化工原理第二版上册答案

引言1.从主要单位换算开始，将以下物理数量的单位换算为SI单位：(1)水的粘度=0.0086g/(CMS)(2)密度=138.6kgf S2/M4(3)特定物质的比热容CP=0.24 btu/(lb)(4)传质系数kg=34.2 kmol/(m2 hatm)(5)表面张力=74 dyn/cm(6)导热系数=1kcal/(MH)解决方案：此问题是物理数量的单位换算。(1)水粘度的基本物理量的转换关系如下1 kg=1000 g，1 m=100 cm邮报(2)密度基本物理量的转换关系如下1 kgf=9.81 N，1 n=1 KGM/S2邮报(3)在附录二中发现了基本物理量的转换关系1 BTU=1.055 kJ，l b=0.4536 kg邮报(4)传质系数基本物理量的转换关系如下1 h=3600 s，1 atm=101.33 kPa邮报(5)表面张力基本物理量的转换关系如下1dyn=1105n 1m=100cm邮报(6)导热系数基本物理量的转换关系如下1 kcal=4.1868103 J，1 h=3600 s邮报2.卵堆25厘米拉时环的填料塔用于蒸馏操作时，背板高度可以通过以下实验公式计算中间he-背板高度，ft；G-气象质量速度，lb/(ft2h)；d塔路径，ft；Z0-每个段(两个液体分配板之间)铺装层高度，ft；-相对挥发，尺寸1； l-液相粘度，CP； l-液体密度，lb/ft3a、b、c为常数，25 mm的拉什环的值分别为0.57、-0.1和1.24。在上述经验公式中，请将每个物理量的单位换算为SI单位。解法：上述经验公式为混合单位系统，液体黏度为实体单位系统，其馀物理量为英制。经验公式转换的基本要点是，在表达式中查找每个物理量的新旧单位之间的转换关系，推导物理量“数值”的表达式，然后替换和清理经验公式，使表达式中的符号成为所需的单位。具体的转换过程如下：(1)物理数量与新单位关系的经验公式在附录中查找或计算(见1)alpha尺寸只有一个，因此不需要转换1=1=16.01千克/m2(2)将“”添加到原始符号，以将原始符号的“数字”表达式输出为表示新单位的符号。以HE为例：邮报同样的道理(3)用原来的经验公式代替上述关系。0第一章流体流动流体的重要特性1.某些气罐的体积为6,000m3，气罐的表压为5.5 kPa，则温度为40 。每个组的气体体积分数测量为H2 40%、N2 20%、CO 32%、CO2 7%、CH4 1%、大气压101.3 kPa，计算气柜满时每个组的质量。解决方案：气体柜满时每个气体的总摩尔数每个组的质量：2.密度为830 kg/m3的油和密度为710 kg/m3的油各混合60 kg，试验混合油的密度。将混合油设置为理想溶液。解决方案：流体静力学3.已知a地区的平均大气压力为85.3 kPa，b地区的平均大气压力为101.33 kPa，a地区的特定真空设备有读数为20 kPa的真空计。如果在b区工作，真空计记录多少数值以保持设备的绝对压力与a区相同？解决方案：(1)设备中的绝对压力绝对压力=大气压力-真空度=(2)真空计读数真空度=大气压-绝对压力=4.一个储油罐包含960 kg/m3的重油(如图所示)，油面最高时，油面距离油罐底部9.5米，油面上方与大气相连。水箱侧壁下部有一个直径为760 mm的孔，其中心距水箱底部1000 mm，孔盖用14 mm的钢钉固定。如果螺钉材料的工作压力为39.510pa，至少需要多少个螺钉(大气压为101.310pa)？解决方案：流体静力学方程，距水箱底部1000 mm的流体压力为作用于孔盖上的总力为每个螺钉的力为所以练习题5图练习题4图如本问题图所示，流化床反应器中装有两个u管差压器。读数分别为R1=500 mm和R2=80 mm，表明液体是水银。为了防止水银蒸汽扩散到空间，右边的u管向与大气连接的玻璃管倒入3=100mm高的水。找到a，b两点的时钟压力。练习题6图解决方案：(1)点a的压力(2)点b处的压力从这个问题的图中可以看出，水在管道中流动。为了测量流体压力，在管道的截面连接u管差压计。这表明液体是水银。读数R=100 mm，h=800 mm。为了防止水银扩散到空气中，在水银面上装满少量的水，那么其高度可以忽略不计。当地大气压力被称为101.3 kPa，在管路的中心寻找流体压力。解决方案：在管道中心设置流体的压力为p根据流体静力学的基本方程，邮报7.有些工厂在外部安装了安全液管(也称为水封)装置，以免乙炔发生炉的压力超过13.3 kPa(表压)。液封的作用是，当炉压超过规定值时，气体从液封管排出。此高炉的安全液体密封应插入槽下的深度h。练习题7图解决方案：流体流动概述8.密度为1800 kg/m3的液体通过内径为60 mm的管道传送到某个地方，平均流速为0.8 m/s时，查找该液体的体积流量(m3/h)、质量流量(kg/s)和质量通量kg/(m2s)。解决方案：9.实验室向内径为1.5厘米的玻璃管输送了20 的70%乙酸。已知质量流为10 kg/min。计算流中的雷诺数(以SI和厘米秒为单位)，并指示流类型。解决方案：(1)按SI计算附录70%醋酸在20 确认时，所以是湍流。(2)以物理单位计算而且，10.有一个装满水的水箱，直径为1.2米，高度为3米。现在从插槽底部的小孔向外排水。孔的直径为4厘米，流经孔的水的平均流速为u0，与槽的水面高度z的关系如下：1)计算释放1 m3水所需的时间(水的密度为1000千克/m3)。(2)另外，如果油箱装满煤油，其他条件保持不变，释放1m3煤油所需的时间将如何变化(将煤油密度设置为800 kg/m3)？解决方案：如果在释放1m3水后，液面高度下降到Z1通过保存质量可以得到，(无数补充)(a是槽截面)所以有也就是说常识积分11.如该文港所示，高槽的水位比地面高7米，水从108 mm4 mm的管道流出，管道出口高于地面1.5米。已知流量可以用HF=5.5 U2计算。其中u是管道中水的平均流速(m/s)。将流量设定为正常状态，并计算(1)A-A剖面中水的平均流速。(2)水流(m3/h)。解法：(1)A- A剖面中水的平均流速如果列举高槽和管道出口剖面之间的机械能平衡方程。(1)在样式中，z1=7 m、ub1 0、p1=0(表压力)Z2=1.5 m，p2=0(表格压力)，ub2=5.5 U2赋值表达式(1)(2)水流(m3/h)练习11图练习12图12.20 的水以2.5 m/s的平均流速通过38 mm2.5 mm的水平管，该管用锥形管连接到其他53 mm3 mm的水平管。此问题图中所示，在锥形管的两侧a、b各插入一个垂直玻璃管，以观察两个剖面的压力。如果a，b剖面之间的能量损失为1.5 J/kg，请查找两个玻璃管的水面差异(mm)，并在此问题图中显示两个玻璃管的表面位置。解法：列示a，b剖面之间的机械能量平衡方程式样式的z1=z2=0， HF=1.5j/kg练习题13图高句丽13.如该问题图所示，使用泵2将罐1的有机混合液送到精馏塔3的中间，分离。据悉，水箱内部液体水平保持不变，上部压力为1.0133305pa。流体密度为800 kg/m3。精馏塔入口的塔内部压力为1.21105 Pa，供应端口为水箱内液体水平8米，输送管道直径为68 mm 4 mm，供应量为20 m3/h。流经整个管道的液体的能量损失为70 J/kg，并求出泵的有效功率。解决方案：列出截面和截面之间的伯努利方程。练习题14图14.此问题图中显示的水箱内径D=2 m，没有与内径d0为32 mm的钢管相连接的水箱内部液体补充，初始液位高度h1为2 m(相对于管道中心线)。液体在导管内流动时的总能量损失计算为 HF=20u2，公式中的u是液体在导管内的平均速度(m/s)。如果油箱的液面下降到1米以下，请找到所需的时间。解法：从质量平衡计算方程式。(1)(2)(3)(2)，(3)替代(1)即(4)列出水箱表面和管道出口截面之间的机械能平衡方程也就是说或者用文字(5)样式(4)和样式(5)联立也就是说I.c. =0，h=h1=2m=，h=1m给亮点动量转移现象和管流阻力15.不可压缩流体在矩形截面的管道中形成一维正常层流。将管宽度设定为b、高度2y0、by0、料道长度l、两端的压力降，并根据力平衡计算，试验随高度y(中心到任意点的距离)变化的剪应力关系。(2)通道截面的速度分布方程；(3)平均流速与最大流速的关系。解决方法：(1)by 0可能认为两个板块无限大(1)(2)用(1)代替牛顿的粘性定律常识积分(2)边界条件为y=0、u=0、指定(2)中的C=-因此(3)(3) y=y0，u=umax时所以有然后创建样式(3)。(4)根据Ub的定义16.不可压缩流体在水平管中作为一维正常轴层流，证明了(1)与本体流速u相对应的速度点距目前管壁0.293ri。其中ri是管内部半径。(2)剪切应力沿半径方向沿直线分布，在管道中心为零。解决方案：(1) (1)U=ub时由样式(1)指定可以解开管道壁的计算距离为(2)由正确的方式(1)引导因此(3)在管道中心，r=0，因此=0。17.流体在圆形管中制造恒定湍流时的速度分布可以使用以下经验表达计算圆管的平均流速