化工原理习题集卡片
题型填空难度易章节第四章第一节
页码上册P157、158 知识点一般分值 3 试题：
传热的基本方式有、和三种。
答案与评分标准
热传导热对流热辐射（每个空1分，共3分）
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题型填空难度中章节第四章第二节
页码上册P161知识点次重点分值 3 试题：
导热系数的物理意义是，它的单位是。
答案与评分标准
单位温度梯度下的热传导通量（2分），W/(m﹒℃)(1分)（共3分）
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题型填空难度易章节第四章第二节
页码上册P161知识点次重点分值 2 试题：
各种物体的导热系数大小顺序为。
答案与评分标准
金属λ﹥非金属固体λ﹥液体λ﹥气体λ。（2分）
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题型填空难度中章节第四章第三节
页码上册P167知识点次重点分值 2 试题：
在湍流传热时，热阻主要集中在，因此，减薄该层的厚度是强化的重要途径。
答案与评分标准
滞流内层对流传热（每个空1分，共2分）
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题型填空难度中章节第四章第三节
页码上册P168知识点次重点分值 3 试题：
对流传热速率方程的表达式为，其中温度差代表。
答案与评分标准
=α(1分)，流体与壁面（或反之）间温度差的平均值（2分）
Q?
t
S
（共3分）
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题型填空难度中章节第四章第四节
页码上册P175知识点重点分值 4 试题：
在间壁式换热器中，间壁两边流体都变温时，两流体的流动方向有、、和四种。
答案与评分标准
并流逆流错流折流（每个空1分，共4分）
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题型填空难度中章节第四章第五节
页码上册P183 知识点次重点分值 5 试题：对流传热系数的主要影响因素有（1）（2）（3）（4）（5）。
答案与评分标准：
1、流体的种类和相变化的情况
2、流体的性质
3、流体流动的状态
4、流体流动的原因
5、穿热面的形状、分布和大小
（每个空1分，共5分）
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题型填空难度中章节第四章第五节
页码上册P185 知识点重点分值 3 试题：
无相变时流体在圆形直管中作强制湍流传热，在α=0.023λ/diRe0.8Pr n
公式中，n是为校正的影响。当流体被加热时，n取，被冷却时n取。
答案与评分标准
热流方向0.4 0.3
（每个空1分，共3分）
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题型填空难度较难章节第四章第四节
页码上册P173 知识点重点分值 2 试题：
某化工厂，用河水在一间壁式换热器内冷凝有机蒸汽，经过一段时间运行后，发现换热器的传热效果明显下降，分析主要原因是
。
答案与评分标准
传热壁面上形成污垢，产生附加热阻，使K值下降。（2分）
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题型填空难度中章节第四章第四节
页码 上册P174
知识点 重点 分值 1
试题：
当管壁及污垢热阻可忽略时，薄管壁求K 公式可简化为：1
01
11αα+
=K 此时若10αα<<，则有 。 答案与评分标准
0α≈K （1分）
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题型 填空
难度 中 章节 第四章第五节
页码 上册P184 知识点 重点
分值 4
试题：
努塞尔特准数Nu 表示 的准数，其表达式为 ，普兰特准数Pr 表示 的准数，其表达式为 。
答案与评分标准
对流传热系数 λ
αl
Nu =
物性影响 λ
μ
P C =Pr
（每个空1分，共4分）
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题型 填空
难度 易 章节 第四章第五节
页码 上册P192 知识点 一般
分值 2
试题：
蒸汽冷凝有 和 两种方式。 答案与评分标准
膜状冷凝 滴状冷凝（每个空1分，共2分）
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题型 填空 难度 中 章节 第四章第四节
页码 上册P173 知识点 重点 分值 4
试题：
总传热系数的倒数
K
1
代表 ，提高K 值的关键是 。
答案与评分标准
间壁两侧流体间传热的总热阻 设法减小起决定作用的分热阻
（每个空2分，共4分）
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题型填空难度较难章节第四章第4、7节
页码上册P174\212 知识点重点分值 2 试题：
在卧式管壳式换热器中，用饱和水蒸气加热原油，则原油宜走程，而总传热系数K接近于的对流传热系数。
答案与评分标准
管原油（每个空1分，共2分）
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题型填空难度易章节第四章第七节
页码上册P205 知识点一般分值 4 试题：
在管壳式换热器中，当两流体的温差超过时就应该采取热补偿措施。其基本形式有、和。
答案与评分标准
50℃带补偿圈的固定管极式U型管式浮头式
（每个空1分，共4分）
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题型填空难度易章节第四章第七节
页码上册P204\207\208 知识点一般分值 4 试题：
写出四种间壁式换热器的名称、、及。
答案与评分标准
套管式、管壳式、平板式、翅片管式（每个空1分，共4分）
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题型选择难度中章节第四章第七节
页码上册P204\205\208 知识点一般分值 1 试题：
两流体可作严格逆流的换热器是( )
A 板翅式换热器
B U型管式列管换热器
C 浮头式列管换热器
D 套管式换热器
答案与评分标准
D(1分)
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题型选择难度中章节第四章第四节
页码上册P174 知识点重点分值 1 试题：
管壁及污垢热阻可略,对薄管壁来说,当两流体对流体热系数相差悬殊时(如
0αα>>i ),为有效提高K 值，关键在于（ ）
A 提高i α
B 提高0α
C 减小垢层热阻
D 提高管内流体流量 答案与评分标准
B(1分)
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题型 选择 难度 中 章节 第四章第2节 页码 上册P163 知识点 次重点 分值 2
试题：
双层平壁定态热传导，两层壁厚面积均相等，各层的导热系数分别为1λ和
2λ，其对应的温度差为1t ?和2t ?，若1t ?>2t ?，则1λ和2λ的关系为（ ）
A 1λ<2λ
B 1λ>2λ
C 1λ=2λ
D 无法确定 答案与评分标准
A(2分)
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题型 选择
难度 中 章节 第四章第二节 页码 上册P161 知识点 次重点 分值 1
试题：
空气、水、铁的导热系数分别是λ1、λ2和λ3，其大小顺序是（ ） A λ1>λ2>λ3 B λ1<λ2<λ3 C λ2>λ3>λ1 D λ2<λ3<λ1 答案与评分标准
B(1分)
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题型 选择
难度 较难 章节 第四章第三节
页码 上册P168 知识点 重点
分值 2
试题：
对流体热速率=系数×推动力，其中推动力是（ ）
A 两流体的温度差
B 流体与壁面（或反之）间的温度差
C 同一流体的温度差
D 流体的速度差 答案与评分标准
B(1分)
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题型 选择
难度 中 章节 第四章第五节
页码 上册P184 知识点 重点 分值 1
试题：
计算液体无相变时在圆直管内对流传热系数，若可采用公式
n
r p Nu 8.0Re 023.0=,式中指数n 为（ ）
A 0.4
B 0.3
C 被加热时为0.4，被冷却时为0.3
D 被加热时为0.3，被冷却时0.4 答案与评分标准
C(1分)
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题型 选择 难度 较难 章节 第四章第五节
页码 上册P184 知识点 重点
分值 2
试题：
水在无相变时在原址观众强制湍流，对流传热系数i α为1000W/（m 2.℃）若将水的流量增加1倍，而其他条件不变，则i α为（ ）
A 2000
B 1741
C 不变
D 500 答案与评分标准
B (2分)
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题型 选择 难度 难
章节 第四章第四节 页码 上册P175/176
知识点
重点 分值 2
试题：
对间壁两侧流体一侧恒温,另一侧变温的传热过程,逆流和并流时m t ?大小为( )
A 逆m t ?>并m t ?
B 逆m t ?<并m t ?
C 逆m t ?=并m t ?
D 无法确定 答案与评分标准
C(2分)
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题型 判断
难度 中 章节 第四章第二节 页码 上册P161 知识点 次重点 分值 1
试题：
保温材料应采用导热系数小的材料制作( ) 答案与评分标准
(对) (1分)
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题型 判断 难度 较难 章节 第四章第一节
页码 上册P158 知识点 重点 分值 1
试题：
管壳式换热器的传热面积既是管子截面积,可按照24
i d n S π
=来计算( )
答案与评分标准
(错)(1分)
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题型 判断
难度 中 章节 第四章第三节
页码 上册P167 知识点 次重点 分值 1
试题：
在对流传热时，热阻主要集中在缓冲层（ ） 答案与评分标准
（错）（1分）
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题型 判断 难度 中 章节 第四章第五节
页码 上册P184 知识点 重点
分值 2
试题：
努塞尔特准数的表达式为λ
αμ
=Nu （ ）， 普兰特准数的表达式为 λ
μ
p r C P = （ ）
答案与评分标准
（错）（对）
（每个1分，共2分）
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题型 判断 难度 中 章节 第四章第二、三、四节
页码 上册P161／169／171 知识点 重点 分值 1
试题：
导热系数λ，对流传热系数α及总传热系数K 都是表征物质性能的参数（） 答案与评分标准 （错）（1分）
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题型 判断 难度 中 章节
第四章第四节
页码 上册P174 知识点 重点
分值 1
试题： 对于符合12
1
)1
1
(
-+
≈ααK 情况来说,若21αα<<时,要提高K 值时则主要用提
α的值（）
高
1
答案与评分标准
（对）（1分）
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题型判断难度中章节第四章第二节
页码上册P161 知识点次重点分值 1 试题：
换热器应采用导热系数大的材料来制造（）
答案与评分标准
（对）（1分）
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题型判断难度中章节第四章第七节
页码上册P212 知识点一般分值 2 试题：
管壳式换热器设计时，腐蚀性的流体宜走管程（），而饱和水蒸气冷凝时宜走壳程（）
答案与评分标准
（对）（对）
（每个1分，共2分）
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题型简答难度中章节第四章第一三节
页码上册P157/167 知识点重点分值 6 试题：
何谓热对流？它又可分为哪两类？何谓对流传热？
答案与评分标准
答：热对流是指流体中质点发生相对位移而引起的热量传递。（2分），它又可分为强制对流和自然对流两类（1分）。通常，对流传热是指流体与固体壁面间的传热过程，它是热对流和热传导的结合（3分）（共6分）
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题型简答难度中章节第四章第一节
页码上册P158 知识点次重点分值 4 试题：
管壳式换热器主要由那些部件所构成？它的传热面积如何计算？
答案与评分标准
答：管壳式换热器主要由壳体、管束、管板、挡板和封头等部件构成。（3分）
=m2 (1分)（共4分）
传热面积dL
Sπ
n
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题型 简答
难度 易 章节 第四章第一节
页码 上册P159 知识点 一般 分值 4
试题：
何谓定态传热？有什么特点？ 答案与评分标准
答：在传热系统（如换热器）中温度分布不随时间而变的传热过程称为定态传热，（2分）它的特点是通过传热表面的传热速率为常量（2分）（共4分）
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题型 简答
难度 中 章节
第四章第二节
页码 上册P160 知识点 重点
分值 6
试题：
傅立叶定律的表达式如何？简述式中各项含义及单位。 答案与评分标准
答：傅立叶定律的表达式为n
t
ds dQ ??-=λ（2分） 式中：Q -----热传导速率，W
n
t
??------温度梯度，℃/m S------等温表面的面积，m 2
λ-----比例系数，称为导热系数
)/(c m w ? 负号表示热流方向总是和温度梯度的方向相反（4分）（共6分）
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题型 简答
难度 中 章节 第四章第二节
页码 上册P165 知识点 次重点 分值 4
试题：
圆筒壁的定态热传导与平壁的定态热传导有何区别？ 答案与评分标准 答：圆筒壁热传导与平壁热传导的区别是圆筒壁的传热面积不是常量，是随半径而变的，且温度也是沿半径方向变化的。
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题型 简答
难度 中 章节 第四章第三节 页码 上册P168 知识点 次重点 分值 5
试题：
写出当采用平均对流传热系数时的对流传热速率方程，并说明各量的含义及单位。
答案与评分标准
答：当采用平均对流传热系数时，对流传热速率方程可表示为t S Q ?=α（1分）
Q ：通过传热面积S 的对流传热速率，W （1分）
α：平均对流传热系数)/(2℃m W （1分）
S ：对流传热面积m 2(1分)
t ?:流体与壁面（或反之）间温度差的平均值℃(1分)(共5分)
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题型 简答
难度 中 章节 第四章第三节
页码 上册P169 知识点 重点
分值 6
试题：
对流传热系数的物理意义是什么？它的单位是什么？它与导热系数有何不同？
答案与评分标准
答：由t S Q
?=α可知，对流传热系数α表示在单位温度差下单位传热面积的
对流传热速率，其单位为α),/(2℃m w 越大，表示地流传热越快。（4分） 它与导热系数λ不同，它不是物性，而是受多种因素影响的一个参数。（2分）
（共6分）
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题型 简答 难度 中 章节 第四章第四节
页码 上册P171/178 知识点 重点 分值 6
试题：
总传热系数K 的物理意义是什么？影响K 值的主要因素有哪些？在设计换热器时，K 值有哪些来源？
答案与评分标准
答：K 的物理意义是：K 在数值上等于单位传热面积、单位温度差下的传热速率。（2分） 影响K 值的主要因素有流体的物性、操作条件和换热器的类型（2分）。 在设计换热器时，K 值的来源主要有：（1） 选用生产实际的经验值 （2）实验查定 （3）计算K 值（2分） （共6分）
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题型 简答
难度 中 章节 第四章第四节
页码 上册P172 知识点 重点
分值 6
试题：
若热流体走管内，冷流体走管外，两流体通过间壁的传热包括那几个过程？ 答案与评分标准
答：包括以下三个过程：
1 热流体以对流传热方式将热量传给管内壁（2分）
2 热量由内壁面以热传导方式传给外壁面（2分）
3 热量由外壁面以对流传热的方式传给冷流体（2分）
（共4分）
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题型简答难度中章节第四章第五节
页码上册P184 知识点次重点分值 6 试题：
在使用实验得到的α关联式时，应注意哪几点？
答案与评分标准
答：应注意三点。
1 应用范围关联式中Re 、Pr等的数值范围
2 特征尺寸Nu 、Re等准数中l应如何取定
3 定性温度各准数中流体的物性应按什么温度来确定
（每点2分，共6分）
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题型简答难度中章节第四章第四节
页码上册P173 知识点重点分值 5 试题：
换热器为何应定期清洗？
答案与评分标准
答：换热器运行一段时间后，传热壁面常有污垢积存，对传热产生附加热阻，使K值下降。通常污垢热阻较壁面热阻要大，因此在设计中必须考虑其影响，运行中的换热器应定期清洗。（5分）
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题型简答难度中章节第四章第四节
页码上册P169/178 知识点重点分值 4 试题：
简述总传热速率方程的重要性。
答案与评分标准
答：总传热速率方程tm
=是传热基本方程，可以此方程为基础，将传
KS
Q?
热的主要内容联系起来，该式和热量横算式结合可解决工程上大部分的传热计算问题。（4分）
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题型简答难度中章节第四章第七节
页码上册P210 知识点重点分值 5 试题：
简述何谓强化传热？有哪三个主要途径？
答案与评分标准
答：强化传热是指提高冷热流体间的传热速率。（2分）
强化传热的主要途径有三方面：
1 增大总传热系数K，这是强化传热的重点。（1分）
2 增大传热面积S（1分）
t?（1分）
3增大平均温度差
m
（共5分）
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题型 计算 难度 中 章节 第4章第2节
页码 上册P162 知识点 重点 分值 5 试题：
一红砖平面墙厚度为500mm ，一侧壁面温度为200℃，另一侧壁面温度为30℃，红砖的导热系数可取为0.57/W （m ℃）。求：（1）通过平壁的热传导通量q 。（2）平壁内距离高温侧350mm 处的温度，℃。
答案与评分标准 解：（1）求q
已知2001=t ℃，302=t ℃，mm b 5.0=，57.0=λ/W （m ℃） 单层平壁热传导通量221/19457
.05.030
200m W b t t q =-=-=
λ（2分） （2）设平壁内距离350mm 处的温度为t ，则有：
19457
.035.0200=-=
t
q （2分） 解得：81℃57
.035
.0194200=?
-=t （1分） 化工原理习题集卡片
题型 计算 难度 中 章节 第4章第2节
页码 上册P162 知识点 重点 分值 5 试题：
用平板法测定固的导热系数。在平板一侧用电热器加热，另一侧用冷却器冷却，同时在板的两侧用热电偶测量其表面温度。若所测固体的表面积为0.012m ，厚度为20mm 。实验测得电流表读数为0.58A ，伏特计读数为100V ，两侧表面的温度分别为180℃和30℃。求：该材料的导热系数λ。
答案与评分标准
（1）由实验测得的电流和电压可求出导热量Q
W IV Q 58.0==（2分）
（2）由单层平壁热传导方程可求出λ
由s
b t t Q λ2
1-=
可得： ()()
()
℃./773.03018001.002
.058221m W t t s Qb =-?=-=
λ（2分）
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题型 计算 难度 中
章节
第4章第2节 页码 上册P163 知识点 重点 分值 9分
试题：
某炉壁由下列三种材料组成，内层是耐火砖，()℃./4.11m W =λ，mm b 2301=；中间是保温砖，()℃./15.02m W =λ，mm b 1152=；最外层是建筑砖，
()℃./8.03m W =λ，mm b 2303=。今测得其内壁温度℃9001=t ，外壁温度
℃804=t 。求（1）通过炉墙单位面积的热损失2/m W 。（2）各层的温差。（3）各层接触面的温度。（假设各层接触良好）
答案与评分标准
解：设2t 为耐火砖和保温砖之间接触面的温度。
3t 为保温砖和建筑砖之间接触面的温度。
（1） 由多层平壁定态热传导公式可以导出q ：
23
3221141673288.0767.0164.08208.023.015.0115.04.123.080900m
W b b b t t S Q q =++=++-=+
+-==
λλλ
（3分）
（2）1t ?、2t ?、3t ?分别为耐火砖层，保温砖层和建筑砖层的温差。因是多层平壁的定态热传导，故q q q q ===321（1分）
由1
11λb t q ?=
可得，℃6.1104
.123
.0673111=?==?λb q t （1分） ℃0.51615
.0115
.0673.
2
2
2=?
==?λb q t （1分）
℃5.1938
.023
.0673.
3
3
3=?
==?λb q t （1分） （3）℃4.7896.110900112=-=?-=t t t （1分）
℃4.2730.5164.789223=-=?-=t t t （1分）
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题型 计算 难度 较难
章节 第4章第2节 页码 上册P162、163 知识点
重点 分值 9
试题：
平壁炉的炉壁由三种材料所组成，内层是耐火砖，()℃./07.11m W =λ，
mm b 2001=；中间是绝缘砖，()℃./14.02m W =λ，mm b 1002=；最外层是钢板，
()℃./453m W =λ，mm b 63=。若耐火砖层内表面温度℃11501=t ，钢板外表面温
度℃304=t 。求（1）导热的热通量q 。（2）若计算结果与实验的热损失不符，分析原因并计算附加热阻附R 。
答案与评分标准
（1）由三层平壁的定态热传导公式求q
000133.0714.0187.01120
45006.014
.01.007.12.030115033
2211
41++=++-=++-==
λλλb b b t t S Q q
2/1242901
.01120
m W ==
（3分） （2） 计算结果：2/300m W q >，分析原因是：说明平壁层间接触不良，有空气层存在，产生了附加热阻附R 。（2分） 即3003
3
221
14
1=+++-=
附
R b b b t t q λλλ（2分）带入数据得：
300901.01120
＝附
R q += 解出W m R ℃＝－＝附?283.2901.03001120（2分） 化工原理习题集卡片
题型 计算 难度 较难 章节 第4章第2节
页码 上册P162、163 知识点 重点 分值 9分 试题：
某平壁炉是由一耐火砖与一层普通砖砌成，两层得厚度均为100mm ，其导热系数分别为()℃./9.0m W 及()℃./7.0m W 。待操作稳定后，测得炉壁得内表面温度为700℃，外表面温度为130℃。为减少热损失，在普通砖的外表面砌一层厚度为40mm ，导热系数为()℃./06.0m W 的保温层，待操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃，外表面温度为90℃。今设原来的两层材料导热系数不变。求：加上保温层后单位面1积炉壁的热损失比原来减少的百分数。
答案与评分标准
解：（1）加保温层前，单位面积炉壁的热损失1q 。此时，为两层平壁的热传导：
22211311/22407
.01
.09.01.0130
700m W b b t t q =+-=+
-=
λλ（3分）
（3） 加保温后，单位面积炉壁的热损失为2q ，此时为三层平壁的热传导：
23
2211412/76006
.004.07.01.09.01.090
7403m W b b b t t q =++-=+
+-=
λλλ（3分） （4）增加保温层后，热损失比原来减少的百分数为：
%5.68%1002240
706
2240%100121=?-=?-q q q 化工原理习题集卡片
题型 计算 难度 易
章节
第4章第2节 页码 上册P165 知识点 次重点 分值 5分
试题：
有一直径为mm 5.332?φ的钢管，其长度为3m ，已知管内壁温度为100℃，外壁温度为90℃。求该管的热损失为多少KW 。（已知钢管的导热系数为45()℃./m W ）
答案与评分标准
解：本题为单层圆筒壁的热传导，求热损失可用下式：
()1
221ln 12r r t t L Q λπ-=
（2分） 式中各量为：m r 0125.01=，m r 016.02=，m L 3=，℃1001=t ，℃902=t （1分）代入上式可得
()KW W Q 34.34343400125
.0016.0ln
4519010032==-??=
π（2分）
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题型 计算 难度 较难 章节 第4章2节 页码 上册P165、166 知识点 次重点 分值 10分 试题：
有一蒸汽管外径为25mm ，管外包以两层保温材料，每层厚度均为25mm ，外层与内层保温材料的导热系数之比为4/12=λλ，此时的热损失为L Q 。今将内外两层材料互换位置，且设管外壁与保温层外表面的温度均不变，则热损失为
L
Q '。求L L Q Q /'，并说明何种材料放在里层为好。 答案与评分标准
（1）蒸汽管外半径 mm r 5.122
25
1==
内层保温层外半径mm r 5.37255.122=+= 外层保温层外半径mm r 5.62255.373=+= 已知4/12=λλ，故124λλ=（2分）
（2）当导热系数小的材料包在里层时，热损失L Q 为：
()()()91.485
.375.62ln 415.125.37ln 12ln
1ln 121
31113123212131λπλλπλλπt t L t t L r r r r t t L Q L -=+-=+-=
W （3分）
（3）当导热系数大的材料包在里层时，热损失L Q '为： ()()()14.385
.375.62ln 15.125.37ln 412ln
1ln 121
31113123112231λπλλπλλπt t L t t L r r r r t t L Q L
-=+-=+-=' W （3
分）
（4）可求出：L L
Q Q /'56.114
.391
.4==，说明在圆筒壁当采用两种以上材料保温时，为减少热损失，应将λ小的材料包在里层为好。（2分）
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题型 计算 难度
中 章节 第4章第2节 页码 上册P166
知识点 次重点
分值 10
试题：
在一个mm 5.360?φ的钢管外包有两层绝热材料,里面为mm 40的氧化镁粉,平均导热系数为0.07()℃./m W ；外层为20mm 的石棉层，其平均导热系数为0.15()℃./m W ，钢的导热系数为45()℃./m W ，现测出管内壁温度为500℃，最外层温度为80℃。求（1）每米管长的热损失。（2）两层保温层界面的温度。（假
设层间接触良好）
答案与评分标准
（1） 求每米管长的热损失L
Q
，此为三层圆筒壁的热传导。
已知：℃，
℃，，，8050009.002.007.007.004.003.003.00035.00265.00265.02
053
.0414321===+==+==+===
t t m r m r m r m r
()℃./451m W =λ，()℃./07.02m W =λ，()℃./15.03m W =λ（2分）
代入下式：
()()m
W r r
r r r r t t L Q /4.19168
.11.120027.02638
07
.009.0ln 15.0103.007.0ln 07.010265.003.0ln 451805002ln 1ln 1ln 1234
323212141=++=
++-=
++-=πλλλπ （4分）
（2） 保温层界面温度3t ,可按两层圆筒壁导热来计算：
()()4.19103.007.0ln 07.010265.003.0ln 4515002ln
1ln 12323212131=+-=+-=t r r r r t t L
Q πλλπ
可解出()℃1.131,21.120027.04.19150033=+?=
-t t π
（4分）
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题型 计算 难度 中 章节 第4章第4节 页码 上册P169，170 知识点 重点 分值 8
试题：
求绝压为140KPa ，流量为1000h kg /的饱和水蒸汽冷凝后并降温到60℃时所放出的热量。用两种方法计算并比较结果。已知140KPa 水蒸汽的饱和温度为109.2℃，冷凝热为2234.4Kg KJ /，焓为2692.1Kg KJ /；60℃的水的焓为251.21Kg KJ /。
答案与评分标准
解：（1）第一种方法
()()KW H H W Q h h h 67821.2511.26923600
1000
2,1,=-?=-= （2分）
（2）第二种方法
①冷凝水的平均温度为℃6.842
60
2.10922=+=+=
t t t s m （1分） 查出84.6℃下的水的比热容为：()℃./201.4Kg KJ c p =（1分）
②水蒸气冷凝并降温放出的热量为： ()()KW T T c W r W Q s ph h h 678602.109201.43600
1000
4.223436001000.2=-?+?=-+=
（3分）
计算表明两种方法结果一样，但是第一种方法较简单。（1分）
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题型 计算 难度 中
章节
第4章第4节 页码 上册P170 知识点 重点 分值 7分
试题：
将0.417s Kg /、80℃的有机苯，通过一换热器冷却到40℃；冷却水初温为30℃，出口温度不超过35℃。假设热损失可略，已查出在平均温度下，硝基苯和水的比热容分别为1.6()℃./Kg KJ 。求：（1）冷却水用量h m /3？
（2）在（1）题中如将冷却水的流量增加到6h m /3，问此时冷却水的终温将是多少？
答案与评分标准
解：（1）当热损失可略时，求e W
由()()()可得分21221t t c W T T c W Q pc c ph h -=-=
()()
()()()
分2/59.4/4590/275.1303510187.44080106.1417.033
31221h m h Kg s Kg t t c T T c W W pc ph h c ≈==-?-??=--=
（2）此时，23,,/6t h m V c h 求=。当热损失可略时，有（水ρ取10003/m Kg ）
()()()分）
℃（分）（
182.333036001000
610187.44080106.1417.023010187.43600
1000
64080106.1417.0332233=+??
?-???=-???=
-??t t 化工原理习题集卡片
题型 计算 难度 （2）较难（1）中
章节 第4章第4节
页码 上册P177 知识点 重点 分值 12分
试题：
在一台套管式换热器中，用热水加热冷水。热水流量为2000h Kg /，进口温度为80℃，冷水流量为3000h Kg /,进口温度为10℃，热损失可略，且热水和冷水的比热容相等，都取为4.187()℃//Kg KJ 。求（1）若要求将冷水加热到30℃，此时并流和逆流的平均温度差m t ?。（2）若要将冷水加入到40℃，采用并流能否完成任务？（计算后说明）
答案与评分标准
解（1）求并流和逆流时的m t ?
① 先求都已知℃，此时1122,,,,30,t T W W c c t T c h pc ph == ()()，把已知量代入：
1221Q t t c W T T C W pc c ph h -=-= ()()分）℃（，可解出35010303600
3000
803600200022=-?=-?T c T c pc ph ② 求m t ?
并流：20
7030
1050
80＝，＝小大t t ??→→ ℃－＝－小
大
小大9.392070ln 2070ln =????=?t t t t t m （2分）
逆流：)
(2 452
40
502225.140
50405010
3050
80分℃故，
，因，小
大小大小大
=+=
?+?=
?<==??=?=?←→t t t t t t t m （2）采用并流冷却水可能达到的最高温度受到限制，在极限情况下，
2ma x 2T t =（1分）
由热量衡算式可得：()()pc ph pc c ph h c c t t c W t T c W =-=-，但1max 2max 21，
即有：℃383600
30003600200036003000
10360020008011max 2=+
?
+?
=
++=c
h c h W W W t W T t （3分） 说明：要将冷水加热到38℃以上，采用并流是无法完成的。（要加热到40℃，根本无法完成）（1分）
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题型 计算 难度 易 章节 第4章第4节
页码 上册P177、178、179 知识点 重点 分值 6 试题：
在一单壳程、四管程的列管式换热器中，用水冷却苯。苯在管内流动，进口温度为80℃，出口温度为35℃；冷却水进口温度23℃，出口温度为30℃。求两流体间的传热平均温度差m t ?。
答案与评分标准
解：题给情况为简单折流
（1） 先按逆流计算：℃℃℃℃30,23,35,802121====t t T T
12
5023
303580=?=?←→小大
，t t
℃小
大小大逆6.262050
ln 12
50ln
=-=???-?=
?t t t t t m （2分） （2） 求m t ? 参数分）
（143.623
3035
801221=--=--=
t t T T R
第一章流体流动 ?学习指导 ?一、基本要求: ?了解流体流动的基本规律，要求熟练掌握流体静力学基本方程、连续性方程、柏努利方程的内容及应用，并在此基础上解决流体输送的管路计算问题。
?二、掌握的内容 ?流体的密度和粘度的定义、单位、影响因素及数据的求取；?压强的定义、表示法及单位换算； ?流体静力学基本方程、连续性方程、柏努利方程的内容及应用； ?流动型态及其判断，雷诺准数的物理意义及计算； ?流动阻力产生的原因，流体在管内流动时流动阻力（直管阻力和局部阻力）的计算； ?简单管路的设计计算及输送能力的核算； ?管路中流体的压力、流速及流量的测量：液柱压差计、测速管（毕托管）、孔板流量计、转子流量计的工作原理、 基本结构及计算； ?因次分析法的原理、依据、结果及应用。 ?3、了解的内容 ?牛顿型流体与非牛顿型流体； ?层流内层与边界层，边界层的分离。
第一节流体的重要性质 ? 1.1.1连续介质假定 把流体视为由无数个流体微团（或流体质点）所组成，这些流体微团紧密接触，彼此没有间隙。这就是连续介质模型。流体微团（或流体质点）： 宏观上足够小，以致于可以将其看成一个几何上没有维度的点；同时微观上足够大，它里面包含着许许多多的分子，其行为已经表现出大量分子的统计学性质。 u ?? ?液体 气体流体
密度——单位体积流体的质量。 V m = ρkg/m 31.单组分密度 ) ,(T p f =ρ液体密度仅随温度变化（极高压力除外），其变 化关系可从手册中查得。 1.1.2 流体的密度
气体当压力不太高、温度不太低时，可按理想 气体状态方程计算： RT pM = ρ注意：手册中查得的气体密度均为一定压力与温度 下之值，若条件不同，则需进行换算。
天津大学专业课考研历年真题解析 ——826化工原理 主编：弘毅考研 编者：轶鸿大师 弘毅教育出品 https://www.doczj.com/doc/f36079793.html,
【资料说明】 《天津大学化工原理（826）专业历年真题》系天津大学优秀考研辅导团队集体编撰的“历年考研真题解析系列资料”之一。 历年真题是除了参考教材之外的最重要的一份资料，其实，这也是我们聚团队之力，编撰此资料的原因所在。历年真题除了能直接告诉我们历年考研试题中考了哪些内容、哪一年考试难、哪一年考试容易之外，还能告诉我们很多东西。 1.命题风格与试题难易 从历年天津大学化工原理（826）考研真题来看，化工原理考研试题有以下几个特点： ①天津大学化工原理的考研试题均来自于课本，但是这些试题并不拘泥于课本，有些题目还高于课本。其中的一些小题，也就是选择填空题以及实验题需要对基础知识有很好的掌握。当然部分基础题也有一定的难度，需要考生培养发散的思维方式，只靠记背是无法答题的。 ②天津大学化工原理的大型计算题的题型、考点均保持相同的风格不变。但是各年的考题难度有差异。例如，10年的传热题、11年的精馏题、12年的吸收题在当年来说都是相对较难的题目。那么14年的答题会是哪一个题目较难了？ ③天津大学化工原理的考研试题，总体难度是不会太难，基本题型与大家考试非常熟悉。但是，据笔者在2013年的考研过程中，最后考分不高的最直接原因是时间不够。因此，这就需要考生加强计算能力，提高对知识点的认识熟悉度。 2.考试题型与分值 天津大学化工原理考研试题有明确的考试大纲，提出考试的重、难点。考试大纲给出了各章节的分值分配，并可以从历年真题中总结题型特点。这些信息有助于大家应付这场考试，希望大家好好把握。 3.重要的已考知识点 天津大学化工原理考试试卷中，很多考点会反复出现，甚至有些题目会重复考。一方面告诉大家这是重点，另一方面也可以帮助大家记忆重要知识点，灵活的掌握各种答题方法。比如08年的干燥题与09年的干燥题基本相同，只是改变了一个条件和一个数据，问题也相同。如此相近的两年出现如此相近的两题，这说明历年考研真题在考研专业课复习过程中的重要性。再如：05年实验题中的第（1）题，在09年实验题的第（3）题有些雷同，再有，笔者记得，在05年的实验题在13年的考研题中再次出现，笔者在做05年这一题时做错了，但是考前复习后，在13年考试中，这一题时得心应手。
第七章干燥 一、名词解释 1干燥 用加热的方法除去物料中湿分的操作。 2、湿度（H） 单位质量空气中所含水分量。 3、相对湿度（） 在一定总压和温度下，湿空气中水蒸气分压与同温度下饱和水蒸气压比值。 4、饱和湿度（s） 湿空气中水蒸气分压等于同温度下水的饱和蒸汽压时的湿度。 5、湿空气的焓（I） 每kg干空气的焓与其所含Hkg水汽的焓之和。 6、湿空气比容（V H ） 1kg干空气所具有的空气及Hkg水汽所具有的总体积。 7、干球温度⑴ 用普通温度计所测得的湿空气的真实温度。 8、湿球温度（tw） 用湿球温度计所测得湿空气平衡时温度。 9、露点（td） 不饱和空气等湿冷却到饱和状态时温度。 10、绝对饱和温度（tas） 湿空气在绝热、冷却、增湿过程中达到的极限冷却温度。 11、结合水分 存在于物料毛细管中及物料细胞壁内的水分。 12、平衡水分 一定干燥条件下物料可以干燥的程度。 13、干基含水量 湿物料中水分的质量与湿物料中绝干料的质量之比。14、临界水分 恒速段与降速段交点含水量。 15、干燥速率 单位时间单位面积气化的水分质量。 二、单选择题 1、B 2、A 3、B 4、B 5、B
7、A 8、B
10、A 11、C 12、D 13、C 14、D 15、D 16、C 17、A 18 C 19、C 20、C 21、C 22、C 23、C 24、A 25、D 26、 B 27、A 三、填空题 1、高 2、对 3、上升；下降；不变；不变 4、Q=( +)(t1-t0) 5、①较大；较小②③由恒速干燥转到降速阶段的临界点 时物料中的含水率; 6、逆流 7、H=0.0235 kg 水/kg 绝干气；I = kJ/kg 绝干气 8、变大；不变；变小 9、气流；流化 10、粉粒状；起始流化速度；带出速度 11、①U=-GC dx/ (Ad B); q=Q/ (Ad 0) ②； 12、大；少；水面；流速>5m/s 13、>；< 14、湿度；温度；速度；与物料接触的状况 15、；；\ 16、在物料表面和大孔隙中附着的水份 17、咼 18、流化床干燥器 19、物料结构；含水类型；物料与空气接触方式；物料本身的温度 20、=；=；= 21、咼 四、问答题 1、答：将不饱和的空气等湿冷却至饱和状态，此时的温度称为该空气的露点td。
化工原理 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。 7．蒸馏和吸收塔设备（8分）塔板类型；板式塔的流体力学性能；填料的类型；填料塔的流体力学性能。 8．液－液萃取（9分）三元体系的液－液萃取相平衡与萃取操作原理；单级萃取过程的计算。 9．干燥（15分）湿空气的性质及湿度图；干燥过程的基本概念，干燥过程的计算（物料衡算、热量衡算）；干燥过程中的平衡关系与速率关系。 （二）【化工原理实验考试内容及比例】（25分） 1．考试内容涉及以下几个实验单相流动阻力实验；离心泵的操作和性能测定实验；流量计性能测定实验；恒压过滤常数的测定实验；对流传热系数及其准数关联式常数的测定实验；精馏塔实验；吸收塔实验；萃取塔实验；洞道干燥速率曲线测定实验。 2．考试内容涉及以下几个方面实验目的和内容、实验原理、实验流程及装置、实验方法、实验数据处理方法、实验结果分析等几个方面。 （三）【化工传递考试内容及比例】（25分） 1．微分衡算方程的推导与简化连续性方程（单组分）的推导与简化；传热微分方程的推
第七章干燥 一、名词解释 1、干燥 用加热的方法除去物料中湿分的操作。 2、湿度（H） 单位质量空气中所含水分量。 3、相对湿度（ ?） 在一定总压和温度下，湿空气中水蒸气分压与同温度下饱和水蒸气压比值。 4、饱和湿度 ) ( s ? 湿空气中水蒸气分压等于同温度下水的饱和蒸汽压时的湿度。 5、湿空气的焓（I） 每kg干空气的焓与其所含Hkg水汽的焓之和。 6、湿空气比容 ) ( H v 1kg干空气所具有的空气及Hkg水汽所具有的总体积。 7、干球温度(t) 用普通温度计所测得的湿空气的真实温度。 8、湿球温度(tw) 用湿球温度计所测得湿空气平衡时温度。 9、露点(td) 不饱和空气等湿冷却到饱和状态时温度。 10、绝对饱和温度(tas) 湿空气在绝热、冷却、增湿过程中达到的极限冷却温度。 11、结合水分 存在于物料毛细管中及物料细胞壁内的水分。 12、平衡水分 一定干燥条件下物料可以干燥的程度。 13、干基含水量 湿物料中水分的质量与湿物料中绝干料的质量之比。14、临界水分 恒速段与降速段交点含水量。 15、干燥速率 单位时间单位面积气化的水分质量。 二、单选择题 1、B 2、A 3、B 4、B 5、B 6、C 7、A 8、B
9、D 10、A 11、C 12、D 13、C 14、D 15、D 16、C 17、A 18、C 19、C 20、C 21、C 22、C 23、C 24、A 25、D 26、B 27、A 三、填空题 1、高 2、对 3、上升；下降；不变；不变 4、Q=（+）（t1-t0） 5、①较大；较小②③由恒速干燥转到降速阶段的临界点时物料中的含水率；大 6、逆流 7、H=0.0235 kg水/kg绝干气；I = kJ/kg绝干气 8、变大；不变；变小 9、气流；流化 10、粉粒状；起始流化速度；带出速度 11、①U=-GC dx/（Adθ）；q=Q/（Adθ）②； 12、大；少；水面；流速>5m/s 13、>；< 14、湿度；温度；速度；与物料接触的状况 15、；； 16、在物料表面和大孔隙中附着的水份 17、高 18、流化床干燥器 19、物料结构；含水类型；物料与空气接触方式；物料本身的温度 20、=；=；= 21、高 四、问答题 1、答：将不饱和的空气等湿冷却至饱和状态，此时的温度称为该空气的露点td。 ∵Hd = / (P－ps) ∴ps = HdP /＋Hd)
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
化工原理试题（所有试题均来自天津大学题库） [五] j05b10045考过的题目 通过连续操作的单效蒸发器，将进料量为1200Kg/h的溶液从20％浓缩至40％，进料液的温度为40℃，比热为3.86KJ/（Kg. ℃），蒸发室的压强为0.03MPa（绝压），该压强下水的蒸发潜热r’＝2335KJ/Kg，蒸发器的传热面积A＝12m2，总传热系数K＝800 W/m2·℃。试求： （1）溶液的沸点为73.9℃，计算温度差损失 （2）加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出，并忽略损失和浓缩热时，所需要的加热蒸汽温度。 已知数据如下： 压强 MPa 0.101 0.05 0.03 溶液沸点℃ 108 87.2 纯水沸点℃ 100 80.9 68.7 [五] j05b10045 （1）根据所给数据，杜林曲线的斜率为 K=（108-87.2）/（100-80.9）＝1.089 溶液的沸点 （87.2-t1）/（80.9-68.7）＝1.089 t1＝73.9℃ 沸点升高?′＝73.9-68.7＝5.2℃ （2）蒸发水量W＝F（1－X0/X1） ＝1200（1-0.2/0.4）＝600Kg/h 蒸发器的热负荷 Q＝FCo（t1－t0）＋Wr′ ＝（1200/3600）×3.86（73.9-40）＋600/3600×2335 ＝432.8Kw 所需加热蒸汽温度T Q＝KA（T－t1） T＝Q/（KA）＋t1 ＝432.8×103/（800×12）＋73.9 ＝119℃ [五] j05b10048 用一双效并流蒸发器，浓缩浓度为5％（质量百分率，下同）的水溶液，沸点进料，进料量为2000Kg/h。第一、二效的溶液沸点分别为95℃和75℃，耗用生蒸汽量为800Kg/h。各个温度下水蒸汽的汽化潜热均可取为2280KJ/Kg。试求不计热损失时的蒸发水量。 [五] j05b10048 解：第一效蒸发量： 已知：D1＝800kg/h， r1＝r1′＝2280KJ/kg， W1＝D1＝800kg/h 第二效蒸发水量： 已知：D2＝W1＝800kg/h， F2＝F1－W1＝2000-800＝1200kg/h X02＝X1＝FX0/（F－W1）＝2000×0.05/（2000-800）＝0.0833 t02＝95℃ t2＝70℃ r2＝r2′＝2280KJ/kg Cp02＝Cpw(1-X 02)=4.187×(1-0.0833) =3.84KJ/（kg·℃） D2r2＝（F2Cp02（t2－t02））/r2′＋W2 r2′ W2＝（800×2280－1200×3.84×（75－95））/2280 ＝840kg/h 蒸发水量W＝W1＋W2 ＝800＋840＝1640kg/h[五] j05a10014 在真空度为91.3KPa下，将12000Kg的饱和水急送至真空度为93.3KPa的蒸发罐内。忽略热损失。试定量说明将发生什么变化。水的平均比热为4.18 KJ/Kg·℃。当地大气压为101.3KPa饱和水的性质为真空度， KPa 温度，℃汽化热，KJ/Kg 蒸汽密度，Kg/m3 91.3 45.3 2390 0.06798 93.3 41.3 2398 0.05514 [五] j05a10014 与真空度为91.3KPa相对应得绝压为101.3-91.3＝10KPa 与真空度为93.3KPa相对应得绝压为101.3-93.3＝8KPa
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*)
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。
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
天津大学研究生院二0 0一年招收硕士生入学试题 题号： 考试科目：化工原理（含化工原理实验）页数： 一、选择与填空（20%） 1、用离心泵将某贮槽A内的液体输送到一常压设备B，若设备B变为高压设备，则泵的输液量，轴功率。 2、球形颗粒的自由沉降过程包括加速运动和等速运动两个阶段，沉降速度是指阶段中的颗粒相对于流体的运动速度。 3、通过三层平壁的定态热传导过程，各层界面接触均匀，第一层两侧面温度分别为120℃和80℃，第三层外表面温度为40℃，则第一层热阻R1与第二、三层热阻R2、R3的大小关系为。 A、R1＞(R2+ R3) B、R1＜(R2+ R3) C、R1＝(R2+ R3) D、无法确定 4、某二元物系，相对挥发度α=2.5，对n、n-1两层理论板，在全回流条件下，已知xn=0.35，则yn-1= 。 5、在吸收操作中，若c*－c ≈ci－c，则该过程为。 A、液膜控制 B、气膜控制 C、双膜控制 D、不能确定 6、分配系数kA增加，则选择性系数β。 A、减小 B、不变 C、增加 D、不确定 7、在填料塔的Δp/z—u曲线图上，有和两个折点，该两个折点将曲线分为三个区，它们分别是、、。 8、采用一定状态的空气干燥某湿物料，不能通过干燥除去。 A、结合水分 B、非结合水分 C、自由水分 D、平衡水分 二、如图所示(附件)，用离心泵将储槽A中的液体输送到高位槽B（两个槽位敞开），两槽液面保持恒定，两液面的高度差为12m，管路内径为38mm，管路总长度为50m（包括管件、阀门、流量计的当量长度）。管路上安装一孔板流量计，孔板的孔径为20mm，流量系数C0为0.63，U管压差计读数R为540mm，指示液为汞（汞的密度为13600kg/m3）。操作条件下液体密度为1260kg/m3，粘度为1×10-3Pa·s。若泵的效率为60%，试求泵的轴功率，kW。 摩擦系数可按下式计算： 滞流时，λ= 64/Re 湍流时，λ= 0.3164/Re0.25 （13％） 三、在一定条件下恒压过滤某悬浮液，实际测得K=5×10-5m2/s，Ve=0.5m3。先采用滤框尺寸为635mm×635mm×25mm的板框压滤机在同一条件下过过滤某悬浮液，欲在30min过滤时间内获得5m3滤液，试求所需滤框的个数n。（6%） 第一页，共二页 四、有一列管换热器，装有Φ25mm×2.5mm钢管300根，管长为2m。将管程的空气由20℃加热到85℃，空气流量为8000kg/h。用108℃的饱和蒸汽在壳程作为介质，水蒸气的冷凝传热膜系数为1×104W/(m2·K)。管壁及两侧污垢热阻可忽略，热损失可忽略。已知管内空气的普兰特准数Pr为0.7，雷诺准数Re为2.383×104，空气导热系数为2.85×10-2W/(m·K)，比热容为1kJ/(kg·K)。试求： （1）空气在管内的对流传热系数； （2）换热器的总传热系数（以管外表面积为基础）； （3）通过计算说明该换热器能够满足要求。（12%） 五、在一连续精馏塔中分离某理想二元混合物。已知原料液流量为100kmol/h，其组成为0.5（易挥发组分的摩尔分率，下同）；塔顶馏出液流量为50kmol/h，其组成为0.96；泡点进料；塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的1.5倍；操作条件下平均相对挥发度为2.1，每层塔板的气相默弗里板效率为0.5。（1）计算釜残液组成；
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
3.2 过滤分离原理及设备 3.2.1流体通过固定颗粒床层的流动 一、固体颗粒群的特性 ——由大小不同的颗粒组成的集合体称为颗粒群。 1.颗粒群粒度分布 颗粒群的粒度组成情况即粒径分布。可用筛分分析法测定各种尺寸颗粒所占的分率。 2.颗粒的平均粒径∑==n i pi i d x d 1p 1G G x i i =
二、固定颗粒床层的特性 ? 1. 床层的空隙率ε ?——床层中空隙体积占床层总体积的比率。 床层总体积 颗粒总体积床层体积床层总体积床层空隙体积-==ε影响因素: a.颗粒粒径的均匀性：粒径越均匀，ε越大。 b.颗粒表面的光滑性：颗粒表面越光滑，ε越小。 c.颗粒的大小：颗粒粒径越大，ε越大。 d.非球形颗粒的球形度：球形度越小，ε越小。 e.床层的堆积方式：乱堆床层ε大。 f.床层的堆积速度：堆积越快，ε越大。
2. 床层的平均自由截面积A ? ——有效流动截面积在高度范围的平均值ε==??=床层体积空隙体积床床A L A L A A 床 A A ?=ε3. 床层的比表面积 ()()a a a b ?-=?-=?==ε1床层体积 空隙体积床层体积床层体积颗粒体积颗粒表面积颗粒体积床层体积颗粒表面积
4.床层流道的当量直径de ?①将床层中的不规则通道简化为长度为le 的一组平行细管。?②细管的内表面积等于床层颗粒的全部表面积。 ?③细管的全部流动空间等于床层的空隙体积。 ()a a l l d b e e e ?-==?=??=?=?=???=?=εεεεε144444444床层总体积 床层颗粒总表面积床层颗粒总表面积 床层总体积床层颗粒总表面积 床层空隙总体积细管的全部内表面积床层的流动空间润湿周边流道截面积润湿周边流道截面积
化工原理-修订版-天津大学-上下册课后答案
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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 3(98.713.3)10atm p p p Pa =-=-?绝压真空度 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 Pa ρ=?=??-=(表压) 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 2282575(0.76) 3.7644p p d N ππ =?=??=?410 每个螺钉能承受的最大力为： p
62332.23100.014 4.96104F N π=???=?钉 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 ≈。 由静力学基本方程式知 232A C H O Hg p p gR gR ρρ≈=+ 10009.810.05136009.810.05=??+?? 7161Pa =(表压) 417161136009.810.4 6.0510B D A Hg p p p gR Pa ρ≈=+=+??=? 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) C D H 压缩空气 p
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-+ ++=+++∑
化工原理下天津大学版习题答案
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 C5H12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 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 8.000 12.472 13.300 26.600 29.484 33.425 48.873 53.200 89.000 101.300 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*) =（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A*x/P = 13.3×1/13.3 = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289 x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0 y 1 0.767 0.733 0.524 0 根据平衡数据绘出t-x-y曲线