1、课外练习课外练习 答案答案一、填空题 ( 共 11 题21 分 )1.1；202. 微观；宏观3.降低;增大。4.80 Wm-2K-15. 增大；减小。6.型态；4000；11047.1；0。8. 传质单元高度;传质单元数9.套管式热交换器；蛇管式热交换器；夹套式热交换器；列管式热交换器；板式热交换器（要求答出其中四种）10.定常（定态） ；不可压缩11. 8.010-4Pas。12.定常（定态） ；不定常（不定态） ；稳定；不稳定13.腾涌；沟流14.对角线;对角线;平衡线;平衡线15.传热平均温差大（即传热速率快） ；易于控制物料的出口温度16.完全无；活塞流；完全；全混流17. 2；1.
2、251.2218.19.回流液量馏出液量;提高;增大精馏段20.冷流体流量增加;大21.流体充满导管作定态流动；不可压缩；质量守恒22.kgm-1s-223.24.降低；增大；增大；降低。25.降低;提高。26.少；小。27.24.5；2.94106；4.18；2.0910328. 完全无返混29. 层流；湍流；雷诺数 Re。30. 理论板数;能耗31.自由电子的运动、分子的振动或分子扩散；流体质点的相对位移32.1；1104；9.8066510433.ML-1T-134.35.流体机械能守恒与转换；压强差；转子位置。36.分子扩散;涡流扩散。37.饱和水蒸气；溶液38.ADCEB。39.经验
3、；数学模拟40. Z1+gp1+gu221+He=Z2+gp2+gu222+fH，JN-1或 m（流体柱） 。41.气膜;气膜;液膜;液膜42.升高；下降。43. Pas；1103Pas44.10；20。45.减小；减少；减小。46.沸点或挥发度;气、液相47.增大传热面积；提高板的刚性；促进湍流48. 增大；减小。49.完全无；活塞流；完全；全混流50.定常（定态） ；不定常（不定态） ；稳定；不稳定51.Vn1000 22.4A;AA22.41000Vnn52.1传热膜系数大；传热膜系数小53.0.981；9.81102kgm-3。二二.判断题判断题1 正确2. 正确3. 是4. 错误5.
4、错误6.正确7.错误8.错误9. 错误10. 正确11.正确12.正确13.错误；14. 正确15. 正确16.正确17.错误18.错误19.正确20.错误21. 错误22.正确23.错误24.正确25. 正确26.错误27.错误28.错误29.错误30.正确31.错误32. 正确33. 正确34.正确35.错误36.错误37.错误38.错误39.错误40. 错误41.错误42.正确43. 错误44. 错误45.错误46. 正确47.正确48. 正确49.正确50. 错误51. 错误52.正确53.错误三三.选择题选择题1.B2.B3.A4.B5.B6.B7.C8.B9.D10.C11.D12
5、.D13.C14.B15. B16.C17.A18.C19.D20.A21.A22.A23.D24.A25.D26.B27.C28.A29. D30.B31.D32. D33.D34. C35.B36.C37.C38.A39.A40.B41.D42.C43.B44.C45.B46.D47.C48.C49.C50.D51.A52.C53.B54.B55.D56.A57.A58.B59.A60.B四四.计算题计算题1.先求作用于孔盖内侧的压强。设作用于人孔盖的平均压强等于作用于盖中心点的压强。以罐底为基准水平面，压强以表压计算，则Z1=10.4 mZ2=0.8 mp1=0=0.981000=980
6、 kgm-3p2=p1+g(Z1-Z2)=0+9809.81(10.4-0.8)=9.23104Nm-2人孔盖上所承受的全部压力 F 为：F= p2s=9.23104(26 . 04)=2.61104N2.=121= -1yA, 0=0.5(因 cA=cB)(-rA)=kcA0,AAA0,A1)1 (xyxc=kcAA0,A5 . 01)1 (xxc按一维拟均相活塞流模型计算空时:=cA, 0Axrx0A)(d=cA, 0Axcxxckx0AA0,AAd)1 (5 . 01=1kcAxxxx0AAAd)1 (5 . 01=1kcAxxxx0AAAd)1 (22=1kcAxxxx0AAA2d)1
7、 (2d(=12kcxA-ln(1-xA)00 7 .=1200965 .0.7-ln0.3=9.865 s催化剂床层体积:Vc=9.8650.8=7.89 m3催化剂床层空隙体积为:7.890.4=3.16 m3。3.Rmin=qqqdxyyx-=qqqxyy-950. 0=1.137yq=qqxx) 1-(+1=qqxx50. 1+150. 2xq=0.4873yq=0.7038yq=1qqxq-1fqx0.7038=1qq0.4873-04001.q q=1.403故为冷液进料。4.q cTTmp()21=2036001.0103(50-15)=194 W=KATm=K d lTm式中：
8、K= 1212=500050500050=49.5 Wm-2K-1T1=TT12=85-50=35 ,T2=TT21=45-15=30 Tm=TT122=35302=32.5 , 即Tm=32.5 K由此可得：l=K d Tm=1944953140017325.=2.3 m。5. 由题设知，消耗速度与浓度无关，故反应为一级，即 xA=1-e-kt,t=111kxlnA34=11102kln.k=6.5610-3min-1=1.0910-4s-1由此可得消耗速度方程：(-rA)=1.0910-4cAkmolm-3s-16.(1) 因为是气液混合物进料， 所以 q 等于原料中液相所占的摩尔分率。
9、即 q=1-3231(2)yq=251251.( .)xxqqyq=23231044231xq.联立解得：xq=0.37yq=0.59(3) Rmin=xyyxqqqd0957059059037.=1.677. 原装蛇管)(12TTcqpm=KAmTmT=2)2585()1585(=65 （亦即mT=65 K）mq4.18103(25-15)=65KAKAqm=)1525(1018. 4653=1.5610-3kgW-1（1）蛇管长度增加 3 倍，则传热面积 A=3A设增长蛇管后，冷却水出口温度为 2T，则)(1 2TTcqpm=K3A mT mT=2)85()1585( 2T=2155 2T
10、KAqm=)15(1018. 4)2155(3 23 2TT=1.5610-3kgW-1由此解得: 2T=41.2 。8.对 11 和 33 截面（如图所示） ：gZ1=21u2+fh=21u2+(0.5+2) u2u2=31gZ1=31g3=g=9.81 m2s-2对 22 和 33 截面：2p+ gZ2=hf(BC)+3p=2u2+3p则 B 点的真空度=(p3-p2)=( gZ2-2u2)=(9.814-29.81) 1500=2.94104Pa9.精馏段：yn +1=1RRxn+1dRx=0.75xn+0.25xd提馏段：ym +1=1.20 xm-0.0225因是泡点下的液体进料y=
11、0.75xf+0.25xd=0.750.55+0.25xdy=1.20 xf-0.0225=1.200.55-0.0225xd=0.90当 xm=xw时 ym +1=xwxw=1.20 xw-0.0225xw=0.1125Ff= Fd+FwFfxf=Fdxd+ Fwxw100= Fd+Fw1000.55=0.9Fd+(100-Fd)0.1125Fd=56 kmolh-1Fw=44 kmolh-110.T =416 KT=399.4 KmT=416-399.4=16.6 K=0.7602.14106=1.63106W实际需要的传热面积A=mTK=6 .1616001063. 16=61.4 m2
12、选用蒸发器的传热面积A =65 m2A A,可行。11.=cxrxkcxA,0AAAA,0A()().(. )108197108108232=1.269103minqV ,0=VR3631269103.=2.8610-3m3min-1=4.7710-5m3s-112.以圆孔中心处为基准，该处的静压强为：p=gh =9609.819.88=9.30104Pa由力平衡：pA=Ndt24所以螺钉的个数 N=272401. 041087. 68 . 041030. 9=8.669 个13.(1)Y1=Y1-mX1=0.020-1.50.008=0.0080Y2=Y2-mX2=0.0040-0=0.00
13、40Ym=YYYY1212ln=0008000400080004.ln.=5.7710-3N0G=YYYm12=0020004577103.=2.77H0G=HN0G=80277.=2.89 m(2) 当 Y2=0.002 时,FFCB=YYXX1212=002000040000800.=2.0X1=YYFFCB12+X2=00200002020.+0=0.0090Y1=Y1-mX1=0.020-1.50.009=0.0065Y2=Y2-mX2=0.002-0=0.0020Ym=YYYY1212ln=00065000200006500020.ln.=3.8210-3N0G=YYYm12=002
14、000020382103.=4.7H=H0GN0G=2.984.7=14 m14.=)(21TTcqpm=36007200.84103(50-30)=3.36103W并流时:mT(并)=530ln530=14.0 A(并)=)(并mTKQ=0 .141101036. 33=2.18 m22 m2,故并流不合用。逆流时:mT(逆)=1025ln1025=16.4 A(逆)=)(逆mTKQ=4 .161101036. 33=1.86 m22 m2,故采用逆流操作可满足要求。15.由于两个反应器（N=2）容积相等，所以1=2=N则xA=1-21)11(k1=111116310110813kx().(
15、.)A =1.962102s每个反应器有效容积：V1=qV ,01=144243600.1.962102=3.2710-2m3总有效容积：V=2 V1=23.2710-2=6.5410-2m316.设细管内的水不流动， 对 11 和 22 截面（如图所示） ：1p+221u=2p+222u其中：u1=24dqV=203. 036008 . 44=1.9 ms-1（注：大气压强近似取 1.0105Pa）u2=(21dd)2u1=(830)21.9=26.7 ms-1，p1=4.0105Pa（绝对压强）解得：p2= p1-2(2122uu)=4.0105-21000(26.72-1.92)=4.5
16、104Pa（绝对压强）而 p2+gh=4.5104+1039.814=8.4104Pa105Pa则细管内的水向上流动。17.(1) Y1=yy111=003810038.=0.0395y2=y1(1-)=0.03955(1-0.98)=7.910-4FB=5800224 .(1-y1)=5800224 .(1-0.038)=249 kmolh-1(FFCB)min=YYYmX1212=00397910003951204.=1.18FC=1.6(FFCB)minFB=1.61.18249=470 kmolh-1qm,C=47018=8.5103kgh-1(2) H=H0GN0GH0G=FK aS
17、BY=2491504142( . )=1.08 m (式中 KYa=41.67 mol m-3 s-1=150 kmol m-3 h-1)N0G=YYYm12式中：Y1*=1.2X1=1.2CBFF(Y1-Y2)=003957910161184.1.2=0.0246Y2*=1.2X2=1.20=0Ym=(*)(*)ln*YYYYYYYY11221122=( .)( .)ln.00395002467910000395002467910044=4.810-3N0G=YYYm12=0039579104.4.810-3=8.0因此可得：H=1.088.0=8.6 m18.=K Tm qcTmp,22=
18、111.0103(400300)=1.1106WTm=TT122=()()5004004203002=110 KK=1000 Wm-2K-1A=111010001106. =10 m2。19解：取河面为 11 截面，输水管路出口为 22 截面，并以 11 截面为基准面，列伯努利方程：Z1+gp1+gu221+ He= Z2+gp2+gu222+fH(12)式中：Z1=0，Z2=6 m，p1= p2，u10，fH(12)=81. 920=2.04 mu2=215. 043600/72=1.15 ms-1He=6+81. 9213. 12+2.04=8.11 mNe= HeqVg=8.117236
19、0010009.81=1.59103W=1.59 kW20. 解： （1）确定达到要求的转化率所需反应时间：代入数据得t1000 s(2）计算反应器体积,00011ln()(1)1AAxxAAAAAAdxdxtcrkxkx3314100030()()0.9012360060RmVv tthmh32 . 175. 0/9 . 0mVVR21.泵的压头：He=(Z2- Z1)+gpp12Z2- Z1=0.5 mp2=1.67105Pa(表压)p1=-2.13104Pa(表压)He=0.5+81. 91000)1013. 2(1067. 145=19.7 m(H2O)泵的效率：=NgqHVe=100
20、009. 181. 910003600107 .19=49%22. 首先通过已知 Z=3m，以及未改变条件时的数据，和 Z 的计算公式，求出aKG即已知 Z , y1, y2, x2, m , V , L , P 可求aKG， 然后通过改变条件， 对 Z 计算式各种参数的影响，分别计算新的 Z。LmVmxymxyLmVLmVPaKVZG22211ln11从上式看出：（1）总压 P 对 m 有影响，对 Z 有影响。（2）液体流量 L，对 Z 有明显影响。（3）气体流量 V，对aKG有影响，对 Z 有影响。一、求现有条件下的aKG113122221121221214615. 0 42. 00006
21、. 006. 042. 01ln8 .42209 . 0113 .1013201ln118 .4218/7702029/5803 .101 , 3 , 0 , 9 . 00006. 006. 099. 011 , 06. 0kPahmkmolkPamhmkmolaKLmVmxymxyLmVLmVPaKVZhmkmolVhmkmolVkPaPmZxmyyyGG二分别计算： mLVmxmyxmyLVmLVmPaKVZPmPmPmmPEPEExPkPaPG184. 1 21. 00006. 006. 021. 01ln8 .422045. 0116 .2024615. 020 1ln11 45. 0
22、6 .202/3 .1019 . 0/ ,6 .202 12221 无关与时，由于亨利定律中 mZLLLmVmxymxyLmVLmVPaKVZG37. 2 21. 00006. 006. 021. 01ln6 .85209 . 0113 .1014615. 020 6 .858 .4222 1ln11 2222125. 解：3432131RTTRRTT256. 0,67. 6,230. 03332222111ARARAR得：20.200m，即保温层厚度为 0.200m。26 解：1. Hg（6.8-47.379*103/971.8*9.81）-1.20.63m2. Hg（6.8-47.379*
23、103/971.8*9.81）-2.0-0.17m点评：此题复习了以下知识点： 1总压对相平衡系数 m 的影响，总压增加，m 变小， 平衡线愈靠近横轴，传质推动力增大，所以 Z 变小，由 3m 减少至 1.184m。 2液体流量增大、操作线方程斜率（L/V）增大，传质推动力亦增大，所以 Z 变小。 3气体流量增大、操作线方程斜率（L/V）减小，传质推动力减小，传质单元数量是增大的。 气体流量增大、 气相传质总系数aKG也增大 20.8， 传质单元高度 paKVG总的影响是增大 20.2。两个增大的影响因素，使 Z 增大较多，由 3m 增至 8.67m。 351332211tq27 解： （a）
24、R=8.314Jmol-1K-1,l=0.1m，得：NA=( D/RTl )(pA,1- pA,2)= 0.2310-4m2s-1(1.013104Pa-7.01103Pa)/ (8.314Jmol-1K-1298K0.1m)=3.73210-4molm-2s-1(b) pB,1=p- pA,1=1.013105Pa-1.013104Pa=9.027104PapB,2= p- pA,2=1.013105Pa-7.01103Pa=9.429104PaNB=( D/RTl )(pB,1- pB,2)=-3.73210-4molm-2s-1即 NA- NB。可见 A 与 B 为等物质的量反向扩散。2
25、8. 1. 解： 1.由出口示踪剂浓度稳定在 7.7*10-3molm-3不变和阶梯输入法的特点可判断， 示踪 剂 初 始 浓 度 为 7.7*10-3molm-3， 当 t=15s,c=0.5*10-3molm-3时 ， F(15) 0.5*10-3molm-3/7.7*10-3molm-30.065（F(t)c（t）/c。 ） ，同理可得其它数值。t/s01525354555657595105F(t)00.0650.130.260.520.7140.8440.9091.01.0作 F(t)-t 曲线图过 t=55s 作 B 点的切线 AB，其斜率为 0.015，即该点的分布密度函数 E(55)为 0.015s-1。29.解：一级反应转化率xA=1-e-kt,以xA=0.9,求得 k=-ln0.1/30,带入上式得 0.99=1-e-kt,计算t=60s,故还需要 30s。30. 解：根据 u1/u2=d2/d1得 uB=0.03322.5/0.0472=1.23m/s由伯努利方程可得：uA2/2+pA/= uB2/2+pB/+hfpA- pB=(uB2/2- uA2/2+hf)=-867Pa=-88.6mmH2O
