武汉大学化学工程基础课后习题答案(第3版)

1、化学工程学基础放学后练习题解答第一章第一章流体动力学练习题流体动力学练习题. 。 。 。 第二章第二章第二章第二章流体流动和输送流体流动和输送流体流动和输送.14第三章第三章传热过程传热过程. 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。. 26第五章第五章吸收吸收. 。 。. 38第六章第六章精馏精馏. 。 。 。. 47第六章第六章精馏问题和解答精馏问题和解答. 。 。 。49第八章第八章化学反应工程的基本原理化学反应工程的基本原理. 。 。 。 。.56第九章第九章均匀反应器均匀反应器. 。 。 。 。 。 。 。 58 - 1 -第一章试着将流体动力学练习题流体动力学练习题11次物理量换算成

2、指定的单位质量： 1.5kgfs2/m _kg； 密度： 13.6克/厘米3千克/厘米3。 压力： 35千克/厘米2. 4.7自动取款机。 670毫米。 功率： 10马力。 比热：2Btu/(Ib) _J/(kgK )。 3千克/千克/。 关产水量字：2. 5升/升。 表面张力： 70dyn/cm _N/m。 五千米/米。 用12气体状态方程用kJ/(kmol.K )表示，r是多少？燃烧13重油得到的燃烧瓦斯气体，可知其中含有8.5%co2、7.5%o2、76n2、8h2o (体积百分率)。 求出了温度500、压力1atm下的该混合瓦斯气体的密度。 14某设备上的真空校正读数为100mmHg，

3、试着校正一下设备内的绝对压力和表压分别有多少。 (已知相同地辖区的大气压强740 mmhg ) 15在右图所示的储油箱中加入密度960kg/m3的油，油面为距罐底9.6m，油面上方为常压，在罐侧壁的下部具有直径760mm的圆孔，其中心距罐底800mm，孔盖由M14钢制的螺纹材料的动作应力取得的问题少16右图所示的压力力的测量管分别与3个设备a、b、c连接。 连通管的下部是水银，上部是水，3个设备内的水面在同一水平面上。 (1) 1、2、3、3处的压力相等吗？ (2)四、五、六、三个地方的压力相等吗？ (h1=100mm、h2=200mm时，设备a直接通过大气(大气压强为760mmHg )，求出

4、b、c两设备内水面上方的压力。 17用与右图串联的u型管差压校正测量蒸汽锅炉上面上方的蒸汽压力。 修正u字管压差的指示液是水银。 两U - 2 -形管间的连接管内充满了水。 已知水银面与基准面的垂直距离分别为h1=2.3m、h21.2m、h3=2.5m、h4=1.4m、锅的水面与基准面的垂直距离h5=3m、大气压强Pa=745mmHg。 求出锅炉上方水蒸气的压力p0。 根据18右图所示的微差压修正的读取值，以管路中气体的男同性恋压力p0差压修正中的油和水作为指示液，其密度分别为920kg/m3及998kg/m3，u字管中油水界面段差R=300mm。 两个扩大房间的内径d为60mm，u字管内径d

5、为6mm，在管路内的气体压强与大气压强相等的情况下，两个扩大房间的液面成为同一平面。 19平均压力为0.101Mpa的瓦斯气体在76mm3mm的配管内流动。当瓦斯气体的平均压力达到0.505Mpa时，如果要求瓦斯气体以相同的温度、流速、质量流率在配管内流动，此时的配管内径是多少？ 如112右图所示，密度850kg/m3的材料液从高位槽送入塔，高位槽内液面维持一定，塔内表面压力为9.807103Pa，走刀量为5m3/h。 连接管是38mm2.5mm的钢管，材料液在连接管内流动时的能量损失为30 J/kg (出口的能量损失除外)。 询问高位槽内的液面必须比塔的供给口高多少米。 看113右图，高位槽

6、内的水面比地面8m高，水从108mm4mm的管路流出，管路出口比地面2m高。 在本问题的特定条件下，水流经系统的能量损失(出口的能量损失除外)可以补正。 在此，u是管内的水的流速m/s。 (1)A-A截面中水的流速(2)水的产水量(以m3/h计) 。 11420的水以2.5m/s的流速在38mm2.5mm的水平管中流动。 如右图所示，该管通过锥形管与其他53mm3mm的水平管连接。 在锥形管的两侧a、b分别插入垂直的玻璃管，观察两截面的压力，如果水流为a、b两截面间的能量损失为1.5J/kg，则求出两玻璃管的水面差(mm单位)。 用115离心泵将20的水从水箱输送到水洗塔顶部，水箱内水位维持一

7、定。 各部分的相对位置如右图所示，管路直径均为76mm2.5mm，在操作条件下，泵入口真空校正的读取值为185mmHg，水流通过吸入管(包括管入口)和排出管(不包括头)的能量损失可分别进行校正计算，管径不变，故公式3-117内截面1000mm1200mm的矩形烟囱的高度为30m，平均分子量为30kg/kmol，平均温度为400的烟从下向上流动，烟囱下端维持49Pa的真空度。 烟囱高度范围内的大气密度可视为一定值，大气温度为20，地面上的大气压强为0.101MPa。 烟囱内壁的摩擦系数最好是0.05。 烟道气的产水量为数千克/小时。 120转子产水量校正，转子材料为铝，工厂商品发货时用20，0.

8、1 MPa压力下的空气标定，转子高度为100mm时，产水量为10m3/h。 现在使用这个产水量修正测量T=50，P=0.15MPa时的氯元素瓦斯气体，在相同高度的产水量是多少？ 这个转子材料是真的吗？ 更换后，121设备送出的排气瓦斯气体中含有少量可溶物质，在放空前通过洗涤塔，回收这些个物质，综合利用，避免环境污染，达到同样的高度，氯元素瓦斯气体和空气产水量分别是多少？ 气体产水量为3600m3/h (操作条件下)，其物理性质与50的空气大致相同，如右图所示，在气体进入鼓风器前的管路上安装指示液为水的u字管差压校正，其读数为30mm。 输气管和排气管的内径均为250mm，管长、管部件与阀的当量

9、长度之和为50m (入、出塔及管出口阻力除外)，排气口与鼓风器入口的垂直距离为20m，估计瓦斯气体通过塔内填料层的压力降为1961Pa。 使管壁的绝对粗糙度为0.15mm、大气压强为0.101Mpa，求出鼓风器的有功功率。 用122离心泵从供水井中汲取水(如右图所示)，吸水量为20m3/h，吸水管的直径为108mm4mm，吸水管路阻力损失为4904Pa，泵入口的真空度如何？123右图所示，罐内的水位维持一定。 沟的底部与内径100mm的钢质放水管连接，管路上安装有男同性恋阀。 从管路入口端向15m安装以水银为指示液的u字管差压修正，差压修正连接管内充满水，装载点和管路出口端之间的直管长为20m

10、。 (1)关闭男同性恋阀时，测量R=600mm、h=1500mm。 当男同性恋阀局部打开时，测量R=400mm，h=1400mm。 摩擦系数为0.025，管路入口的局部阻力系数为0.5，1小时有多少m3的水从管流出(2)男同性恋阀全开时，le/d=15，摩擦系数为0.025。在u字管差压修正测点的静压是多少Pa (男同性恋压)？ 在128水中测定离心泵性能的实验中，在产水量为26m3/h时，泵出口的压力修正的读取值为0.152Mpa，泵入口的真空修正的读取值为24.66kPa，轴向力为0.24kW，转速为2900r/min，真空修正与压力修正这两个压力修正之间的垂直距离修正该泵的效率，表示该效

11、率下泵的性能。 129用离心泵从真空度为48kPa的容器输送液体，所选泵的所需空化作用总量为49kPa。 该液体在输送温度下的饱和蒸汽压力为26.66kPa，密度为900kg/m3，吸入配管的阻力损失引起的压头为0.20液柱，尝试确定了泵的安装位置。 泵入口通讯端口槽改为开放的情况下，这个泵应该怎么安装？ 4-第一章第一章流体动力学练习题解答流体动力学练习题解答11解：质量： 14.71kg密度： 1.36104kg/m3； 压力：3.43106Pa； 4.76105Pa帕； 8.93104Pa帕； 功率：7.46kW； 比热：8.37103J/(kgK )； 1.256104J/(kgK )

12、； 产水量：9m3/h； 表面张力：0.07N/m； 49.05纳/米。 12解： r等于8.31kJ/(kmol.K) 1的解：对于一般瓦斯气体而言可以认为是体积百分率摩尔分数，因此能够由式(15 )求出的混合瓦斯气体的平均摩尔质量为： a :该混合瓦斯气体的密度为0.455kg/m3的研究：误用(14 )式的校正算，其中I 1解：绝对压力740100640mmHg从附录2调查了1mmHg=133.32Pa、640mmHg8.53104Pa的表面压力真空度，表面压力100mmHg1.33104Pa :设备内的绝对压力为8.53104Pa。 设备内的表压为1.33104Pa。 - 5 - 1解

13、：孔中心的静压： 9609.81(9.60.8) 8.287104Pa圆孔受力： F=PA孔=3.76104N各螺纹受力界限： f钉6050N必要螺纹数：回答讨论：容器内的盖中心部的压力考虑大气压强，忽略盖外的大气压强这实际上是将空盖以外的环境放置在真空中。 16解： (1)1、2、3、3处在同一水平面上静止，但纵管内的液体注入情况不同，1、2、3、3处不是连续且均匀的流体，因此压力不相等。 (2)4、5、6、3处是在同一水平面上连续、均匀、静止的流体，因此压力相等。 (3) Pa Pa答案： (1)1、2、3、3处的压力不相等。 (2)4、5、6压力相等。 (3)B上方压力Pa、c上方压力P

14、a。 17解：对于练习题右图所示的b、c、d位置，有回答：锅炉上方水蒸气的压力为3.64105Pa。 18解：当管路内气体压强与大气压强相等时，两个扩大房间的液面是均匀的，当管路内的压力不同的p时，两个扩大房间的液面差r和r的关系为- 6 - R0.3mr0.003m :管路内气体压强为256.55Pa (男同性恋压力)。 研究：扩大室截面积与管截面积之比为100以下时，考虑扩大室中液面的变化。 19解： t不变. u、qm不变，a :管路的内径为31.3mm。 112解：设高位槽内液面为11截面、喷出口内侧液面为22截面，则u1=0、P1=0(男同性恋压力)、z1=h； 连接管内径为382.

15、5233mm0.033m、P2=9.807103Pa (男同性恋压)、z2=h。 We=0。 根据伯努利方程： h=4.369m :高位槽内的液面必须比塔的供给口高4.369m。 讨论：应用伯努利方程时，要注意单位的统一。 根据电阻修正计算的不同公式，选择练习题112、113、115等适当的伯努利方程式。 113解：设高位槽内液面为11截面，喷出口外侧为22截面，则有u1=0、u2=0、z1=8m、z2=2m、P1P20 (男同性恋压)、We0。 管路出口局部阻力系数1由全过程能量损失- 7 -伯努利方程式可知，解的速度为u=2.90m/s:(1) a-a截面上的水的流速为2.90 m/s . (2)水的产水量为82m3/h。