第二章 流体输送机械习题
1. 在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26 m 3/h 时，泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152 kPa 和24.7 kPa ，轴功率为
2.45 kW ，转速为2900 r/min 。若真空表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m ，泵的进、出口管径相同，两测压口间管路流动阻力可忽略不计。试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。
解：在真空表和压强表测压口处所在的截面11'-和22'-间列柏努利方程，得
22
1122
12,1222e f p u p u z H z H g g g g
ρρ-+++=+++∑
其中：210.4z z m -= 41 2.4710()p Pa =-?表压 52 1.5210p Pa =?(表压)
12u u =
,12
0f H
-=∑
则泵的有效压头为：
5
21213
(1.520.247)10()0.418.41109.81
e p p H z z m g ρ-+?=-+=+=? 泵的效率 3
2618.4110100%53.2%1023600102 2.45e e Q H N ρη??=
=?=?? 该效率下泵的性能为：
326/Q m h = 18.14H m = 53.2%η= 2.45N kW =
2. 用某离心泵以40 m 3/h 的流量将贮水池中65℃的热水输送到凉水塔顶，并经喷头喷出而落入凉水池中，以达到冷却的目的。已知水在进入喷头之前需要维持49 kPa 的表压强，喷头入口较贮水池水面高8 m 。吸入管路和排出管路中压头损失分别为l m 和5 m ，管路中的动压头可以忽略不计。试选用合适的离心泵，并确定泵的安装高度。当地大气压按101.33kPa 计。
解：在贮槽液面11'-与喷头进口截面22'-之间列柏努利方程，得
22
1122
12,1222e f p u p u z H z H g g g g
ρρ-+
++=+++∑
2
,122e f p u H z H g g
ρ-??=?+
++∑ 其中：8z m ?= 49p kPa ?=20u ?=
,12
156f H
m -=+=∑ 3980/kg m ρ=
3
49108619.19809.81
e H m ?=+
+=? 根据340/Q m h = ，19.1e H m =，输送流体为水，在IS 型水泵系列特性曲线上做出相应点，该点位于8065125IS ---型泵弧线下方，故可选用(参见教材113页），其转速为2900/min r ，由教材附录24(1)查得该泵的性能，350/Q m h =，
20e H m =，75%η=， 6.3N kW =，必需气蚀余量() 3.0r NPSH m = 由附录七查得65C o 时，42.55410v p Pa =? 泵的允许安装高度 ,01()a v
g r f p p H NPSH H g
ρ--=
-- 10133025540
3.01980.59.81
-=
--? 3.88m =
3. 常压贮槽内盛有石油产品，其密度为760 kg/m 3，黏度小于20 cSt ，在贮存条件下饱和蒸气压为80kPa ，现拟用65Y-60B 型油泵将此油品以15 m 3/h 的流量送往表压强为177 kPa 的设备内。贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5 m ，吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1 m 和4 m 。试核算该泵是否合用。
若油泵位于贮槽液面以下 1.2m 处，问此泵能否正常操作?当地大气压按101.33kPa 计。
解：要核算此泵是否合用，应根据题给条件计算在输送任务下管路所需压头
,e e H Q 的值，然后与泵能提供的压头数值比较。
由本教材的附录24 (2)查得65Y-60B 泵的性能如下：
319.8/Q m h =，38e H m =，2950/min r r =， 3.75e N kW =，55%η=，
() 2.7r NPSH m =
在贮槽液面11'-与输送管出口外侧截面22'-间列柏努利方程，并以截面
11'-为位能基准面，得
22
1122
12,1222e f p u p u z H z H g g g g
ρρ-+++=+++∑
其中，215z z m -= 10()p =表压 2177()p kPa =表压 120u u =≈
,12
145f H m -=+=∑ 3
760/kg m ρ= 将以上数值代入前述方程，得完成流体输送任务所需的压头为
3
177105533.74387609.81
e H m H m ?=++=<=?
所需流量3315/19.8/e Q m h Q m h =<=，符合要求。
由已知条件确定此泵是否合用应核算泵的安装高度，验证能否避免气蚀。
由柏努利方程，完成任务所需的压头： ,01()a v
g r f p p H NPSH H g
ρ--=
-- 3
(101.3380)10 2.710.847609.81
m -?=
--=-? 泵的安装高度 1.2m -低于安装高度g H ，故此泵能正常使用。
4. 欲用例2-2附图所示的管路系统测定离心泵的气蚀性能参数，则需在泵的吸入管路中安装调节阀门。适当调节泵的吸入和排出管路上两阀门的开度，可使吸入管阻力增大而管内流量保持不变。若离心泵的吸入管直径为100 mm ，排出管直径为50 mm ，孔板流量计孔口直径为35 mm ，测得流量计压差计读数为0.85 mHg ，吸入口真空表读数为550 mmHg 时，离心泵恰发生气蚀现象，试求该流量下泵的气蚀余量和允许吸上真空度。已知水温为20℃，当地大气压为760mmHg 。
解：查得20C o 时，31000/kg m ρ=水 32.334610v p Pa =? 1mPa s μ=? 由
20135
()0.4950
A A ==，由教材(上册)第一章图1-33，得00.69C ≈ 可知，通过孔板流量计孔口的流速为：
0u C =
0.69= 10/m s =
由于各段体积流量相等。则出口管路中流体的速度为
11
A u A =
，0.499.99 4.9/u m s =?= 校核雷诺数5113
0.05 4.91000
Re 2.4510110
d u ρ
μ
-??=
=
=??，故0C 是常数。 水在进口管路中的流速2
1504.9() 1.225/100
u m s =?= 气蚀余量 2
11()2v p p u NPSH g g
ρ-=+ 2
3
(760550)9.8113.62334.6 1.225109.8129.81-??-=+?? 2.69m =
允许吸上真空度，3313
550109.8113.610'109.81
a s p p H g ρ--????==?7.48m = 5. 用3B33A 型离心泵从敞口水槽中将70℃清水输送到它处，槽内液面恒定。输水量为35～45 m 3/h ，在最大流量下吸入管路的压头损失为1 m ，液体在吸入管路的动压头可忽略。试求离心泵的允许安装高度。
当地大气压98.1 kPa 。在输水量范围下泵的允许吸上真空度为6.4 m 和5.0 m 。 解：由附录查得操作条件下清水的饱和蒸汽压，将已知的'5S H m =换算后代
入2
101()2g s f u H H H g
-=--∑便可求出g H 。
由附录可知70C o 时3977.8/kg m ρ=水，331.16410Pa ρ=?v
221000'(10)(0.24)a v
s s H O a H O p p H H g p ρρ??=+---???????
33
3
98.11031.1641010005(10)(0.24)977.89.819.8110977.8
????=+---???????
2.037m =
由此可知泵的允许装高度为2
1,01 2.30710 1.0372g S f u H H H m g
-=--=--=∑ 6. 用离心泵从敞口贮槽向密闭高位槽输送清水，两槽液面恒定。输水量为40 m 3/h 。两槽液面间垂直距离为12 m ，管径为1024mm mm φ?，管长(包括所有局部阻力的当量长度)为100 m ，密闭高位槽内表压强为9.81×104Pa ，流动在阻力平方区，摩擦系数为0.015，试求：
(1) 管路特性方程； (2) 泵的压头。
解：(1）以贮槽液面为11'-，并作为位能基准面，以高位槽液面为22'-， 在11'-和22'-之间列柏努利方程，得
2
,122e f p u H z H g g
ρ-??=?+
++∑ 其中：12z m ?= 398.110p kPa ?=? 20u ?= 代入上述数据可得
3
,12,123
98.1101222109.81e f f H H H --?=++=+?∑∑ 管路摩擦阻力损失22
,12248(
)()2e
e e
f l l l l Q u H d
g d g d
λξλξπ-++=+=+∑∑∑∑∑
242
22
100080.015 1.689100.0940.0949.81
e e Q Q π=?
?=???(2e Q 以3/m s 为单位） 4222 1.69010e e H Q =+?
(2）将40/3600Q =代入以3/m s 为单位的计算式
42
4022 1.69010(
)24.13600
H m =+??= 7. 用水对某离心泵做实验，得到下列各实验数据：
泵输送液体的管路管径为φ76 mm×4 mm 、长为355 m(包括局部阻力的当量长度)，吸入和排出空间为常压设备，两者液面间垂直距离为4.8 m ，摩擦系数可取为0.03。试求该泵在运转时的流量。若排出空间为密闭容器，其内压强为129.5 kPa(表压)，再求此时泵的流量。被输送液体的性质与水的相似。
解：(1) 在贮水池液面和输水管出口内侧列柏努利方程，得
2
,122e f p u H z H g g
ρ-??=?+
++∑ 其中： 4.8z m ?= 10u = 22
4e
Q u d
π=
(2e Q 以3/m s 为单位） 0p ?= 2
,12
()
2e f l l u H d g
λ-+=∑ 由此可得到管路特性方程：
()()2
233163554.80.037642102764210e e Q H g π--????=++???-???
?-?????
? 524.8 1.684210e Q =+? (1）
泵的性能参数见表1。由表1的数据绘制如下的管路特性曲线，两曲线的焦点即为泵的工作点，此时336.6710/Q m s -=?即400/min L
(2）在贮水池液面和管路出口液面上方之间列柏努利方程，得
2
2()
22e e l l p u u H z g g d g
λρ+??=?+++∑ 其中：3129.510p Pa ?=?， 10u =， 22
4e
Q u d π=
， 4.8z m ?= 2332
16129.510355
4.8(0.03)109.810.0682e e Q H g d
π?=++??? 5218.0 1.684210e Q =+?
重复(1)绘制管路特性曲线的步骤，数如由表(1)最后一行所示。此管路特性曲线与泵特性曲线交点即为新的工作点。
335.2010/Q m s -=?310/min L =
表(1）离心泵的性能参数
0100200300400500
H /m
Q /(L/min)
习题7附图
8. 用两台离心泵从水池向高位槽送水，单台泵的特性曲线方程为
6225110H Q =-?；管路特性曲线方程可近似表示为5210110e e H Q =+?，两式中Q 的单位为m 3/s ，H 的单位为m 。
试问两泵如何组合才能使输液量大?(输水过程为定态流动)
解：两泵并联时，流量加倍，压头不变，故并联泵的特性曲线方程为
H 并62
621102525 2.5104
Q Q ?=-=-? 令e H H =并，可求得并联泵的流量，即52621011025 2.510Q Q +?=-?， 解得30.00655/Q m h =
两台泵串联时，流量不变，压头加倍，故串联泵的特性曲线方程为
H 串62622(25110)50210Q Q =-?=-?
同理，52621011050210Q Q +?=-?，解得30.00436/Q m h = 结果表明，并联泵的流量高于串联泵的流量。
9. 现采用一台三效单动往复泵，将敞口贮罐中密度为1250 kg/m 3的液体输送到表压强为1.28×106 Pa 的塔内，贮罐液面比塔入口低10 m ，管路系统的总压头损失为2 m 。已知泵的活塞直径为70 mm ，冲程为225 mm ，往复次数为200 min -1，泵的总效率和容积效率分别为0.9和0.95。试求泵的实际流量、压头和轴功率。
解：(1) 三效单动往复泵的实际流量3V r Q ASn η= 其中，V η为泵的容积效率，其值为0.95，2220.070.003854
4
A D m π
π
=
=
?=
0.225S m =，1200min r n -=
所以，330.950.003850.2252000.494/min Q m =????=
(2) 在贮罐液面11'-及输送管路出口外侧截面22'-间列伯努利方程，并以贮罐液面为位能基准面，得
22
1122
12,1222e f p u p u z H z H g g g g
ρρ-+++=+++∑
其中，10z = 210z m = 10p =(表压) 62 1.2810p Pa =?(表压)
10u ≈ 20u = ,122f H m -= 31250/kg m ρ=
所以6
1.2810102116.412509.81
e f p H z H m g ρ??=?++=++=?
管路所需的压头应为泵所提供，所以泵的压头为116.4m 。 (3) 往复泵的轴功率计算与离心泵相同，则
116.40.4941250
13.0510*******.9
HQ N kW ρη??=
==?? 10. 已知空气的最大输送量为14500 kg/h ，在最大风量下输送系统所需的风压为1.28×106 Pa(以风机进口状态计)。由于工艺条件的要求，风机进口与温度为40℃、真空度为196 Pa 的设备连接。试选择合适的离心通风机。当地大气压强为93.3 kPa 。
解：由题知，14500/Q kg h = 1600T H Pa =
由附录25知可采用4－72－11No.8C 型离心通风机，性能如下： 2000/min r r =，1941.8p Pa =，314100/Q m h =，91%η=，10.0N kW =
11. 15℃的空气直接由大气进入风机，再通过内径为800 mm 的水平管道送到炉底，炉底的表压为10.8 kPa 。空气输送量为20000 m 3/h(进口状态汁)，管长为100 m(包括局部阻力的当量长度)，管壁绝对粗糙度可取为0.3 m 。现库存一台离心通风机，其性能如下表所示。核算此风机是否合用?当地大气压为101.33 kPa 。
转速/(r/min) 风压/Pa 风量/( m 3/h)
1450 12650 21800
解：离心机的风速为： 2
2000011.05/(36000.8)
4
u m s π
=
=?
?
查得15C o 时，51.8110u Pa s -=?g ，31.2/kg m ρ= 则 5
5
0.811.08 1.2Re 5.86101.8110
du ρ
μ
-??=
=
=?? 又
0.3
0.00375800
d
ε
=
= 查Moody 图知，0.017λ=
其阻力损失压降 22
10011.050.017 1.2155.6820.82
f l u R Pa d λρ==??
?=g
全风压 2
21()2
T f u H P P R ρ=-+
+
2
3
1.211.0510.810155.6811029126502
?=?+
+=< 风量 32000021800/Q m h =<(符合） 由上面分析，此风机合用。
12. 某单级双缸双动空气压缩机，活塞直径为300 mm ，冲程为200 mm ，每分钟往复480次。压缩机的吸气压强为9.807×104 Pa ，排气压强为34.32×104 Pa 。试计算该压缩机的排气量和轴功率。假设汽缸的余隙系数为8%，排气系数为容积系数的85%，绝热总效率为0.7。空气的绝热指数为1.4。
解：往复压缩机的排气量，min 4r d V ASn λε=??? 其中：220.34
4
A d π
π
=
=
?，0.2S m =，480r n =次/min
0.85d λ=，18%92%η=-= 将此数据代入上式可得到：
23min 0.30.2480492%85%21.22/min 4
V m π
=
??????=
所需的轴功率
211min 3
11()()1/16010
p N p V p κκκ
ηκ-??=-???-??? 其中：3198.0710p Pa =?
1.4
3
1.413
1.434.321
98.071021.22()()1/0.71.4198.076010
N -??=????-???-??? 71.9kW =
13．用三级压缩把20℃的空气从98.07×103 Pa 压缩到62.8×103 Pa ，设中间冷却器能把送到后一级的空气冷却到20℃，各级压缩比相等。试求：
(1) 在各级的活塞冲程及往复次数相同情况下，各级汽缸直径的比; (2) 三级压缩所消耗的理论功(按绝热过程考虑，空气的绝热指数为1.4，并
以l kg计)。
解：(1）每级的压缩比x可由下式计算
4
x===
则有1
2
4
V
V
=，2
3
4
V
V
=，即
123
::16:4:1
V V V=
所以
123
::4:
d d d=
(2) 21
11
1
3
()()1
1
p
w p V
p
κ
κ
κ
κ
-
??
=-
??
-??
其中：3
1
98.0710
p Pa
=?，5
2
62.8010
p Pa
=?，
1
1
1.2
V=， 1.4
κ=代入上式得
1.41
5
331.4
3
3 1.462.810
98.07100.833()()1
1.4198.0710
w
-
?
??
??
=????-
??
-?
??
417.1/
kJ kg
=
第一章 流体流动 流体的重要性质 1．某气柜的容积为6 000 m 3，若气柜内的表压力为5.5 kPa ，温度为40 ℃。已知各组分气体的体积分数为：H 2 40%、 N 2 20%、CO 32%、CO 2 7%、CH 4 1%，大气压力为 101.3 kPa ，试计算气柜满载时各组分的质量。 解：气柜满载时各气体的总摩尔数 ()mol 4.246245mol 313 314.86000 0.10005.53.101t =???+== RT pV n 各组分的质量： kg 197kg 24.246245%40%4022H t H =??=?=M n m kg 97.1378kg 284.246245%20%2022N t N =??=?=M n m kg 36.2206kg 284.246245%32%32CO t CO =??=?=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722CO t CO =??=?=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144CH t CH =??=?=M n m 2．若将密度为830 kg/ m 3的油与密度为710 kg/ m 3的油各60 kg 混在一起，试求混合油的密度。设混合油为理想溶液。 解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m 33 122 1 1 21t m 157.0m 7106083060=??? ? ??+=+= +=ρρm m V V V 3 3t t m m kg 33.764m kg 157 .0120=== V m ρ 流体静力学 3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。若
8.3干燥过程的物料衡算与热量衡算 干燥过程是热、质同时传递的过程。进行干燥计算，必须解决干燥中湿物料去除的水分量及所需的热空气量。湿物料中的水分量如何表征呢？ 湿物料中的含水量有两种表示方法 1.湿基含水量w 湿物料总质量 湿物料中水分的质量= w kg 水/kg 湿料 2.干基含水量X 量 湿物料中绝干物料的质湿物料中水分的质量= X kg 水/kg 绝干物料 3.二者关系 X X w +=1w w X -=1 说明：干燥过程中，湿物料的质量是变化的，而绝干物料的质量是不变的。因此，用干基含 水量计算较为方便。 图8.7 物料衡算 符号说明： L ：绝干空气流量，kg 干气/h ； G 1、G 2：进、出干燥器的湿物料量，kg 湿料/h ； G c ：湿物料中绝干物料量，kg 干料/h 。 产品 G 2, w 2, (X 2), θ2 G 1, w 1, (X 1), θ1 L, t 2 , H 2
目的：通过干燥过程的物料衡算，可确定出将湿物料干燥到指定的含水量所需除去的水分量及所需的空气量。从而确定在给定干燥任务下所用的干燥器尺寸，并配备合适的风机。 1.湿物料的水分蒸发量W[kg 水/h] 通过干燥器的湿空气中绝干空气量是不变的，又因为湿物料中蒸发出的水分被空气带 走，故湿物料中水分的减少量等于湿物料中水分汽化量等于湿空气中水分增加量。即： [])]([][)(1221221121H H L W X X G w G w G G G c -==-=-=- 所以：1212221 1 2111w w w G w w w G G G W --=--=-= 2.干空气用量L[kg 干气/h] 1212) (H H W L H H L W -=∴-=Θ 令121H H W L l -== [kg 干气/kg 水] l 称为比空气用量，即每汽化1kg 的水所需干空气的量。 因为空气在预热器中为等湿加热，所以H 0＝H 1，0 21211H H H H l -=-=，因此l 只与空气的初、终湿度有关，而与路径无关，是状态函数。 湿空气用量：)1(0'H L L += kg 湿气/h 或)1(0'H l l += kg 湿气/kg 水 湿空气体积：H s L V υ= m 3湿气/h 或H s l V υ=' m 3湿气/kg 水 通过干燥器的热量衡算，可以确定物料干燥所消耗的热量或干燥器排出空气的状态。作为计算空气预热器和加热器的传热面积、加热剂的用量、干燥器的尺寸或热效率的依据。 1.流程图
《化工原理课程设计》报告 48000吨/年乙醇~水 精馏装置设计 年级 专业 设计者姓名 设计单位 完成日期年月日 1
目录 一、概述 (4) 1.1 设计依据 (4) 1.2 技术来源 (4) 1.3 设计任务及要求 (5) 二：计算过程 (5) 1. 塔型选择 (6) 2. 操作条件的确定 (6) 2.1 操作压力 (6) 2.2 进料状态 (6) 2.3 加热方式 (6) 2.4 热能利用 (7) 3. 有关的工艺计算 (7) 3.1 最小回流比及操作回流比的确定 (8) 3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算 (8) 3.3 全凝器冷凝介质的消耗量 (9) 3.4 热能利用 (9) 3.5 理论塔板层数的确定 (10) 3.6 全塔效率的估算 (11) N (12) 3.7 实际塔板数 P 4. 精馏塔主题尺寸的计算 (12) 4.1 精馏段与提馏段的体积流量 (12) 4.1.1 精馏段 (12) 4.1.2 提馏段 (14) 4.2 塔径的计算 (15) 4.3 塔高的计算 (17) 5. 塔板结构尺寸的确定 (17) 5.1 塔板尺寸 (17) 5.2 弓形降液管 (18) 5.2.1 堰高 (18) 5.2.2 降液管底隙高度h0 (18) 5.2.3 进口堰高和受液盘 (19) 5.3 浮阀数目及排列 (19) 2
5.3.1 浮阀数目 (19) 5.3.2 排列 (19) 5.3.3 校核 (20) 6. 流体力学验算 (20) h (20) 6.1 气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降) p h (21) 6.1.1 干板阻力 c h (21) 6.1.2 板上充气液层阻力 1 6.1.3 由表面张力引起的阻力h (21) 6.2 漏液验算 (21) 6.3 液泛验算 (22) 6.4 雾沫夹带验算 (22) 7. 操作性能负荷图 (23) 7.1 雾沫夹带上限线 (23) 7.2 液泛线 (23) 7.3 液体负荷上限线 (24) 7.4 漏液线 (24) 7.5 液相负荷下限线 (24) 7.6 操作性能负荷图 (24) 8. 各接管尺寸的确定 (26) 8.1 进料管 (26) 8.2 釜残液出料管 (26) 8.3 回流液管 (27) 8.4 塔顶上升蒸汽管 (27) 8.5 水蒸汽进口管 (28) 3
第二章流体输送机械 流体输送机械：向流体作功以提高流体机械能的装置。?输送液体的机械通称为泵； 例如：离心泵、往复泵、旋转泵和漩涡泵。 ?输送气体的机械按不同的工况分别称为: 通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。
本章的目的： 结合化工生产的特点，讨论各种流体输送机械的操作原理、基本构造与性能，合理地选择其类型、决定规格、计算功率消耗、正确安排在管路系统中的位置等 ∑+++=+++f 2222e 2 11122h g u g p Z h g u g p Z ρρ
学习指导： ?学习目的： ?（1）熟悉各种流体输送机械的工作原理和基本结构； ?（2）掌握离心泵性能参数、特性曲线、工作点的计算及 学会离心泵的选用、安装、维护等； ?（3）了解各种流体输送机械的结构、特点及使用场合。 ?学习内容： ?（1）离心泵的基本方程、性能参数的影响因素及相似泵 的相似比；（2）离心泵安装高度的计算；（3）离心泵在管路系统中的工作点与流量调节；（4）风机的风量与风压，以及离心泵与风机的特性曲线的测定、绘制与应用。
?学习难点： ?（1）离心泵的结构特征和工作原理； ?（2）离心泵的气缚与气蚀性能，离心泵的安装高度； ?（3）离心泵在管路系统中的工作点与流量调节； ?（4）离心泵的组合操作。 ?学习方法： ?在教学过程中做到课堂授课和观看模型相结合，例题讲解 与练习相结合，质疑与习作讨论相结合。
2.1概述 ?2.1.1流体输送机械的作用 ?一、管路系统对流体输送机械的能量要求?——管路特性方程 在截面1-1′与2-2′间列柏 努利方程式，并以1-1′截面为 基准水平面，则液体流过管路 所需的压头为：
《化工原理》课程设计报告 真空蒸发制盐系统卤水分效预热器设计 学院天津大学化工学院 专业化学工程与工艺 班级 学号 姓名 指导教师
化工流体传热课程设计任务书 专业化学工程与工艺班级姓名学号（编号） （一）设计题目：真空蒸发制盐系统卤水分效预热器设计 （二）设计任务及条件 1、蒸发系统流程及有关条件见附图。 2、系统生产能力：40 万吨/年。 3、有效生产时间：300天/年。 4、设计内容：Ⅱ效预热器（组）第 3 台预热器的设计。 5、卤水分效预热器采用单管程固定管板式列管换热器，试根据附图中卤水预热的温度要求对预热器（组）进行设计。 6、卤水为易结垢工质，卤水流速不得低于0.5m/s。 7、换热管直径选为Φ38×3mm。 （三）设计项目 1、由物料衡算确定卤水流量。 2、假设K计算传热面积。 3、确定预热器的台数及工艺结构尺寸。 4、核算总传热系数。 5、核算压降。 6、确定预热器附件。 7、设计评述。 （四）设计要求 1、根据设计任务要求编制详细设计说明书。 2、按机械制图标准和规范，绘制预热器的工艺条件图（2#），注意工艺尺寸和结构的清晰表达。
设计说明书的编制 按下列条目编制并装订：（统一采用A4纸，左装订） （1）标题页，参阅文献1附录一。 （2）设计任务书。 （3）目录。 （4）说明书正文 设计简介：设计背景，目的，意义。 由物料衡算确定卤水流量。 假设K计算传热面积。 确定预热器的台数及工艺结构尺寸。 核算总传热系数。 核算压降。 确定预热器附件。 设计结果概要或设计一览表。 设计评述。 （5）主要符号说明。 （6）参考文献。 （7）预热器设计条件图。 主要参考文献 1. 贾绍义，柴诚敬. 化工原理课程设计. 天津: 天津大学出版社, 2002 2. 柴诚敬，张国亮. 化工流体流动和传热. 北京: 化学工业出版社, 2007 3. 黄璐，王保国. 化工设计. 北京: 化学工业出版社, 2001 4. 机械制图 自学内容： 参考文献1，第一章、第三章及附录一、三； 参考文献2，第五~七章； 参考文献3，第1、3、4、5、11部分。
大学课后习题解答 绪 论 1. 从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI 单位。 （1）水的黏度μ= g/(cm ·s) （2）密度ρ= kgf ?s 2/m 4 （3）某物质的比热容C P = BTU/(lb ·℉) （4）传质系数K G = kmol/(m 2 ?h ?atm) （5）表面张力σ=74 dyn/cm （6）导热系数λ=1 kcal/(m ?h ?℃) 解：本题为物理量的单位换算。 （1）水的黏度 基本物理量的换算关系为 1 kg=1000 g ，1 m=100 cm 则 )s Pa 1056.8s m kg 1056.81m 100cm 1000g 1kg s cm g 00856.044??=??=? ? ? ????????????? ???=--μ （2）密度 基本物理量的换算关系为 1 kgf= N ，1 N=1 kg ?m/s 2 则 3 242m kg 13501N s m 1kg 1kgf N 81.9m s kgf 6.138=?? ??????????????????=ρ （3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为 1 BTU= kJ ，l b= kg o o 51F C 9 = 则 ()C kg kJ 005.1C 5F 10.4536kg 1lb 1BTU kJ 055.1F lb BTU 24.0??=?? ? ????????????????????????=p c （4）传质系数 基本物理量的换算关系为 1 h=3600 s ，1 atm= kPa 则 ()kPa s m kmol 10378.9101.33kPa 1atm 3600s h 1atm h m kmol 2.342 52G ???=? ? ??????????????????=-K （5）表面张力 基本物理量的换算关系为 1 dyn=1×10–5 N 1 m=100 cm 则 m N 104.71m 100cm 1dyn N 101cm dyn 742 5 --?=????? ??????????????=σ （6）导热系数 基本物理量的换算关系为 1 kcal=×103 J ，1 h=3600 s 则
第五章蒸馏 1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t（℃）80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B*，P A*，由于总压 P = 99kPa，则由x = (P-P B*)/(P A*-P B*)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x图数据。 以t = 80.1℃为例x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃
2.正戊烷（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 1 3.3kPa下该溶液的平衡数据。 温度C5H12223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C6H14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相同温度下C5H12（A）和C6H14（B）的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时P B* = 1.3kPa 查得P A*= 6.843kPa 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3 P A*(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 P B*(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以260.6℃时为例 当t= 260.6℃时x = (P-P B*)/(P A*-P B*)
化工原理版天津大学上 下册课后答案 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】
上册 第一章 流体流动习题解答 1. 某设备上真空表的读数为×103 Pa ，试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为×103 Pa 。 解：真空度＝大气压－绝压 表压＝－真空度＝310Pa ? 2. 在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960 kg/m 3的油品，油面高于罐底 m ，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的圆孔，其中心距罐底800 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为×106 Pa ，问至少需要几个螺钉 解：设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为p ，则p 罐内液体作用于孔盖上的平均压强 9609.81(9.60.8)82874p g z Pa ρ=?=??-=( 作用在孔盖外侧的是大气压a p ，故孔盖内外所受的压强差为82874p Pa ?= 作用在孔盖上的净压力为 每个螺钉能承受的最大力为： 螺钉的个数为433.7610/4.96107.58??=个 所需的螺钉数量最少为8个 3. 某流化床反应器上装有两个U 管压差计，如本题附图所示。测得R 1=400 mm ，R 2=50 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=50mm 。试 求A 、B 两处的表压强。 解：U 管压差计连接管中是气体。若以2,,g H O Hg ρρρ分别表示气体、水与水银的密度，因为g Hg ρρ，故由 C p
第三章 机械分离和固体流态化 1. 取颗粒试样500 g ，作筛分分析，所用筛号及筛孔尺寸见本题附表中第1、2列，筛析后称取各号筛面上的颗粒截留量列于本题附表中第3列，试求颗粒群的平均直径。 习题1附表 解：颗粒平均直径的计算 由 11i a i G d d G =∑ 2204080130110 (500 1.651 1.168 1.1680.8330.8330.5890.5890.4170.4170.295 603015105 0.2950.2080.2080.1470.1470.1040.1040.0740.0740.053 = ?++++ +++++++++++++++ ） 2.905=(1/mm) 由此可知，颗粒群的平均直径为d a =0.345mm. 2. 密度为2650 kg/m 3的球形石英颗粒在20℃空气中自由沉降，计算服从斯托克斯公式的最大颗粒直径及服从牛顿公式的最小颗粒直径。 解：20C 时，351.205/, 1.8110kg m Pa s ρμ-==??空气 对应牛顿公式，K 的下限为69.1，斯脱克斯区K 的上限为2.62 那么，斯脱克斯区： max 57.4d m μ= ==
min 1513d m μ= = 3. 在底面积为40 m 2的除尘室回收气体中的球形固体颗粒。气体的处理量为3600 m 3/h ，固体的密度3/3000m kg =ρ，操作条件下气体的密度3/06.1m kg =ρ，黏度为2×10-5 P a·s。试求理论上能完全除去的最小颗粒直径。 解：同P 151.例3-3 在降尘室中能被完全分离除去的最小颗粒的沉降速度u t ， 则 36000.025/4003600 s t V u m s bl = ==? 假设沉降在滞流区，用斯托克斯公式求算最小颗粒直径。 min 17.5d um === 核算沉降流型：6min 5 17.5100.025 1.06 R 0.0231210t et d u ρ μ --???= ==
化工原理课后习题解答 （夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大学出版社,2005.） 第一章流体流动 1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地 区大气压强为 98.7×103 Pa。 解：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到： 设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa =8.54×103 Pa 设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa 2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/?的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面 上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用 14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ， 问至少需要几个螺钉？ 分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应 力即 P油≤?螺
解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762 150.307×103 N ?螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n P油≤?螺得 n ≥ 6.23 取 n min= 7 至少需要7个螺钉 3．某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，如本题附 图所示。测得R1 = 400 mm ， R2 = 50 mm，指示液为水 银。为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气 连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3= 50 mm。试求A﹑B 两处的表压强。 分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a– a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分 别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。 解：设空气的密度为ρg，其他数据如图所示 a–a′处 P A + ρg gh1 = ρ水gR3 + ρ水银ɡR2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 即：P A = 1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05 = 7.16×103 Pa b-b′处 P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1 P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103 =6.05×103Pa 4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测 定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两 吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示
上册 第一章 流体流动习题解答 1. 某设备上真空表的读数为13.3×103 Pa ，试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7×103 Pa 。 解：真空度＝大气压－绝压 表压＝－真空度＝-13.3310Pa ? 2. 在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960 kg/m 3的油品，油面高于罐底9.6 m ，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的圆孔，其中心距罐底800 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为32.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉 解：设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为p ，则p 罐内液体作用于孔盖上的平均压强 9609.81(9.60.8)82874p g z ρ=?=??-= 作用在孔盖外侧的是大气压a p ，故孔盖内外所受的压强差为 82874p Pa ?= 作用在孔盖上的净压力为 每个螺钉能承受的最大力为： 螺钉的个数为433.7610/4.96107.58??=个 所需的螺钉数量最少为8个 3. 某流化床反应器上装有两个U 管压差计，如本题附图所示。测得R 1=400 mm ，R 2=50 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=50mm 。试求A 、B 两处的表压强。 解：U 管压差计连接管中是气体。若以2,,g H O Hg ρρρ分别表示气体、水与水银的密度，因为g Hg ρρ=，故由气柱高度所产生的压强差可以忽略。由此可以认为A C p p ≈， B D p p ≈。 C D p
由静力学基本方程式知 7161Pa =(表压) 4. 本题附图为远距离制量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的距离H =1 m ，U 管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820 kg/m 3。试求当压差计读数R=68 m 时，相界面与油层的吹气管出口距离h 。 解：如图，设水层吹气管出口处为a ，煤油层吹气管出口处为b ，且煤油层吹气管到液气界面的高度为H 1。则 1a p p = 2b p p = 1()()a p g H h g H h ρρ=++-油水(表 压) 1b p gH ρ=油(表压) U 管压差计中，12Hg p p gR ρ-= (忽略吹气管内的气柱压力) 分别代入a p 与b p 的表达式，整理可得： 根据计算结果可知从压差指示剂的读数可以确定相界面的位置。并可通过控制分相槽底部排水阀的开关情况，使油水两相界面仍维持在两管之间。 5. 用本题附图中串联U 管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸汽压，U 管压差计的指示液为水银，两U 管间的连接管内充满水。已知水银面与基准面的垂直距离分别为：h 1=2.3 m 、h 2=1.2 m 、h 3=2.5 m 及h 4=1.4 m 。锅中水面与基准面间的垂直距离h 5=3 m 。大气压强a p =99.3×103 Pa 。试求锅炉上方水蒸气的压强p 。(分别以Pa 和kgf/cm 2来计量)。 2 3 4 H 1 压缩空气 p
天津大学研究生院2003年招收硕士生入学试题 题号： 考试科目：化工原理（含实验）页数： 一、选择与填空（共30分） 1、如图所示的流动系统，当阀门C的开度增大时，流动系统的总摩擦阻力损失Σhf将，AB管段的摩擦阻力损失Σhf，AB将。（2分） 2、三只长度相等的并联管路，管径的比为1:2:3，若三只管路的流动摩擦系数均相等，则三只管路的体积流量之比为。（2分） : 3 C、1: 24:39 D、1:4:9 A、1:2:3 B、1: 1题附图 3题附图 3、如图所示的清水输送系统，两液面均为敞口容器。现用该系统输送密度为1200kg/m3的某溶液（溶液的其他性质与水相同），与输送清水相比，离心泵所提供的压头，轴功率。（2分） A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定 4、如图所示为某流动系统的竖直圆管段部分，当清水的平均流速为50mm/s时（此时管内为层流），管轴心处的某刚性球形固体颗粒由A 截面到达B截面的时间为20s；当平均流速为30mm/s时，该固体颗粒在管轴心处由A截面到达B截面的时间为。（2分） 5、板框过滤机采用横穿洗涤法洗涤滤饼，其洗涤操作的特征是：洗液流经滤饼的厚度大约是过滤终点滤饼厚度的倍；洗液流通面积是过滤面积的倍。（2分） A、1 B、0.5 C、2 D、4 6、一维稳态温度场傅立叶定律的表达式为。（2分） 7、在传热计算中，平均温度差法往往用于计算，传热单元数法往往用于计算。（2分） A、设计型 B、核算型 C、设计型和核算型 8、操作中的精馏塔，若保持F、xF、q、R不变，减小W，则L/V ，L’
。（2分） A、减小 B、不变 C、增大 D、不确定 9、在吸收操作中，以液相组成差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为。（2分） A、X*－X B、X－X* C、Xi－X D、X－Xi 第一页共三页 10、板式塔是接触式气液传质设备，操作时为连续相；填料塔是接触式气液传质设备，操作时为连续相。（4分） 11、若萃取相和萃余相在脱除溶剂后的组成均与原料液的组成相同，则所用萃取剂的选择性系数。（2分） A、小于1 B、大于1 C、不确定 D、等于1 12、多级错流萃取的特点是：、和。（3分） 13、常压湿空气由t1加热到t2，则空气的性质参数H2 H1、I2 I1、tW2 tW1。（3分） A、大于 B、不确定 C、小于 D、等于 二、采用如图所示的输送系统，将水池中的清水（密度为 1000kg/m3）输送到密闭高位槽中。离心泵的特性方程为H＝40－7.0×104Q2（式中H的单位为m，Q的单位为m3/s），当压力表的读数为100kPa时，输水量为10L/s，此时管内流动已进入阻力平方区。若管路及阀门开度不变，当压力表读数为80kPa时，试求： （1）管路的特性方程；（10分） （2）输水体积流量；（5分） （3）离心泵的有效功率。（5分） 三、过滤基本方程式为：)('dd12esVVvrpAV Δ=?μθ 式中 V——过滤体积，m3； θ——过滤时间，s； A——过滤面积，m2； Δp——过滤的压差，Pa；
化工原理课后习题 1.某设备上真空表的读数为13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对 压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7×103 Pa。 解：由绝对压强= 大气压强–真空度得到： 设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa =8.54×103 Pa 设备内的表压强P表= -真空度= - 13.3×103 Pa 2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为960 ㎏/?的油品， 油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直 径为760 mm 的圆孔，其中心距罐底800 mm，孔盖用14mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ， 问至少需要几个螺钉？ 分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力 即 P油≤ σ螺 解：P螺= ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762 150.307×103 N σ螺= 39.03×103×3.14×0.0142×n P油≤ σ螺得n ≥ 6.23 取n min= 7 至少需要7个螺钉 3．某流化床反应器上装有两个U 型管
压差计，如本题附图所示。测得R1 = 400 mm ，R2 = 50 mm， 指示液为水银。为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3 = 50 mm。试求 A﹑B两处的表压强。 分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a–a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。 解：设空气的密度为ρg，其他数据如图所示 a–a′处P A+ ρg gh1= ρ水gR3+ ρ水银ɡR2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 即：P A = 1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05 = 7.16×103 Pa b-b′处P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1 P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103 =6.05×103Pa 4. 本题附图为远距离测量控制 装置，用以测定分相槽内煤油和 水的两相界面位置。已知两吹气 管出口的距离H = 1m，U管压差 计的指示液为水银，煤油的密度 为820Kg／?。试求当压差计读数R=68mm时，相界面与油层 的吹气管出口距离ｈ。
一、名词解释 1.单元操作：在各种化工生产过程中，除化学反应外的其余物理操作。 2.牛顿流体：服从牛顿粘性定律的流体， 3.理想流体: 粘度为零的流体。实际自然中并不存在，引入理想流体的概念，对研究实际流体起重要作用。 4.真空度：当被测流体的绝对压强小于外界大气压强时，真空表的数值。 5.流体边界层：当流体流经固体壁面时，由于流体具有黏度，在垂直于流体流动的方向上流速逐渐减弱，受壁面影响而存在速度梯度的流体层。 6.边界层分离：当流体沿曲面流动或流动中遇障碍物时，不论是层流或湍流，会发生边界层脱离壁面的现象。 7.局部阻力：主要是由于流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部地方所引起的阻力。 8.直管阻力：是流体流经一定管径的直管时，由于流体内摩擦而产生的阻力，这种阻力的大 小与路程长度成正比，或称为沿程阻力。 9.层流流动：是流体两种基本流动形态之一，当管内流动的Re<2000时，流体质点在管内呈平行直线流动，无不规则运动和相互碰撞及混杂。 10.完全湍流区：λ-Re 曲线趋于水平线，即摩擦系数λ只与ε/d 有关，而与Re 准数无关的 一个区域，又hf 与u 2成正比，所以又称阻力平方区。 11.当量直径：非圆形管的直径用4倍的水力半径来代替，称当量直径，以de 表示，即de=4rH=4x 流通截面积/润湿周边长。 12.泵的特性曲线：泵在一定的转速下，压头、功率、效率与流量之间的关系曲线。 13.汽蚀现象：当吸上真空度达最大值（泵的入口压强等于或小于输送温度下的饱和蒸汽压）时，液体就要沸腾汽化，产生大量汽泡，汽泡随液流进入叶轮的高压区而被压缩，迅速凝成液体，体积急剧变小，周围液体就以极高速度冲向原汽泡所占空间，产生极大的冲击频率和压强，引起震动和噪音，材料表面由点蚀形成裂纹，致使叶片受到严重损伤。 14.泵的安装高度：泵的吸入口轴线与贮液槽液面间的垂直距离。1022110----=f g H g u g p p H ρ 15.泵的工作点：泵的特性曲线和管路特性曲线的交点。 dy du μτ=()Kg J u d L h f /22λ=
西南科技大学本科实践教学大纲 《化工原理实验》教学大纲 【课程编号】17314008 【英文名称】Experiments of Chemical Engineering 【课程学时】24 【适用专业】制药工程、生物工程 一、本实验课程的教学目的和要求 《化工原理实验》是制药工程专业和生物工程专业的一门必修专业基础课。本实验课程的教学目的在于通过本课程的学习让学生能掌握一定的基本实验技能和工程测试方法，提高分析和解决工程实际问题的能力和方法。要求运用基本理论分析实验过程中的各种现象和问题，培养、训练分析和解决问题的能力；进行实验数据的分析处理，编写实验报告，培养、训练实际计算能力和组织报告的能力。 二、本实验课程与其它课程的关系 化工原理实验是对《高等数学》、《物理学》、《物理化学》和《化工原理》等课程知识的综合运用，为《工厂设计》、《制药机械设备》、《生物工程设备与原理》等课程的学习奠定基础。 三、实验课程理论教学内容安排 实验方法及数据分析处理基础知识。（4学时） 【目的要求】 1.了解：液体压强、流量和温度测定。 2.理解：工程实验及处理工程问题的实验方法。 3.掌握：实验误差分析和数据处理, 因此次分析的运用。 【教学内容】 第一节处理工程问题的实验研究方法 第二节实验规划和流程设计 第三节实验误差分析和数据处理 第四节液体压强、流量和温度测定 【教学难点】 因此次分析的运用, 测量的要点及仪器校正。 【教学重点】 实验误差分析和数据处理。 四、实验内容安排
生命科学与工程学院 实验一、热风干燥实验 【目的】学习干燥曲线测定方法 【要求】数据测定及曲线绘制。 【内容】测定在一定温度下随时间变化物料水分含量的变化。 【方法】在干燥的不同时刻测定物料重量和温度。绘制干燥曲线。 实验二、喷雾干燥实验 【目的】熟悉喷雾干燥器结构和操作、控制方法。 【要求】学会正确进行喷雾干燥操作。 【内容】采用牛奶或者提取液为原料制备奶粉或者蛋黄粉。 【方法】理论讲授结合实际操作 实验三、中药材粉碎及粉体性质研究或样品干燥及粉体性质研究 【目的】培养学生利用已学单元操作设计合理的生产工艺，设计产品粉体性质研究的合理方法 【要求】设计合理的实验方案，并进行实验。 【内容】干燥、粉碎和粉体性质研究的设计，验证。 【方法】教师指导和学生自主设计结合 实验四、黏度测定 【目的】学习黏度测定方法 【要求】黏度计的使用，不同流体黏度的感官感受及测定。 【内容】测定不同流体的黏度。 【方法】理论讲授结合实际操作 实验五、恒压过滤常数测定 【目的】加强过滤基本原理的理解 【要求】学会测定过滤常数K、qe，了解操作压力对过滤速率的影响。 【内容】在恒压条件下，用秒表和量筒分别测定一系列时间间隔及对应的滤 液体积，由此算出一系列在直角坐标系中绘制的函数关系，得一直线。由直线的 斜率和截距便可求出K、qe。 【方法】理论讲授结合实际操作 实验六、流体流动阻力的测定 【目的】掌握测定流体阻力的实验组织方法，认识组成管路系统的各部件、阀门。 【要求】掌握测定流体阻力的实验组织方法。 【内容】测定流体直管阻力摩擦系数λ，并确定λ与Re之间的关系；测定流体通过管件时的局部阻力系数
化工原理实验 1. 真值：① 定义：某物理量客观存在的确定值；② 替代真值的值：理论真值、相对真值、平均值。 2. 误差：① 定义：实验测量值与真值之差，即 误差＝测量值－真值；② 含义：表示每一次测量值相对于真值的不符合程度；③ 分类：系统误差【可消除】、随机误差【不可消除、但可减小】、粗大误差。 3. 绝对误差()D x ：测量值x 与真值A 4. 相对误差()r E x ：绝对误差()D x 与真值A 5. 绝对误差是一个有量纲的值，相对误差是无量纲的真分数。 6. 实验数据的有效数字的位数：反映仪表的准确度和存在疑问的数字位置。 7. 准确度的表示方法：① 最大引用误差；② 准确度等级。 8. 准确度等级：准确度等级为P 级，则其最大引用误差为%P 。 9. 仪表的测量范围n x ：仪表量程的上限－下限。 10. 仪表示值x 的误差：① 绝对误差：()%n D x x P ≤?，② 11. 实验数据的处理方法：① 列表法，② 图示法，③ 12. 坐标系的分类：① 普通直角坐标系，② 半对数坐标系，③ 双对数坐标系。 13. 的选择：① Re C -曲线选用半对数坐标系；② 泵的特性曲线和过滤关系选用直角坐标系；③ 除①、②以外，其余一切的关系曲线都选用双对数坐标系。 14. 双对数坐标系的特征：① 坐标轴是分度不均匀的对数坐标，其分度不能随便改动，一般乘以10n ±来变化；② 在双对数坐标系上，根据点的坐标()11,x y 、()22,x y 可求直线的斜率，即2121 lg lg lg lg y y k x x -=-。 15. 压力计和压差计：① 液柱式压差计：U 形管压差计、斜管压差计、U 管双指示液压差计；② 压力计：薄膜式、波纹管式、弹簧管式。 16. 压力差传感器：① 应变片式，② 电容式，③ 压阻式。 17. 节流式流量计的工作原理：利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的，故节流式流量计又称差压式流量计（定截面，变压差）。 18. 节流式流量计的组成：① 节流元件：能将被测流量转换为压力差信号，【如：孔板、喷嘴、文丘里管】；② 差压计：测量压力差。 19. 节流式流量计的取压方式：① 理论取压法，② 径距取压法，③ 角接取压法，④ 法兰取压法。 20. 转子流量计的工作原理：① 定压差，变截面；② 属于面积式流量计。 21. 涡轮流量计的工作原理：① 动量矩守恒原理；② 属于速度式流量计。
化工原理课后习题解答 第一章流体流动 1.某设备上真空表的读数为×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大 气压强为×103 Pa。 解：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到： 设备内的绝对压强P绝= ×103 Pa ×103 Pa=×103 Pa 设备内的表压强 P表 = -真空度 = - ×103 Pa 2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/?的油品，油面高于罐底 m，油面上 方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为×106 Pa ， 问至少需要几个螺钉 分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即 P油≤ σ螺 解：P螺 = ρgh×A = 960×× ×× ×103 N σ螺= ×103×××n P油≤ σ螺得n ≥ 取 n min= 7 至少需要7个螺钉 3．某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，如本题附图所示。测得R1 = 400 mm ， R2 = 50 mm，指示液为水银。为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气连通的 玻璃管内灌入一段水，其高度R3 = 50 mm。试求A﹑B两处的表压强。 分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a–a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。 解：设空气的密度为ρg，其他数据如图所示 a–a′处 P A+ ρg gh1= ρ水gR3+ ρ水银ɡR2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 即：P A= ×103×× + ×103×× = ×103 Pa
天津大学2018年《826化工原理》考研大纲 一、考试的总体要求 对于学术型考生，本考试涉及三大部分内容：（1）化工原理课程，（2）化工原理实验，（3）化工传递。其中第一部分化工原理课程为必考内容（约占85%），第二部分化工原理实验和第三部分化工传递为选考内容（约占15%），即化工原理实验和化工传递为并列关系，考生可根据自己情况选择其中之一进行考试。 对于专业型考生，本考试涉及二大部分内容：（1）化工原理课程，（2）化工原理实验。均为必考内容，其中第一部分化工原理课程约占85%，第二部分化工原理实验约占15%。要求考生全面掌握、理解、灵活运用教学大纲规定的基本内容。要求考生具有熟练的运算能力、分析问题和解决问题的能力。答题务必书写清晰，过程必须详细，应注明物理量的符号和单位，注意计算结果的有效数字。不在试卷上答题，解答一律写在专用答题纸上，并注意不要书写在答题范围之外。 二、考试的内容及比例 （一）【化工原理课程考试内容及比例】（125分） 1．流体流动（20分） 流体静力学基本方程式；流体的流动现象（流体的黏性及黏度的概念、边界层的概念）；流体在管内的流动（连续性方程、柏努利方程及应用）；流体在管内的流动阻力（量纲分析、管内流动阻力的计算）；管路计算（简单管路、并联管路、分支管路）；流量测量（皮托管、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计）。 2．流体输送设备（10分） 离心泵（结构及工作原理、性能描述、选择、安装、操作及流量调节）；其它化工用泵；气体输送和压缩设备（以离心通风机为主）。 3．非均相物系的分离（12分） 重力沉降（基本概念及重力沉降设备-降尘室）、；离心沉降（基本概念及离心沉降设备-旋风分离器）；过滤（基本概念、恒压过滤的计算、过滤设备）。 4．传热（20分） 传热概述；热传导；对流传热分析及对流传热系数关联式（包括蒸汽冷凝及沸腾传热）；传热过程分析及传热计算（热量衡算、传热速率计算、总传热系数计算）；辐射传热的基本概念；换热器（分类，列管式换热器的类型、计算及设计问题）。 5．蒸馏（16分） 两组分溶液的汽液平衡；精馏原理和流程；两组分连续精馏的计算。 6．吸收（15分） 气－液相平衡；传质机理与吸收速率；吸收塔的计算。