化学工程基础习题答案doc.docx
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化学工程基础习题答案
第二章流体流动与输送
5、解：
PgH=PogR
打=燮=13.6x0.2=2」赫pg1.25
PgH=PogR
npH1.25x2.18
R=-—==1.70m
Qo16
6、解：
PgH、=PogR
口PoR13.6x0.130Hl
%===2.2\m
1p0.80
rrrr
队=—（H|+/?
）/?
=—2?
（2.21+0.2）x800=6.05x\O3kg
44
10、解：
列柏努力方程
q+J+W+以
Pg2gpg2g
th
2
Z|=10m,&=2〃|=P?
=0,雄=（）,»,=12.3xf
2
13.3x4=8
2g
解得
u2=3.4物・广
q=—d2ii-,=—xO.I2x3.44=0.027/n3-s~l=1.62/n3min1
纺4-4
11、解：
列柏努力方程
Pi*
"云+赤=驾+京
Pg_2g
寻一q=0
△p=P\_P?
=-诚）=（A-P）gh
Q（"A"；）Q（"A"；）
h=L—
2（?
—p）g
2P[g
u\=
1700/3600
=14.0m-s
7F°
jx（0.219—2x0.006）2
%1700/3600k-•
奶=——==26.7m•s
_7TTT
-d2—x（0.159-2x0.0045）2
44
h=0.0377m=37.7mm
12、解：
列柏努力方程
pu：
pu：
Wg+Pi+—二时幺+内+丁"2g2g
/2」
P\Ux~U^）
P2=（4-&）Qg+-一-+P|
=0/=215.8灯讯绝压夷压14.5妒心）
r2
£G£-^）+1145x1（）3
2
qv0.5/3600n/1/lo4-==0.442m•s
7171cc今
—dr—x0.02-
414
%0.5/3600-i
u2=—==\yJms
一d「—x0.003~
44
Pi
1000x（0.4422—19.7?
）小…心”八”
+104.5x1（尸=—79.4kPci
17、解：
列柏努力方程
4+4+S+H产乙+4+S+E%
pg2g-pg2g
TT/、P,一Pl-云v-,
PS2g—
&—4=16m,p}=p2=0,w）=06/3600
%-=™=2.9Im.5-1
2-x（0.032-2x0.0025）2
仅2
-d
44
90°弯头阻力系数&=0.75
全开截止阀阻力系数&=6.0
-pud1230x2.91x（）.0271*才心as、
Re=-—=；=1.01xIO',杏图得到X=0.026
〃9.5x10—3
£/?
=以4+6X0.75+4x6.0）—=（0.026x-^―+4.5+24）=45.55m
d2g0.0272g
°c2
61.98m
乩,=（乙-％）+么二++»=16+0+生-+45.55
Pg2g」f2g
18、解：
列柏努力方程
寸旦+A寸虫+
Pg2gpg2g15m
Pi=p2=0,w）=0,忽略动能以二15假设流体流动类型为层流
V；J+le房220（）U~成
jd2gd2gcl
如=M-=4.25x103-2
_71注
—d-
4
£与=0.434私一5=|5
解得d=0.11Im
核算、=——=3.45m•s~]
一勿p一d~
4
pud
Re=-——=
A
22、解：
列柏努力方程
乩二（寸％）+典也+壬也+»,
%会芫+…噫多习
Pg2g
Z2~ZQ=6.5m,/J。
=〃2=0,w0=0
么，5/3600_]
ut=—1—==0.63m•s
-d2-xO.0532
44
山连续性方程得到
加=%W=0.63x=1.05/7?
/s
-'d：
0.412
pU\d1830x0.63x0.053
Re=__=—1…
1//50x10-3
=1222
__pi\d1830x1.05x0.041PQ'—
=1576
〜//50xl（）T
64
Z=——=0.052
1Re,
64兄=―=0.041
~Re.
90°弯头阻力系数SQ75全开截止阀阻力系数&=6.0三通阻力系数SL0
j2/2
£*=£/?
+£/?
=（佑土+4乂0.75+2x6.0+1）叫+[兀（他+300+200）+5乂0.75]竺
'd}2g-d22g
=（0.052+3+12+1）+[0.041（^-+300+200）+3.75]
0.0532g0.0412g
=1.12+2.77=3.89/〃
He=（%—Z（））+
PLPo
pg
2g
+£hf
1052
=6.5+-—+3.89=10.45m2g
P=He"g=10.45x5/3600x1830x9.81=434W=0434^r/0.6
24、解：
根据汽蚀余量的定义
血=虹+田一电
Pg2gpg
Pi=101.325-73.3=28.025
25P）=0.75x^x9.81xo.75x（13.6-l）=】广
u}="o^=lOx丝芝=2.05”广
1。
酒0.0842
杏表得到pv=2.3346kPa代入上式解得
=2.84m
商=4+^—4=28.025-2.3346棚+冬
pg2gpg998x9.812x9.81
第三章传热过程
2、解:
（1）
Xn95
R=」=—=0.179m2・K・Wt
1.4
--19-3
RR
013
=二一=0.867次・火"】
0.15
=0.25次・火・卬-】
6二―7；820-260g
（2）q===646W-m~
R20.867
（3）
ATAT；us”-7
q==——L=——=646W•m~
R\+Rr+/?
3R[&3
△7；=116K
AT；=820-260=560K
AT；=162/C
△T=838K
8、解：
热量衡算
2=<7wIc?
|（7；-7；）=|^x3.0x103x（485-155）=1.65x106W。
=0妃勺（，2一时
Q1.65xl06
5800+50=376
x3.14x103600
Q=KA\tni
K=-^—
1.65x106
=5]4W•力-2・k-i（485-376）+（155-50）'
5UX
10、解：
（1）热量衡算:
乙醇冷凝热0=qm]r=500/3600x880xl03=1.22x1051V
乙醇冷却热0=q诚c、p]（L—7；）=50（）/3600x2.8x10'x（78.5—30）=1.86x1O'W
水的用量
21+0=功点2“3一'1）
0+0_1.22xl（）5+i86x10,
。
〃2。
3一4）4.2x（35-15）
=1.67奴挪
冷却器水出11温度的计算
0=0〃点2。
2-，1）
Q.1.86xlO4“一
+=+15=17.7
~q,g21.67x4.2x103
冷却器血积的计算
以外表面为基准
K=~~d.~~=24~~F
|L•|axd2a2700201000_（78.5-17.7）-（30-15）
△。
-血（78.5-17.7）-，3K
n（30-15）
=3S0W-m~2-K~i
0=Kg
401.86x10，|4。
o
A,=■==1.48/t^
'K\tni380x33
冷凝器面积的计算
K=-—-—-=————~~—=673W”一2•长-|
1d.11241
1F•
%d2a23500201000
Af（78.5-35）-（78.5-17.7）勺“
土=―1~（78：
5-35）—=5\・7K
In
（78.5-17.7）
Q\=△九
.0I.22X1052勺2
A,=———==3.51/?
?
~K\tni673x51.7
总面积4=^+4=1.48+3.51=4.99m2
A十，，
（2）n===33木艮
7rdxl3.14x0.024x2
4.99
16、解:
（1）
4。
。
。
棚x925=L°3no6w湖13600
Q=Qnl2Cp2（上一4）=1・03x1（）6W
1.03X1061.03X106-1
=；=12.3kg•scp2（t2-Q4.18x1（）3x（40—20）
dm2
⑵因为酒精冷凝为相变传热，因此并流或逆流没有差别
0T）_0_时）（78-20）-（78-40）=!
=—==4/5C
f78-20.
In
78-40
第五章
6、解：
Em=—
吸收
（I）
=性1.34
p100
m
疔*+虹
1.34
zj+7=27363.84XK）-41.02x10-2
KY=3.66xI04kmol-m~2・5一’
⑵气膜阻力—=——1~~7=2.60x1。
3仃・$.妇m/Tkv3.84xIO-4
液膜阻力
—=—_=131x10。
麻•s•kmo「'kx1.02乂10一2
气膜阻力2.6xlO3
—IIIJ、J总阻力一2.6x103+131一•'
气膜阻力远大于液膜阻力，因此为气膜控制
（3）y*=mx—1.34x0.05=0.067
二=卫二L=0.952），-），0.1-0.067
yi=0.0686
m
9、解:
0.08/114
0.08/114+（1—0.008）/135）
0.008x114
=0.093
X、==0.00095
~0.00087114+（1-0.0008）/135）
Y2=0
最小汽液比的计算
Jmin
0.093—0.00095
0.093x0.5-0
=1.98
V
-=3x1.98=5.94
L
=5.94
VX.-X.■.1•—
厂匕F
匕=
0.093—0.00095
5^94
+0=0.0155
_（K-K）--_（0.5x0.093-0.0155）-（0.5x0.00095-0）
〃'=Y^-Y}_=]湛°&0.093-0.0155）
，nK-K°（0.5x0.00095-0）
0.0073
N°g
Y}-Y20.0155-0△匕0.0073•
H=H（）（、•N（）（、=0.8x2.05=1.64mOUuu
12、解：
（1）根据已知条件可得
匕=0.01
七=匕.（1_〃）=0.001
X,=0
■
（L}Y.-Y,0.01-0.001八八
—=——=09
0.01-0'
农心=1.35=4
v[vLXi-乙
X.=^^=0.0067
11.35
av_（K-*）一（*一履）_（0.01-0.0067）-（0.00l-0）_nnni„
m=1=c■ccc=U.UU1yj
Y-Y
匕一匕
zr-Ko.oi-o.ooi）.
Nnr=-——-==4.66
66△匕0.00193
⑵可增大吸收剂用量
（0.01-0.0067）
In
（0.001-0）
K=o.oi
E,=^.（1-7）=0.0005
X。
=0
vK-K0.01-0.0005,.
N申,=—==4.66
△匕
△匕=0.00204
0.00204
av_（匕-*）-（K-如（0.01-7/）-（0.0005-0）
y_y*In^^-
匕—匕
叫=―〜一=,（o.（）T）一
（0.0005-0）
站=0.00468
=K*=0.00468
L'匕—幺0.01-0.0005cs—•±_——2（）3V--0.00468-0f
L*=2.03V
L=1.35V
L-L_2,03V-L35V
L1.35V
=0.504=50.4%
第六章精循
5、解:
解方程组
y=0.723x+0.263y=1.25x-0.0187
得心=0.535
解方程组
y=0.723x4-0.263
y=x
得L=0.949
解方程组
y=x
y=1.25x-0.0187
得w=0.0748
知
/?
+!
=0.263
R=2.6
12、解：
已知精憎端操作线方程为y=0.72x+0.25
=0.72
R=2.57
XD
R+l
=0.25
L=0.893
ax
2.21x
2.2lx
y===
ztr/1+0-1口1+（2.21-1）%1+1.21%
平衡线方程为
2.21—1.21），
以=『=0.65
=x。
=0.893
x；==0.791
2.21-1.2成
x,=0.893一0.65x（0.893-0.791）=0.827
^=0.72^+0.25=0.8457、解：
（1）山进料状态方程y=6x-l.5可知
—二60-1
q=1.2-^-=1.5qT
xF—0.3
十小-ax2x
平仙线方和为y==
1+0—1）Xl+X
山平衡线方程和进料状态方程可解得交点坐标为
x.=0.333
）L=0.496r二知f二0.94-0.496
"yc-x0.496-0.333'
R=1.5Rm=4.08
RI
精馄段操作想方程为y=——x+——心=0.803a:
+0.185
R+lR+l
⑵物料衡算
Fx1：
=Dxd+Wxw
已知:
W=\50kmol-h~\xF=0.30,=0.04,xD=0.94
解得:
D=60.94如^•疽,F=210.94kmol-h
⑶提儒端操作线方程
RD+qFW
y=%知
RD+qF-WRD+qF-W
4.08x60.94+1.2x210.94150
=x
4.08x60.94+1.2x210.94-1504.08x60.94+1.2x210.94-150
=1.43x-0.017
9、解：
⑴物料衡算
F=D+W
Fxe=Dxd+Wxw
已知：
xF—0.40,=0.02,xD—0.97
解得
F=2.5O,W=1.5O
一DXdDx0.975
回收率77=——z==0.97
Fxf2.50x0.4
3
⑵根据q的定义q=-■-=0.6
q线方程为y=-^—x——xF=一1.5尤+1q-\q-\
平衡线方程为y=―竺一=兰~
1+（«-!
）%l+x
山平衡线方程和进料状态方程可解得交点坐标为
xe=0.333
又=0.501
0.97-0.501…
一0.501-0.333一,
R=\.SRm=5.02
提儒端操作线方程
R・D+qFW
y=尤
R^D+qF-WRD+qF-W
5.02D+0.6x2.5D1.5D
—X尤
5.02D+0.6x2.5D-1.5D5.02D+0.6x2.5D-1.5Du
13、解：
（1）物料衡算
已知:
F=4000kg-h-\xF=0.30,xw=0.05,j=0.91
转换成摩尔分数％'=——0,91/46——=0.7980.91/46+0.09/18
解得D=1304kgW=2696kgV
⑵精偕段操作线方程y=占x+土知'=0.667x+2.66n,1304x0.911304x0.09梢罚
D=1=32.3kmoi•h
4618
V=（R+l）D'=96.9k/nol・hT
96.9xIO3x8.314x（273+78）„Q13n77.3
101.3x1（）3
qv=；=279Im•h=（）.775/n•s
也=1.28m
7TU
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