制藥化工原理課后習題答案

1、 緒論2.解：以J·mol-1·K-1表示R的值R =0.08206×1.01325×102 Jmol-1K-1=8.315 Jmol-1K-1第一章 流體流動1. 表壓=真空度=4.8×104Pa絕壓=5.3×104 Pa2.解：設右側水面到B點高為h3，根據(jù)流體靜力學基本方程可知PB=PB則油gh2=水gh3h=h1+h3=892mm3.解：正U型管水銀壓差計由圖可知 PA=P1(xR1)水gPB=P2x水gP1P2=2.472kPaPAPB=2.472kPA水gR1又有PA =PC PC= PBHggR1HggR1=2.472k

2、Pa水gR1倒U型壓差計 設右側管水銀高度為M指示流體為空氣PC=PDP1=PC水g(R2M) P2=PD水gM4.(1)PB=845.9Pa(表)(2)R=0.178m7.解：由公式可得Vs=uA=ud2/4=0.8××(57-3.5×2)2×10-6=1.57×10-3m3/sWs=Vs=1.57×10-3×1840=2.89kg/s8.解：由題可知：11截面：P1=1.013×105Pa u=0以22截面為基準水平面z1=3m22截面：設管流速為u z2=033截面：u, z3=3m44截面：u, z4=30

3、.5=3.5m55截面：u, z5=3m66截面：u, z6=2m, P6=1.013×105Pa根據(jù)伯努利方程：We=0, hf=0有P1=P6 u2/2=g(z1z6)=9.8有9.8×31.013×105/1000=9.8P2/1000P2=1.209×105Pa1.013×105/1000=9.8P3/1000P3=0.915×105Pa9.8×31.013×105/1000=9.8×3.59.8P4/1000P4=0.866×105PaP5=0.915×105Pa9. (1)

4、u=1.55m/s Vh=10.95m3/h(2)z=2.86m解：Ne=WeWs取釜液面為11截面，高位槽液面為22截面根據(jù)伯努利方程：11截面：z1=0, P1=2.5×104(表壓), u1=022截面：z2=15m, P2=0(表壓), A=d2/4=0.25××(764×2)×10-32=3.63×10-3m24000 湍流又/d=0.3×10-3/68×10-3=4.41×10-3查圖得=0.029查表13得，全開閘閥=0.17 半開截止閥=9.5 90°標準彎頭=0.75 進=0.

5、5 出=1hf=(0.179.53×0.751.5)×1.462/2=14.2J/kghf=22.714.2=36.9J/kgWe=208.87J/kgNe=208.87×2×104/3600=1.16kWN=1.16/0.7=1.66kW12.解：11：高位槽液面 22：出口管側列伯努利方程 z2=0, z1=4m, P1=P2=0(表)， u1=0, We=0hfu22/2=4ghf= hfhf查表13得，半開截止閥=9.5 90°標準彎頭=0.75hf=u22/2=(9.50.750.5) ×u22/2=10.75×u

6、22/2化簡得(40011.75)×u22/2=39.220時水=1.005=f(Re)=f(u2) 需試差 假設 u0 Re u0 1.5 76630 0.039 1.661.6 79600 0.039 1.661.66 82588 0.0388 1.66截止閥半開時該輸水系統(tǒng)的u0=1.66m/sVs=uA=1.66×0.25×0.052=0.00326m3/sVs=11.73m3/h第二章 流體輸送設備1、解：分別取離心泵的進、出口截面為1-1截面和2-2截面，由伯努力方程得：其中，=0.4 m；Pa(表壓)；Pa(表壓)；=0；20時水的密度。m3、解：(

7、1)20時：由附錄2與附錄7知，水的密度，飽和蒸氣壓Pa。m(2)85時：由附錄2與附錄7知，水的密度，飽和蒸氣壓Pa。m4、解：=-2.21m<-1.5m故該泵不能正常工作。6、解：=17 m由于輸送介質為水，結合和m，查附錄21選IS100-80-125型泵，主要性能參數(shù)為：,m,kW故泵實際運行時的軸功率為kW，其中因閥門調節(jié)所多消耗的功率為第四章 沉降與過濾2、解：設顆粒沉降位于層流區(qū)，故核算流型故假設成立，即顆粒沉降位于層流區(qū)。因此，可完全除去的最小顆粒直徑為。3、解：在操作溫度下，氣體量5538.5設8顆粒沉降位于層流區(qū)，則由層(需50塊隔板)m核算流型故假設成立，得降塵室隔

8、板間距和層數(shù)分別為0.082m和51層。注：此題原始數(shù)據(jù)有點問題。在該組數(shù)據(jù)下，氣流在降塵室已達到湍流。5、解：根據(jù)恒壓過濾方程得；由下式可算得，15min收集到的總濾液量，即故再過5min所得的濾液量0.47 L6、解：(1)過濾面積濾框總容積濾餅充滿濾框時濾液體積過濾終了時恒壓過濾方程(2)洗滌時間416 s(3)(4)由于，故。所以，由可知s第五章 傳熱2.某燃燒爐的平壁由三種材料構成。 最層為耐火磚，厚度b1=200mm，導熱系數(shù)l1=1.07W×m-1× oC-1；中間層為絕熱磚，厚度b2=100mm，導熱系數(shù)l2=0.14W×m-1× oC-

9、1；最外層為普通鋼板，厚度b3=6mm，導熱系數(shù)l3=45W×m-1× oC-1。已知爐壁表面溫度t1=1000oC，鋼板外表面溫度t4=30oC，試計算：(1) 通過燃燒爐平壁的熱通量；(2) 耐火磚與絕熱磚以與絕熱磚與普通鋼板之間的界面溫度。假設各層接觸良好。解：(1) (2)， oC， oC3.在直徑為f89´4.5mm的蒸汽管道外包扎有兩層絕熱材料。已知管壁材料的導熱系數(shù)為45W×m-1×oC-1；層絕熱材料的厚度為40mm，導熱系數(shù)為0.07W×m-1×oC-1；外層絕熱材料的厚度為20mm，導熱系數(shù)為0.15W&

10、#215;m-1×oC-1?，F(xiàn)測得蒸汽管的壁溫度為180，最外層絕熱材料的外表面溫度為50。試計算每米管長的熱損失與兩絕熱層間的界面溫度。解： oC， oC， oC4.蒸汽管道外包扎有兩層導熱系數(shù)不同而厚度一樣的絕熱層。已知外層的平均直徑和導熱系數(shù)均為層的兩倍?，F(xiàn)保持其他條件不變，而將兩絕熱層的材料互換，試問：(1) 每米管長的熱損失是原來的多少倍？(2)在本題條件下，哪一種材料包扎在層較為合適？解：設管道半徑為x，絕熱層厚度b， (1)互換前互換后倍(2)小的包在層較好5.水在套管式換熱器的管中流動。已知管的直徑為f25´2.5mm，長度為6m；水的流量為2m3×

11、;h-1，溫度由15升高至35，試計算管壁對水的對流傳熱系數(shù)。若水的流量下降為0.4m3×h-1，則管壁對水的對流傳熱系數(shù)又為多少？解：由題意可得，定性溫度，查附表得水的物性參數(shù)為，(1)>10000 (湍流) 又0.7<Pr<120，(被加熱)(2)當時， (過渡流)9.試計算：(1)120的飽和水蒸氣冷凝為120的水時所放出的熱量。(2)120的飽和水蒸氣冷凝為60的水時所放出的熱量。(3) 常壓下，空氣由20升溫至80時所吸收的熱量。解：質量流量w均取1kg/s(1)當 oC， (2)120 oC蒸汽60oC水oC， (3)空氣20 oC80o oC，10.在

12、列管式換熱器中用水冷卻油。已知換熱管的直徑為f19´2mm，管壁的導熱系數(shù)l=45 W×m-1×oC-1；水在管流動，對流傳熱系數(shù)ai=3500W×m-2×oC-1；油在管間流動，對流傳熱系數(shù)ao=250W×m-2×oC-1；水側的污垢熱阻Rsi=2.5´10-4m2× oC×W-1，油側的污垢熱阻Rso=1.8´10-4m2× oC×W-1。試計算：(1) 以管外表面為基準的總傳熱系數(shù)。(2) 因污垢熱阻而使總傳熱系數(shù)下降的百分數(shù)。 解：(1) (2)污垢前12.

13、苯在逆流換熱器流動，流量為2000kg×h-1，溫度由70下降至30。已知換熱器的傳熱面積為6m2，熱損失可忽略不計；總傳熱系數(shù)為300W×m-2×oC-1；冷卻介質為20的水，定壓比熱為4.18kJ×kg×-1。試計算：(1) 冷卻水的出口溫度；(2) 冷卻水的消耗量，以m3×h-1表示。解：(1) oC70t2 10 oC (2)13.在逆流換熱器，用20的水將流量為4500kg×h-1的液體由80冷卻至30。已知換熱管由直徑為f25´2.5mm的鋼管組成；液體走殼程，對流傳熱系數(shù)為1700 W×m-

14、2×oC-1，定壓比熱為1.9kJ×kg×-1，密度為850kg×m-3；水走管程，對流傳熱系數(shù)為850W×m-2×oC-1。若水的出口溫度不超過50，換熱器的熱損失與污垢熱阻均可忽略不計，試計算換熱器的傳熱面積。解： 若第八章 精餾2.解：本題中,正戊烷為易發(fā)組分,以A表示，正己烷為難揮發(fā)組分，以B表示。(1)(2)或者3. 解：(1)正戊烷用A表示 正己烷為B表示進料液的平均摩爾質量 進料量己知由 得由F=D+W 得W=F-D=62.19-24.6237.57kmol/h(2)根據(jù)得5.解：原題改為y=0. 5x+0.15(1)由

15、精餾段操作線方程y=0.75x+0.2075可知(2)由操作線方程可得 將R3代入得(3)由進料方程 y=0.5x+1.5得 過熱蒸汽進料(4)由進料方程可知 將q=1代入得 6. 解：(1)進料的平均摩爾質量進料量 己知根據(jù)得： 解得：D=24.22 kmol/h W=37.97 kmol/h(2)精餾段操作線方程(3)塔第二塊塔板上升蒸氣組成已知：由氣液平衡方程 0.98 解得=0.942由操作線方程得：(4)提餾段操作線方程已知 W=37.97 kmol/h 泡點進料 q=1提餾段操作線方程：斜率為1.4，截距為-0.012(5)精餾段上升蒸氣與下降液體的流量(6)提餾段上升蒸氣與下降液

16、體的流量LLqF=60.55+62.19=122.74kmol/h8. 解：最小回流比 泡點進料：第九章 吸收2.解：5.解：根據(jù)己知z0.004，P=101.3，101.3kPa，25時，6.解：據(jù)Emp 氣膜阻力液膜阻力，即氣膜阻力占總阻力的42.5該吸收過程為氣膜和液膜阻力共同控制9.解：代入上式，得,由 得 11.解：m第十一章 干燥1.解：(1) 已知101.3kPa，40時，水的飽和蒸氣壓(2)(3)(4)(5)(6)查水的飽和蒸氣壓 得 2.解：(1) (2) (3)(4) (5) (6)4.解：(1) 空氣在預熱器經歷等濕過程 (2)(3)(4) 解得 5.解：(1) 蒸發(fā)水分量其中：(2) 新鮮空氣消耗量其中：當時,查附錄得，故：(3)風機的風量(4) 預熱室中消耗的熱量(5) 干燥系統(tǒng)消耗的總熱量(6) 向干燥室補充的熱量(7) 熱效率1. 若不給自己設限，則人生中就沒有限制你發(fā)揮的藩籬。2. 若不是心寬似海，哪有人生風平浪靜。在紛雜的塵世里，為自己留下一片純靜的心靈空間，不管是潮起潮落，也不管