1、1丁玉兴编化工原理习题解答第一章 流体流动与输送1. 40%糖液的比重为 1.18，试求其密度。解：由 得水td3kg/m180.水2、将以下压力单位换算为 ，且各用表压和绝对压表示。Pa（1）0.4kgf/cm解：1kgf=9.81N 2/4.0cmkgfkPa24.39108.94Pa.3kPaPOmHkakPPgakmHgkPaPOk4.98.2310.3)(53.210.831.07646.1343107625)(381.03.4910502624923真大真 真大真 大表表 大表大表 真 空 度）（ （ 真 空 度 ）（ 表 压）（ 解 ：）（3. 某果汁浓缩锅的加热蒸汽绝对压力为
2、1.4kgf/cm2，锅内的绝对压力为 400mmHg，设当地大气压为 1at，试分别以 SI 制表示蒸汽的表压力和锅内的真空度。2解： 大绝表 p103kPaatmp大 Pa453106.30110.4大绝 蒸 汽表 蒸 汽 847635绝 锅 内大真 锅 内4、当地大气压为 750mmHg 时，问位于水面下 20m 深处的绝对压是多少 Pa 和 atm?解：由题意可得： PamHg510.750PahP 531096.2810.2atmat 9.013./96.255又5. 用 U 形管压差计测定管路两点的压差。管路中气体的密度是 2kg/m3。指示液是水，读数为 500mm。计算压力差，
3、用 Pa 表示。解： PaRp 2.48951.201.5g3气水 6、管子的内经是 100mm，当 277K 的流速是 2m/s 时，求体积流量 V 时和质量流量 。时G解：由题意可得： hKgVGmdusmdhu /1065.0.156.4.3724.10/2 3时时 时 7. 比重为 1.2 的糖液，在 293K 时以 1m/s 的流速和 18.5t/h 的质量流量流过一不锈钢管。试确定该钢管的直径。解：由 得水td3kg/m102.，smu/1hG5.8ht.时3332 105.82.13604dutVG时时得： m07.8、相对密度为 0.91 的椰子油沿内径是 156mm 的钢管输
4、送，如果质量流量是 50t/h，求体积流量和流速。解：由题意可得： smsVuGKgdshtT /79.0)156.(4/0./983)/(.160/5/02333水9. 选择一水管，已知质量流量是 320t/h，要求管内流速小于 3m/s。若仓库中库存有内径为 150、175、200、250mm 四种规格的铸铁管，试问选用何种管子较为适宜？又问选定管径后管内流速是多大？如出口改用一节内径为 175mm 的水管，此时管内流速是多大？解： hkghtG/1032/03时由 得：6d42u时 smdGu /36014.3026d42 时得： m19.0则选用直径为 200mm 管子为宜。则 sGu
5、/83.260d42时如出口改用一节内径为 175mm 的水管，由于连续流动，所以流体质量流量相等，smu/7.360d42/ 时10、相对密度为 0.9 的料液从高位槽自动流入精馏塔中，塔内表压为 410 Pa,为了保持管内流速为 2m/s。试求高位槽内液面距塔进口的垂直距离。 （已知损失能量为 24.5J/，当地大气压是 1010Pa）解：由题意可得：取高位槽液面为截面 1-1，精馏塔液面为截面 2-2，取截面 2-2 为基准面，在两截面之间列出4能量衡算方程 mzkgJhkg PaPaPusmzPPugz23.7 5.24109.2081.9081.9/5.4/. 104.10410.0
6、20?21 3523 55251112 解 之 得 ：将 上 述 数 据 代 入 ， 得， ，已 知 损 大表大损11. 一水平放置的锥形管，水入口处的内径为 150mm，流速为 8m/s，绝对压强为1.47105Pa。水出口处的内径为 250mm。试求水出口处的流速和绝对压强。12、浓度为 的糖液（黏度 、密度为 ）,从加压容器经内径 6mm 的短%60cp603/1280mKg管出。问当液面高于流出口 1.8m 时，糖液流出的体积流量为多少？假定无摩擦损失，液面上的压力为 （表压） ，出口为 (一个大气压 )。2/715.mkgf at解：取加压容器口为截面 1-1，高位槽液面为截面 2-
7、2.取截面 1-1 为基准面，在两截面之间列出能量衡算方程 hmduVsmzkg PaPaPuzEPu/2.1360).(4103.2/8789.81.9/20 1073.1058.94.103.103.?0. 321 5253 54552512122 时 大表损解 之 得 ：将 上 述 数 据 代 入 ， 得， ，已 知13. 用泵从河中抽水作为喷洒冷却器用水。泵的吸入管内径为 120mm，压出管内径为80mm。水的流量是 45m3/h。水出口处比河面高 6m。大气压为 105Pa。损失能量为98.1J/kg。求泵有效功率。514、已知水的流量是每秒 15L，温度为 277K，在 钢管内流动
8、，试确定水的m2104流动形态。解：从本书附录中查得水在 277K 时 流 。水 在 管 中 的 流 动 态 为 湍则 ,40Re128505674.1.9/.)(/ 1.,5674.,10. 323 dusmsVdcpmkg15. 牛奶以 2.25L/s 的流量流过内径为 27mm 的不锈钢管。牛奶的黏度为 2.12cP，相对密度为1.03，试问该流动为层流或是湍流？16、从水塔引水至车间，采用 10.16cm 水管，其管路的计算总长度（包括直管和管件阀门的当量长度）为 150m，设水塔内水面维持恒定，且高于排水管口 12m，水温为 12，试求此管路中水的流量。解：设水塔截面 H，排水管口截
9、面 2-2，并以截面 2-2 为基准面，列出两截面间伯努利方程 )(0,0)(0)(0,12,0221221 无 泵，表 压，表 压已 知 损 HuPmzhguguPz查得水在 12时， 3/7.9k6hmudVsmsudusmusmugdlhsPau/3.9603.)106.(4.3604/.15107.20236.9Re/.,.0.15202. 0158.ee3236.7.981RRe/8.260.)1(12)(036.22 553231 时损损 量 为则 该 系 统 每 小 时 水 的 流因 此 与 假 设 值 相 等查 得算 得 得） 再 假 设（ 不 符 ， 需 重 新 假 设与 假
10、 设此 曲 线 ， 得值 ， 查根 据 此 为 ：时 ， 管 内 的校 核 假 设 是 否 正 确 ， 当得假 设 ）（设 管 内 流 速 为 ， 代 入 伯 努 利 方 程 得17. 某离心清水泵的性能表上标明允许吸上真空高度为 5.5。如泵运转地区的大气压力为 80kPa，输送 40的水。求该泵的安装高度。18、某车间排出的冷却水温度为 65，以 德流量注入一贮水池中，同时用一有水泵hm/403连续地将此冷却水送到一凉水池上方的喷头中。冷却水从喷头喷出，然后落到凉水池中，以达到冷却的目的。已知水在进入喷头前要保持 50kPa（表压）的压力，喷头入口比贮水池水面高 2m，吸入管路和压出管路的
11、损失压头分别为 0.5m 和 1m，试计算下列各项：（1）选择一台合适的离心泵，并计算泵的轴功率。（2）确定泵的安装高度（以本地区大气压计，管内动压头可忽略不计）解：已知 mhuPaPmz 5.101052123112 损，7水的65查 得 kPamkg01.25/2.9833，对该系统列伯努利方程，得 mhuPzH 7.851.983)( 211212 损在泵附录中查得 符合要求，其主要性能如下：065Is流量60 轴功率2.61kW m/3扬程11.8m 转速1450 效率74% in/r汽蚀余量2.5m轴功率： kWN57.2109836.2mhgPzv 9.351.281.923051
12、33 损允 许允 许 第二章 流体与粒子间的相对运动过程1、 计算直径 d 为 80 ，密度 的固体颗粒，分别在 20空气和水中的自m3/280mkgs由沉降速度。解：（1）在 20水中： 3/101. kPa水水 ，设沉降在层流区进行，由斯托克斯定律得： smgdus /1028.601.8.9)2()0(18)( 3620 核算： smu/1028.65.Re30360所 以 假 设 成 立 ，（2）在 20空气中的黏度为 ， 35/29.7kgPa设沉降在层流区进行，由斯托克斯定律算出：smgdus /564.0103.881.).2()10(18)( 5620 核算：8137.1073
13、.29.5648Re0 du所以假设不成立，再假设在过渡区，由斯托克斯定律得：smudsu ugs/48.0192Re1 89.2107348/48.0 )1073.29.8(3.11.9)0(7.0e)(27.356 6.05666.0 假 设 成 立核 算 ：解 之 得2、 一种测定黏度的仪器由一钢球及玻璃筒组成，测试时筒内充满被测液体，记录钢球下落一定距离的时间。今测得刚球的直径为 6mm，在糖浆下落距离为 200mm 所用时间是6.36s。已知钢球密度为 7800 ，糖浆密度为 1400 ，试计算糖浆的黏度。3/mkg3/mkg解：假设在层流区进行，由斯托克斯定律得：sPaduSadu
14、s 9.310614620Re9.3188.9)7()06(.2302320所 以 假 设 成 立 ，核 算 ：解 之 得 ：3、 粒径为 90 ，密度为 3500 的球形颗粒在 20 的水中作自由沉降，水在容器中m3/mkg的深度为 0.6m，试求颗粒沉降至容器底部需要多长时间？解：假设在层流区进行，由题意查表得：在 20水中 ，黏度为3/10mkgsPa01.由斯托克斯定律得：9)(35.410.6 194.001.9Re /88.)35()(18)(20 260 2220 sustdu smgus 所 以 假 设 成 立核 算 ： 4、 某颗粒直径为 3.5mm，密度为 1500 ，试求
15、其在常温水中的沉降速度，如果将该物3/mkg粒放在同样的水中，测得其沉降速度为 ，试求其粒径为多少？2.0解：常温水 sPakg1/103，假设在层流区进行，由斯托克斯定律得：smu ugduu smduss/279.0)01.53(18.5.3Re)(27.0 169001.345.3e /3488.)5().(8)( 6.0.330 6.002320解 之 得 ： 仑 公 式 可 得 ：设 在 过 渡 区 进 行 ， 由 艾所 以 假 设 不 成 立 ， 再 假核 算 ： smud/279.01Re 5.97.2733所 以 假 设 成 立由 于核 算 ： 由第一问可知 0.2m/s 接近
16、 0.279m/s，由艾仑公式得：10mddgdus6.202.0)1.(18.9)5(7.20Re. 6.6.0所 以 粒 子 的 直 径 为解 之 得 ： 5、 密度为 1800 的固体颗粒在 323K 和 293K 水中按斯托克斯定律沉降时，沉降速度3/kg相差多少？如果微粒的直径增加一倍，在 323K 和 293K 水中沉降时，沉降速度又相差多少？解：查附录得：323K 时 ；293K 时 sPamkg33109.54,/1.983.0,/2.已知 ，由斯托克斯公式可得3s/18kg18)(2gdus（1）则： 5.105.8.924u(293K)32d（2）当微粒直径增加 1 倍时：
17、85.105.18.9224u(93K)3）（ ）（ d或：（1）根据 得： ，18)(2gdus5214.)(520.8.9)(usmd/1362（2）当微粒直径增加 1 倍 smddu /104.105.88.92094.58.)( 26252 ）（）（116、对密度为 1120 ,含有 20%固相的悬浮液进行过滤，在过滤悬浮液 15 后，能获得3/mkg 3m湿滤渣的量是多少？已知滤渣内含水分 25%解：由题意得 kgkgVm480480%75201%)251(0能 获 得 湿 滤 渣 的 量 是7、 在实验室中用板框式压滤机对啤酒与硅藻土的混合液进行过滤。滤框空处长与宽均为810mm，
18、厚度为 45mm，共有 26 个框，过滤面积为 33 ，框内总容量为 0.760 。过滤2m3m压力为 2.5 （表压） ，测得过滤常数为： ，2/cmkgf sK/1052，滤渣体积与滤液体积之比 。试计算：301.qe 38.c（1）过滤进行到框内全部充满滤渣所需过滤时间；（2）过滤后用相当于滤液量 1/10 的清水进行横穿洗涤，求洗涤时间。解：（1）已知 ， ，由公式 得 。sK/m105223/01.mqeeeKq2s2当框内全部充满滤渣时滤液体积为 ,过滤面积 ，35.98.76V3mA238.039AVq 又由于 ，将以上数据代入上述公式，解得： 。eeK2 s1.74（2） 3.
19、01.mqe 34252 109.6).09(81)()(4)( mVAdVeEw 3.015.90in9.28.76.6)(4sdVw128、 在 的恒压下过滤某种悬浮于水中的颗粒。已知悬浮液中固相的质量分率为Pa5103.0.14，固相的密度为 2200 ，滤饼的空隙率为 0.51，过滤常数为3/mkg，过滤面积为 45 过滤阻力忽略不计，欲得滤饼体积为 0.5 ，sK/.2252 3m则所需过滤时间为多少？ .4193.508.2031. 31.0.1593838504. 245.122, 300ssKAVVmmkgmkgVmVee所 需 过 滤 时 间 为 ，过 滤 阻 力 不 计滤
20、液 体 积 为则 悬 浮 液 中 水 的 体 积 为则滤 渣 质 量 ）（得 滤 饼 孔 隙 体 积解 ： 由 水总水总 9、 某叶滤机的过滤面积为 ，在 的恒压差下过滤 4h 得到滤液 ，滤饼2mkPa21034m为不可压缩，且过滤介质阻力可忽略，试求：（1） 其他条件不变，将过滤面积增大 1 倍，过滤 4h 可得滤液多少？（2） 其他条件不变，过滤压差加倍，过滤 4h 可得滤液多少？（3） 在原条件下过滤 4h，而后用 清水洗涤滤饼，所需洗涤时间是多少？34.0m解：（1）已知 2KAV322122845.05,4. mAVKh代 入将13（2）过滤常数 502,12 KP32 6.4.0
21、5mAKV（3）洗涤速率 hVAdeEw /5.0)4(2.)()( 32）洗涤时间 hVw8.054)(11、用直径为 600mm 的标准式旋风分离器来收集药物粉尘，粉尘的密度为 2200 ，入3/mkg口空气的温度为 473K，流量为 3800 ，求临界直径。hm/3解：由题意可得： DBsPa15.04/106.25， smVhAVui /46.236./38)/(22代入上式得： muNdisee 58.610580514.3912、密度为 速溶咖啡粉，其直径为 ，用温度为 250，的热空气代入旋风3/105mkg6分离器中，进入时切线速度为 ，在分离器中旋转半径为 0.5m，求其径向
22、沉降速度。s/8将同样大小的咖啡粉粒放在同温度的静止空气中，其沉降速度又为多少？解：（1）250时， ，sPau51074.2mrsumkgmd i/18/10510.60325 ， ruisr /97.4.74.8)(522（2）250时 3/6.0mkg设粒子在层流区沉降，其最大沉降粒径为 ，层流区， 的上限值d0Re141Re0tcud则 代入斯托克斯得：pdct 18)(2gdpusccmgusc 43 2532 1059)674.0(674.0)(18 所以在层流区沉降md60csmgust /075.1074.2881.9)6.5()10.6(18)(52 第三章 传热1、载热体流
23、量为 1500kg/h，试计算以下各过程中载热体放出或得到的热量。（1）100的饱和水蒸气冷凝成 100的水；（2）比热容为 3.77 的 NaOH 溶液)/(KkgJ从 290K 加热到 370K；（3）常压下 20的空气加热到 150；（4）压力为 245kPa 的饱和蒸气冷凝成 40水。解：（1）经查表已知水的汽化焓 ，kgJh/258hWQc 1037.258106（2） hkJtpc /1024)( 51 热热（3）经查表常压下 ，KkgJ/9. kJtcQp /675.3050（4） （2719.7-167.5）1500=3.828 h/12将 50 kg100的饱和水蒸汽通入温度
24、为 20的 100kg 水中，求混合后的温度。解：当 100kg 的水由 20变为 100时需要的热量是kJt342807.410cmQp 水15查表得 100饱和水蒸气冷凝潜热为 ，只需 的水258kJ/grkgrQm8.14253蒸气就可使 100kg 的水由 20变为 100，水质量变为 114.8kg，混合后的温度为 100。3、普通砖平壁厚度为 460mm，一侧壁面温度为 200，另一侧壁面温度为 30，已知砖的平均导热系数为 ，试求：mW/(93.0)（1）通过平壁的热传导通量， ；（2）平壁内距离高温侧 300mm 处的温度。/解：（1）由导热热通量公式可得： 221 /7.34
25、)0(46.93)( mWtbqm（2）设以 x 表示沿壁方向上的距离，若在 x 处等温面上温度为 t，则时 ， 代 入 上 式 ， 得当 得 ：由 mx xttbqm3.093.07)(1189.742t4在三层平壁的热传导中，测得各层壁面温度 t1、t 2、t 3 和 t4 分别为 500、400、200和 100，试求各层热阻之比。假设各层壁面间接触良好。解：在定态热传导中，通过各层的热传导速率必相等，即, 321Q342312btAbtbtA , , 121Rtt32QRtt3QRtt ， ，3:1021t2032tt023 :1:31R5、某燃烧炉的平壁由下列依次砌成：耐火砖 导热系
26、数 mW/(05.1mb23.0)1， 壁 厚绝热转 92普通砖 （7.3 4.)3，若已知耐火砖内侧面温度为 860，耐火砖与绝热转接触面温度为 800，而绝热转与普16通砖接触面温度为 135，试求：（1）通过炉墙损失的热量， ；（2）绝热砖层厚度，m；（3）普通砖外壁面温度，/W。 解：（1）由导热热通量公式，得 9.273)806(23.51)(1 tbqm 2/mW（2） 0由 耐 火 砖 通 过 绝 热 转tqb23.)158(9.2730)(2 （3）由 可 得)(43t 4271.0934 qbt6规格为 603mm 的钢管用 30mm 厚的软木包扎，其外又用 100mm 厚的
27、保温灰包扎，以作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为110，绝热层外表面温度为 10。已知软木和保温灰的平均导热系数分别为 0.043 W/（m）和 0.07W/（m） ，试求每米管长的冷量损失量，w/m。解：已知 ， ，m03.r1m06.3.0r21m16.0.r3， ，每米管长的冷量损失量为ttWrLQ /01.256.ln07.13.6ln04.1.lnl1232 7、用 钢管输送水蒸气，为减少热损失，钢管外包扎两层绝热材料，第一层m50厚度为 30mm，第二层厚度为 50mm，管壁及两层绝热材料导热系数分别为45、0.093、0.175W/( m)，钢管内壁面温度为 300，第二层保温层
28、外表面温度为50，试求单位管长的热损失量和各层间接触界面的温度。解：管壁 W/451m80r1第一层材料 W/(m) 093.2 52第二层材料 W/(m) ， 7r3r1654， 31t 54t17)/(41.295.06ln175.8.0ln93.18.05ln41)(42lln1rl)(2/ 3314 mWrtLQ 根 据管外壁的温度为 ，则2t得：12lntLQrrLQt 9.2063.2ln/112 同理： 得：23lntrrLt 9.147529.2ln/33 管外壁与第一层绝热材料接触面温度为 299.9。设第一层与第二层绝热材料接触面温度为 =147.93t8在蒸汽管道外包扎有
29、两层厚度相等而导热系数不同的绝热层，外层的平均直径为内层的2 倍，其导热系数也为内层的 2 倍。若将两层材料互换而其他条件不变，试计算热阻的变化。说明在本题情况下，哪一种材料包扎在内层较为合适。解：由已知得 ， ， ， ，导热系数大的 材料在内时r1d3r25r2d211，2312lnlrLR导热系数小的 材料在内时， ，2 2312/ lnl1rLR，即8.35lnl21lnl123212/ rrR R/ 小的材料包扎在内层较为合适。9在套管换热器中，用冷水将硝基苯从 85冷却到 35，硝基苯流量为 2000kg/h，进出口温度分别为 20和 30，试求冷却水用量。假设换热器热损失可忽略。1
30、8解：查得平均温度下， ，kJ/g63.1cp硝 基 苯 kJ/g18.4cp水由热量衡算式得： ，即22wtwT 水水硝 基 苯硝 基 苯，得08.43586.120水 /h5.39水10、在一列管式换热器中，壳程有绝压为 180kPa 水蒸气冷凝，某种液体在管内流过，其流量为 2000kg/h，进口温度为 20，出口温度为 70，平均温度下比热容为 2.5kJ/kg,试求蒸汽用量。假设换热器热损失可忽略，壳程蒸汽冷凝后排出的为饱和水。解：180kPa 水蒸气的冷凝潜热 ，热损失可忽略kgJr/214hkrQWkJtcQp /9.21405. /105.2)7()(12蒸 汽 用 量 为 冷
31、冷11、在一套管换热器中，热流体由 300降到 200，冷流体由 30升到 150，试分别计算并流和逆流操作时的对数平均温度差。解：并流时热流体温度 300 200热t冷流体温度 30 150冷=270 =502t1t5.307lnl12ttm逆流时热流体温度 300 200热t冷流体温度 150 30冷 =150 =1701t2t8.5907lnl12ttm1912在下列的列管式换热器中，冷流体在管内流过，由 20加热到 50，热流体在壳程流动，由 100冷却到 60，试求以下两种清况下的平均温度差。（1）壳方单程，管方四程。（2）壳方二程，管方四程。解：先按逆流计算，即 t 81.4501
32、26lnlnt12/m 而 ，3.0561t-R21冷冷 热热 375.t-P12冷热 冷冷（1）对于壳方单程、管方四程查图得 ，9.0t ttm3481.9/（2）对于壳方双程、管方四程查图得 ，7.t ttm.0/ 13、在一套管换热器中，内管为 的钢管，热水在内管内流动，热水流量为5172500kg/h，进出口温度分别为 90和 50，冷水在环隙中流动，进出口温度分别为 20和30.逆流操作，若已知基于管外表面积的总传热系数为 1500w/ 。试求套管换热器的2m长度。假设换热器的热损失可忽略。解：逆流时热流体温度 90 50热t冷流体温度 30 20冷 =30 =601t2t3.406
33、lnl12ttm又 kWhJcWQph 16/0178.4509178.5)( 52 ）（热热mtdKLLAt 36.417.031563可 得 ，由2014、在一套管换热器中，苯在管内流动，流量为 3000kg/h，进出口温度分别为 80和 30，在平均温度下苯的比热容为 1.9kJ/kg,水在环隙中流动，进出口温度分别为 15和 30，逆流操作，若换热器的传热面积为 2.5，试求总传热系数。解：逆流操作热流体温度 80 30热t冷流体温度 30 15冷 =50 =151t2t1.950lnl12ttm又 kWcWQph 2.79308.36/)(2 ）（热热tKA又)23/(1089.25
34、79mWt15用压力 p=294kPa 的饱和水蒸汽（只放出潜热）将对二甲苯由 80加热到 100，对二甲苯的流量为 80 ,密度为 860 试求蒸汽用量。又当总传热系数hm/3,/3kg时，求所需的传热面积。KW./802解：查表得绝对压力 p=294kPa 的饱和水蒸汽的气化潜热为 2170kJ/kg，温度为 133，二甲苯的平均比热容 ，设蒸汽用量为 ，则（1）kJ/g8.1cp二 甲 苯 水 蒸 气m 0.3kg/s/h.922708.6r90m 水 蒸 气二 甲 苯二 甲 苯水 蒸 气（2） tKSQ，t2.435lnlt21m 2m.12.48013.t mKQS16、在一逆流操作
35、的单程列管式换热器中用冷水将 1.25kg/s 的某液体（比热容为1.9kJ/kg） ，从 80冷却到 30，水在管内流动，进出口温度分别为 20和 50，换热21器的列管直径为 ，m5.2若已知管内、管外的对流系数分别为 0.85、1.70kW/ ，试求换热器的传热面积。假2m设污垢热阻，管壁热阻及换热器的热损失均可忽略。解：逆流操作热流体温度 80 30热t冷流体温度 50 20冷 =10 =301t2t.1803lnl12ttm又 kWcWQph 75.18309.25)( ）（热热tKA又W/ 7.48502.85170id2m34.2.485mtKQAm17、在列管式换热器中，用冷水
36、冷却某油品，水在直径为 的列管内流动，已m219知管内水侧对流传热系数为 2000 W/ ，管外油侧对流传热系数为 250 W/ 。2 2该换热器使用一段时间后，管壁两侧均形成垢层，水侧垢层热阻为 0.00025 ，(W/)油侧垢层热阻为 0.0002 。管壁导热系数为 45 W/ .试求产生污垢热阻2(mW/) 2增加的百分数。解：根据题意可得：W/ ， W/ ， ，20i2502m025.Rsim/，.RsomW/ bdddi .17.15.19. ，未产生污垢层时：22（ 54.2130.29017.4521100 imdbKW/ ）2产生污垢后：32.1905.2015.9.017.4
37、5920.25111000, iimdRsdbsoK（ W/ ）2%9.1054.2391%0, K第四章 蒸发1、已知 25%NaCl 水溶液在 0.1MPa 下沸点为 107，在 0.02MPa 下沸点为 65.8，试利用杜林规则计算在 0.05MPa 下的沸点。解：经查表可得：水在常压、0.1MPa、0.02MPa、0.05MPa 下的沸点分别为 100、99、60.1、81.2，又由杜林规则可得：mktw1.608.59706.21mk代 入 可 得下将 水 在 .81.21wwtMPatt81t2、试计算密度为 1200 的溶液在蒸发时因液柱压头引起的温度差损失（已知蒸发器加3/mk
38、g热管底端以上液柱深度为 2m，液面操作压强为 20kPa(绝压)） 。解：由静力学基本方程，得 kPaghP76.31028.91020 静23经查表 20kPa 下饱和蒸气温度为 60.1，31.76kPa 下饱和蒸气温度为 689.716080, pt二3、当二次蒸汽的压强为 19.62kPa 时，试计算 24.24%NaCl 水溶液的沸点升高值为多少？解：经查表：浓度为 24.24%的 NaCl 水溶液在常压下的沸点为 107710,0经查表可得 19.62kPa 时，水蒸气的饱和温度为 T=60.1 =333.25K，其潜热kgJr/9.2354 76.092354/.016.016
39、.2 rTf357.,4、在传热面积为 85的单效蒸发器中，每小时蒸发 1600kg 浓度为 10%的某种水溶液，原料液温度为 30，蒸发操作的平均压强为 100kPa，加热蒸汽总压为 200kPa，已估计出有效温度差为 12，试求完成液浓度。已知蒸发器的传热系数为 900 ，热损失取为蒸发KmW2/器传热量的 5%，设溶液比热近似取为 。)/(0.4kgJc解：1） 、 kgJPa/205.1:二二二2） 、 kJ/96.:二二3） 、总传热量: Wt18250AQ4)、溶液沸点： t.32.15） 、原料液由 30 泡点（108.2）所需有效热量ktcmp 6.12830.187.601
40、6)、汽化过程所需有效热量 2259rQ7） 、蒸发器热损失为： 05.1Q24 05.105.212121 QQ hkgskgm/3.8/3.59680.28） 、 %116x .3x5、某真空蒸发器中每小时蒸发 kg、浓度为 8%的 水溶液。原料液温度为 75，410aOHN蒸发室压强为 40kPa（绝压） ，加热蒸汽绝对压强为 200kPa。完成液浓度为 42.5%，试求蒸发器的传热面积和加热蒸汽量。已知蒸发器的传热系数 ,热损失为总传热量Km2950W/的 3%，并忽略静压效应，设溶液比热近似取为 。kgJco.4解：水分蒸发量；hx /817425.01-1FW0查得 40kPa（绝
41、压）下水的沸点为 75，汽化热为 2312 ；kgJ/200kPa（绝压）下水的沸点为 120.2，汽化热为 2205 ；查得 101.3kPa（绝压）下 水溶液的沸点为 102，水的沸点为 100aOHN 210/0校正次数 849.0231/75016./6. rTf溶液的沸点升高 f.849/ 溶液的沸点为 t.7.51 , LQtFcWr0/DDr03. hkgr /8062597. )7.6(.41897.1/ 传热面积25231 5.1067.2.095586mtKDrtQAsm 第五章 蒸馏1、已知苯甲苯混合液中苯的质量分率为 0.25，试求其摩尔分率和混合液的平均分子量。解：
42、1BA苯： 28.09/75.8/2.0/ BAMx甲苯： 7./././BAB平均分子量： )/(08.920782kmolgx2、 （1）含乙醇 0.12（质量分数）的水溶液，其摩尔分率为多少？（2）乙醇水恒沸物中乙醇含量为 0.894（摩尔分率） ，其质量分率为多少？解：（1） 051.8/.46/12.0/ BAAMx（2） 1B956.018)4.0(6894.0.BAx3、苯甲苯混合液在压强为 101.33kPa 下的 t-x-y 图见本章图 5-1，若混合液中苯初始组成为 0.5（摩尔分率） ，试求：（1）该溶液的泡点温度及其瞬间平衡气相组成；26（2）将该混合液加热到 95时，
43、试问溶液处于什么状态？各项组成为若干？（3）将该溶液加热到什么温度，才能使其全部气化为饱和蒸气，此时的蒸气组成为若干？解：（1）泡点为 92， ，75.0Ay 25.07.1ABy（2）95溶液处于气液共存区， 64.x，（3）将该溶液加热到 98时，溶液全部气化为饱和蒸气。此时气相中轻组分含量为 0.5。4、苯甲苯混合液中苯的初始组分为 0.4（摩尔分率，下同） ，若将其在一定总压下部分汽化，测得平衡液相组分为 0.258，气相组成为 0.455，试求该条件下的气液比。解：由题意可得：FWDxx即 F4.0258.4.0设原料量 F=1mol解得： , 气液比197558.20.14WD5、
44、某两组分理想溶液，在总压为 26.7kPa 下的泡点温度为 45，试求气液平衡组成和物系的相对挥发度，设在 45下，组分的饱和蒸气压为。kPakaPBA8.98.2900，解：根据泡点方程，得16.084.184.92.70ABBx根据露点方程，得06.94.172.0AByxP27又由 得 0BAP02.38.9气相中轻组分含量为 0.94，重组分含量为 0.06；液相中轻组分含量为0.84，重组分含量为 0.16；物系的相对挥发度为 3.02。6、在连续精馏塔中分离二硫化碳（A）和四氯化碳（B）混合液，原料液流量为1000kg/h，组成为 0.30（组分 A 质量分数，下同） ，若要求釜残液组成不大于 0.05，馏出液中二硫化碳回收率为 90%，试求馏出液流量和组成(组分 A 的摩尔分率)。 解：二硫化碳的分子质量为 76kg/kmol，四氯化碳的分子质量为154kg/kmol，原料液组成（摩尔分率）为 46.015/7.6/3.0Fx原料液的平均分子质量为 )/(2.84kmolgM原料液摩尔流量为 )/(.821hkmol釜残液组成为 09654/976/Wx由全塔物料衡算可得：总物料： （1）.8DF易挥发组分 A： （2）WFxx代入上式（2）得： 096.4.789.046.7解得： )/(hkmol)/(1. hkmolFD
