化工原理-第二版-杨祖荣主编-习题答案-完整版.docx

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1、第一章流体流淌与1.fc机”其次章非均相物系分别（38）第三，传熟（44）第四章蒸发（70）第五章代粒取（74）第六章蒸馆第七章Ia体干燥2o）1 .某烟道气的组成为C0213%,N276%,H2O11(体积%),试求此混合气体f1.,J500C,压力1.OI.3kP*时的密度.解：混合气体平均摩尔质I1.tMm三yiMi=(0.13x44+0.76x28+0.1Ix18)x1073=28.98IO?3kgno1.混合密度Pm-PMin101,3、10328.98IO?3-0.457kgn38,3IX(273+500)RT2 .己知20C时茶和甲茶的密度分别为879kg.m3和867kgm3.

2、试计总含羊40%及甲茶60%(质量)的混合液密度.解：1.pm-p1.a1.+p2a2-O.40.6+879867混合液密度Pm=871.8kg,m33 .某地区大气压力为1.O1.3kPa.一操作中的汲取塔塔内表压为UOkPa,若在大气压力为75 kPa的高原地区操作该汲取塔,且保持塔内绝压相同.则此时表J卡应为多少？解：P绝=pa+p表=Pa+表p表=(pa+p式)-pa=10!.3130)?75=!56.3kPa4 .如附图所示，密闭容器中存有密度为9)kgm3的液体.容器上方的压力友读数为42kPa,又在液面下装-压力表，表中心践在测压口以上0.55m,其读数为58kPa。试计算液面到

3、下方测出口的距离。解：液而下测压口处出力p=p+pgz=p+PghAz=p1.+Pgh?pOp?pO(58?42)103=I+h=+0.55=2.36mPgPg99.815 .如网图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为70Omm和600mm,在容器底部开孔与玻璃管相连，己如油与水的密度分别为80Okg/m3和I(K)OkgB,(D计匏玻璘管内水柱的岛度：(2推断A与B、C与D点的压力是否相等.ft?：容器底部压力h1.h2C即5附图ABDp=pa+Pi1.gh1.+P水gh2=pa+P水gh/.h=0油h1.+P水h2P水=P油P水h1.+h2=800X0.7+0.6=1

4、.16m1000(2) pApBC=pD6 .为测得某容器内的压力，采纳如图所示的U的压力计，指示液为水盥。已为该液体密度为*XX)kgm3.h=0.8m,R=0.45m,试计算容器中液面上方的表质.解：如图,1-2为等压面.p1-p+pghp2=pa+pOgRS6附图p+pgh=pa+pOgR则容器内表压：p?Pa-PogR?Pgh-13600x0.45*9,81?900X0.8X9-53.0kPa7 .如附图所示，水在管道中流淌.为测得A-A、B-B,截面的压力差.在管路上方安装一U形压差计，指示液为水银.已知压差计的读数R=180mm试计0A-N、B-B截面的压力B已知水与水银的率度分别

5、为100okg/m3和I3600kgm3.,蝌：图中，1-1面与2-2面间为静止、连续的同种滋体,且处于同一水平面，因此为等一面,即题7附图p1.=pP2=p22又p1.=pA?Pgmp1.-p2+p0gR-p2,+p0gR-pB7pg(m+R)+p0gR所以pA?gm-pB?g(m+R)+p0gR整理得pA?pB=(p0?p)gR由此可见，U形压差计所施压差的大小只与被测流体及指示液的密度、读数R有关，而与U形出差计放置的位置无关.代入数据pA7pB(1.3MX)?I(XX)9.810.18=22249Pa8.用U形压差计测量某气体流经水平管道两截面的压力差,指示液为水，密度为I(X)Okg

6、/m3.读数R为12mm.为了提拓测量精度.改为双液体U管压差计.指示液A为含40%乙醉的水溶液，密度为920kgm3,指示液C为煤油，南度为850kgm3,向读数可以放大多少倍？此时读数为多少?解：FHU形压定计测量时,因被测流体为气体，则有或：u2=u1.(d1.268)=0.69()2=1.27msd250G2=u27p=1.271830=2324.1.kg(m2?s)11 .如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位懵与反应器均与大气相通，旦而位槽中液面忸定。现要求料液以InVs的流速在管内流淌，设料液在管内流湎时的能炭损失为20Jkg(不包括出口,试确定高位槽中的液面应比虹吸管的

7、出口高出的距离.好：以高柏液面为1.-1.,面背出口内1)(!为22面,在1-1,22间列相努力方程：zg+P1p1.I2+u1.2=z2g+2+u2+WfP202简化：I2H=(u2+Wf)g2I=(1+20)9.81=2.09m2412 .一水平管由内径分别为33mm及47mm的两段直管组成,水在小管内以2.5WS的速度流向大管.在接头两侧相附Im的相2两截而处各接一测压管,已知两截面间的东头损失为70mmH2O.问两测压管中的水位哪一个高，相差多少？并作分析.ft?：k2两极面间列柏努利方程：hz1.+p1.p!212+u1.=z2+2+u2+hfPg2gPg2gdu2=u1.?I?d?

8、2?33?=2.5?=1.23m?47?22其中：z1.=z2Ah=p1.?p2Ii22=(u27u1.)+hf=(1.232?2,52)+0.07=70.17mPg2g29.81说明2破面处刈压管中水位高，这是因为该处动能小，因而峥压能高,其液面上方的压力为2.（）MPa（表压）.精慵塔内操作压力为1.3MPa（表某）.塔内内烯管出I1.处高山贮槽内液面30m.管内径为14Omm丙优密度为60（）k助n3.现要求输送信为40X103kh,管路的全部能毙损失为1.50Jkg（不包括出口能量损失），试核总该过程是否须要案.解:在贮槽液而1-1，与回流管出口外侧2-2间列柏努利方程:&14附图z1

9、.g+P1PII2+u1.2+We=z2g+2+u2+Wf（2P2p1.+We=z2g+p27p1.21.2+u2+EWfP2简化：PWc=PmsP21.2+u2+z2g+Wf240X103X6003600=1.211Vs0.7850.142u2=0.78Sd.We=（1.3?2.0）x1.061+1.22+309.81+1506002=7721.6Jkg，不须要案,液体在压力差的作用下可自动回流至塔中15.用压缩空气将密闭容海中的硫酸乐送至敞I拓位输送管路为37X3.5mm如附图所示.箱送量为2m3h,槽,6题15附图的无筵羽管.两梢中液位恒定.设管路的总JK头损失为Im（不包括出口）硫酸的

10、密度为I83kgm30试计算压缩空气的压力。解：以容涔中液面为I/,面,管出口内IW为2-2,面,且以I面为基准,在1-12-2间列柏努力方程：p1.pI212u1.+z1.=2+u2+z2+hfPg2gP2g简化：p1.I2=u2+z2+hfPg2g其中:u2=Vs2/3600-0.786nvs1120.785K0.032d4代入：pi=pg（12u2+z2+hf）2gI0.7862+12+1）29.81=18309.81（=234kPa（去压）16.某一而位槽供水系统如网图所示，管子规格为，45X2Smm,当网门全关时，压力表的读数为78kP.当阳门全开时,压力为的读数为75kPa.且此时

11、水梢液而至压力表处的能为损失可以表示为XWf=U2（U为水在笆内的流速）。试水；（I）高位梏的液面高度；。（2）阀门全开时水在管内的流量m3h解:阀门全关冰栉止邈16附图P=Pghh=p78103=3=7.95mPgIO9.81(2)阀门全开：在水槽1-1面与压力表2-2面间列柏努力方程：7zg+Pp1.12+u1.2=z2g+2+u2+Wfp2P2p2I2+u2+WfP2简化:ZIS=7.959.81=斛之：75X103122+u2+u21(XX2U2=1.412WSh=0.375,+0.456第一段与其次段操作我方程相交于点4（OSo.6435）,其次段操作线与g&X=X=O.2相交于点r

12、f2（0.2.0.531）则第.段操作线方程可以通过如下方法得到：/s-2=x-2O.53I-O.O2-0.2-0.02可得第：.操作线方程：“=2.84Xm-0.037（2）图解法得所需理论板数9,第4块为恻战果出，第6块为进料板.（3）精饰段操作线方程同上汽“=0.687MU+0.3提馅段操作线方程：料懒段掾作规与q&X=XF=O.2交于4（0.2,0.438）,连结点”；（2（）-438）和点电.02002），得提13段操作线方程%“=2.42XM-OQ6图解法得所需理论板数8,比不恻践来出所需理论板数少,(2)原料液流AtFHM1.收率得誓2=券等=096Fxt.F0.5所以：F=99

13、kom1.,h23.精做分别某志向混合液，己知：操作回流比为3.0,物系的相对挥发度为2.5,W=O.96。冽得精埼段其次块塔板下降液体的组成为0.45,第三块塔板下降液体组成为0.4（均为易挥发组分的摩尔分数.求第三块塔板的气相单板效率.解：精耀以操作线方程：以“=/+急=恶儿+黯=0754+024已知,EMS,由精慵段操作线方程A+IK+IJU+I，U+I得Vy3=0.75x0.45+0.24=0.5775同FE:X=0.4.41),4=0.5425x40.625yj*由相平衡方程求解1.+(-1.).v11.+1.50.4则第二.块塔板的气相的板效率为:.v-.i.05775-0.540

14、t11.习题24附图.0.625-0.5424、如网图，用一个蒸饰釜和一层实际板组成的精慵塔分别二元志向溶液，处成为0.2的料液在泡点温度卜由塔顶加入，系统的相对挥发度为35.若使塔免轻组分的回收率达到80%,并要求塔顶产品组成为0.30,试求该层塔板的液相默弗里板效率.解:由物料衡算及回收率可褥:4D(xFxW1xD_10.2-0.3xDTJxr由该式可和解得KW=0.0857=里X1.OO%=xoo%=6.3%PC5.621(4)P=1471.kPa,h=35*C时：饱和湿度Hs=0,622=0.6221；-=0.002ggT-4SP-Ps1471-5.62136用湿空气比容vw=0.77

15、3+1.244W1.)!-=(0.773+1.244x0.005)=0.80811湿气/kg干气100m原湿空气中绝干空气质地则冷褛出水W=1.(H-Hs)=12A76(0.5-0.0024)=0.322kg8.附图为某物料在25C时的平衡曲线,锻如骼含水J收为0.35kg水/kg干料的此种物料与3=5Q%的湿空气J接触.试确定该物料平衡水分和自由水分,结合水分和非结合水分的大小.平衡水分X*=O.09SkgXg干料解：8=50%,则自由水分X-X*-0.35-0.095=O.255kgkg干料8=100%,平衡水分X=0.185kg干料即结合水分Xw=O185k0kg干料则非结合水分XX=.

16、-0.35-0.185-0.165kg/kgTW9,在常压干燥器中将某物料从湿基含水量10%干燥至2%,湿初料处理法为3O0kh.干燥介质为泡度8(rC、相对湿度10%的空气,其用量为9O0kgh.试计算水分汽化fit及空气离开干煤器时的湿度.解：r=8OoC0=1.O%,在H-I图中交得W=O.03Ikgjkg干气绝干空气质量S岳=温=87294kg-3h物料干基含水出j=0/11Ik&kg干料=2=02f依卜料绝干物料乐GC=Ga-呜)=300Xa-Io%)=27(*g汽化水重量W=GC(X1.-X。=27O(O.1I1.-O.O2O4)=24.49kgh又VV=1.(H2-H1)则干燥器

17、空气出口湿度VV，449%=%+7=0031+=0.05W&，“干气1.o/10.在某干燥零中干燥砂糖晶体,处理出为100kg小.要求招渔基含水址由40%减至5%.干燥介质为干球温度2(rc,湿球温度6c的空气.般预热器加热至8(rc后送至干燥器内，空气在干燥器内为等始变更过程,空气围开干燥器时温度为30C,总压为IO1.JkPa.试求：(1)水分汽化量;(2)干燥产品量：(3)湿空气的消耗盘：(4加热器向空气供应的热适.W：水分汽化最W=Gi-G2=G-G1.=j1.200=36.84kg.hI-H12I-HS1-0.05或X1.产黑：k&kg干料1-h,1-0.43vm0.05I1.X2=

18、r77=Gkg十料I-W21-0.0519Gc=G1(1-r1)=1(X)(1-0.4)=60kg*h,=Gc(X1-X,=60(-)36.84kg,h2)干燥产品麻G2=G-W=100-36.84=63.3h(3)I1.U0=20=C.two=16查图.得Hn=O.O1.kg/kg预热后t1.=8(TG/=0.0Ikfkg干气1=(i.01+1.88W1)f1.+2492W1.=kg1而W=1.(W2-W1)湿空气用里-1.(1.M0)-1842x(140.01)-186gh(4)预热器中的加热餐:=184Xa,vi(I.OI+1.880.()1.(80-20)=31.5SkV11.在常压干

19、燥潺中,将某物料从湿基含水量5%干燥到0.5%.干燥渊的生产实力为720Okg干科h己知物料进、出口温度分别为25C、65C,平均比热为1.8kJ(kg*C)0千媒介质为温度20C、湿度0.0074/kg干气的空气，经预热器加热至120C后送入干燥器，出干燥器的ifi度为80C.干块器中不补充殃信，且忽视热损失，试计算绝干空气的浦疑段及空气离开干燥器时的湿度。解：物料干基含水盘X=7=0.05263X,=-0f-=0.00502511-0.05*1-0.005.W=GC(X1.-X2)=720OX(O.O5263-O.OO5O25)=3427gh又W=1.(H2-H1)即34276=(Wj-0

20、.007)(1)干燥湍中不补充热量,且忽视热损失则Qo=Uii-2)+gc(2-1)=o即Z,(1-,)=Gc(-1)Gc(,-1.)=Gccmi(-)=7200x1.8x(65-25)=518400而I1=(1.01+1.S8XO.7)120+24920.007=14ft22I1=(1.01+1.88H,)X8)+2492Hi=80.8+2642.4/,将上式代入中,(10.22-80.8-2642AH2)=5IKX)联立(1),(3)得：H20.0168fkgkg.=3479g12 .用热空气干馒某种湿物料，除新空气的温度为20C、湿度为0006kg/kg干气，为保证干燥产品质埴，要求空气

21、在干燥器内的温度不能商于90T,为此，空气在预热器内加热至90C后送入干煤器.当空气在干燥器内温僮降至60匕时，再用中间加热器将空气加热至90C,空气离开干块器时温度降至60C,假设两段干燥过程均可视为等功过程，试求：(D在IH图上定性表示出空气通过干燥潺的整个I,过程：1.亦(2)汽化每千克水分所需的簇新空气盘，90c解：空气状态变更过程如图所示.1.kg,nnv6OCK1.一!=100%a：a=2occha=o.ooagkgr,(由/,/1,sK13 .在常乐连续逆流干燥零中,采纳废气循环流程干燥某湿物料,即由干燥渊出,来的部分废气与簇新空气混合，诳入预热器加热到肯定的温度后再送入干燥器.

22、已知簇新空气的晶度为25C、湿度为0.005kg*R干气，废气的温度为IOC、泡度为0.034kgkg干气,循环比循环暧气中绝干空气质也与混合气中绝F空气质Ift之比）为0心海物料的处理量为100Okgh湿基含水出由50%下降至3%,假设预热器的热损失可忽视，干像过程可视为等培干燥过程，试求：（1）在I-H图上定性绘出空气的状态变更过程：（2）粽新空气用房：（3）预热器中的加热ft.解：I废气循环流程如下图所示.1.2的环比0.8汽化水空气状态变更过程如图所示。u,t1.CM1图中：=MA4(2)物料干基含水量V0.5,().033,-IX、=-1-0,51-0.0397绝干物料Gc=G1.(

23、I-%)=1000x(1-0.5)=5(X)kgh用量W=GC(XI-X2)=50QXa-鼻=484,5kg对整个干爆过程进行物料衡獴W=1.(H2-H11)则绝干空气用甜484.5H2-H(1.0.034-0.0()5膜新空气用量=1.6707kg,h1.=1.(1+Ho)=1.6707(1O.(M)5)=1679Ckgjh预热器中加热眠Qp=1.1.(II-IM)=。(/工)g=51.2-(11+)=(-o)其中I2J(1.011.880.044024920,04-127.68kJ.h0=0.01+1.88XO.OOSX25+24920.5=37.945kJ.1.hQp=16707x(12

24、7.68-37.9451=1.5x1.O6kJ,h=41.6.7kV14.若空气用JitM1.同，试比较下列:种空气作为干燥介质时,恒速阶段干操速率的大小关系.(1) r=60r,A0.oikg.kg-FX;(2) /=70C=0.036kgkg干气：G0C,H=0.045kgkg干气.解：1的f-60-C,-0.O1.kgZkg气查图.得九=28.Hw=0.02-&gkgT4I传热推动力：CG=60-28=32P传质推动力：(“v-，)I=Oo24-0.01=0.014kfkgH(2同理：传热推动力：=7O-4O=3(FC传质推动力：(H*.-”)2=0.049-0.036=0.013kg1

25、.g+*X(3) 传热推动力：(r-u)3-80-44=36传质推动力：(HW-H)J=0.062-0.045=0.0ITk醒gF气恒速阶段干蝶速率与其推动力成正比，比较之，有：(3)(2(I)。15.有一盘架式干燥潺器内有50只盘.制盘的深度为0.02m边长为0.7m见方,盘内装有某湿物料，含水率由IkgZkg干料干块至OQ1.kgXkg干料，空气在盆表面平行拂过，其温度为77C,相对湿度为10%，流速为2ms物料的临界含水域与平衡含水量分别为0.3HIOkg小g干料，干爆后的密度为600k/m设降速阶段的干燥速率近似为直线.试计算干燥时间.解：由t=TTC=10%,杳得Q=3S=C,%=2

26、4O6kJ.kg,/-O.O27kg1kg-(1.h)三1=291.1kg1+X,1+0.01干燥面枳A-500.72-24.5m2恒速阶段GC(X1.XC)=291-(网=2074=57fihUc4.01.104X24.5降速阶段GciXc-X)tXc-X291.1.0.3,0.3SSt,=1.In-=In=3.023IOs=8.4OhUCAX2-X4.01x1.0*x24J0,01总干燥时间=+T2=5.76+8.40=14.1.6h16.在恒定干燥条件下,将物料由干基含水fit33k研咯干料干燥到0.09kgkg科,须要7小时，若接着干燥至0.07kgkg干料，还需多少时间？已知物料的临界含水量为0.16k*kg干料,平衡含水量为OQSkgZkg干料。设降逑阶段的干垛速率与自由水分成正比.MGe(X1.-Xc)Gc(Xc-Xt)Xc-Xmtr=r.+r,=+In7UcAUcAX2-X即7=0.33-0.16+(0.16-0.05)In16二。.UcA0.09-0.05解得=24.9UcA当Xi=0.07时,=24.9(033-0.16+(0.16-0.05)In=X.9-7=1.9h