化工原理习题解谷 教材:高等学校教学用书《化工原理》 作者:陈敏恒丛德滋方图南等 出版社:化学工业出版社 1985年9月第一版 丁文捷藏书
化工原理习题解答 教材：高等学校教学用书《化工原理》 作者：陈敏恒 丛德滋 方图南等 出版社：化学工业出版社 1985 年 9 月第一版 丁文捷藏书
目录 第一章流体流动 第二章流体输送机械 第三章液体的搅拌 38 第四章流体通过颗粒层的流动 41 第五章颗粒的沉降和流态化 51 第六章传热 第七章蒸发 94 第八章吸收 101 第九章精馏 119 第十章气液传质设备 143 第十一章萃取 148 第十二章热、质同时传递的过程 157 第十三章固体干燥 162 空气-水系统的焓湿度图 空气-水系统的湿度-温度图
目 录 第一章 流体流动 1 第二章 流体输送机械 29 第三章 液体的搅拌 38 第四章 流体通过颗粒层的流动 41 第五章 颗粒的沉降和流态化 51 第六章 传热 59 第七章 蒸发 94 第八章 吸收 101 第九章 精馏 119 第十章 气液传质设备 143 第十一章 萃取 148 第十二章 热、质同时传递的过程 157 第十三章 固体干燥 162 空气-水系统的焓-湿度图 空气-水系统的湿度-温度图
第—章流体流动 静压强及其应用 已知:P,=760mmHg,p=1000kg/m3,p;=13600kg/m3 120mm,H=1.2m 求:P(绝)(N/m2)PA(表)(mH2O) 解:以1-2-3为等压面,列静力学方程:A=C: Pa=PtPg(H-R) P=p,=P A=+4“) P=P tpRg 369X9x ∴PA=gp(H-R)g+ =L03×105+13600×012×9.8]+1000×(12-012)×981 =03x10°+266×10 =128×105(N/m2) 味B一队=+ PA(表)=PA(绝)-PA 心!350XX》(游 266×104(N/m2) 2.66x10 9.8]×1000 271mH4 2.已知:R=130mmHg,h=20cm,D-2m,p=980kg/m2 二·T 13600kg/m3.管道中空气缓慢流动。 求:贮内液体的储存量W 解:(1)管道内空气缓慢鼓泡v=0,可用静力学原理求解 (2)空气的p很小,忽略空气柱的影响,“更娘 kH-Rg车1 绘空 I3500 H D.13 980 =1,8m ∴W-nD2·(H+h)p z0785×22×(1.8+0,2)x9.80
氵 6.15吨 3.已知:T=20℃(苯),p=880kg/m3,H=9m,d500mm 600mm 求:〔1)人孔叠受力P(的六 变 (2)槽底压强P( 解:(1)由于人孔盏对中心水平线有对称性,且静压强随深度作线性 所以可以孔盖中心处的压强对全面积求积得F P印A=B(H-n)·互d =880×981】×(9-0.6)×0.785×0.52 142×10N)~x10 98k. =145×0akgn 0(2),P“pgH=80×9.81x9m7.77×10(N/m), 777×10 079(at 981×10 4已知:H=500m,p轴=780kg/m3,p水=100g/m3:: 求:H(m) 解:假定:由于液体流动速度缓慢,可作静力学处理,H油g=Hp ;,!i” .H-H "!.;,守 0.sy780 039(m) 3n s.免3 已知:p=1360kg/m3,p=1000kg/m3,h1“12m,h2=0 l=1.3m,h4=0.25m 求:APA3(N/m3)s 解1:-P=n-h2)(p:p)g A
Pc-i:=(h]-ha)(pi-a)g ∴4-=h:一h2+hy-h,一P层 (12-03+13-0.25}(136001000)×981 =24X105(N/m2) 又ZA=Z ∴APAB=△Ag=241×105(N/m3) 解2:PA+pght=P2+P忠(h:-h2) Pgtpgh4es(h, h4)=Pitpg(h,-h2) (2 (1)一(2)得 ABPA=:(h, -h2Tha-h4)k-p(h-h2th-h )g =(h1h2h3h)(p-p)g-241×10(N/m2) 6.已知:pA=ps=p指示剂密度为p R=负+ 求:(1)R与H之关系 B+入N4)+计 (2)PA与P之关系 解:(1)出静力学可知 RB邮 Pa-B R(p-p)g =H (P-P)g 673+ HiE, ∴R=H (2)∴∵p1>p ∴4-=H(p-p)g>0 H 即乎A>孔 PA+APG>Pa+7BPg PA>PB+(z:"ZA) eg>PR ∴PA>P1 ≥2 7.已知:如图所水 t A+) 求证:Pa=P。-hg(p2p1)hgp 证明:作1-}等面,H静力学方程得 4B=8 P+hP1gPa+Abp,g +hp2g
∵ah·4D2-h·2 ∴Ah=h·“2代人(1)式 P 得P+bp1g=P+h·zpg+hp2g 即PB=P-h g(n2-p,)上-hg 8.已知:dp=p(Xdx+Ydy+zdz)Pb=0=P。T= const.,大气为理巷 求:大压与海拔高度h之间的关系 解:大气层仅考虑篁力,所以 X=0, Y=0, Z=-g dz=dh ∴dp=-pgdh 又理想气体p= 其中M’体平均分子量,R为气体通常数 M RT gdh 4p M IR RT .4h A 积分后整得P=Pp(Mgn) RT 质量守恒 9已知:钢管114×45P=20at(绝)T=2℃空气流量 v0-6300m3/h(标准状态) 求 u、W、G 解:(1)PV-nRT
V1=V。 =6300×273+201.013×1 273 =349m3/h=0097m3/s 20x98]×10 d,=114-2×45-]05mm 0.097 12【m/s) d20.785×0.105 2 (2)p224 m1.3kg/m' pPM_20×981×10×206D RT8.314×(273}20) =2336kg/m3 ∴G-u·p=12×235=261.6(kg/m2·s) (3)W=po·V6=6300×13=8190kg/h=228(kg/s) 机械能守恒 nV0已知:V=60m3/h,d4-10m,d-20m,hA2=02m A=1630kg/m3,p=1000kg/m 求:(1)指示剂哪侧高,R=? (2)扩大管道改为水平放置,压差计的读数有何变化 解:(1)取A.B两个管截而列柏努利方程 得4+ ∴AsAB=9A φ…=、60/360-212(m/s 0.785×0
60/3600 q2a.20.785XD220.53(m/s) .AA 100 AP48=→2×(0.532-22)=-2107(N/m2) 因而A=Rg(mxD)=!(u4) 指示液界面左高右低 R 2I07 (e, -p)g (1630-1000)x9.8=0.34mm340(mm) (2)若改为水平放置后,由于BA、叫不变, =3 AaA也不变,出△3A=Rg(1-) =是样手 △D飞也不变撞示的是总势能醇:9号F I. E)in: d=200mm, R=25m, p, 1000kg/m, A=f2kg/m3 求:V(m3/h) 解:外1-2两微面伯努利方程 十gz1 +gz,+ PI=P Z=z,uI P→P u2 由U形压差计,P。P2=Rg(p1p)(忽略空气柱 2Rg 2×0.025X98x(000-1.2) u2 .2 -202m/s. ∴V=u2“xd2=20.2×0785x022=0.634m3/s=2284(m3/h) 12已知:H=08mh=06mD=06md=10mmC=0.62
求:液面下降05m所需的时间 解:列1-2截面的柏努利方程,小孔中心处为基准面 无气 2 十gzr +z2 2 P=P2=P 0 2=H=08-06=02u1=0 2 g (H-h √2x981x0.2=198m/8) 小孔实际流速 u=Cu2=062X198=1.23m/ HB-00.Gm 液商下降05m<h-06m ∴过程个部定态 Dx0.5 06×0.5 1463(s 00}·×1.23 3.已灿:V=3.77×10m3/s-40mm-80mmR-170mm =100hg 求:hr(mH,O 解:列1·2截而的柏努利方程 十 + ·h 空气 月2 3.77×10 z=3.0m/s xd20.785×004 3.7x10 0.75m/s D 0.785×0.08 92=Rg(p-p:) 3,一 2 2 =-0.17×98]×(10-1.29)1 000 六(3-0.752) 7
255J/Kg=026mH2O 14.已知:30t(水)d1=20md2=36mm,不计hr 求:Pan位置,是否汽化 解:查30℃水,P=424N/m2 从1面到2截面列柏努利方程 gz,十 gz,+"2 P,=P=P U1=0 取Z2=0 u2=√2g1=√2×981XI=43(m/s 再从1截面到任一截面(在1-2之间)列柏努利方程 则 +gE, p十gz4+ 2 0 P P-g+)+2g+2)l ∵(gz1+-)为定值,当z2g+“为最大时,P2=P 显然细管中u最大,在细管最上端,(zg+-)可经达到最大 2 ∷z=0.5mum y)4220×443=1435(m/s 36 P,一P(212)gE号 =1013×105+(1-05)x100×9.81 t000 x1435 3244(N/m2) P,<P,(4241N/m2) ∴在该处将发生汽化现象