1、制药化工原理习题答案制药化工原理习题答案【篇一：制药工程化工原理期中考试答案】_:号学 线 _:名封姓 _:密.级班 _:系院. 新乡学院 2013 2014 学年度第二学期 化工原理 期中试卷 课程归属部门：化学与化工学院 试卷适用范围：2012级制药工程专业 考试形式：开卷 考试时间：110 分钟 一、（每空1分，共30分） 1.液柱压差计是基于流体静力学原理的测压装置，用u形管压差计测压时，若一端与大气相通，则读数r表示的是表压或 真空度 。 2. 若离心泵入口真空表读数为700mmhg，当地大气压为760 mmhg，则输送42水时（饱和蒸汽压为8.2kpa）泵内 会发生汽蚀现象。（会，
2、不会） 3.牛顿粘性定律的表达式为f?adudy ，该式应用条件是流体作 层流 流动。 4.一转子流量计，当通过水流量为1 m3/h时，测得该流量计进、出间压强降为20pa，当流量增大为2 m3 /h时，相应的压强降。 5.往复压缩机的实际工作循环包括：压缩、排气、 、四个过程。 6.启动时需要关闭出口阀门的液体输送泵是。 7.离心泵说明书中所标的汽蚀余量越大，说明其抗汽蚀能力。 8.安装在管路上的离心泵，其他条件不变，所送液体温度降低，泵发生汽蚀的可能性低 ，若供液槽液面上方的压强降低，泵发生汽蚀的可能性增大；若所送液体密度增大，泵发生汽蚀的可能性 增大。 9.由三支管组成的并联管路，各支管
3、的管长和摩擦系数相等，管径比为1：2：3，则三支管的流量比为1:243。 10.已知某油品在圆管中定态流动，其re=1000。已测得管中心处的点速度为0.5m/s， 则此管截面上的平均速度为 0.25m/s。若油品流量增加一倍，则通过每米直管的压头损失为原损失的 2 倍。 11.往复泵流量调节的方法有： 、 12.当要求气体的压缩比 p2 p? 1 时，宜采用多级压缩。 13.两敞口容器间用离心泵输水，已知转速为n1时，泵流量qv1=100l/s，扬程he1=16m，转速为n2时，qv2 =120l/s，扬程he2=20m2。 14.在离心泵的运转过程中，泵轴 是将原动机的能量传递给液体的部件
4、，而 蜗壳 则是将动能转变为静压能的部件。 15.用离心泵将池中20清水送至常压容器b，若b变为100kpa（真空度）的密闭容器，则泵流量将 增大 ，压头 减小 。 16.能够起放大作用的压差计有及倾斜压差计。 17.用离心泵将一个低位敞口水池中的水送至敞口高位水槽中，如果改为输送密度为 1100kg/m3但其他物性与水相同的溶液，则流量不变 ，扬程 不变 ，功率 增大 。（增大，不变，减小，不能确定） 二、选择题（每题1分，共20分） 1.利用因次分析法的目的在于 。 a.减少实验工作量 b.增加实验结果的可靠性 c.建立数学表达式 d.避免出现因次错误 2.牛顿流体在管内作层流流动，流体层
5、之间的剪应力在。 a.管中心最大b.管壁处最大 c.管中处处相等 d.管壁处最小 3.流体通过离心泵所获得的能量主要表现为。 a.动能增加b.静压能增加 c.位能增加 d.流量增大 4.用离心泵把地下贮槽中的液体送入高位槽，完好的离心泵却无法泵送液体，可能导致故障的原因是 c 。 a.贮槽内液面上升 b.液体温度下降c.吸入管堵塞d.容器内压强升高 5.在阻力平方区（完全湍流区）时，粗糙管的摩擦系数值。 a.与光滑管一样 b.只取决于re c.只取决于相对粗糙度 d.与粗糙度无关 6.离心泵工作时，通过改变出口阀的开度调节流量，其本质是。 a.改变泵的工作特性曲线b.改变管路的特性曲线 c.改
6、变泵的扬程 d.调节泵的功率 7.离心通风机的风压是指。 a.静压头与升举高度之和b.动风压 c.静风压 d.动风压与静风压之和 8.已知泵的特性方程he=20-2qv2，管路特性方程h=10+8qv2，式中流量单位为m3/min。现要求两台相同型号的泵组合操作后使流量为1.6 m3/min，下列结论中正确。 a.串联 b.并联 c.串、并联均可 d.无法满足要求 9.如上右图，若水槽液位不变，在阀门打开后，、截面的流体总机械能的关系为 b 。（忽略截面1到截面2的阻力损失） a. = b.=c.= d.不能确定 10.如下图所示，从操作角度看，以下离心泵哪种安装方式合适。 11.理想气体的压
7、力降低一倍，气体的密度：。 a.增大一倍 b.不变c.减小一倍d.增大两倍 12.流体在管内呈湍流流动时。 a.re2000b. re4000 c. 2000re4000 d. re3000 13.离心泵的性能曲线中的hq线是在情况下测定的。 a.效率一定；b.功率一定； c.转速一定；d.管路（e）一定。 14.水平串联的两直管道1、2，已知管径d1=0.5d2，液体在管道1中的雷偌数为1800，管道1长100米，测得某液体经管道1的压降为0.64m液柱，流经管道2的压降为64mm液柱，则管道2的长度为：d 。 a. 80m b.100 mc.140 md.160 m 15.离心泵停车时要
8、。 a.先关出口阀门后断电b.先断电后关出口阀门c.先关出口阀门先断电均可 d.视情况而定 16.若单位质量液体在管路中阻力损失以 ?h f 表示，单位重量液体在管路中阻力损失以 ?h f 表示，则： c a. ?hf ?h f b. ?hf =?h f c. ?hf =?h f g d.g ?hf =?h f 17.往复泵适用于 a.大流量且要求流量特别均匀的场合 b.介质腐蚀性特别强的场合 c.流量较小、压头较高的场合 d.投资较小的场合 18.水在一定内径的圆管内稳定流动，若水的质量流量保持恒定，当水温下降时，雷诺数将 。 a. 变大b. 变小 c. 不变 d.不确定 19.在用离心泵将
9、水池的水抽到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将 导致： a 。 a.送水量增加，泵的轴功率增大 b.送水量减小，泵的轴功率增大c.送水量增加，泵的轴功率下降 d.送水量减小，泵的轴功率减小 20.离心通风的型号是根据 选取的。 a.（流量、扬程） b.（进口状态的风量，实验条件下的风压） c.（进口状态的风量，操作条件下的风压） d.（出口状态的风量，实验条件下的风压） 三、计算题（共30分） 1.如图输水系统，已知管内径d=50mm，在阀门全开时，输水系统的总长50m（包括全部局 部阻力当量长度），?取0.03。两槽均通大气，泵的性能曲线，在流量为 6m3/h?15m3 /
10、h范围内可用下式h?18.92?0.82q0.8，此处hm，qm3/h。（13分） （1）写出管路特性方程。（5分） （2）如果要求流量为10m3/h，单位重量水需加外功多少？此泵能否完成任务？（5分） （3）如要求输液量减至7m3/h（关小阀门），泵的功率减少百分之多少？（3分） 解：（1）? hf?l?le?d?u2?0.03?50?(qv,h212 ?2g0.05d2)?0.03qv,hh?10?0.0306q2 ?36002gev ,h 4（2）当流量为10m3 /h，单位重量水需加外功 h?10?0.0306q2 v,h?10?0.0306 ?102?13.06m 此时泵提供的能量为
11、： h泵?18.92-0.82?100.8?13.746m 此泵可以完成任务。 （3）泵的功率为：p? hqv?g ? 当输液量减至7m3 /h，泵提供的能量为： h泵?18.92-0.82?70.8?15.03m 泵的功率减少： p原-p新p?1-p新?1-15.03?7 ?23.5% 原p原13.746?10 解：（1）在河水液面和贮水池之间列机械能衡算式：则完成输送任务管路所需要的能量为： h?p?u2 e?z?g?2g ?hf he?15?0?0?hf ?l?le?u2140 ?hf?d?(60)2 ?1?342.7?2g0.1?0.12?3600 2g rdu?1.65?10 5 4
12、e? ? e 为湍流， d ?0.04查摩察系数图的 ?0.028 则： he?15?342.7?0.028?24.6m 由扬程24.6m和流量60m3/h查附录得泵的型号：is80-65-160 汽蚀余量为3.0m。 （2）核算安装高度： pa?pv(98?1.266)?103302.122 h g?g?(npsh)r?hf,0?1?1000?g?3.5?0.028?0.1?2g?4.43m 实际安装高度为2m，不会发生气蚀。四、分析题（每题1分，共12分） 如图，槽中水面维持一定高度，水从一等径管内流出。 如阀门关闭，a点与b点的压强是否相等？为什么？ 若阀门开启，水由管内流出，开启时a点
13、的压强与关闭时a点的压强是否相等？ 阀门开启后a、b点的压强是否相等？ 解：（1）如阀门关闭，流体静止，则a点与b点的压强可根据流体静力学方程计算可得：b点比a点的压强大。 （2）若阀门开启，水由管内流出，在截面1与截面a之间列机械能衡算式： 2 ?gh?p大?pa? ?ua2 ?hf1?a 所以开启时a点的压强小于关闭时a点的压强。 （3） 阀门开启后：在截面1与截面a之间列机械能衡算式： ?gh?p?u2 a?p? ?h 在截面1与截面b之间列机械能衡算式： ?u2 b ?g(h?h)?p大?pb? 2 ?hf1?b ua?ub 比较上面式子得： ?gh?pb?pa?(?hf1?b?h1?
14、a) 所以阀门开启后a、b点的压强存在三种可能，相等或大于、小于。 五、简答题（每题8分，共8分） 1.简述离心泵的工作原理。【篇二：化工原理课后习题解答】t（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 解：由 绝对压强 = 大气压强 真空度得到： 问至少需要几个螺钉？= 7 3 2 3 2 6 3 3 3 3 3 3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。
15、试求ab两处的表压强。 水 水银 3 水银 33 3 gr1 3 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。 分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中11和44为等压面，22和33为等压面，且11和22的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解3 水银 gr p1 = p4 ，p2 = p3 煤油 水 煤油 水银 水 水 煤油 煤油 煤油 水银 水 试求锅炉上方水蒸气的压强。 分析
16、：首先选取合适的截面用以连接两个管，本题应选取如图所示的11截面，再选取等压面，最后根据静力学基本原理列出方程，求解 解：设11截面处的压强为1 水 3 3 水 3 水银 g(h3-h4) 代入数据 水银 g(h1-h2) + 代入数据 6. 根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气 5 3 3 3体的表压强。压差计中以油和水为指示液，其密度分别为920 ,998,管中油水交接面高度差r = 300 ，两扩大室的内径d 均为60 ，管内径为6 。当管路内气体压强等于大气压时，两扩大室液面平齐。 分析：此题的关键是找准等压面，根据扩大室一端与大气相通，另一端与管路相通，可以列 出两个方程
17、，联立求解 水 油 33 油 油 水 gh2 油 g(h1+r) 水油油 g（h2-h1） 2 2 换算成标准状况 v1p1/v2p2 =t1/t2 aa 截面处水的流速； 2 3 2 3 3 3 2 水的流量，以m/h计。 分析：此题涉及的是流体动力学，有关流体动力学主要是能量恒算问题，一般运用的是柏努力方程式。运用柏努力方程式解题的关键是找准截面和基准面，对于本题来说，合适的截面是高位槽11和出管口 22,如图所示，选取地面为基准面。 解：设水在水管中的流速为u ，在如图所示的11 ，22处列柏努力方程 分析:根据水流过a、b两截面的体积流量相同和此两截面处的伯努利方程列等式求解 解：设水
18、流经两截面处的流速分别为ua、 ub uaaa = ubab f z1 = z2 即 两玻璃管的水面差为88.2mm2 2 2 22 22 3 2 22 22 , , , , 3【篇三：化工原理习题答案】 1m3水中溶解0.05kmol co2，试求溶液中co2的摩尔分数，水的密度为100kg/m3。 解 水1000kg/m3? 1000 kmol/m3 18 0.05 ?8.99?10?4 10000.05? 18 co2的摩尔分数x? 【0-2】在压力为101325pa、温度为25条件下，甲醇在空气中达到饱和状态。试求：(1)甲醇的饱和蒸气压pa；(2)空气中甲醇的组成，以摩尔分数ya、质
19、量分数?a、浓度ca、质量浓度?a表示。 解 (1)甲醇的饱和蒸气压pa lgp a ?7.19736? 1574.99 p 25?238.86 a ?16.9kpa (2) 空气中甲醇的组成 摩尔分数 ya?质量分数 ?a?浓度 ca? 16.9 ?0.167 101.325 0.167?32 ?0.181 0.167?32?(1?0.167)?29 pa16.9?6.82?10?3 kmol/m3 rt8.314?298 质量浓度 ?a?cama=6.82?10?3?32?0.218 kg/m3 【0-3】1000kg的电解液中含naoh质量分数10%、nacl的质量分数10%、h2o的质
20、量分数80%，用真空蒸发器浓缩，食盐结晶分离后的浓缩液中含naoh 50%、nacl 2%、 h2o48%，均为质量分数。试求：(1)水分蒸发量；(2)分离的食盐量；(3)食盐分离后的浓缩 液量。在全过程中，溶液中的naoh量保持一定。 解 电解液1000kg浓缩液中 在全过程中，溶液中naoh量保持一定，为100kg 1 第一章 流体流动 流体的压力 【1-1】容器a中的气体表压为60kpa，容器b中的气体真空度为1.2?104pa。试分别求出a、b二容器中气体的绝对压力为若干帕，该处环境的大气压力等于标准大气压力。 解 标准大气压力为101.325kpa 容器a的绝对压力 pa?101.3
21、25+60?161.325 kpa 容器b的绝对压力 pb?101.325?12?89.325 kpa 【1-2】某设备进、出口的表压分别为-12kpa和157kpa，当地大气压力为101.3kpa。试求此设备的进、出口的绝对压力及进、出的压力差各为多少帕。 解 进口绝对压力 p进?101.3?12?89.3 kpa 出口绝对压力p出?101. 3?157?258.3 kpa 进、出口的压力差 ?p?157?（?12）?157?12?169kpa 或 ?p?258. 3?89. 3?169 kpa 流体的密度 【1-3】正庚烷和正辛烷混合液中，正庚烷的摩尔分数为0.4，试求该混合液在20下的密
22、度。 解 正庚烷的摩尔质量为100kg/kmol，正辛烷的摩尔质量为114kg/kmol。 将摩尔分数换算为质量分数 正庚烷的质量分数?1? 0.4?100 ?0.369 0.4?100?0.6?114 正辛烷的质量分数?2?1?0.369?0.631 从附录四查得20下正庚烷的密度?1?684kg/m3，正辛烷的密度为?2?703kg/m3 混合液的密度 ?m? 10.3690.631 ?684703 ?696kg/m3 【1-4】温度20，苯与甲苯按4:6的体积比进行混合，求其混合液的密度。 解 20时，苯的密度为879kg/m3，甲苯的密度为867kg/m3。 ?.0?4混合液密度 ?m
23、?879 386?6780?7.1k8g /m 【1-5】有一气柜，满装时可装6000m3混合气体，已知混合气体各组分的体积分数为 h2 n2 co co2 ch4 0.40.20.320.07 0.01 2操作压力的表压为5.5kpa，温度为40。试求：(1)混合气体在操作条件下的密度；(2)混合气体的量为多少kmol。 解 t?273?40?313k，p?101. 3?5. 5?106. 8 kpa （绝对压力）混合气体的摩尔质量 mm?2?0.4?28?0.2?28?0.32?44?0.07?16?0.01?18.6 kg/kmol (1)混合气体在操作条件下的密度为 pmm106.8?
24、18.6 ?0.763 kg/m3 rt8.314?313 m18.63 m/kmol (2)混合气体v?6000m3，摩尔体积为m? ?m0.763 ?m? 混合气体的量为n? v6000?0.763 ?246 kmol mm18.6 ?m 流体静力学 【1-6】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m，当地大气压力为101.2kpa。试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？ 解 管中水柱高出槽液面2m，h=2m水柱。 (
25、1)管子上端空间的绝对压力p绝 在水平面1?1处的压力平衡，有 p绝?gh?大气压力 p绝?101200?1000?9.81?2?81580 pa（绝对压力） (2)管子上端空间的表压 p表 p表? p绝-大气压力=81580?101200?19620 pa 习题1-6附图 (3)管子上端空间的真空度p真 p真=-p表=-?19620?19620 pa (4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度h h? ?水h ?ccl 4 常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为?ccl?1594kg/m3 4 3h? 1000?2 ?1.25 m 1594 【1-7】在20条件下，在试管内先装入12cm高的水银，再在
26、其上面装入5cm高的水。水银的密度为13550kg/m3，当地大气压力为101kpa。试求试管底部的绝对压力为多少pa。 解 水的密度?水=998kg/m3 p?101?103?0.12?13550?0.05?998?9.81?117.4?103pa 【1-8】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为1250kg/m3的液体，液面高度为3.2m。容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m及1m，容器上部空间的压力（表压）为29.4kpa。试求：(1)压差计读数（指示液密度为1400kg/m3）；(2)a、b两个弹簧压力表的读数。 （表压）解容器上部空间的压力p?29. 4kpa 液体密度
27、 ?1250kg/m3，指示液密度?0?1400kg/m3 (1)压差计读数r=? 在等压面1?1上p1?p1 p1?p?3.2?1?h?r?gp1?p?3.2?2?1?h?g?r?0gp?2.2?h?r?g?p?2.2?h?g?r?0g rg?0?0 习题1-8附图 因g?0?0，故r?0 (2) pa?p?3.2?1?g?29.4?103?2.2?1250?9.81?56.4?103pa pb?p?3.2?2?g?29.4?103?1.2?1250?9.81?44.1?103pa 【1-9】如习题1-9附图所示的测压差装置，其u形压差计的指示液为水银，其他管中皆为水。若指示液读数为r?15
28、0mm，试求a、b两点的压力差。 解等压面1?1，p1?p1 p1?pa?h?水g p1?pb?0.5?h?r?水g?r?汞g 由以上三式，得 习题1-9附图 4pa?pb?r?汞g?0.5?r?水g 已知r?0.15m，?汞?13600kg/m3， pa?pb?0.15?13600?9.81?0.5?0.15?1000?9.81 ?13.64?103pa?13.64 kpa 【1-10】常温的水在如习题1-10附图所示的管路中流动，为测量a、b两截面间的压力差，安装了两个串联的u形管压差计，指示液为汞。测压用的连接管中充满水。两u形管的连接管中，充满空气。若测压前两u形压差计的水银液面为同一
29、高度，试推导a、b两点的压力差?p与液柱压力汁的读数r1、r2之间的关系式。 解 设测压前两u形压差计的水银液面，距输水管中心线的距离为h。 在等压面2?2处 r?r?r2? p2?pa?h?1?水g?r1?汞g?1 ?气g 22?r? p2?pb?h?2 2? ? ?水g?r2?汞g ? 习题1-10附图 因p2?p2，由上两式求得 ?气? pa?pb?(r1?r2)?汞?水?g 2? 因?气?水 pa?pb?r1?r2?汞-故 ? ?水? ?g 2? 【1-11】力了排除煤气管中的少量积水，用如习题1-11附图所示水封设备，使水由煤气管路上的垂直管排出。已知煤气压力为10kpa（表压），试计算水封管插入液面下的深度h最小应为若干米。 p10?130 ?1.0m2 解h? ?g100?0.981 流量与流速 习题1-11附图 【1-12】有密度为1800kg/m3的液体，在内径为60mm的管中输送到某处。若其流速为 08m/s，试求该液体的体积流量(m3h)、质量流量?kg/s?与质量流速?kg/m2?s?。 ? ? ? 解 (1) 体积流量qv? ?
