化工原理-第二版-杨祖荣主编-习题答案-完整版.docx

第一章流体流淌与1.fc½机”<2>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=28.98×IO?3kgno1.混合密度Pm-PMin101,3、10328.98IO?3-0.457kg'n38,3IX(273+500)RT2 .己知20C时茶和甲茶的密度分别为879kg.'m3和867kgm3.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!.3÷130)?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=2.36mPgPg9×9.815 .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?：<1.>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=1.16m1000(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.=p>P2=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)>×9.81×0.18=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/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=1.27×1830=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?2?33?=2.5?=1.23m?47?22其中：z1.=z2Ah=p1.?p2Ii22=(u27u1.)+hf=(1.232?2,52)+0.07=70.17mPg2g2×9.81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.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=1.211Vs0.785×0.142u2=0.78Sd.'.We=（1.3?2.0）x1.061+×1.22+30×9.81+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1-1'2-2'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）2gI×0.7862+12+1）2×9.81=1830×9.81×（=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=p78×103=3=7.95mPgIO×9.81(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+P>p1.12+u1.2=z2g+2+u2+Wfp2P2p2I2+u2+WfP2简化:ZIS=7.95×9.81=斛之：75X103122+u2+u21(XX>2U2=1.412WS<2）若只从塔顶取出0.96的甲酹溶液,用所需理论板数比（1）多还是少？解I）第一段操作线方程+含因欠2.2.xdi=0.96,则就愉操作战方程为；=0.6875X"+03其次段操作规方程V=1.'+D1.+D2,V,vj.1=,x+D1.xD1.+D2xd2=1.-D*，卜Pt+,*11.+D1.'1.+D1整理得R-D1.'D1.5+色。Jtn2_«十_因DD1.=1.,可得其次段操作线方程为：>h=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rf2（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-°°2'O.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.F×0.5所以：F=99kom1.,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.«4¢1),4=0.5425x°40.625yj*由相平衡方程求解1.+(-1.).v11.+1.5×0.4则第二.块塔板的气相的板效率为:.v-.i.05775-0.540t11.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=<0.773+1.244W1.)×