化工原理杨祖荣1-7章习题答案(完美排版).docx
第一章流体流淌与1.fc½机”<2>其次章非均相物系分别<32）第三，传熟（42）第四章蒸发（69）第五章代粒取（73>第六章蒸馆（95）第七章固体干燥<9）第三章传热I、某加热器外面包了一层厚为30Omm的绝缘材料该材料的导热系数为0.16W，(nC),已测对该绝缘层外缘制度为30C,更加热器外壁25Omm处为75C,试求加热器外里面海度为多少？解：2=k=*.A仇bXT1.jA+鸟齐经+75=30(rcb,1.*0050.16,0J62、某燃烧炉的平壁由下列三种时依次砌成；耐火畦分尸230mm.z=1.05W(m-C)绝热砖6>23Omm,Z>=0.1.51W(mV)建筑砖<=240mm.右=0.93W(mC)已知耐火砖内射温度为100oC,耐火砖与绝热游界而处的温度为940C,要求绝热破与建筑游界面处的温度不得超过138C,试求:(I)绝热层露几块绝热跌：(2)一般破外侧温度为多少？解：I)=?。|一?2b1.b2;石100o-940940-138,rt-z-zz-：273.90.23g1.050.151：.h,=0.442m230mm<b2=442mm<23()×2mm则：绝热层需两块绝热砖.940720.46().151=273.9.I1=1.()5.6,C<138z,C(2)1.,-?2=X.=2739=西Jb0.24?演.4=34.93、S50x5mn的不物纲管,导热系数力=16W/（mK）,外面包袱厚度为30mm导热系数3=0.2W<m-K）的石棉保哥层.若钢管的内衣面温度为623K,保温层外发面温度为373K.试求每米管长的热损失及铜管外表面的温度.解：已知钢管的内半径r1=竺尹-20mm钢管的外半径q=m=25mm保温层的外半itr=25+30=55mm211x1.(623-37¾1570依据式（31.2a）,每米管长的热损失I1.25I155=0.014+3.94In+In16200.225由于是定态热传导,故各层传导的热地应当相等，可得到钢管外表面的温度Sft=f1.-In立=623-×-In=622K211211×1.16204.3603Inn的铝合佥管（导热系数近似按钢管选取），外面依次包有一层30mm的石棉和30mm的软木.石棉和软木的导热系数分别为O.I6W（mK）和0.04W（mK）（管外涂防水股,以免水汽港人后发生冷凝及冻结）.（1）己知管内壁if1.度为-HOC,软木外侧温度为10T,求每米管长上损失的冷附：<2>计算出铜、石棉及软木层各层热阻在总热阻中所占的百分数：<3>若将两层保温材料支换（各层厚度仍为30mm）,铜管内壁面温度仍为-IIOC,作为近似计算,假设业外层的石棉层表面温段仍为IoC.求此时旬米管长损失的冷城提示：保温层互换后，保温层外壁面与空气间的时流传热膜系数与互换前相同.解：(1)1.-norQ«ior=OO27mr2-0.030m八*0.06Omq=0.090mW=45W*mK)2=6W(m-K)zj=ftO4W(mK)每米管长损失的冷心&誓一三73">d湍流=4.82(0.7<Pr<160)0.6257P/.=M=0.7225x.0-x4.74x.0-=-=100>6Od0.02水被加热，«=0.4,得:«=0.023-Re1.>sPrIw=O.O23x0.02×(2.73×IO*)ft8(4.82严=477W(m-oC)7、一列湃式换热器，由38根25×2,5m的无缱铜管组成，笨在管内以8.32kgs的流速通过，从80C冷却至20C.求笨对管壁的对流传热系数：若流速增加一倍其他条件不变.对流传热系数乂有何变更？解：定性温度睦=至詈=so>c查得呆在50C时的物性参数：P=860kgmM=I.8OkMkg-',C),=0.45mPa-s,x=0,1.4W(moC)管内径为：rf=25-2×2.5=2Omm=O.2mmf8.32A。，.it=；=0.8InVsPA86OxO.785×O.O22×38Re=妞=。g°川方=§(吠d>I°，湍流0.45×103Pf=M=0.45x1.Q-tx.8x.0S79(07<Pr<160)0.14笨被冷却.i=03.MJ：=0.023-Rc"xPr"-'=0023×-×(3.096x104)ox(5.79)03=IO67U7(n-°C)d0.02(2)流速增加一倍，W=2"其他条件不变由于aQCRe"*a"所以1="也严=1067X2ft=1858W(nroQU8、质豉分数为98%,密度产1.800kgm'的酸酸，以ImA的液速在套管换热器的内管中被冷却，进、出口温度分别为90C和50C,内管巴径为</>25x2.5mu管内壁平均温度为60C。试求<酸对管壁的对流传热系数.已知701C能酸的物性参数如下：C1.r=1.528kJ(kgoC).j=6.4mPas.；=0.365W.'(m°C)壁温60C时的破酸舜度=8.4mPa-s(1267W/(m2)>解：定性温度1.=竺争=70。C查得硫艘在70C时的初性参数：cp-1.52J1.'kgC.-6.4mPas,=O.365W1.(mC)壁温60C时的硫酸黏度=8.4mPa-s因为钻度较大,故用式<3-16)计算&-0.027/四.。、上严dPb一，02可力00=5625<10,过渡流M6.4×IO3Rrr64×IOjX1.528x10'Pr-三2680.365=O.O27365(5625)o×(26.8>a,x(64x1.0-)0u=14ISW(m1oC)0.028.4XIOT过渡液校正=0.8934605,6×IO,ZZ1“,一Rcix(5625严a11=tt=i4180.8934=1267W(m"C9、原油在<9x6m的管式炉对波段的管内以0.5m大的流速流过而被加热.管长6m.已知管内壁涉位为I5(C,添油的平均温度为40C,试求取油在管内的对流传热系数.已知脏油的物性参数为：p-850km,.<,-2kMkgoC>,-26<nPas.-0.13W<moCj,B0.001KMC)原油150C时的黏度w=3.0mPas解：原油在管内流淌的心&=皿=0377x05：850=259(层流)M26x1.(3P,=3=26xM'2x"=400MEO)A0.13RePr-12594(W×-6462>10x'=)=,2×,°4W/44稀溶液：X=X=I(XM)/18W=2444.vW=2444×3.33IOT=O.8IkgV=2444×1.2×10-*=0.29kgVV=0.81-0.29=0.52kg5.用清水逆流汲取混合气中的匆.进入常H(汲取塔的气体含织6%(体积,M的汲取率为93.3%.溶液出11浓度为0.012(摩尔比,便作条件下相平衡关系为广=252X.试用气相摩尔比我示塔顶和塔底处汲取的推动力，好：Y,=U-=-°：3-=0.0My；=2.52X1=2.52×().012=0.03024'1.-y11-0.06r2=Y,-W)=0.064(-0.933)=0.00429;=2.52x,=2.52Xo=O塔顶：2=-r；=0.00429=0.00429塔底：AX=Y-R=().0M-0.三124=0.0S46.在总乐IO1.JkPa,淑度30C的条件下.SO?摩尔分率为0.3的混合气体与SOz摩尔分率为0.01的水溶液相接触.试问：（1）从液相分析SS的传质方向：（2）从气相分析,其他条件不变温度降到OC时Seh的传质方向：（3）其他条件不变，从气相分析，总压提高到202.6kPa时SO：的性质方向，并计算以液相摩尔分率差及气相摩尔率差表示的传麻推动力。伸：（1）查得在总压101.3kPa,温度301C条件下SOJ在水中的亨利系数E=4850kPa所以47.88E4850Ifi=p101.3从液相分析所以.气相主体中空气情性组分）的分压pBi="-pAE01.3-20.26=81.NkP“气液界面上的空气（恰性组分）的分压Ph=P-PAHo1.3-O=IO1.3kPa空气在气相主体和界面上分压的对数平均值为：P101.3-81.04Io.In81.04-9().8kPa=-%20.26-0)8314×2930.00190.8=1.67XI1.kmOMm2s)8.在总代为100kPa、温度为30C时,用清水汲取混合气体中的虬气相传质系数人=3.X4×10,'kmo1.'（m-skPa）.液相传质系数跳=1.83X10"mk假设此操作条件下的平衡关系听从亨利定律.测得液相溶质摩尔分率为0.05,其气相平衡分压为6.7kPa,求当塔内某豉面上气'液现成分别为产0.0S,X=O.01时<1）以<"a-/，：>、（。；一CA）衣示的传质总推动力及相应的传质速率、总传质系数：（2）分析该过程的限制因素.幡依据亨利定律K=PA=2三=IXkPaX0.05相平衡常数，=W=需=1.M溶解度常数H=a=上鼻=0.4146EMk134x18以气相分压差（pA-p；）表示总推动力时：PA-/<=1«）×0.05-134×0.01=3.66kPa=一+=!+!一-=13180+260417=273597KGHk1.kG0.4146×1.83×1043.86x10“KG=3.661.OFkmo1.<m2«skPa>NB=KC(PA-p；)=3.66XIO6×3.66=1.34XIOjkmo1.(11s)以(C：-幺表示的传质总推动力时:().010.99x18/1000=0.56k11>1.,1mc：-ca=0.4146×100X0.05-0.56=1.513kmo1.mj=8.8×IO-6msKii3.66x10670.4146NK=K1.(c'-CA)=8.8X10*×3=1.3314XIO5kmo1.(m:s)(2)与PA-/；)表示的传质总推动力相应的传质阻力为273597(m2skPa)/kmo1.：其中气相阻力为-=13180m2skPak111.:AG液相阻力-=260417m'skPa/kmo1.；Hk1.气相阻力占总阻力的百分数为00=95.2%.273597故该传质过程为气股限制过程.9.若汲取系统听从亨利定律或平衡关系在计算莅围为I1.线，界面上气液两相平衡，推导出K1.与丘、kc的关系.好：因汲取系统听从亨利定律或平衡关系在计算葩阳为宜线C*A=HPA界面上气液两相平衡C
