制药化工原理习题答案.docx
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制药化工原理习题答案
制药化工原理习题答案
【篇一：
制药工程化工原理期中考试答案】
__…__…__…__…:
号…学…线_…__…__…__…__…__…__…_:
名封姓……_…__…__…__…__…_:
密.级…班……__…__…__…__…:
系…院….……
新乡学院2013―2014学年度第二学期
《化工原理》期中试卷
课程归属部门：
化学与化工学院试卷适用范围：
2012级制药工程专业考试形式：
开卷考试时间：
110分钟
一、（每空1分，共30分）
1.液柱压差计是基于流体静力学原理的测压装置，用u形管压差计测压时，若一端与大气相通，则读数r表示的是表压或真空度。
2.若离心泵入口真空表读数为700mmhg，当地大气压为760mmhg
，则输送42℃水时（饱和蒸汽压为8.2kpa）泵内会发生汽蚀现象。
（会，不会）
3.牛顿粘性定律的表达式为f?
?
adudy
，该式应用条件是流体作层流流动。
4.一转子流量计，当通过水流量为1m3/h时，测得该流量计进、出间压强降为20pa，当流量增大为2m3
/h时，相应的压强降。
5.往复压缩机的实际工作循环包括：
压缩、排气、、四个过程。
6.启动时需要关闭出口阀门的液体输送泵是。
7.离心泵说明书中所标的汽蚀余量越大，说明其抗汽蚀能力。
8.安装在管路上的离心泵，其他条件不变，所送液体温度降低，泵发生汽蚀的可能性低，若供液槽液面上方的压强降低，泵发生汽蚀的可能性增大；若所送液体密度增大，泵发生汽蚀的可能性增大。
9.由三支管组成的并联管路，各支管的管长和摩擦系数相等，管径比为1：
2：
3，则三支管的流量比为1:
:
243。
10.已知某油品在圆管中定态流动，其re=1000。
已测得管中心处的点速度为0.5m/s，则此管截面上的平均速度为0.25m/s。
若油品流量增加一倍，则通过每米直管的压头损失为原损失的2倍。
11.往复泵流量调节的方法有：
、12.当要求气体的压缩比
p2
p?
1
时，宜采用多级压缩。
13.两敞口容器间用离心泵输水，已知转速为n1时，泵流量qv1=100l/s，扬程he1=16m，转速为n2时，qv2=120l/s，扬程he2=20m2。
14.在离心泵的运转过程中，泵轴是将原动机的能量传递给液体的部件，而蜗壳则是将动能转变为静压能的部件。
15.用离心泵将池中20℃清水送至常压容器b，若b变为100kpa（真空度）的密闭容器，则泵流量将增大，压头减小。
16.能够起放大作用的压差计有及倾斜压差计。
17.用离心泵将一个低位敞口水池中的水送至敞口高位水槽中，如果改为输送密度为1100kg/m3但其他物性与水相同的溶液，则流量不变，扬程不变，功率增大。
（增大，不变，减小，不能确定）二、选择题（每题1分，共20分）
1.利用因次分析法的目的在于。
a.减少实验工作量b.增加实验结果的可靠性c.建立数学表达式d.避免出现因次错误2.牛顿流体在管内作层流流动，流体层之间的剪应力在。
a.管中心最大b.管壁处最大
c.管中处处相等d.管壁处最小3.流体通过离心泵所获得的能量主要表现为。
a.动能增加b.静压能增加c.位能增加d.流量增大
4.用离心泵把地下贮槽中的液体送入高位槽，完好的离心泵却无法泵送液体，可能导致故障的原因是c。
a.贮槽内液面上升b.液体温度下降c.吸入管堵塞d.容器内压强升高5.
在阻力平方区（完全湍流区）时，粗糙管的摩擦系数值。
a.与光滑管一样b.只取决于rec.只取决于相对粗糙度d.与粗糙度无关
6.离心泵工作时，通过改变出口阀的开度调节流量，其本质是。
a.改变泵的工作特性曲线b.改变管路的特性曲线c.改变泵的扬程d.调节泵的功率7.离心通风机的风压是指。
a.静压头与升举高度之和b.动风压
c.静风压d.动风压与静风压之和
8.已知泵的特性方程he=20-2qv2，管路特性方程h=10+8qv2，式中流量单位为m3/min。
现要求两台相同型号的泵组合操作后使流量为1.6m3/min，下列结论中正确。
a.串联b.并联c.串、并联均可d.无法满足要求9.如上右图，若水槽液位不变，在阀门打开后，①、②、③截面的流体总机械能的关系为b。
（忽略截面1到截面2的阻力损失）
a.①=②=③b.①=②③c.①②=③d.不能确定
10.如下图所示，从操作角度看，以下离心泵哪种安装方式合适。
11.理想气体的压力降低一倍，气体的密度：
。
a.增大一倍b.不变c.减小一倍d.增大两倍12.流体在管内呈湍流流动时。
a.re≥2000b.re4000c.2000re4000d.re300013.离心泵的性能曲线中的h－q线是在情况下测定的。
a.效率一定；b.功率一定；
c.转速一定；d.管路（ｌ＋∑ｌe）一定。
14.水平串联的两直管道1、2，已知管径d1=0.5d2，液体在管道1中的雷偌数为1800，管道1长100米，测得某液体经管道1的压降为0.64m液柱，流经管道2的压降为64mm液柱，则管道2的长度为：
d。
a.80mb.100mc.140md.160m15.离心泵停车时要。
a.先关出口阀门后断电b.先断电后关出口阀门c.先关出口阀门先断电均可d.视情况而定16.若单位质量液体在管路中阻力损失以
?
h
f
表示，单位重量液体在管路中阻力损失以
?
h
f
表示，则：
c
a.
?
hf
?
h
f
b.
?
hf
=?
h
f
c.
?
hf
=?
h
f
gd.g
?
hf
=?
h
f
17.往复泵适用于
a.大流量且要求流量特别均匀的场合b.介质腐蚀性特别强的场合c.流量较小、压头较高的场合d.投资较小的场合
18.水在一定内径的圆管内稳定流动，若水的质量流量保持恒定，当水温下降时，雷诺数将。
a.变大b.变小c.不变d.不确定
19.在用离心泵将水池的水抽到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将
导致：
a。
a.送水量增加，泵的轴功率增大b.送水量减小，泵的轴功率增大c.送水量增加，泵的轴功率下降d.送水量减小，泵的轴功率减小20.离心通风的型号是根据选取的。
a.（流量、扬程）b.（进口状态的风量，实验条件下的风压）
c.（进口状态的风量，操作条件下的风压）d.（出口状态的风量，实验条件下的风压）
三、计算题（共30分）
1.如图输水系统，已知管内径d=50mm，在阀门全开时，输水系统的总长50m（包括全部局
部阻力当量长度），?
取0.03。
两槽均通大气，泵的性能曲线，在流量为
6m3/h?
15m3
/h范围内可用下式h?
18.92?
0.82q0.8，此处h[m]，q[m3/h]。
（13分）
（1）写出管路特性方程。
（5分）
（2）如果要求流量为10m3/h，单位重量水需加外功多少？
此泵能否完成任务？
（5分）（3）如要求输液量减至7m3/h（关小阀门），泵的功率减少百分之多少？
（3分）
解：
（1）?
hf?
?
?
?
?
l?
le?
?
d?
u2?
?
0.03?
50?
（qv,h212
?
2g0.05d2）?
?
0.03qv,hh?
10?
0.0306q2
?
?
?
36002gev
h
4
（2）当流量为10m3
/h，单位重量水需加外功
h?
10?
0.0306q2
v,h?
10?
0.0306
?
102?
13.06m此时泵提供的能量为：
h泵?
18.92-0.82?
100.8?
13.746m
此泵可以完成任务。
（3）泵的功率为：
p?
hqv?
g
?
当输液量减至7m3
/h，泵提供的能量为：
h泵?
18.92-0.82?
70.8?
15.03m
泵的功率减少：
p原-p新p?
1-p新?
1-15.03?
7
?
23.5%
原p原13.746?
10
解：
（1）在河水液面和贮水池之间列机械能衡算式：
则完成输送任务管路所需要的能量为：
h?
p?
u2
e?
?
z?
?
g?
2g
?
?
hf
he?
15?
0?
0?
?
hf
?
l?
le?
u2140?
hf?
?
?
?
?
d?
?
?
?
?
?
（60）2
?
1?
342.7?
?
2g0.1?
?
0.12?
3600
2grdu?
?
1.65?
10
5
4e?
?
e
为湍流，
d
?
0.04
查摩察系数图的
?
?
0.028
则：
he?
15?
342.7?
0.028?
24.6m
由扬程24.6m和流量60m3/h查附录得泵的型号：
is80-65-160汽蚀余量为3.0m。
（2）核算安装高度：
pa?
pv（98?
1.266）?
103302.122
h
g?
?
g?
（npsh）r?
hf,0?
1?
1000?
g?
3.5?
0.028?
0.1?
2g?
4.43m
实际安装高度为2m，不会发生气蚀。
四、分析题（每题1分，共12分）
如图，槽中水面维持一定高度，水从一等径管内流出。
如阀门关闭，a点与b点的压强是否相等？
为什么？
若阀门开启，水由管内流出，开启时a点的压强与关闭时a点的压强是否相等？
阀门开启后a、b点的压强是否相等？
解：
（1）如阀门关闭，流体静止，则a点与b点的压强可根据流体静力学方程计算可得：
b点比a点的压强大。
（2）若阀门开启，水由管内流出，在截面1与截面a之间列机械能衡算式：
2
?
gh?
p大?
pa?
?
ua2
?
?
?
hf1?
a
所以开启时a点的压强小于关闭时a点的压强。
（3）
阀门开启后：
在截面1与截面a之间列机械能衡算式：
?
gh?
p?
u2
a?
p?
?
?
?
h
在截面1与截面b之间列机械能衡算式：
?
u2
b?
g（h?
h）?
p大?
pb?
2
?
?
?
hf1?
b
ua?
ub
比较上面式子得：
?
gh?
pb?
pa?
?
（?
hf1?
b?
?
h1?
a）
所以阀门开启后a、b点的压强存在三种可能，相等或大于、小于。
五、简答题（每题8分，共8分）
1.简述离心泵的工作原理。
【篇二：
化工原理课后习题解答】
t>（夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大学出版社,2005.）
第一章流体流动
解：
由绝对压强=大气压强–真空度得到：
问至少需要几个螺钉？
=7
3
2
3
2
6
3
3
3
3
3
3
至少需要7个螺钉
3．某流化床反应器上装有两个u型管压差计，如本题附图所示。
测得r1=400mm，r2=50mm，指示液为水银。
为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的u型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度r3=50mm。
试求a﹑b两处的表压强。
′
水′
′
水银
3
′
水银
33
3
gr1
3
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
3
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
3
3
水
3
水银
g（h3-h4）代入数据
水银
g（h1-h2）+ｐ
代入数据
6.
根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气
5
3
3
3
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㎏／ｍ,998㎏／ｍ,Ｕ管中油﹑水交接面高度差r=300ｍｍ，两扩大室的内径d均为60ｍｍ，Ｕ管内径ｄ为6ｍｍ。
当管路内气体压强等于大气压时，两扩大室液面平齐。
分析：
此题的关键是找准等压面，根据扩大室一端与大气相通，另一端与管路相通，可以列
出两个方程，联立求解
水
油
‘
33
油
油
水
gh2
油
g（h1+r）
水油油
g（h2-h1）
2
2
换算成标准状况v1p1/v2p2=t1/t2
⑴a—a截面处水的流速；
2
3
2
3
3
3
2
⑵水的流量，以m/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
∑ｈf
∵z1=z2
即两玻璃管的水面差为88.2mm
2
2
2
22
22
3
2
22
22
3
【篇三：
化工原理习题答案】
1m3水中溶解0.05kmolco2，试求溶液中co2的摩尔分数，水的密度为100kg/m3。
解水1000kg/m3?
1000
kmol/m318
0.05
?
8.99?
10?
410000.05?
18
co2的摩尔分数x?
【0-2】在压力为101325pa、温度为25℃条件下，甲醇在空气中达到饱和状态。
试求：
（1）甲醇的饱和蒸气压pa；
（2）空气中甲醇的组成，以摩尔分数ya、质量分数?
a、浓度ca、质量浓度?
a表示。
解
（1）甲醇的饱和蒸气压pa
lgp
a
?
7.19736?
1574.99
p
25?
238.86
a
?
16.9kpa
（2）空气中甲醇的组成摩尔分数ya?
质量分数?
a?
浓度ca?
16.9
?
0.167
101.325
0.167?
32
?
0.181
0.167?
32?
（1?
0.167）?
29
pa16.9?
?
6.82?
10?
3kmol/m3rt8.314?
298
质量浓度?
a?
cama=6.82?
10?
3?
32?
0.218kg/m3
【0-3】1000kg的电解液中含naoh质量分数10%、nacl的质量分数10%、h2o的质量分数80%，用真空蒸发器浓缩，食盐结晶分离后的浓缩液中含naoh50%、nacl2%、
h2o48%，均为质量分数。
试求：
（1）水分蒸发量；
（2）分离的食盐量；（3）食盐分离后的浓缩
液量。
在全过程中，溶液中的naoh量保持一定。
解电解液1000kg浓缩液中
在全过程中，溶液中naoh量保持一定，为100kg
1
第一章流体流动
流体的压力
【1-1】容器a中的气体表压为60kpa，容器b中的气体真空度为1.2?
104pa。
试分别求出a、b二容器中气体的绝对压力为若干帕，该处环境的大气压力等于标准大气压力。
解标准大气压力为101.325kpa
容器a的绝对压力pa?
101.325+60?
161.325kpa容器b的绝对压力pb?
101.325?
12?
89.325kpa
【1-2】某设备进、出口的表压分别为-12kpa和157kpa，当地大气压力为101.3kpa。
试求此设备的进、出口的绝对压力及进、出的压力差各为多少帕。
解进口绝对压力p进?
101.3?
12?
89.3kpa
出口绝对压力p出?
101.3?
157?
258.3kpa进、出口的压力差
?
p?
157?
（?
12）?
157?
12?
169kpa或?
p?
258.3?
89.3?
169kpa
流体的密度
【1-3】正庚烷和正辛烷混合液中，正庚烷的摩尔分数为0.4，试求该混合液在20℃下的密度。
解正庚烷的摩尔质量为100kg/kmol，正辛烷的摩尔质量为114kg/kmol。
将摩尔分数换算为质量分数正庚烷的质量分数?
1?
0.4?
100
?
0.369
0.4?
100?
0.6?
114
正辛烷的质量分数?
2?
1?
0.369?
0.631
从附录四查得20℃下正庚烷的密度?
1?
684kg/m3，正辛烷的密度为?
2?
703kg/m3混合液的密度?
m?
10.3690.631
?
684703
?
696kg/m3
【1-4】温度20℃，苯与甲苯按4:
6的体积比进行混合，求其混合液的密度。
解20℃时，苯的密度为879kg/m3，甲苯的密度为867kg/m3。
?
.0?
4混合液密度?
m?
879
386?
．6780?
7.1k8g/m
【1-5】有一气柜，满装时可装6000m3混合气体，已知混合气体各组分的体积分数为
h2
n2
co
co2
ch4
0.40.20.320.070.01
2
操作压力的表压为5.5kpa，温度为40℃。
试求：
（1）混合气体在操作条件下的密度；
（2）混合气体的量为多少kmol。
解t?
273?
40?
313k，p?
101.3?
5.5?
106.8kpa（绝对压力）混合气体的摩尔质量
mm?
2?
0.4?
28?
0.2?
28?
0.32?
44?
0.07?
16?
0.01?
18.6kg/kmol
（1）混合气体在操作条件下的密度为
pmm106.8?
18.6
?
?
0.763kg/m3rt8.314?
313
m18.63
m/kmol
（2）混合气体v?
6000m3，摩尔体积为m?
?
m0.763
?
m?
混合气体的量为n?
v6000?
0.763
?
?
246kmolmm18.6
?
m
流体静力学
【1-6】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m，当地大气压力为101.2kpa。
试求：
（1）管子上端空间的绝对压力；
（2）管子上端空间的表压；（3）管子上端空间的真空度；（4）若将水换成四氯化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？
解管中水柱高出槽液面2m，h=2m水柱。
（1）管子上端空间的绝对压力p绝在水平面1?
1处的压力平衡，有
p绝?
?
gh?
大气压力
p绝?
101200?
1000?
9.81?
2?
81580pa（绝对压力）
（2）管子上端空间的表压p表
p表?
p绝-大气压力=81580?
101200?
?
19620pa
习题1-6附图
（3）管子上端空间的真空度p真
p真=-p表=-?
?
19620?
?
19620pa
（4）槽内为四氯化碳，管中液柱高度h
h?
?
水h?
ccl
4
常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为?
ccl?
1594
kg/m3
4
3
h?
1000?
2
?
1.25m1594
【1-7】在20℃条件下，在试管内先装入12cm高的水银，再在其上面装入5cm高的水。
水银的密度为13550kg/m3，当地大气压力为101kpa。
试求试管底部的绝对压力为多少pa。
解水的密度?
水=998kg/m3
p?
101?
103?
?
0.12?
13550?
0.05?
998?
?
9.81?
117.4?
103pa
【1-8】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为1250kg/m3的液体，液面高度为3.2m。
容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m及1m，容器上部空间的压力（表压）为29.4kpa。
试求：
（1）压差计读数（指示液密度为1400kg/m3）；
（2）a、b两个弹簧压力表的读数。
（表压）解容器上部空间的压力p?
29.4kpa
液体密度?
?
1250kg/m3，指示液密度?
0?
1400kg/m3
（1）压差计读数r=?
在等压面1?
1上p1?
p1
p1?
p?
?
3.2?
1?
h?
r?
?
gp1?
p?
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3.2?
2?
1?
h?
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g?
r?
0gp?
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2.2?
h?
r?
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g?
p?
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2.2?
h?
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g?
r?
0grg?
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0?
?
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?
0
习题1-8附图
因g?
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0?
?
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?
0，故r?
0
（2）pa?
p?
?
3.2?
1?
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g?
29.4?
103?
2.2?
1250?
9.81?
56.4?
103papb?
p?
?
3.2?
2?
?
g?
29.4?
103?
1.2?
1250?
9.81?
44.1?
103pa
【1-9】如习题1-9附图所示的测压差装置，其u形压差计的指示液为水银，其他管中皆为水。
若指示液读数为r?
150mm，试求a、b两点的压力差。
解等压面1?
1，p1?
p1
p1?
pa?
h?
水g
p1?
pb?
?
0.5?
h?
r?
?
水g?
r?
汞g
由以上三式，得
习题1-9附图
4
pa?
pb?
r?
汞g?
?
0.5?
r?
?
水g
已知r?
0.15m，?
汞?
13600kg/m3，
pa?
pb?
0.15?
13600?
9.81?
?
0.5?
0.15?
?
1000?
9.81
?
13.64?
103pa?
13.64kpa
【1-10】常温的水在如习题1-10附图所示的管路中流动，为测量a、b两截面间的压力差，安装了两个串联的u形管压差计，指示液为汞。
测压用的连接管中充满水。
两u形管的连接管中，充满空气。
若测压前两u形压差计的水银液面为同一高度，试推导a、b两点的压力差?
p与液柱压力汁的读数r1、r2之间的关系式。
解设测压前两u形压差计的水银液面，距输水管中心线的距离为h。
在等压面2?
2处
r?
?
?
r?
r2?
p2?
pa?
?
h?
1?
?
水g?
r1?
汞g?
?
1
?
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气g22?
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?
?
r?
p2?
pb?
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h?
2
2?
?
?
?
水g?
r2?
汞g?
习题1-10附图
因p2?
p2，由上两式求得?
?
?
气?
?
pa?
pb?
（r1?
r2）?
?
汞?
水?
g
2?
?
因?
气?
?
?
水
pa?
pb?
?
r1?
r2?
?
?
汞-故
?
?
?
水?
?
g
2?
【1-11】力了排除煤气管中的少量积水，用如习题1-11附图所示水封设备，使水由煤气管路上的垂直管排出。
已知煤气压力为10kpa（表压），试计算水封管插入液面下的深度h最小应为若干米。
p10?
130
?
1.0m2解h?
?
g100?
0.981
流量与流速
习题1-11附图
【1-12】有密度为1800kg/m3的液体，在内径为60mm的管中输送到某处。
若其流速为
0．8m/s，试求该液体的体积流量（m3／h）、质量流量?
kg/s?
与质量流速?
kg/m2?
s?
。
?
?
?
?
解
（1）体积流量qv?
?
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