + p 牡 h= 13

5、600x 9.81x0.745 x 820 x9.81x0.12 +995.7 x9.81x0.051 = 100.817、如圖所示，用連續(xù)液體分離器分離互相不溶的混合液。混合液由中心管進入，依靠 兩液的密度差在器內(nèi)分層，密度為860kg/的有機液體通過上液而溢流口流岀，密度1050/H3的水溶液通過U形管排出。若要求維持兩液層分界而離溢流口的距離為2m,問液封髙度勺為多少m860x9.81x2/解：Po + P g& =+ p 寸、gR、 :. R、= 1.638？汕 6K -1050x9.818、用來測量氣體導(dǎo)管中某截面上的壓強，壓差計的一側(cè)與導(dǎo)管測點相連，另一側(cè)敞口。已知大氣壓強為750

6、mmHS ,指示液為水和輕油，它們的密度分別為lQQQkg/m3和860 kg / m3,壓差計讀數(shù)為150 W 試求被測氣體導(dǎo)管截而上的絕對壓強解：片_&=（P水_匚油gR）nP、= p . gx0.75 + （1000-860）xx0.15 = 100.268/9、一異徑串聯(lián)管路，小管內(nèi)徑為050mm,大管內(nèi)徑為0100mm。水由小管流向大管，其 體積流呈:為15m7h,試分別計算水在大管和小管中的（1）質(zhì)量流量：（2）平均流速：（3）質(zhì) 量流速。解：解：（1）大管：W =匕 q = 15 x 1000 = 15000 kg/h=0.531/5_ Vs _ 15/3600 0.785J2

7、_ 0.785x0.12G =1/ = 0.531x1000 = 530.8g/m2-5小管：質(zhì)量流量不變 叱2= 15000kg/15/36000.785 0.785 x 0.052=2A23ni/ s或：-/，(1)2 -0.531(100)2 一223m/sG2 = “2Q = 2.123x1000 = 223kg/m2 -510、水以17 m3/h的流量經(jīng)一水平擴大管段，小官內(nèi)徑4 =40仏大管內(nèi)徑d2 = 80兒o如圖所示的倒U形管壓差計上的讀數(shù)R為170mm。求水流經(jīng)1、2截而間擴大管段的阻力損失為多少J/kg.昭.x + I 卜 “I 一 “ + “2“2 十亍/ _s V /?

8、 一 1，2 + 1 一 “2解：+T+7+T+7 Z 7 Z / _T_T+r-叮門/3600心10.785x0.04“17/3600=。94必-0.785x0.0823 762 -0 Q42PPgR =-9.81x0.17 = 4.96 J/11、某一髙位槽供水系統(tǒng)如附圖所示，高位槽髙于地而8m,管子規(guī)格為0108X4. Omm埋于地而以下m出口管高出地而汕能量損失可以表示為旳 “5（如j/“為水在管內(nèi)的流速九試求:718m/題11陸因（1）水在管內(nèi)的流量（m7h）o（2）欲使水量增加10%,應(yīng)將髙位槽的液而 增高多少m：解：Z|g+4 + “： =Z2g+厶+ 局 + 工仏p 2p 2=

9、 6x9.81 + 0 + 0 = 0 + 0 +丄“7 +45x2 - 2 -1*6x9.81= u =.V 23*3600x0.7 0譏膚=45.2皿(2) Vy=45.2xl.l = 49.72/n3/749.72/36000.785x0.12=1.76/7/5二 Az = 7.26 + 2-8 = 1.26m12、如圖所示水槽，頁而恒定，底部引出管為01O8X4無縫鋼管。當(dāng)閥門A全閉時,近閥門處的玻璃管中水位髙為力為lm,當(dāng)閥門調(diào)至一沱開度時，力降為400?，此時水在該系統(tǒng)中的阻力損失為300mm水柱，試求管中誰的流量， F/力解：“ =0 z = 0 - = m 后 z = 0 -

10、= 0.4/77/jf / g = 0.3/?pgpg厶= =J2x03x981 = 2.4/7/ / s:.Vs = 3600x2.4x0.785x0.12 = 68.7/n3 /h13、25C水在M6X3mm的管道中流動，流量為30m/h,試判斷流型：若保證管內(nèi)流體 作層流流動，則管內(nèi)最大平均流速應(yīng)為多少。解：查附錄25C水物性：p = 99695g/腫，“ =0.903 cP1Z30/匕/3600/u =:r = = 2.1665/7? / s0785右0.785x0.07-為湍流0.903 x 10 32000 =如=O % 996 a x = 0.0259 加 s15、某輸液管輸送2

11、0 C某有機液體，其密度為1022/粘度為。管子為熱軋無縫鋼管057x3.5 ,要求輸液量為In/3/?，管子總長為10zn。試求：流過此管的阻力損失，J g；若改用無縫鋼管025x2.5,阻力損失為多少J/kg鋼管的絕對粗糙度可取為0. 2mm解：p = 022kg /m = 4.3x103Pas 匕=lw3 Hi L+工滄=10md = 5O/77/?z = 0.05/rzVs.1/3600zu =:7 =? = 0.14/7? / s0785滬0.785 xO.O52.1022x 0.05 x) R =型= =1681“4.3xl0-32 = S = l = 038以今寧。和忌x呼076

12、5,1022x0.02x0.885“4.3 xlO30.2 / d = = 0.01A = 0.05201/3600心0.785J20.785x0.02=979丿/檢16、水以2.7x10-3/w3/5的流呈流過內(nèi)徑為50mm的鑄造管。操作條件下的粘度為mPa s,密度為992 kg/m求水通過75m水平管段的阻力損失，J / kg解 :匕=27xl0“r/sd = 0.05mw = 1.09xl03Pfz-5p = 992kg / nf L = 75m=丄=2十沁0.785/0.785 x0.052Rc = = 0.05xl.38x992 =628xi()4“1.09x10“0 75/d =

13、 = 0.0查得 2 = 0.04650V ht = 2 丄 = = 0.046xx= 65.7J / kg厶/ d 20.052617、某液體流過普通普通熱軋無縫鋼後0273x11.0,管壁粗糙度為2. 5mm管長為150 mm,允許阻力損失為53m液柱。已知該液體的運動粘度為23x 10/ $ ,試確左其體積流m3/hjz解：=2- = 5.3 =2u/2= 0.174 d 2g設(shè) A = 0.02 貝 i = 2.95/n/5chip 0.251x2.95s s 2.5 n查得Re = - = = 3.2xl05 一 =0.01/2.3x10d 2512 = 0.038進入完全平方區(qū)/.

14、 2 = 0.038貝ij u = 2 A4m/s7h = 3600 x0.785 x0.251 2x2.14 = 381 m3/h18、原汕以m3/h流過一普通熱軋無縫鋼管，總管長為530m,允許阻力損失為SQJ/kg,原汕在操作條件下的密度為890檢/亦，粘度亦Pas 管壁粗糙度可取為0.5mm試選擇適宜的管子規(guī)格。初28.90.0102336OOxO.78572 cl2530 0.01023222F a廠2886.64設(shè)無=0.025 d = 0.097/7?則=1m/s0.097x1.1x890 =25x1()43.8x10- = = 0.005 查得 A = 0.035 d 97設(shè)幾

15、=0.035 d = 0O42 則=0.95 m/s0.95x().104x890 = 23x1043.8x10-=0.005 查得 2=0.035d 104d = 104w 0114x419、如圖示用泵將貯槽中的某油品以4OF/7的流量輸送到髙位槽。兩槽的液位差為20嘰 輸送管內(nèi)徑為100mm,管子總長為450 mm.試計算泵所需的有效功率。設(shè)兩40槽液而恒定。油品的密度為390kg/m粘度為Rm解：x =1.4吩 = 01x1.4x890=673653600 x 0.785 xO.l270.18764530 1 422 = 0.95= 0.095 x-x = 49 J kgRe12u pi

16、r p. ,乙g+亍萬+w嚴乙店+亍萬+約=肌=20x9.81 +耳+ 419 = 616丿/儀2p =v = 616X890X40 =6.1HVre360020、用玻璃虹吸管將槽內(nèi)某酸溶液自吸出來，溶液密度為1200kg/F,粘度為玻璃虹吸管內(nèi)徑為25加加，總長為4加，其上有兩個90標(biāo)準彎頭。若要使輸液量不小于05x1（TSF/$,髙位槽液面至少要比出口髙出多少m設(shè)髙位槽內(nèi)液而恒泄。解：心0黑:幾2昇皿咻Rt =0.025x1.02x1200 心乙:=4703.66.5xl0-32 = 0038 工=（兄 j + 工 g）牛=3.96 J/kg1 022 + 3.96 + 0.26h = 0

17、.483 m9.8124、某流體在光滑圓形直管內(nèi)作湍流流動，總管長和管徑均不變，而流量增加為原 來的兩倍，問因流動阻力而產(chǎn)生的阻力損失為原來的多少倍摩擦系數(shù)可用柏拉修斯公式 計算?！?f z, I w2 d 0.3164Vv rr 解：=d 幾=斥屈 =丁 叫2 = 2叫=*“2 = 21力門 1心=2心亠人二尹人話二尹4 = 3.36第二章1、某離心泵在轉(zhuǎn)速為1450 r/niin下用20 C淸水做性能試驗，測得流量為 240F/7,入口真空泵的讀數(shù)為0.0MPa ,岀口壓強表讀數(shù)為MPa,兩表間垂直距 離為加。試求此時對應(yīng)的揚程值。解：p = 99S.2kg/nrP2-P1Pg04+(0.

18、43 + 0.01)x10-998.2x9.81=45.3 m2、某離心泵輸水時得到下列數(shù)據(jù)：轉(zhuǎn)速 = 1450/7 min 流量Q二60F/爪 揚程H=52m,軸功率試求：此泵的效率；若要求流量增加至80F/n轉(zhuǎn)速應(yīng)增加多少并估算此時相應(yīng)的揚程和功率。（假設(shè)泵的功率不變）解：/=- = = |? = 1933 r/min Q1 6H2=()2=H，= 92.4加n 93、用內(nèi)徑為106mmd鍍鋅鋼管輸送20 C的水溶液（其物性與水基本相同）。管路中直管長度為180mm,全部管件、閥門等的局部阻力的當(dāng)咼長度為60mm,摩擦系數(shù)可取 為。要求液體由低位槽送入髙位槽，兩槽均敞口且液而維持恒左，兩液

19、而見垂直距離為16m ,試列出該管路的特性方程（流量Q以m3/h計）。AP解：A = Az + =16/7?Pg2(/ + /r) u1 0.03x(180 + 60)Qd 2g 0.106x2x9.81 3600 x 0.785 xO.1O62)H = 從 (= 3.43x10-30.03x2400.1065 x 2x 9.81 x 36OO2 x 0.7852H =16 + 343x1()7q25. 已知某離心淸水泵在一立轉(zhuǎn)速下的特性方程為：丹=270-1502式中Q為/n3 / min o此泵安裝在一管路系統(tǒng)中，要求輸送貯罐中密度為1200kg /用的液體至髙位槽中，罐與槽中的液位差為1

20、0m,且兩槽均與大氣想通。已知當(dāng)流量為14X10-W/5 時，所需揚程為20m。試求該泵在管路中的工作點。解：設(shè)管路H = 0+BQ220 = 10 +B（14xl03x60）2 =5 = 14.17 =（2 = 10 + 14.17（22H = 27.0 -1502 聯(lián)立解 Q2= 0.58 = Q = 45.8 “F/力/ = 18.3/rz6. 將密度為1500畑/滬的硝酸由地而貯槽送入反應(yīng)釜。流量為7ni丨h(huán) ,反應(yīng)器 內(nèi)液而與貯槽液而間垂直距離為8m,釜內(nèi)液而上方壓強為2kPa （表壓），貯槽液而 上方為常壓，管路阻力損失為30嵌。試選擇一臺耐腐蝕泵，并估算泵的軸功率。解：He =

21、8 + （二?。╁园?23.6/7?依據(jù) 0 = 7 rn/h H = 23.6m1500x9.81選40F-26型7/xl500x9.81x23.6N =西匹=.53kW0.447. 某廠將50 C重油由地下貯油罐送往車間高位槽，流雖:為40/?,升揚髙度為20m油管總長為300m（包括局部阻力的當(dāng)量長度在內(nèi)）。輸送管采用無縫鋼管0108x4 已知50 C下重油密度為890kg/幾 粘度為1 SlmPcrs.試選擇一臺適宜的油泵。解:40x103890= 44.9/?s/?3600x0.785x0.01= 1.59/77/5凡=如=756.4u久=里=0085Re所以應(yīng)選80Y60He =

22、 20 + A-二=527?d 2第三章1.試計算直徑為50加的球形石英顆粒（苴密度為2650檢門滬），在20 C水中和20 C 常壓空氣中的自由沉降速度。gd廠（P （廠 P）dup解：在水中= = OOO25?/s R =一 = 012成立18w1Xel u在空氣中/嚴 竺一（Z ? = 0.2/77/5 & = 屹 =0.67 v 2成立2.求密度為2150/n3的煙灰球粒在20 C空氣中作層流沉降的最大直徑解：= 兒 =773“加4溫度為200 C的常壓煙道氣，以F/$ （操作狀態(tài)）的流量，送入長x寬x高為直徑。解10mx2mx2m的降塵室。已知煙塵密度為4880畑/幾 求可以完全分離

23、下來的最小煙塵的=28“?_ 18“_卩血1弘10入0086 巧 _。9.81（0,_） _ 9.81x（4880-1.205叫_ 16BL 2x10= 0.08=0.14 3.9862 + 2 x 3.986 x3.45xl03 x 47.239 = 2.72 xl0_5x 47.239? / = t = 2835第四章3某蒸汽管外徑為159mm,管外保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)兄= 0.11 + 0.0002M/也C,蒸汽管外壁溫度為150 Co要求保溫層外壁溫度不超過50 C,每米管長的熱損失不超過200W/m.問保溫層厚度應(yīng)為多少解：7 =兄= 0ll + 00002f = 0.11 + 0.0

24、002x100 = 013W/加C2 2150一502欣In W +=x0.13= J = 40.mm1591594. #76x3的鋼管外包一層厚30mm的軟木后，又包一層厚30mm的石棉軟木和石棉的導(dǎo)熱系數(shù)分別為W/mC和W/mC.已知管內(nèi)壁溫度為- 110C.最外側(cè)溫度為10 C求每米管道所損失的冷量。解：Q a人一4r110 10. . OII.=2”；= 2/r = 44.8W / nt6.常壓空氣在內(nèi)徑為20mm的管內(nèi)由20 C加熱至100 C，空氣的平均流速為12m/s,試 求水與空氣側(cè)的對流給熱系數(shù)。解：r = 60c = l06kg/F cp = LOO5kj/kg 以= 0.

25、02896W/宀。c” = 2Oxl（F 譏=0.02x12x1.06O.OlxlO5= 1.27xl04=0.69751.005x103x2.01x1050.02896EE 船心 7的嚴0&97575W7.水以也/s的流速在長3m的025x2.5的管內(nèi)由20 C加熱至40 C ,試求水與管壁 之間的對流給熱系數(shù)若水流量增大50%,對流給熱系數(shù)為多少解： = 995.7畑/亦C,=4.17xl0V/(-C)2 = 0.6176W/(/h2 C)” = 08xl0Pds002xl0x99570.8x10“= 2.5xl04Pr =5.48. 在常壓下用套管換熱器將空氣由20 C加熱至100C,空

26、氣以60kg / h的流量流過 套管環(huán)隙，已知內(nèi)管057x3.5，外管083x3.5，求空氣的對流給熱系數(shù)解：r=2（）1（）0=60 C査Q = 1.060kg/F、C/ = I 005xl0/（- 2300x（t/22 - Ji2）x2.01x1054CpPT=0.69756xl05794218=0.943x 79428 x 0.697504 x 0.943 = 37.7 w/（/2 - C）a = 0.023 x Re p 嚴 xf= 0.023 2896 de0.0199. 某種粘稠液體以加/s的流速在內(nèi)徑為50mm,長4加的管內(nèi)流過,若管外用蒸汽加熱，試求管壁對流體的給熱系數(shù)。已知液

27、體的物性數(shù)據(jù)為：p = 900Rg/F,Cp=lB9kJ/kgC，/l = O128W/7C, “ = 001Pgs。解,警帰型23007=1.89x10 x0.01=14766 10a = 1.86x隱比.-)3(2L)0J4 = 1.86xx 2492亍 x0.95 = 61.3 VV/nr Cd/ y0.0511溫度為52 C的飽和蒸汽在長3m,外徑為32mm,的單根黃銅管表而上冷凝，銅管垂直放宜，管外壁溫度為20 C,試求每小時苯蒸氣的冷凝量若將管水平放置，苯蒸氣的冷凝 屋為多少解：已知人=52C fu, = 48C= 32mmfm = 2 + 4S = 50 C 查得q = 850k

28、g/(/” C) 2 = 0.14W/(/n2 C)2“=045xl0Pds Cp = 1.8V/(-C) 52 C時，r = 394kJ/kg(1)水平放置：a = 0.725( J = 2462 W/(. C)3“Q = aAAt=WrW2462 x/rx 0.032x3x4394x10= 27畑2(2)垂直放置：假設(shè)R嚴2000a 0.725/=0.5 = a = 0.5x 2462 = 1233.2W/(m2 C)7?. = = 333.9 23xl04jV比熱容為kJ/kgC的NaOH溶液,從30 C加熱至100 C ;解：Q7x105)33x10鈿3600常壓下將30 C的空氣加熱

29、至140 ?C :3600解：1000x1.015x10-x(140-30)=3Jx104w常壓下100 C的水汽化為同溫度的飽和水蒸氣:3600解；Q= 1000x2258x10-=6j27x1q5w100 C的飽和水蒸氣冷凝，冷卻為50 C的水。型空竺空仝空4 = 6.85x10訕360015.在一套管換熱器中，內(nèi)管為057x3.5的鋼管，流量為2500/?,平均比熱容為 2.0U /kg 的熱液體在內(nèi)管中從90 C冷卻為50 C ,環(huán)隙中冷水從20 C被加熱至 40 C ,已知總傳熱系數(shù)為2001V/H2- C,試求；冷卻水用量，蚣/力并流流動時的 平均溫度差及所需的套管長度，加；逆流流

30、動時平均溫度差及所需的套管長度，m0解：WQpQT 產(chǎn)產(chǎn) 2500x2.0x(90-50)=W / =3.14x0.057= 50.5/?逆流:乙=9040 = 50 C Af. = 50-20 = 3（J C50 + 302=40 C200x40x3.14x0.057= 38.8/7?16. 一列管式換熱器，管子宜徑為025x2.5,管內(nèi)流體的對流給熱系數(shù)為W/m2K, 管外流體的給熱系數(shù)為2000W/k,已知兩流體均為湍流換熱，取鋼管導(dǎo)熱系數(shù)2 = 45W/宀K,管內(nèi)外兩側(cè)污垢熱阻為FK/W,試問：傳熱系數(shù)K及各部分熱阻 的分配；若管內(nèi)流體流量提髙一倍，傳熱系數(shù)有何變化若管外流體流量提髙一

31、倍，傳熱 系數(shù)有何變化解：11 +叼 + Q 亠&k a.入（L心叢aldl丄+ 0.00址+哎當(dāng)竺+亠+ 如喚2520004522.5 100x2020=K = 636W/（K）a = 0.023m流量增加一倍,流速增加一倍，增加2%倍,所以 a =2r = 1.51A：K9 K 2000 174.11x20Q 3扌（希嚴928.17F=7+7=0-01554 = L01/c17. 傳熱而枳為15的列管換熱器，殼程用110 C的飽和水蒸氣將管程某溶液由 20 C加熱至80 C,溶液的處理量為25xl0%g/，比熱容為4kJ/kgC,試求此操作 條件下的傳熱系數(shù)解：（?= 25x10 x4x1

32、03x（80-20） = 1.67x106W Af 9（） = 54.6FC36005 -90In 30曲嚴。T)20.某換熱器的傳熱面積為用100 C的飽和水蒸氣加熱物料，物料的進口溫度 為30 C ,流量為2kg Is ,平均比熱容為4R /kg C ,換熱器的傳熱系數(shù)為125W/m2 C , 求：物料出口溫度，水蒸氣的冷凝量，kg/h.解：(2 = 2x4x10-x(r2-30)(100 辦)一(100)_ 口 W in100.f -30Q = KA比,=2x4x103x(-30) = 125x30x f 2 ?()In100-/nh 亠二 125x30。100-九 2x4x10*12=

33、0 = 2x4xlO3x(56.2-3O) = 2.1xlO5IVQ =x 2258 x 103 = , = 0.93畑s = 334畑/?21. 363K的丁醇在逆流換熱器中被冷卻至323K,換熱器的面積為30，傳熱系數(shù)為 150VV/nr-Ar 0已知丁醇流呈為2000畑/力，冷卻水的進口溫度為303K,試求冷卻水的流 量和出口溫度。解:Q=WhCPh(TrT =2000x2.97x103x(363一323) _& 6門0W3600 X6.6 xlO4150x30= 14.67 C=363-20 = i46?試差： = 343K 時，九= 2(TC20b = 353K = 14.43 C八= 35OK 時，九= 16.25 Cf、= 352K 時，= 15.05 Cf、=