化工原理第八章的答案.docx
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化工原理第八章的答案
化工原理第八章的答案
【篇一:
化工原理答案】
问至少需要几个螺钉?
至少需要7个螺钉
3.某流化床反应器上装有两个u
4.本题附图为远距离测量控制装置,用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位
置。
已知两吹气管出口的距离h=1m,u管压差计的指示液
为水银,煤油的密度为820kg/?
。
试求当压差计读数r=68mm时,相界面与油层的吹气管出口距离h。
分析:
解此题应选取的合适的截面如图所示:
忽略空气产生的压强,本题中1-1′和4-4′为等压面,2-2′和3-3′为等压面,且1-1′和2-2′的压强相等。
根据静力学基本方程列出一个方程组求解
型管压差计,如本题附
水银
gr
∵p1=p4,p2=p3
煤油
水
煤油
水银
水
水
煤油
煤油
煤油
水银
水
试求锅炉上方水蒸气的压强P。
分析:
首先选取合适的截面用以连接两个U管,本题应选取如图所示的1-1截面,再选取等压面,最后根据静力学基本原理列出方程,求解解:
设1-1截面处的压强为P1
a
水
水
水银
g(h3-h4)代入数据
水银
g(h1-h2)+p
代入数据
3
3
3
6.根据本题附图所示的微差压差计的读数,计算管路中气体的表压强p。
压差计中以油和水为指示液,其密度分别为920㎏/m3,998㎏/m3,U管中油﹑水交接面高度差r=300m
水
油
油
水
gh2
油
油
g(h1+r)
水油油
g(h2-h1)
试求:
⑴空气的质量流量;⑵操作条件下,空气的体积流量;⑶将⑵的计算结果换算成标准状况下空气的体积流量。
㎏/s
换算成标准状况v1p1/v2p2=t1/t2
0.342
=0.843m/s
3
u2计算,其中u为水在管道的流速。
试计算:
⑴a—a截面处水的流速;⑵水的流量,以m3/h计。
分析:
此题涉及的是流体动力学,有关流体动力学主要是能量恒算问题,一般运用的是柏努力方程式。
运用柏努力方程式解题的关键是找准截面和基准面,对于本题来说,合适的截面是高位槽1—1,和出管口2—2,,如图所示,选取地面为基准面。
解:
设水在水管中的流速为u,在如图所示的1—1,,2—2,处列柏努力方程
分析:
根据水流过a、b两截面的体积流量相同和此两截面处的伯努利方程列等式求解
解:
设水流经A﹑B两截面处的流速分别为ua、ubuaaa=ubab
2
分析:
此题考察的是运用柏努力方程求算管路
系统所要求的有效功率把整个系统分成两部分来处理,从槽面到真空表段的吸入管和从真空表到排出口段的排出管,在两段分别列柏努力方程。
解:
总能量损失∑hf=∑hf+,1∑hf,2
u1=u2=u=2u+10u2=12u2
=285.97j/kg
2
2
2
即两玻璃管的水面差为88.2mm
【篇二:
05化工原理第五章习题答案】
kg,浓度由15%(质量)浓缩到70%(质量)。
试求每小时蒸发水量和完成液量。
(答:
2357kg?
h?
1,643kg?
h?
1)
x00.15)?
3000(1?
)?
2357kg?
h?
1;x0.70
⑵完成液量f?
w?
3000?
2357?
643kg?
h?
1。
解:
⑴蒸发水量w?
f(1?
5-2、固体naoh的比热容为1.31kj?
kg?
1?
k?
1,试分别估算naoh水溶液浓度为10%和25%时的比热。
(答:
3.77kj?
kg?
1?
k?
1,3.47kj?
kg?
1?
k?
1)
解:
⑴10%浓度的naoh溶液:
c?
cw(1?
x)?
4.183(1?
0.1)?
3.77kj?
kg?
1?
k?
1;
⑵25%浓度的naoh溶液:
c?
?
cw(1?
x)?
c质x?
4.183(1?
0.25)?
1.31?
0.25?
3.47kj?
kg?
1?
k?
1。
5-3、已知单效常压蒸发器每小时处理2000溶液浓度由15%(质量)kgnaoh水溶液,
浓缩到25%(质量)。
加热蒸汽压力为392kpa(绝压),冷凝温度下排出。
分别按20℃加料和沸点加料(溶液的沸点为113℃)。
求此两种情况下的加热蒸汽消耗量和单位蒸汽消耗量。
假设蒸发器的热损失可以忽略不计。
(答:
1160kg?
h?
1、1.45,850.9kg?
h?
1、1.06)
解:
蒸发水量w?
f(1?
x00.15)?
2000(1?
)?
800kg?
h?
1,x10.25
a392kp时蒸气的潜热r?
2132kj?
kg?
1,
naoh溶液的比热c?
cw(1?
x)?
4.183(1?
0.15)?
3.56kj?
kg?
1?
k?
1,
⑴原料于20?
c加入二次蒸气的焓2670kj?
kg?
1
(2000?
800)?
3.56?
113?
800?
2670?
2000?
3.56?
20?
1160kg?
h?
12132
?
1.45;?
d?
⑵沸点加料
5-4、传热面积为52m2的蒸发器,在常压下每小时蒸发2500kg浓度为7%(质量)的某种水溶液。
原料液的温度为95℃,常压下的沸点为103℃。
完成液的浓度为45%(质量)。
加热蒸汽表压力为196kpa。
热损失为110000w。
试估算蒸发器的总传热系数。
(答:
(2000?
800)?
3.56?
113?
800?
2670?
2000?
3.56?
113?
850.9kg?
h?
12132?
850.?
1.06。
d?
936w?
m?
2?
k?
1)
解:
查得196kpa时水蒸气饱和温度为132.9?
c,
1atm时水蒸气的潜热为2258kj?
kg?
1,
x0.07w?
f(1?
0)?
2500(1?
)?
2111kg?
h?
1,x10.45
c?
cw(1?
x)?
4.183(1?
0.07)?
3.894kj?
kg?
1?
k?
1,
由传热方程及热量衡算式得:
ka(t2?
t1)?
fc(t1?
t0)?
wr?
q损
25002111?
3.894?
103(103?
95)?
?
2258?
103?
11000036003600
?
2?
1解得:
k?
936w?
m?
k。
6.kpa5-5、已知25%(质量)的nacl水溶液在101.3kpa压力下的沸点为107℃,在19
绝对压力下的沸点为65.8℃。
试利用杜林规则计算此溶液在49kpa绝对压力下的沸点。
(答:
87.48?
c)
t?
t?
a解:
由a?
k,常压下水的沸点为100?
c,?
tw?
tw
查表得:
19.6kpa下水的沸点为59.7?
c,
49kpa下水的沸点为80.9?
c,
65.8?
107?
k?
1.022,59.7?
100
t?
107?
k?
1.022,a
80.9?
100
解得:
ta?
87.48?
c。
k52(132.9?
103)?
5-6、试计算浓度为30%(质量)的naoh水溶液,在450mmhg(绝压)下由于溶液的蒸汽压降低所引起的温度差损失。
(答:
19.5?
c)
解:
查表得:
450mmhg下蒸气饱和温度为85.5?
c,
30%naoh溶液的沸点为105?
c,
因溶液沸点升高引起的温度损失,即由蒸气压降低引起的温度损失,
?
?
?
105?
85.5?
19.5?
c。
5-7、某单效蒸发器的液面高度为2m,溶液的密度为1250kg?
m?
3。
试通过计算比较在下列操作条件下,因液层静压力所引起的温度差损失:
⑴操作压力为常压;⑵操作压力为330mmhg(绝压)。
(答:
2.8?
c,5.9?
c)解:
液层pm?
p?
?
gl
2
5,⑴二次蒸气压力为常压时:
1250?
9.8?
2?
1.136?
105pa,2
常压下水的沸点为100?
c,在pm压力下水的沸点为102.8?
c,
因液层静压力引起的温度损失?
?
?
tpm?
tp?
102.8?
100?
2.8?
c;pm?
1.013?
10?
⑴二次蒸气压力为330mmhg时:
3301250?
9.8?
2?
1.013?
105?
?
5.625?
104pa,7602
78.4?
c,在pm压力下水的沸点为84.3?
c,g330mmh下水的沸点为
?
因液层静压力引起的温度损失?
?
?
?
t?
pm?
tp?
84.3?
78.4?
5.9?
c。
pm?
5-8、用单效蒸发器浓缩cacl2水溶液,操作压力为101.3kn?
m,已知蒸发器中cacl2溶液的浓度为40.83%(质量),
其密度为1340kg?
m。
若蒸发时的液面高度为1m。
试求此时溶液的沸点。
(答:
122?
c)
解:
蒸发器中平均静压力差:
?
3?
2
1340?
9.8?
1?
6572pa,22
常压下tp?
100?
c,?
p?
?
gl?
p?
?
1.013?
10?
6572?
1.08?
10pa,55
tp?
?
10?
2c,?
?
?
tp?
?
tp?
102?
100?
2?
c,
查表得40.83%cacl2溶液?
?
?
20?
c(1atm下),
?
t?
100?
2?
20?
122?
c。
5-9、在单效蒸发器中,每小时将5000kg的naoh水溶液从10%(质量)浓缩到30%(质量),原料液温度50℃。
蒸发室的真空度为500mmhg,加热蒸汽的表压为39.23kpa。
w?
m?
k。
热损失为加热蒸汽放热量的5%。
不计液柱静压力蒸发器的传热系数为2000
引起的温度差损失。
试求蒸发器的传热面积及加热蒸汽消耗量。
当地大气压力为101.3kpa。
(答:
71.25m,3960kg?
h?
1)2?
2-1
x00.1)?
5000(1?
)?
3333kg?
h?
1,x10.3
真空度500mmhg,绝对压力为760?
500?
260mmhg?
34655pa,
查表得:
在34655pa下水的沸点为70.5?
c,
溶液的沸点为92?
c,
溶液比热c?
cw(1?
x)?
4.183(1?
0.1)?
3.77kj?
kg?
1?
k?
1,解:
w?
f(1?
70.5?
c时蒸气的焓为2621kj?
kg?
1,
50003333?
2624?
347?
?
3.77?
92?
50?
?
0.95q?
36003600
6q?
2.451?
10w,
在140.53kpa下饱和蒸气的温度为109.2?
c,
2451?
103
传热面积a?
?
71.25m2,109.2?
922000
2.451?
106
?
1.10kg?
s?
1?
3960kg?
h?
1。
加热蒸气耗量d?
32234?
10
5-10、用单效蒸发器处理nano3溶液。
溶液浓度为5%(质量)浓缩到25%(质量)。
蒸发室压力为300mmhg(绝压),加热蒸汽为39.2kpa(表压)。
总传热系数为2170w?
m?
2?
k-1,加料温度为40℃,原料液比热容为3.77kj?
kg?
1?
k?
1,热损失为蒸发器传热量的5%。
不计液柱静压力影响,求每小时得浓溶液2吨所需蒸发器的传热面积及加热蒸汽消耗量。
(答:
88.0m,9445kg?
h)
解:
蒸发室压力p?
300mmhg?
40kpa,
查表得:
40kpa下水蒸气的饱和温度为75?
c,r?
2312kj?
kg,
25%nano3溶液在常压下沸点上升为3.46?
c,
在140.5kpa下饱和蒸气的温度为109.2?
c,
溶液的沸点t?
?
75?
3.46?
78.46?
c,
蒸发器的传热量q?
fcp?
t1?
t2?
?
wr?
0.95
q?
?
2000?
?
12?
1?
?
?
25?
?
3.77?
78.46?
40?
?
?
10000?
2000?
2312?
0.955?
7?
1?
2.11?
10kj?
h?
5.86?
106w,
5.86?
106
传热面积a?
?
88.0m2109.2?
78.462170
2.11?
107
?
9445kg?
h?
1。
加热蒸气耗量d?
2234
5-11、在一单效蒸发器中与大气压下蒸发某种水溶液。
原料液在沸点105℃下加入蒸发器中。
若加热蒸汽压力为245kpa(绝压)时,蒸发器的生产能力为1200kg?
h?
1(以原料液计)。
当加热蒸汽改为343.2kpa(绝压)时,试求其生产能力。
假设总传热系数和完成液浓度均不变化,热损失可以忽略。
(答:
1860kg?
h?
1)
解:
查表得:
245kpa下蒸气饱和温度为126.25?
c,
343.2kpa下蒸气饱和温度为137.9?
c,
由传热方程,列出下列比例式:
qaka(t?
t)a126.25?
105?
?
?
0.646,qbka(t?
t)b137.9?
105
?
?
?
f?
?
a?
0.646,x0?
fb?
x1?
?
x0x1上式中,a——开始情况,b——蒸气压力变化后情况?
fa?
1?
?
qwr?
又a?
a?
qbwbr?
fb?
?
1?
?
?
fb?
0.646?
1860kg?
h?
1。
这章的习题涉及到很多饱和水蒸气在不同压力下的饱和温度和比汽化焓的值,所以在课本的附录中应该加入“饱和水蒸气的物理性质(按压力排列)”的数据表。
【篇三:
03化工原理第三章习题答案】
石英粒子,在200c水中及在200c空气中的沉降速度。
(答:
6.79?
10?
3m?
s?
1,3.97?
10?
1m?
s?
1)解:
⑴在20?
c水中的沉降速度
先假定此沉降属层流区,可按斯托克斯定律求ut,
查表得20?
c水的?
?
998.2kg?
m?
3,?
?
1.004?
10?
3pa?
s,ut?
d
2
?
?
s
?
?
?
gdut?
18?
?
?
?
70?
10?
?
?
2650
?
6
2
?
998.2?
?
9.8
?
3
18?
1.004?
10
70?
10
?
6
?
6.79?
10
?
3
m?
s
?
1
复核:
ret?
?
6.79?
10
?
3
?
998.2
?
3
?
1.004?
10
⑵在20?
c空气中的沉降速度
先假定此沉降属层流区,按按斯托克斯定律求ut,
?
0.47?
1与假定相符;
查表得20?
c空气的?
?
1.205kg?
m?
3,?
?
1.81?
10?
5pa?
s,ut?
d
2
?
?
s
?
?
?
gdut?
18?
?
?
?
70?
10?
?
?
2650
?
6
2
?
1.205?
?
9.8
?
5
18?
1.81?
10
70?
10
?
6
?
0.39m?
s
?
1
复核:
ret?
?
0.39?
1.205
?
5
?
1.81?
10
?
1.82?
1与假定不符,
再设该沉降属于过渡区,按艾伦定律求ut,ut?
0.27
?
0.27
d?
s?
?
g
?
70?
10
?
6
re
0.6t
?
2650?
1.205?
?
9.8
1.205
?
1.82?
0.6
?
0.397m?
s?
1?
3.97?
10?
1m?
s?
1复核:
ret?
dut?
?
?
70?
10
?
6
?
0.397?
1.205
?
5
1.81?
10
?
1.864属于过渡区,与假定相
符。
?
3
,试求颗粒的沉降速度。
(答:
ut?
2.66?
10?
6m?
s?
1)
解:
先假定此沉降属层流区,按按斯托克斯定律求ut,已知:
d?
15?
m?
15?
10
?
6
m,?
s?
1020kg?
m
?
3
?
3
,
?
3
查表得20℃的水的?
?
998.2kg?
m
d
2
,?
?
1.004?
10pa?
s,
ut?
?
?
s
?
?
?
g
18?
?
(15?
10
?
6
)(1020?
998.2)?
9.8
?
3
2
18?
1.004?
10
?
2.66?
10
?
6
m?
s
?
1
检验ret值:
dut?
15?
10
?
6
ret?
?
?
?
2.66?
101.005?
10
?
6
?
998.2
?
3
?
3.96?
10
?
5
?
1
计算结果表明,与假设相符,故算得的ut?
2.66?
10?
6m?
s?
1正确。
解:
⑴层流区re的上限值:
ret?
ut?
dcut?
?
?
1,
?
dc?
?
dc
2
?
?
s
?
?
?
g
18?
查表得20?
c空气的?
?
1.205kg?
m?
3,?
?
1.81?
10?
5pa?
s,dp?
18?
2
?
?
s
?
?
?
?
g
?
52
?
18?
1.81?
10
?
?
?
2650?
1.205?
?
1.205?
9.8
?
ut?
dc
?
5.73?
10
?
1000,
?
5
m?
57.3?
m
⑵湍流区re的下限值:
ret?
ut?
dp?
1000?
?
?
dc
?
?
1.74
?
?
s?
?
gdc
?
?
1.74?
2?
106?
2
?
?
s?
?
?
?
g
?
3
?
1.74?
2?
106?
?
1.81?
10?
5?
?
2650?
1.205?
1.205?
9.8
2
?
1.510?
10
?
3
m?
1510?
m
?
1
3
3
?
1
)
?
1
?
0.01m?
s
解:
⑴ut?
d
2
?
?
s
?
?
?
g
l?
h
18?
?
?
10?
10?
?
?
4000
?
6
2
?
1.1?
?
9.8
?
3
18?
0.0218?
10
?
0.01?
100.1
?
1
水平流速u?
ut
?
1m?
s;
3?
1
⑵v?
aut?
10?
5?
21?
0.01?
3600?
37800m?
h。
4000kg?
m
?
3
。
除尘室内长4.1m,宽1.8m,高4.2m。
室内温度为427c,在此温度下
?
5
炉气的黏度为3.4?
10
21603600
pa?
s,密度为0.5kg?
m
?
3
。
若每小时需处理炉气2160标准m3,
试计算除尘室隔板间的距离及除尘室的层数。
(答:
0.084m,50)
解:
v?
?
273?
427
273
?
1.54m?
s
3
?
1
,,
水平流速u?
vbh
?
1.541.8?
4.2
0.20m?
s
?
1
假定此沉降属层流区,按按斯托克斯定律求ut,ut?
d
2
?
?
s
?
?
?
gutu
18?
l?
4.2
?
?
8?
10?
?
?
4000
?
6
2?
3
?
0.5?
?
9.8
?
5
18?
3.4?
10
0.20
?
50,
?
4.1?
10
?
3
m?
s
?
1
,
每层间距h?
层数n?
hh?
4.1?
10
?
4.1?
0.084m,
0.084
?
3.4?
10
解:
假定此沉降属层流区,按按斯托克斯定律求ut,
查表得20℃的水的?
?
998.2kg?
m?
3,?
?
1.004?
10?
3pa?
s,ut?
d
2
复核:
ret?
dut?
?
8?
10
?
6
?
4.1?
10
?
5
?
3
?
0.5
?
4.8?
10
?
4
?
1与假定相符。
?
?
s
?
?
?
g
18?
负号代表油滴向上运动,
?
?
200?
10?
?
?
870
?
6
2
?
998.2?
?
9.8
?
3
18?
1.004?
10
?
6
?
?
2.79?
10
?
3
m?
s
?
1
复核:
ret?
dut?
?
?
200?
10?
2.79?
10
?
3
?
3
?
998.2
1.004?
10
?
0.557?
1与假定相符,
油滴从槽底升至表面所需的时间t?
?
0.8
?
3
?
2.79?
10
故废水在槽中通过的时间应大于287s,即:
?
287s,
废水在槽内通过的时间t?
?
l20/604.5?
0.8
?
287
?
l?
26.6m
3-7、过滤含20%(质量)固相的水悬浮液,得到15m3滤液。
滤渣内含有30%水分。
求所得干滤渣的量。
(答:
4200kg)
解:
设悬浮液量g1,湿滤渣量g2,干滤渣量g3?
g2?
1?
0.30?
g1?
g2?
15?
1000
g1?
0.20?
g3?
g2?
1?
0.30?
由上面两式可得:
g1?
21000kg,g2?
6000kg,g3?
4200kg。
3-8、用一台bms50/810
-25型板框压滤机过滤某悬浮液,悬浮液中固相质量分率为
?
5
?
3
0.139,固相密度为2200kg?
m,液相为水。
每一m3滤饼中含500kg水,其余全为固相。
已知操作条件下的过滤常数k?
2.72?
10
3
m?
s
2?
1
?
33?
2
,qe?
3.45?
10m?
m。
滤框尺寸
为810?
25mm,共38个框。
试求:
(1)过滤到滤框内全部充满滤渣所需的时间及所得滤液体积;
(2)过滤完毕用0.8m清水洗涤滤饼,求洗涤时间。
洗水温度及表压与滤浆的相同。
(答:
4.04min,3.88m,6.38min)
解:
滤框尺寸:
810?
810?
25mm,共38个框,
框内实际总容积为0.615m,
3
3
滤饼体积等于全部滤框内的实际总容积即0.615m3,滤饼中含水量0.615?
500?
307.5kg,体积为0.3075m3,滤饼中固相体积0.615?
0.3075?
0.3075m3,滤饼中固相质量676.5?
307.5?
984kg,悬浮液的质量676.5/0.139?
4866.91kg,滤液的质量4866.91?
984?
3882.91kg3过滤面积a?
0.81?
0.81?
38?
2?
49.9m2,
单位面积的滤液量q?
3.8829/49.9?
0.0778m3?
m?
2,由?
q?
qe?
?
k?
?
?
?
e?
2
2
式中:
k?
2.72?
10?
5m2?
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1,qe?
3.45?
10?
3m3?
m?
2,?
e?
?
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w?
8?
q?
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vw
ka
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80.0178?
3.45?
10
2.72?
10
?
5
qek
?
?
3
?
49.9
?
?
0.8?
383s?
6.28min
。
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