化工原理-修訂版-天津大學(xué)-上冊(cè)課后答案

第一章流體流動(dòng)習(xí)題解答1.解：真空度＝大氣壓－絕壓p p絕壓

p真空度

(98.713.3)103Pa表壓＝－真空度＝-13.3103Pa5.解：如圖所示標(biāo)記等壓面2，3，4，大氣壓記為pap p2 ap p

p g(hHg 1 g

h) (1)2h) (2)3 2 H2O 3p p g(h

2) (3)4 3 Hg 3 4432p p0 4

H2O

g(h5

h) (4)4將以上四式相加并代入已知量p 99.3103Pa ha 1

2.3m h2

1.2m h3

2.5m h4

1.4m h5

1.3mp p0

(hh1

hh)3 4

g(hh5

hh3

) gH2O99.3103(2.31.22.51.4)136009.8(3.01.42.51.2)10009.83.645104Pa3.72kgf/cm28.解：(1)取高位槽水面為上游截面11'，管路出口內(nèi)側(cè)為下游截面22'，z1

8m,z2

2m (基準(zhǔn)水平面為地面) u1

0,pp1

0(表壓)，化工原理-修訂版-天津大學(xué)-上冊(cè)課后答案AA'處的流速與管路出口處的流速相同， u u (管徑不變，密度相同 )A 2在截面11'和22'間列柏努利方程方程，得

gzu2222

h ，其中f h 6.5u2f

u22

6.5u29.81(82) 解得uuA2

2.9m/s(2)Vh

uA2.9

4(10842)103

360082m3/h10.解：取水槽中水面所在的平面為截面11'，并定為基準(zhǔn)水平面。泵入口真空表連接處垂直于管子的截面為22'33'那么有 z1

0 z2

1.5m z3

14m u1

0 u2

u u p3

0(表壓)p 24.66103Pa(表壓) p 98.07103Pa(表壓) 1000kg/m32 3在 截 面 11' 和 22' 間 列 柏 努 利 方 程 ， 得p u2 p

u2 1gz 1 2gz 2 h

h 2u2 1 2 2 2

f,1 f代 入 以 上 數(shù)

值 解 得

u2m/s4wuA1.994s

(762.52)103210007.9kg/s再在截面11'和33'間列柏努利方程，得11pgzu211 1 2

W p3e 3

gz u233 23

f,12h

f,12

h

f,1

h

f,2

12u2We

261.3J/kgN Wwe e

261.37.912.26kW16. 解：(1) Re

du141031850

1487.5 流動(dòng)類型屬層流 8103(2) 對(duì)層流流動(dòng)的流體，其瞬時(shí)速度和半徑之間的關(guān)系如下：pu fr 4

(R2r2)2/10化工原理-修訂版-天津大學(xué)-上冊(cè)課后答案而平均速度 upf8

R2 于是當(dāng)局部速度等于平均速度時(shí)，有R2r2

R2，即當(dāng)r R時(shí)，管路中的瞬時(shí)速度和平均速度相同。2 2R7mm 所以r

R 4.95mm2定義上游截面11'，下游截面為22'，對(duì)直徑相同的水平管路pp1 2

pf根據(jù)哈根~泊謖葉公式，即pf

32lu 則液體流經(jīng)的管長(zhǎng)為d2(pp)d2 (147127.5)1030.0142l 1 2

8 14.93m32 u 32 11000V d18.解：流量不變，u S 當(dāng)d' 時(shí)，u'A 2根據(jù)哈根~泊謾葉公式，有p f d2

當(dāng)u'4u，d'd時(shí)2p'f

32l4ud( )2d2

32lud2

1616pf220．解：在反應(yīng)器液面11'與管路出口內(nèi)側(cè)截面22'間列柏努利方程，以截面11'為基準(zhǔn)水平面，得2p u2 p

u2 12gz12 1

1W e

gz22

hf,12其 中 z1

0 z2

15m u01p26.7103Pa(表壓) p1

0(表壓)42104u23600[(7642)103]21073

1.43m/s3/10化工原理-化工原理-修訂版-天津大學(xué)-上冊(cè)課后答案PAGEPAGE10/10pW 1pe

g(z2

z)u221 22

f,12

26.71039.81151.432 h1073 2 flu2173 hf

其中，

h hf

h'f

對(duì)直管阻力h f d 2Re

du

(768)1031.431073 1.656105

0.3mm 那么 6.3104/d0.3/(76.42)0.0044 由/d和Re1－27可查得0.029h 0.029f

50 1.43221.8J/kg 對(duì)局部阻力 二個(gè)全開的閘(768)103 2閥 20.33m0.66m 五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭 1.65m8m進(jìn)口阻力系數(shù) 0.5 孔板的局部阻力系數(shù) 4l u2 u2 0.668 1.432 1.432h'e 0.029 4.5 8.378J/kgf d 2 c2 68103 2 2W 17321.88.38203.2J/kg 該 流 體 的 質(zhì) 量 流 量ew2104/36005.6kg/s Ns

203.25.61128.9WNNe

/1128.9/0.71.61kW第二章流體輸送機(jī)械習(xí)題3.解：要核算此泵是否合用，應(yīng)根據(jù)題給條件計(jì)算在輸送任務(wù)下管路所需壓頭H,Qe

的值，然后與泵能提供的壓頭數(shù)值比較。由本教材的附錄 24(2)查得65Y-60B泵的性能如下： Q19.8m3/h，He

38m，r2950r/min，N 3.75kW55%，(NPSH)e

2.7m 在貯槽液面11'與輸送管出口外側(cè)截面22'間列柏努利方程，并以截面11'為位能基準(zhǔn)面，得p u2

u2 z 1 1 H z 2 2 H1 g 2g e 2 g 2g

f,12其中，z z2 1

5m p1

0(表壓) p2

177kPa(表壓) uu 01 2 Hf,12

145m 760kg/m3 輸送任務(wù)所需的壓頭為H 5177103533.74mH38me 7609.81所需流量Qe

15m3/hQ19.8m3/h，符合要求。由已知條件確定此泵是否合用應(yīng)核算泵的安裝高度，驗(yàn)證能否避免氣蝕。由柏努利方程，完成任務(wù)所需的壓頭：H

pv(NPSH) Hg

r f,01(101.3380)1032.710.84m7609.81泵的安裝高度1.2mHg

，故此泵能正常使用。5.解：由附錄查得操作條件下清水的飽和蒸汽壓，將已知的HS

'5m換算后代入(Hg

H s

f01

u2 便可求出H 。)12g g)1由附錄可知70C時(shí) /m3， 31.164103Pa水 vH Hs

'( pa 10)( g

0.24)1000vvH2O a H2O5(

98.1103

10)(31.164103

0.24)1000 977.89.81 9.81103 977.82.037m由此可知泵的允許裝高度為Hg

H u21S 2g1

f,01

2.307101.037m第四章傳熱習(xí)題解答7：解：平均溫度差為tm

(15015)(10040)92.5C.ln135C.60nWCphn

t t2

4015 0.5.Wccpc

TT1

150100C.80C時(shí)，由熱量恒算：C.QWcC.C.

(15080)Wccpc

'15).解得：t2 2

'50t'm

(15015)(80ln13530

0由傳熱速率方程分別可得：原換熱器：Wcnpn

(150100)kstm

kndL92.5.新?lián)Q熱器：

Wc (15080)ks' t'k70.npn mL'7092.511.85m.50 7010.解：由傳熱速率方程。S Q 其中k tQWc n pn

T)1.251.9(80119kw2t m2t m2lnt tt2t11(8050)(3020)ln3010Cbddd1d 17001bddd1d 1700

25 25k C)C)

45 22.5 85020k 4722w/(m2所以：S

119103

13.9m2Qk tmQk tm47218.2QWrVrs s其中：

PM 10133078 2.69kg/m3RT 8.315103(27880.1)16502.69Q 3941034.86105w3600冷水出口溫度可由熱量衡算求得。即：QWC (te pc

t)t1

4.86105360020360004.18103Ct (80.120)(80.131.6)54.1CCm

80.12080.131.6則：S

4.86105

20m245054.1C1．解（1：冷卻水的出口溫度t905045054.1CC)C)Cp.正丁醇

/(kg由總傳熱速率方程t m

Q ，其中：KSQWC n pn

T)2

1930C3600C

2.98103(9050)6.39104Wt m

6.391042306

46.3（2）.冷卻水消耗量忽略熱損失,由換熱器的熱量衡算.WC (tc pc

t)WC 1 n pn

T)219302.98(9050)cW 4.187(29.818)c

4820kg/h V 4.82m3/h 1000第一章 蒸餾的習(xí)題解答8.解：精餾段操作線斜率RR1

0.732R2.61精餾段操作線截?fù)?jù)為

xDR

0.263所以：xD0.263(2.611)0.95提餾段操作線與對(duì)角線交點(diǎn)坐標(biāo)為yxxw

，故xw

0.0748由兩操作線交點(diǎn)0.723x0.2631.25x0.723x+0.263=1.25x-0.0187 解得y0.7230.5350.2630.65因?yàn)槁饵c(diǎn)下進(jìn)料故q線為水平線，可原料液組成x =y=0.65F11.解:由相平衡方程得2.5x

x0.535y11)x

（1）11.5x由操作線方程知y R x

1.63xD xx

0.957

0.62x0.364（2）R1 R1 1.631 1.631聯(lián)立（1（2）解得x0.365y0.59由最小回流比的定義，上述兩方程的交點(diǎn)必是q線和平衡線的交點(diǎn)因?yàn)閤xF

, yxFxF

可知原料液為氣液混合物(1q)yqx由q線方程可得 0.44(1q)0.590.365qq0.6672/3注此題還有其他方法可解

0.8812.（1）xD

0.95y,xL L

0.88代入平衡方程0.95

1-0.88解得2.59x 2.590.79y與x1

yL 1

111)x1

0.90711.590.79則0.907

R 0.88

0.95R1 R1R1.593R xDyF當(dāng)q1

min y FxF

F2.590.5F1)Fy 1x1)FF

0.72211.590.5

0.950.7221.032min（2）由FxF

0.7220.50.96,F1000.95198kmol/h0.960.5第二章吸收習(xí)題解答7..解:總吸收系數(shù)1KG1 1 1

11 1

1.122105kmol/(m2skP)ak HkG

1.55105 1.9552.08105氣膜P助在點(diǎn)P助中所占百分?jǐn)?shù).1/kG

1.12272.31/k 1/HkG C

1.558.解:吸收速率NA

K (PG

P)A由上題已求出kG

1.122105kmol/(m2skP)aH1.955kmol/(m