制药工程-课本习题解答

1、绪论2.解： 以J·mol-1·K-1表示R的值 R =0.08206×1.01325×102 Jmol-1K-1=8.315 Jmol-1K-1第一章 流体流动1. 表压=真空度=4.8×104Pa绝压=5.3×104 Pa2.解：设右侧水面到B点高为h3，根据流体静力学基本方程可知PB=PB则油gh2=水gh3h=h1+h3=892mm3.解：正U型管水银压差计由图可知 PA=P1(xR1)水gPB=P2x水gP1P2=2.472kPaPAPB=2.472kPA水gR1又有PA =PC PC= PBHggR1HggR1=2.472

2、kPa水gR1倒U型压差计 设右侧管内水银高度为M指示流体为空气PC=PDP1=PC水g(R2M) P2=PD水gM4.(1)PB=845.9Pa(表)(2)R=0.178m7.解：由公式可得Vs=uA=ud2/4=0.8××(57-3.5×2)2×10-6/4=1.57×10-3m3/sWs=Vs=1.57×10-3×1840=2.89kg/s8.解：由题可知：11截面：P1=1.013×105Pa u=0以22截面为基准水平面z1=3m22截面：设管内流速为u z2=033截面：u, z3=3m44截面：u,

3、z4=30.5=3.5m55截面：u, z5=3m66截面：u, z6=2m, P6=1.013×105Pa根据伯努利方程：We=0, hf=0有P1=P6 u2/2=g(z1z6)=9.8有9.8×31.013×105/1000=9.8P2/1000P2=1.209×105Pa1.013×105/1000=9.8P3/1000P3=0.915×105Pa9.8×31.013×105/1000=9.8×3.59.8P4/1000P4=0.866×105PaP5=0.915×105Pa9

4、. (1)u=1.547m/s Vh=10.9m3/h(2)z=2.82m11.解：Ne=WeWs取釜内液面为11截面，高位槽内液面为22截面根据伯努利方程：11截面：z1=0, P1=2.5×104(表压), u1=022截面：z2=15m, P2=0(表压), A=d2/4=0.25××(764×2)×10-32=3.63×10-3m24000 湍流又/d=0.3×10-3/68×10-3=4.41×10-3查图得=0.029查表13得，全开闸阀=0.17 半开截止阀=9.5 90°标准弯头

5、=0.75 进=0.5 出=1hf=(0.179.53×0.750.5)×1.462/2=14.2J/kghf=22.714.2=36.9J/kgWe=208.87J/kgNe=208.87×2×104/3600=1.16kWN=1.16/0.7=1.66kW12.解：11：高位槽液面 22：出口管内侧列伯努利方程 z2=0, z1=4m, P1=P2=0(表)， u1=0, We=0hfu22/2=4ghf= hfhf查表13得，半开截止阀=9.5 90°标准弯头=0.75hf=u22/2=(9.50.750.5) ×u22/2=1

6、0.75×u22/2化简得(40011.75)×u22/2=39.220时水=1.005×10-3=f(Re)=f(u2) 需试差 假设 u0 Re u0 1.5 76630 0.039 1.661.6 79600 0.039 1.661.66 82588 0.0388 1.66截止阀半开时该输水系统的u0=1.66m/sVs=uA=1.66×0.25×0.052=0.00326m3/sVs=11.73m3/h第二章 流体输送设备1、解：分别取离心泵的进、出口截面为1-1截面和2-2截面，由伯努力方程得：其中，=0.4 m；Pa(表压)；Pa(

7、表压)；=0；20时水的密度。m3、解：(1)20时：由附录2及附录7知，水的密度，饱和蒸气压Pa。m(2)85时：由附录2及附录7知，水的密度，饱和蒸气压Pa。若按附录2中80和90的平均值0.58735×105计算，则Hg=-1.36m。m4、解：=-2.21m<-1.5m故该泵不能正常工作。6、解：=17 m由于输送介质为水，结合和m，查附录21选IS100-80-125型泵，主要性能参数为：,m,kW故泵实际运行时的轴功率为kW，其中因阀门调节所多消耗的功率为第四章 沉降与过滤2、解：设颗粒沉降位于层流区，故核算流型故假设成立，即颗粒沉降位于层流区。因此，可完全除去的最

8、小颗粒直径为。3、解：在操作温度下，气体量5538.5设8颗粒沉降位于层流区，则由 层(需50块隔板)m核算流型故假设成立，得降尘室内隔板间距和层数分别为0.082m和51层。注：此题原始数据有点问题。在该组数据下，气流在降尘室内已达到湍流。5、解：根据恒压过滤方程得；由下式可算得，15min收集到的总滤液量，即故再过5min所得的滤液量0.47 L6、解：(1)过滤面积滤框总容积滤饼充满滤框时滤液体积过滤终了时恒压过滤方程(2)洗涤时间416 s(3)(4)由于，故。所以，由可知s第五章 传热2.某燃烧炉的平壁由三种材料构成。 最内层为耐火砖，厚度b1=200mm，导热系数l1=1.07W&

9、#215;m-1× oC-1；中间层为绝热砖，厚度b2=100mm，导热系数l2=0.14W×m-1× oC-1；最外层为普通钢板，厚度b3=6mm，导热系数l3=45W×m-1× oC-1。已知炉内壁表面温度t1=1000oC，钢板外表面温度t4=30oC，试计算：(1) 通过燃烧炉平壁的热通量；(2) 耐火砖与绝热砖以及绝热砖与普通钢板之间的界面温度。假设各层接触良好。解：(1) (2)， oC， oC3.在直径为f89´4.5mm的蒸汽管道外包扎有两层绝热材料。已知管壁材料的导热系数为45W×m-1×oC-1

10、；内层绝热材料的厚度为40mm，导热系数为0.07W×m-1×oC-1；外层绝热材料的厚度为20mm，导热系数为0.15W×m-1×oC-1。现测得蒸汽管的内壁温度为180，最外层绝热材料的外表面温度为50。试计算每米管长的热损失及两绝热层间的界面温度。解： oC， oC， ， oC4.蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层。已知外层的平均直径和导热系数均为内层的两倍。现保持其他条件不变，而将两绝热层的材料互换，试问：(1) 每米管长的热损失是原来的多少倍？(2) 在本题条件下，哪一种材料包扎在内层较为合适？解：设管道半径为x，绝热层厚度b

11、， (1)互换前互换后倍(2)小的包在内层较好5.水在套管式换热器的内管中流动。已知内管的直径为f25´2.5mm，长度为6m；水的流量为2m3×h-1，温度由15升高至35，试计算管壁对水的对流传热系数。若水的流量下降为0.4m3×h-1，则管壁对水的对流传热系数又为多少？解：由题意可得，定性温度，查附表得水的物性参数为 ，(1) >10000 (湍流) 又0.7<Pr<120，(被加热) (2)当时， (过渡流) 9.试计算：(1) 120的饱和水蒸气冷凝为120的水时所放出的热量。(2) 120的饱和水蒸气冷凝为60的水时所放出的热量。(3

12、) 常压下，空气由20升温至80时所吸收的热量。解：质量流量w均取1kg/s(1)当 oC， (2)120 oC蒸汽60oC水 oC， (3)空气20 oC80o oC， 10.在列管式换热器中用水冷却油。已知换热管的直径为f19´2mm，管壁的导热系数l=45 W×m-1×oC-1；水在管内流动，对流传热系数ai=3500W×m-2×oC-1；油在管间流动，对流传热系数ao=250W×m-2×oC-1；水侧的污垢热阻Rsi=2.5´10-4m2× oC×W-1，油侧的污垢热阻Rso=1.8&#

13、180;10-4m2× oC×W-1。试计算：(1) 以管外表面为基准的总传热系数。(2) 因污垢热阻而使总传热系数下降的百分数。 解：(1) (2)污垢前 12.苯在逆流换热器内流动，流量为2000kg×h-1，温度由70下降至30。已知换热器的传热面积为6m2，热损失可忽略不计；总传热系数为300W×m-2×oC-1；冷却介质为20的水，定压比热为4.18kJ×kg×-1。试计算：(1) 冷却水的出口温度；(2) 冷却水的消耗量，以m3×h-1表示。解：(1) oC 70t2 10 oC (2) 13.在逆流换

14、热器内，用20的水将流量为4500kg×h-1的液体由80冷却至30。已知换热管由直径为f25´2.5mm的钢管组成；液体走壳程，对流传热系数为1700 W×m-2×oC-1，定压比热为1.9kJ×kg×-1，密度为850kg×m-3；水走管程，对流传热系数为850W×m-2×oC-1。若水的出口温度不超过50，换热器的热损失及污垢热阻均可忽略不计，试计算换热器的传热面积。解： 若 第八章 精馏2.解：本题中,正戊烷为易发组分,以A表示，正己烷为难挥发组分，以B表示。(1)(2) 或者3. 解：(1)正戊

15、烷用A表示 正己烷为B表示进料液的平均摩尔质量 进料量己知由 得由F=D+W 得W=F-D=62.19-24.6237.57kmol/h(2)根据得5.解：原题改q线方程为y=0.5x+0.15(1)由精馏段操作线方程y=0.75x+0.2075可知(2)由操作线方程可得 将R3代入得(3)由进料方程 y=0.5x+0.15得 过热蒸汽进料(4)由进料方程可知 将q=1代入得 6. 解：(1)进料的平均摩尔质量进料量 己知 根据得： 解得：D=24.22 kmol/h W=37.97 kmol/h(2)精馏段操作线方程(3)塔内第二块塔板上升蒸气组成已知： 由气液平衡方程 0.98 解得=0.

16、942由操作线方程得： (4)提馏段操作线方程已知 W=37.97 kmol/h 泡点进料 q=1提馏段操作线方程：斜率为1.45，截距为-0.013(5)精馏段内上升蒸气及下降液体的流量(6)提馏段内上升蒸气及下降液体的流量LLqF=60.55+62.19=122.74kmol/h8. 解：最小回流比 泡点进料：第九章 吸收2.解：5.解：根据己知z0.004，P=101.3，101.3kPa，25时，6.解：据Emp 气膜阻力液膜阻力，即气膜阻力占总阻力的42.5该吸收过程为气膜和液膜阻力共同控制9.解：代入上式，得,由 得 11.解： m13.解：（1）由题意可知，气相总传质单元高度为 mol·s-1=0.01126kmol·s-1kmol·m-2·s-1kmol·kPa-1·m-3m3·s·kPa·kmol-1 m3·s·kmol-1m气相总传质单元数为解吸因数为解吸因数为由于是清水吸收，即，故又由于即所以，出塔气相中氨气的浓度为（2）增大吸收剂用量后，出塔气相中氨气的浓度为则