制药化工原理课后习题答案.pdf

《制药化工原理课后习题答案.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《制药化工原理课后习题答案.pdf（15页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、2.解:a tm .=1.0 1 3 2 5 x1()5P a绪论N-m-2L -a tm -N-m*N-m-2-J-m3-=1N-m1.0 1 3 2 5 xl 02=(p 3mL-atm=l 0 1 3 2 5 x 1()2以J m o l-1 K-1表示R的值R=0.0 82 0 6X 1.0 1 3 2 5 X 1 02 J .m o l 1.K”=8.3 1 5 J .m o l 1.K 1第一章流体流动1 .表压=一真空度=-4.8X l()4 p a绝压=5.3 X 1(/p a2.解：设右侧水面到B点高为h 3,根据流体静力学基本方程可知PB=PB则P油g h z=P水龈夕 油

2、h2 _ 82 0旭-m3 x 6 00mm。水1 0 0 0吐加-3h=hi+h3=89 2 m m4 9 2 m m3.解：正U型管水银压差计由图可知PA=PI+(X+RI)P水gPB=P2+x P *gV P i-P2=2.4 7 2 kP aPA-P B=2.4 7 2 kPA+P 水g R i又有 PA=PC PC=PB+P H g g R iP H g g R i=2.4 7 2 kP a+P 加 g R i，&=2.4 7 2 kP a(1 3 60 0 1 0 0 0)奴.尸 x 9.8I m-s-20.0 2 0 0 m =2 0.00 m m倒U型压差计 设右侧管内水银高度

3、为M.指示流体为空气，PC=PDP i=P c+P 水g(R z+M)._ 2.4 7 2 kP a*2 l O O O Z g/x 9.81X-S-2P2=PD+P 水 g M0.2520/M=2 52.0mm4.(l)P B=-84 5.9 P a(表)(2)RZ=0.1 7 8m7.解：由公式“=上可得AV s=u A=u n d2/4=0.8 X n X (5 7-3.5 X 2)2 X 1 0-6=l .5 7 X 1 0-3m3/sWS=VS P=1.5 7 X 1 0-3X 1 84 0=2.89 kg/s%G =7 =0 0=O.8xl 84 O =1 4 7 2馆/%28.解

4、：由题可知：1 I7 截面:P i=1.0 1 3 X 1 05P a u=0以2 2截面为基准水平面.zi=3 m2 2截面：设管内流速为u z2=03 3 截面：u,Z 3=3 m4一4截面：u,z4=3+0.5=3.5 m5 5 截面：u,Z 5=3 m6 6 截面：u,Z 6=2 m,P6=1.0 1 3 X 1 05P a根据伯努利方程：We=0,S h(=0有 g Z +*=gZ6+区P 2 pp I=P 6 u2/2=g(Z Z 6尸9.8七 P、ir P.,有 g Z +二=g Z 2 +P 2 p9.8X 3+1.0 1 3 X 1 05/l 0 0 0=9.8+P2/l 0

5、 0 0.,.P2=1.2 0 9 X 1 05P agzP 1 1 2 P3x+=gZ i+P 2 p1.0 1 3 X 1 05/1 0 0 0=9.8+P3/1 0 0 0.,.P3=0,9 1 5 X 1 05P ag Z|+R=g Z 4+u2+P4P 2 p9.8X 3+1.0 1 3 X 1 05/1 0 0 0=9.8X 3.5+9.8+P4/1 0 0 0.,.P4=0,866X 1 05P aR u2 Psg Z|+gz5+P 2 p.P5=0,9 1 5 X 1 05P a9.(l)u=1.5 5 m/s Vh=1 0.9 5 m3/h(2)A z=2.86m解A 刀 ：

6、NAT =Ne7N e=W e .W s取釜内液面为1一1截面，高位槽内液面为2 2截面根据伯努利方程：g z+&+江+=g Z 2 +&：+2 +2怎p 2 2 p1一1截面：zi=O,P i=-2.5 X 1 0%表压)，5=0Wv2 2截面：Z 2=1 5 m,P z=O(表压)，u2=-A=J i d2/4=0.2 5 X JI X (7 64 X 2)义1 0力2=3.6 3 X 1 0-3m2u22 xl Q43.63 x1 0 3 x 1 0 5 0=5 2 4 7.3 m/h=1.4 6m/sR e =%=邠.0 .L 4 1 0 5 0 =1 7 3 7 4 0 4000 湍

7、流 6x1 0-4又 e /d=0.3 X 1 0-3/68X 1 0 =4.4 1 X 1 0 3查图得入=0.0 2 9%=/尤=0.029x -x l =2 2.7 J/依(d 2 0.0 68 2查表1 3得，g全 开 闸 阀=0.1 7 ;芈开 截 止 阀=9.5 ,g o,标 准 弯 头=0-7 5&is=0.5 ，出：.hf=(0.1 7+9.5 +3 X 0.7 5+1.5)X I.4 67 2=1 4.2 J/kg，E h尸2 2.7+1 4.2=3 6.9 J/kg-2.5 xl 04 g y 1.4 62-l-le-15g-l-1-3 6.91 0 5 0 2We=2 0

8、 8.87 J/kgN e=2 0 8.87 X 2 X 1 0 7 3 60 0=1.1 6kWN=1.1 6/0.7=1.66kW1 2.解：1 1：高位槽液面 2 2：出口管内侧列伯努利方程 g Z I +4+他=g Z 2 +日+2 +Z勿p 2 2 pZ 2=0,zi=4 m,P i=P 2=0(表)，u i=0,W e=0/.Shf+u 22/2=4 gShf=hf+hf,7 u2=X-f d 2查表1 3得，;半 开 截 止 的=9.5 ,90 标 准 浮 头=0.7 5h f=&-u22/2=(9.5+0.7 5+0.5)X u22/2=1 0.7 5 X u22/2.w,2,

9、202,_ _x.7-(1-1 +10.75)=4g2 a化简得(400 X+11.75)X U22/2=39.220 时口水=1.005入=f(Re)=f(U2)需试差Re=_ dup4=49.75W2X103假 设UoReX-uo8=0.01丁1.5766300.0391.661.6796000.0391.661.66825880.03881.66，截止阀半开时该输水系统的Uo=1.66m/sVs=uA=1.66X0.25 n X 0.052=0.00326m3/s.Vs=11.73m3/h第二章流体输送设备1、解：分别取离心泵的进、出口截面为1-1 截面和2-2 截面，由伯努力方程得:2

10、Z,+-+-+H =Z2+Pg 2gPg 2g A，-2Pg2g+其中，Z2-Z,=0.4 m；=1.9xl()4pa(表压);P2=4.7 x l(r Pa(表压);i=2；”/j_ 2=0；20时水的密度。=998.2kgm-3。4.7 x l05+1.9 x l04 八 八“一=H =0.4 H-F 0+0=50.34 m998.2x9.81n N =7 50.34x70 x998.2x9.81=L 3 7 x l()4 w1 3 5 k w73600 x0.703、解：4-H/OTS Pg f(l)20时：由 附 录2及 附 录7知，水 的 密 度P=998.2kg-m-3,饱和蒸气压

11、pv=0.2335x104 Pa。9.81X1Q4-0.2335X1Q4998.2x9.81-3-2.5=4.28 m 85时：由 附 录2及 附 录7知，水 的 密 度P=968.6kg-m.3,饱和蒸气压P,=0.5788x105 p a。二39.81 X 1 Q4-0.5 7 88X 1 Q59 68.6x9.81一 3 2.5 =L 2 7 m4、解：=/力 ”g pg f6.6xl 05-6.4 5 xl 055 3 0 x9.81-3.5-1.6=-2.2 1 m Mt cVs _ 360 0五 一 360 0 x 40=0.0 2 5 m-s-1设颗粒沉降位于层流区，故，/片(2

12、 p)g1 8n d.一。)g1 8x 2 x l 0-x 0.0 2 5=1 75 xl0.5 m(30 0 0-1.0 6)x 9.81核算流型及誓=产优=0S3 NA1.541.8x 4.Ix 4.1 x l O-3=51 层（需 50 块隔板）H 4 2=h=0.0 82 mN 51核算流型R et_ 8 X 1 0-6 X 4.1 X 1 Q-3 X 0.5 3.4x 1 0-5=4.8x 1 0-4 +2 匕 x (1.6x K T?)=长 x (0.x 1 0 x 60nR=7X10Y n?；A：=8x l 0*7m2-s-1由下式可算得，1 5m i n 收集到的总滤液量，即V

13、2+2 x(7 x l 0-4)x r=(8x l 0-7)x(0.1)2x l 5x 60n =2.0 7 x 1 0-3故再过 5m i n 所得的滤液量/P =2.0 7 x 1 O-1.6x 1 0/=0.47 x 1 O=0.47 L6、解：(1)过滤面积/=0.8x 2 x 38=49.86m 2滤框总容积=8仔 x 0.0 2 5x 38=0.62 3m3滤饼充满滤框时滤液体积V=?空=7.7 9m30.0 8y 7 7 9过滤终了时4=7=不 雨=0 1 56m 3.m-2恒压过滤方程I?+2 qq=KT=0.1 562+2 x 0.0 1 x 0.1 56=5x l 0-5r

14、=T=550 s（2）洗涤时间7 w8(4+心)%_ 8x(0.1 56+0.0 1)x 0.1 x 7.7 9=包6 sKA -5x 1 0-5-49.86，八八 360 0 rv 360 0 x 7.7 9x 0.0 8(J)U=-=-r+rw+rD 550 +41 6+1 5x 60=1,2 m3h-（4）由于s=0,故K，=K署尸=2K。所以，由/+2以,=长7可知T=0.5r=2 7 5 s2第五章传热2.某燃烧炉的平壁由三种材料构成。最内层为耐火砖，厚 度b1=200mm,导热系数A.1=1.0 7 W-m-1-1;中间层为绝热砖，厚度b 2=1 0 0 m m,导热系数入2=0.

15、1 4W.m.；最外层为普通钢板，厚度b 3=6 m m,导热系数九3=4 5 W.m,L已知炉内壁表面温度力=1 0 0 0 ,钢板外表面温度t 4=30。试计算：（1）通过燃烧炉平壁的热通量；（2）耐火砖与绝热砖以及绝热砖与普通钢板之间的界面温度。假设各层接触良好。一144+3+幺4 否4解:1 0 0 0-300.2L 0 7 +0.1 0.0 0 6-1-0.1 4 45（皿 =1 0 7 6.2(%”2)3(2)4=%=%=的产，/2=-？!()+/,=1 0 0 0 -1 0 7 6.2 x-=7 9 8.8 4 1.0 7，(2 =()+2 =79 8.8-1 0 7 6.2 x

16、 -=3 0.1 b2 2 4 2、/2 0.1 43.在直径为帆9 x 4.5 m m的蒸汽管道外包扎有两层绝热材料。已知管壁材料的导热系数为4 5 W-m-1-1；内层绝热材料的厚度为40mm,导热系数为0.0 7 W-m，；外层绝热材料的厚度为20mm,导热系数为0.1 5 W.m cL现测得蒸汽管的内壁温度为1 80 ,最外层绝热材料的外表面温度为50ro试计算每米管长的热损失及两绝热层间的界面温度。解：4 =1 80 C,。=5 0 C,4=4 0机机，4=44.5mm,r3=84.5/M/M,r4=1 04.5mmQ=2乃 口)=_L 一1 I,n r2+1,Inr3 4-1 ,I

17、nrA 1 x l.n4 4 4 4 4 4 52 x 3.1 4 x(1 80-5 0)吟+n0.0 4 0.0 70.0 84 5 1-1-0.0 4 4 5 0.1 5,0.1 0 4 5x l n0.0 84 581 6.40.0 0 2 4 +9.1 6 +1.4 2=7 7.1 6(%/Q=Ql=Q2=Qg=2乎-”4=6 7.4 5 L l n A r34.蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层。已知外层的平均直径和导热系数均为内层的两倍。现保持其他条件不变，而将两绝热层的材料互换，试问：（1）每米管长的热损失是原来的多少倍？（2）在本题条件下，哪一种材料包扎在内层较

18、为合适？解：设管道半径为x,绝热层厚度bx+2 6+x+b 3 x+b ,-=2 x-=b=2x(1)互换前F=IA2必72 2rx=x+b=3x,4 2 42必7r2=x+2b=5x互换后,1 1 G 1 .3 x 1 .5 xIn+In In 十 Inx 4 八 4 x 2 2|3x2 兀Nt 27tz1.477叫1 ,r.1 i In +In =%X 4 01 1 3 x 1 t 5xIn 十 In2 4 x 4 3 xL 887力11A=1.2 7 5 倍（2）几小的包在内层较好5.水在套管式换热器的内管中流动。已知内管的直径为（|）2 5 x 2.5 m m,长度为6 m；水的流量为

19、2 m3-h-,温度由1 5 升高至3 5 ,试计算管壁对水的对流传热系数。若水的流量下降为（Un/h L则管壁对水的对流传热系数又为多少？解：由题意可得，定性温度/=笆=2 5 ,查附表得水的物性参数为2之=6 0.89、1 0-2%.加-1 左 t,=9 0 2.7 5 x l O P i/-5 ,P r =6.2 2(1)“=-=1.7 7/w s t3 6 0 0 x；x (0.0 2)2R e=如=0.02 x 1.77 x 1?00=3 *0 4 (湍流)9 0 2.7 5 x 1 O-6X0.7 P r 6 0 水7 =9 0 C,Cp=4.2 0 8x l O3Q=w/I2 0

20、+w C/,(l 2 0 -6 0)=2 2 0 5 x l 03+l x 4.2 0 8 x 1 O x 6 0 =2 4 5 7.4 8(左 )(3)空气 2 0-80 7 =5 0 C,g =1.0 0 5 x 1 0 3Q =w Cp(80-2 0)=1 x 1.0 0 5 x l 03 x 6 0 =6 0.3(4%)1 0.在列管式换热器中用水冷却油。已知换热管的直径为M9x2mm,管壁的导热系数入=4 5W.m .i；水在管内流动，对流传热系数5=3 5 0 0 皿2。仁1；油在管间流动，对流传热系数ao=2 5 0 W-m-2.-1；水侧的污垢热阻 R .S x l O m2.

21、油侧的污垢热阻 Rs o=1.8x 1 0 4m2-.W-o试计算：(1)以管外表面为基准的总传热系数。(2)因污垢热阻而使总传热系数下降的百分数。解：(1)；=-L+R.,+)+4,g+_L今k 几 dm di%4+1.8x 1 02 5 00.0 0 2 0.0 1 9-x-4 5 0.0 1 7+2.5 x 1 0-40.0 1 9x _ _ _ _1_+_ _0_._0_1x9_ _ _ _ _0.0 1 5 3 5 0 0 0.0 1 5+=0.0 0 4 9k。=2 0 3.7 4(2)污垢前-4 =+-+=0.0044ko ao /d“,%&k：=226.68226.68-203

22、.74;-=1 v.1Z/Okg-226.6812.苯在逆流换热器内流动，流量为2000kg-h-,温度由70c下降至30C。已知换热器的传热面积为6m2,热损失可忽略不计；总传热系数为300W.m2oc；冷却介质为20的水，定压比热为4.18kJ-kgJC。试计算：(1)冷却水的出口温度；(2)冷却水的消耗量,以m3h-表示。解：(1)2=w G 区 一。)=&F )=kSMm4Q(2000/3600)x 1.79x 103 x(70-30)3.98x10；,A/,=-=-22.11 CkS 300 x6 180070C 30Ct2-2070-t2 10 M,t、Z z(70 4)10 60

23、 4A/2 10In7 01022.11%=2 8 6。0 =x 4.178 x(28.6-20)wpc=3984kg 1 h13.在逆流换热器内，用 20的水将流量为4500kg-h-的液体由80C冷却至30。已知换热管由直径为(|)25x2.5mm的钢管组成；液体走壳程，对流传热系数为1700亚皿之父，定压比热为L9kJ.kg.,密度为850kg.m%水走管程，对流传热系数为850W.m-2，C。若水的出口温度不超过50,换热器的热损失及污垢热阻均可忽略不计，试计算换热器的传热面积。解：Q=yVhCph(T-T2)=koSoAtm若九取4 5 W”|.(T1 _ 1 6 d i d。-1-

24、1-k a。2 dm%&1 0.0025 0.025 1 0.025-1-X-1-X-1700 45 0.0225 850 0.02=2.12x107 =471.6(80-50)-(30-20),80-50In30-2018.20s.5 X1.9X103X(80-30)3600kA、=1 3.8/第八章精储2.解：本题中，正戊烷为易发组分，以A表示，正己烷为难挥发组分，以B表示。靠=2.945际=。45。xB=0.55yApAxA _ 159.16x0.45p 101.3yB=0.293或者为ax,j _ 2.945x0.451 +9-1)/-1 +1.945x0.45=0.7073.解：(1

25、)正戊烷用A表示 正己烷为B表示进料液的平均摩尔质量 M=04 x 72+0.6 x 86=80.4kg/kmol进料量F=如 =62.19kmol/h80.4己知 xD 0.98 xF 0.4由,ri=Dxn =97%得/曰 八。=FXUFV =-0-.-9-7-x-6-2-.1-9-x-0-.-4=2_4.62kmol/.h.FXF XD 0.98由 F=D+W 得 W=F-D=62.19-24.62=37.57kmol/h根据见尸=。方+畋匹得xwFxP-D Xn 62.19x0.4-24.62x0.98 邑-=-=0.02W 37.575.解:原题改为y=0.5x+0.15(1)由精偏

26、段操作线方程y=0.75x+0.2075可知R-=0.75 解得R=3R+1 由操作线方程可得二*=0.2075 将R=3代入R+1得=0.83(3)由进料方程y=0.5x+1.5得二=0.5=q=T,过热蒸汽进料q i(4)由进料方程可知一上=0.1 5 将 q=-1代入得 以=0.36.解：进料的平均摩尔质量打=2 玉阳=04x72+0.6义 86=80.4版加wo/进 料 量 F=型竺=62.19kmol/h80.4己知 0=0.98 xw-0.03 xF-0.4根据得:FXF-DX)+WxwF=D+W62.19x0.4=0.98D+0.03W62.19=D+W解得：D=24.22 km

27、ol/hW=37.97 kmol/h(2)精微段操作线方程yn+/R1 R+2.5x+X dn R+0.98-Xn +-2.5+1 2.5+1=0.714x,+0.28斜率为0.714截距为0.28(3)塔内第二块塔板上升蒸气组成已知：乃=工0=0.98由气液平衡方程 =ax,l+(d-l)xt0.98=R 解得 X/=0.942由操作线方程得：y2=0.714+0.28=0.714x0.942+0.28=0.953(4)提储段操作线方程已知 Z=AD=2.92 x 24.22=70.72kmol/hF=62.19 kmol/hW=37.97 kmol/h=0.03泡点进料q=l提微段操作线方

28、程：L+qF,Wyn+，L+q F-WXm L+q F-WXV7 0.7 2+6 2.1 9,3 7.97 八小=-x-x 0.0 37 0.7 2 +6 2.1 9-3 7.97 m 7 0.7 2 +6 2.1 9-3 7.97=1.4 x/-0.0 1 2斜率为1.4,截距为-0.0 1 2(5)精储段内上升蒸气及下降液体的流量V =(7?+1)。=3.5 x 2 4.2 2 =84.7 7。防L =R D =2.5 x 2 4.2 2 =6 0.5 5 k m o l/h(6)提偏段内上升蒸气及下降液体的流量U=L+q F=6 0.5 5+6 2.1 9=1 2 2.7 4 k m o

29、 l/hV =V =S4Jlkmol/h8.解：最 小 回 流 比 此 而=忙 匕居一泡点进料：x=xF=0.4,:叫l+(a-l)X q2.5 x 0 41 4-1.5 x 0.4=0.6 2 5Rnun=0.96-0.6 2 5 _ 0.3 3 5 1 5-0.6 2 5-0.4 -0.2 2 5 -RR”“K=21.5第十一章干燥L解：（1）已知1 0 L 3 k P a,4 0 时,水的饱和蒸气压区=7.3 7 7人R zH等数=e 2 *而筌濠%=领9 2饭水汽绝干气 vH=(0,7 7 2+1.24 4 H J X 与 能=6 0.7 7 2+1.24 4 x0.009 2)x牙。

30、=0.898/M3/饭绝干气、+H 1 +0.009 2 /3(3)p=-=-=1.124 k g/m丫 V 0.8 9 8(4)g =1.01+1.8 8 4 =1.01+1.8 8 x0.009 2=1.027灯/炫(5)/w=1.01+1.8 8)/+24 9 1H=1.01+1.8 8 x0.009 2；x4 0+24 9 1x0.009 2=64.01 kJ/kg(6)ps t d=(pps=2 0%x 7.3 7 7 =L 4 7 5 H V/查水的饱和蒸气压 得Q =1 2.62.解：(l)p=3.bl Pa (2)(p=6%(3)td=25 (4)I”=1 37kJ/kg 葭=

31、3 5 (6)/.=3 5 4.解：(1)空气在预热器内经历等湿过程乩=%=0.01P Hps(0.62 2 +H)101.3 xQ.01101.3 x(0.6 22+0.01)=1.6%(2)4 =(L O I+1.8 8”o2o+24 9 1”。=(L O I+1.8 8 x 0.01)x20+24 9 1x0.01=4 5.4 9 A J 7 融7,=0.01+1.8 8/7,X +24 9 17 7 1=(L O I+L 8 8 x 0.01)x 100+24 9 1x0.01=127.7 9/炫vw=r 0.7 7 2+1.24 4 H J x 1=Vo=L vt/=23 7 2 x

32、 0.8 4 1=19 9 5 “7 新 鲜 空 气/力(4)预热室中消耗的热量23 7 2=A(Z,-/C)=x(1.01 +1.8 8 x 0.009)(9 0-20)=4 7.4 左 (5)干燥系统消耗的总热量&=0+Q23 7 2=L(1.01+1.8 8/,)(/,-Z2)=x(1.01 +1.8 8 x 0.009)(9 0-4 5)=3 0.4 5 左 Q =W(24 9 0+1.8 8/,-4.18 7 0,=x(24 9 0+1.8 8 x 4 5 一 4.18 7 *20)=21.3 4 物盘 2=G 2 c M e 2-电=粤 X 3.28 X(6 0-20)=3 8.8 9 极360007)=2 1.3 4+3 8.8 9+1.2-3 0.4 5 =3 Uf F(6)向干燥室补充的热量Q=Q+QD=4 7.4 +3 1=7 8.4)1 F F(7)热效率0=21.3 4n Q 7 8.4=27.22%