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型号 IS250-200-315 IS250-200-315A
Q/m3.h-1 678 627 H/m 31.1 27.8 N/kW 67.3 57.0 85% 83% 2-3 (1)对泵进、出口列机械能衡算方程，有 (a) 把H=he=15.04m代入式(a)可得Q=34.76m3.h-1 (2) Q'=90%Q=31.28m3.h-1 代入式(a)，可得 he'=12.18m
有效功率 Ne=he'Q'ρg=1.04kW 百分率 Q'/Q=D'/D=0.90
2-4 (1)图(c)的安装方式无法将谁送上高位槽，而(a)、(b)可以，且流量相同； (2)泵所需的功率相同
2-5 (1)由公及查表及公式可得：he=77m
查附录十七，可选IS100-65-250型泵，n=2900r.min-1 (2)合适 (3)不能，不合理 2-6 IH40-20-160，2.07kW
2-7 解： (1)齿轮泵或螺杆泵 (2)离心泵(带开式或半开式叶轮)或齿轮泵； (3)若压力不大，选离心泵(带开式叶轮)，若压力大，选隔膜泵(4)双吸离心泵； (5)往复泵或螺杆泵；(6)计量泵
2-8 222mmH2O2-9 不能，将转速提高至1500r.min-1即可
2-10 解：在汽缸中压缩、排除时：根据理想气体状态方程得压缩前体积压缩功 在密闭筒中压缩时：
第三章
3-1 水中uo=0.00314 m·s-1，空气中uo=0.282 m·s-1， 解答：根据题意给定及查取附录，可得如下数据。
石英颗粒：d=60×10-6m；ρs=2600kg·m-320℃水：ρ=1000kg·m-3；μ=1×10-3Pa·s 20℃空气：ρ=1.205kg·m-3；μ=0.0181×10-3Pa·s
(a)在20℃水中沉降，设斯托克斯定律适用，＝ ＝0.00314 m·s-1验算 ＝ ＝0.188＜2故可用斯托克斯公式， uo结果正确。(b)在20℃空气中沉降 =0.282 m·s-1验算： =1.13＜2 3-2 4.74Pa·s
3-3 (1)64.7μm；(2)59.7%
(1)先设沉降在斯托克斯区,则能被完全去除的最小颗粒直径 查附录知常压、100℃空气 kg·m-3
又已知 kg·m-3，Vs=2700/3600=0.75m3·s-1，A0=2×1.5==3m2代入上式得
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=64.7μm检验: =0.25m/s=0.7<2故以上计算有效
(2)直径小于dmin的颗粒被除去的百分率等于其沉降距离h与降尘室高度H之比,而在降尘时间一定下h又与u0成正比,于是直径50μm的颗粒被除去的百分率= =0.597
3-4 ur=3.94 m·s-1，52.5 3-5 dc=9.5μm，η理=100%，η实=77%；Δpf=1.975kPa 3-6 0.58倍，0.76倍 3-7 (1) K=4.27×10-7m2·s-1，qe=0.004m3·m-2；(2)约900s；(3) 6.1×1013m.kg-1 3-8 2.2h 3-9 0.117m3·h-1 3-10 3.1r·min-1 3-11 (1) 8.73m3·h-1；(1) 2.2cm
解答：(1) Ve=2mm厚滤渣曾相应的滤液量
= =0.0261m3
又n=0.5r·min-1或1/120 r·s-1由恒压过滤方程得知
V2 +2VVe=KA2φ/nV2 +2V×0.261=3.1×10-4×32×0.3×120 解得 V=0.291m3Q=V·n=0.291×0.5=0.1455m3·min-1或8.73m3·h-1 (2)滤饼层厚度= = = =0.022或2.2cm
第五章
5-1 (1) q=194W·m-2；(2) tA=81℃
5-2 (1) 8.73 W·m-1·K-1；(2) 2.2cm，λ0=0.676，k=2.25×10-3℃-1 5-3 (1) 2块；(2) 37.5℃ 解答 (1)达稳定时通过各层砖的导热通量相等。通过耐火砖层 q=（λ1/b1）(t1-t2)=（1.05/0.23）(1000-940)=274W·m-2 通过绝热砖层:q=（λ2/0.23n）(t2-t3) (a)
故 n=（λ2/0.23q）(t2-t3)= 0.151×(940-138)/(0.23×274)=1.92
表明两层绝热转可达要求，厚度2×0.23=0.46m代入(a)得t3=940-274×0.46/0.151=105.3℃(2)对普通砖，有 q=（λ3/b3）(t3-t4) t4=105.3-274×0.23/0.93=37.5℃ 5-4 q=57W·m-2，界面t=65℃
5-5 (1) q=-52.1W·m-1；(2) q=-38.0W·m-1；(3) qˊ=-38.7W·m-1，t4=12.6℃
解答: (1)本题为三层圆筒壁的导热问题，对1m长的管,便有以下式子铝合金管的热导率从附录可以查到港λ1=45.31W·m-1·k-1，其外径r2=60/2=30mm，内径r1=30-3=27mm,由此可分别求得三层壁的相对热阻分别为 = =0.0023 = =4.332 = =10 .137故 = =-52.1W·m-1
(2)按题意,R2及R3中的热导率互换= =17.329= =2.534= =-38.0W·m-1
(3)考虑管外壁与空气的给热，有 q=α(2πr4)(t4-t5)= 2πα×0.09× (10-20) =-1.8παW·m-2故 = =9.21 W·m-2·K-1两保温材料互换后，计入给热热阻，有= =-38.8W·m-1又从最外壁的给热方程Q=α·2πr4 (t4-t5)知= =12.6℃
5-9 K=310W·m-2·K-1，管外给热热阻占3.1%;管内给热热阻38.8%;管内污垢热阻占
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58.1%
5-10逆流Δtm=49.2℃；并流Δtˊm=42.5℃ 5-11应选用换热器2
5-12管总长L=26.3m，冷却水消耗量ms2=0.331kg·s-1 换热器的热负荷: = =41.4kW 水的用量可由热量衡算得出: = =0.33kg·s-1
逆流平均温差 苯 350K——300K 水 320K——290K 温差 30K 10K =18.2℃
以管外面积为基准的传热系数按公式求解.其中,管内α1=4.85kW·m-2·K-1;管外α2=1.7kW·m-2·K-1,管壁热导率取为λ=45W·m-1·K-1，即0.045kW·m-1·K-1；d1=20mm，d2=25mm，dm=22.5mm；b=0.0025m。故= =0.908K2= = =2.06m2所需总管长 = =26.3m 5-13 α= 4600W·m-2·K-1 5-14 α= 321W·m-2·K-1 5-15 增加15%5-16 (1) K=837W·m-2·K-1；(2) Kˊ=646W·m-2·K-1；污垢热阻系数Rˊ=8.82×10-4m2·K·W-1,
解答（1）求传热系数k主要是求水的给热系数а1。水的定性温度tm=（20+80）/2=50℃，其物性数据为：ρ=988.1kg/m3，μ=0.549mPa·s，λ=0.648W?/（m?k），cp=4.174kJ?kg-1?K-1 则 （>104）
以管外表面为基准的传热系数K2，根据题意可计算如下：
= =1.195×10-3 K2=837 W?/（m2?k）
(2)操作一年后的传热方程用Qˊ= K2ˊAΔtmˊ表示，与操作初期的Q= K2AΔtm比较，两传热系数有以下关系[式5-11c]：
以下分别求Δtmˊ和Δtm。查196kPa（表压）饱和水蒸汽的温度133度，有 133℃→133℃ 133℃→133℃ 20℃→80℃ 20℃→70℃ 113℃ 53℃ 113℃ 63℃ Δtm=（113-53）/ln（113/53）=79.25℃
Δtmˊ=（113-63）/ln（113/63）=85.58℃故 其中的污垢热阻 Rs1ˊ比Rs1=6*10-4 W-1?m2?k增加了约47%。
5-17能满足要求 5-18 α= 140W·m-2·K-1 5-19 α=458W·m-2·K-1 5-20 α= 1410W·m-2·K-1 5-21 K=758W·m-2·K-1 5-22 α= 53W·m-2·K-1 5-23 α= 533W·m-2·K-1 5-24 α= 533W·m-2·K-1；α= 533W·m-2·K-1
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5-25 K=2040W·m-2·K-1；T=124℃
解答 使用初期的传热系数K用热衡算式计算 求Δtm
水蒸气 110℃→110℃ 溶液 20℃→ 80℃ 90℃ 30℃
=54.6℃
则 K= m2cp2（t2-t1）/（AΔtm）=[（2.5*10000/3600）*4000*（80-20）]/（15*54.6）=2035 W?/（m2?k）
使用一年后的平均温差变为Δtmˊ 水蒸气 110℃→110℃
溶液 20℃→ 72℃ 90℃ 38℃ =60.3℃
则 = 1597W·m-2·K-1
为使溶液出口温度保持80度，必须是平均温差 满足
即使得 =69.6℃
此时的加热水蒸气的温度Tˊ应该满足下式 =69.6或
得Tˊ=123.9℃ 比原来的T=110℃升高13.9℃。
5-26 α= 2630W·m-2·K-1 5-27 ε=0.818 5-28 ε=0.75；t2=103℃ 解 油ms1cp1=0.9×2.1=1.89kJ?s-1?K-1 水ms2cp2=0.6×4.187=2.51kJ?s-1?K-1
可知 ms1cp1< ms2cp2，油为热容流量较小流体。 =0.753 =2.25
查图5-21得传热效率ξ=0.75
若水量增加20%，NTU=KA/（ms1cp1）不变，而 =0.627
插图5-21得，ξˊ=0.78 T2ˊ=65.8℃ 由 得
得 t2ˊ=103.6℃ 5-29 q1-2=29.8kW
5-30 (1) q1-2=1630kW；(2) q1-2=1610kW 5-31误差约60℃
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5-32减少约93.2%
5-33热损失QL==737W·m-1；保温后热损失QLˊ=130 W·m-1，既减为原热损失的17.6%
(1)裸管的热损失即
令tW-10=θ，代入上式可得
解此方程，其中正根为θ=133.0℃.计算QL时。因（140-θ）甚小，易产生误差，以按外壁散热校准： =736 W·m-1 (2)加保温后
设其内外壁温度分别为tW1、tW2，按三个串联热阻的各 相等，有即 令tW2-10= 代入上式，得
解此二次方程，得 =26.1℃，故 Tw2=36.1℃
=130 W·m-1
热损失为裸管的130/736=0.177或17.7%
第八章
8-1 Y=0.00796， X=0.01059； GG=0.00558㎏·m-3，GL=9.90㎏·m-3。 8-2 压缩前 kmol·m-3； 压缩后冷凝前 kmol·m-3；
冷凝后 kmol·m-3；冷凝百分率42.1%。 8-3 损失6.65g·d-1。 8-4 需时6.97h
解：已给出静止膜的厚度，可应用式（8-20）计算：
(a)
式中， 为298K下水的蒸汽压，查附录七得 ＝3.168kPa；又 ＝0；
P=101.3 kPa。水蒸气在空气中得扩散系数由表8-2查得，在101.3 kPa、298K下D＝0.256㎝2·s-1即2.56×10-5㎡·s-1。 将已知值代入式(a):或
而厚5㎜得水层，每平方米得质量为5㎏，故蒸发时间 为 8-5 。
8-6 若气体质量流速不变,、 、 亦不变。 8-7 =0.443㎜。 8-8
解:本题需用柯尔本类比式(8-45):,以给热数据得到给质系数k和 。 从给热热流量
化工原理(第二版)习题答案
