例题与考试

化 学 工 程 学

例 题 与 习 题

严 世 强 编

兰州大学化学化工学院

第一章 流体流动与输送

例1. 水从倾斜直管中流过，在断面A和B之间接一空气压差计，其读教R=10mm，两测

压点垂直距离h = 0.3m。试求：

（1）A、B两点的压差等于多少？

（2）若采用密度为830kg·m-3的煤油作指示液，压差计读数为多少？

（3）管路水平放置而流量不变，压差计读数及两点的压差有何变化？

解：如图取等压面1－2，p1= p2, 即 （pA- ?ghA）= pB- ?g（hB- R）- ?0gR pA- ?ghA= pB- ?ghB+ Rg（? - ?0）

等式两边同时加H?g，得

pA+?g(H - hA)= pB+?g(H - hB) + Rg（?- ?0）

（pA + ?gZA）-（pB + ?gZB）= Rg（? -?0） （1） pA- pB = Rg（? - ?0）- ?g（ ZA- ZB）

= 0.01× 9.81×1000 + 1000 × 9.81 × 0.3 = 3.04 ×10

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严 世 强 编

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第一章 流体流动与输送

例1. 水从倾斜直管中流过，在断面A和B之间接一空气压差计，其读教R=10mm，两测

压点垂直距离h = 0.3m。试求：

（1）A、B两点的压差等于多少？

（2）若采用密度为830kg·m-3的煤油作指示液，压差计读数为多少？

（3）管路水平放置而流量不变，压差计读数及两点的压差有何变化？

解：如图取等压面1－2，p1= p2, 即 （pA- ?ghA）= pB- ?g（hB- R）- ?0gR pA- ?ghA= pB- ?ghB+ Rg（? - ?0）

等式两边同时加H?g，得

pA+?g(H - hA)= pB+?g(H - hB) + Rg（?- ?0）

（pA + ?gZA）-（pB + ?gZB）= Rg（? -?0） （1） pA- pB = Rg（? - ?0）- ?g（ ZA- ZB）

= 0.01× 9.81×1000 + 1000 × 9.81 × 0.3 = 3.04 ×10

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严 世 强 编

兰州大学化学化工学院

第一章 流体流动与输送

例1. 水从倾斜直管中流过，在断面A和B之间接一空气压差计，其读教R=10mm，两测

压点垂直距离h = 0.3m。试求：

（1）A、B两点的压差等于多少？

（2）若采用密度为830kg·m-3的煤油作指示液，压差计读数为多少？

（3）管路水平放置而流量不变，压差计读数及两点的压差有何变化？

解：如图取等压面1－2，p1= p2, 即 （pA- ?ghA）= pB- ?g（hB- R）- ?0gR pA- ?ghA= pB- ?ghB+ Rg（? - ?0）

等式两边同时加H?g，得

pA+?g(H - hA)= pB+?g(H - hB) + Rg（?- ?0）

（pA + ?gZA）-（pB + ?gZB）= Rg（? -?0） （1） pA- pB = Rg（? - ?0）- ?g（ ZA- ZB）

= 0.01× 9.81×1000 + 1000 × 9.81 × 0.3 = 3.04 ×10

第一章 流体流动

【例1-1】 已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。 解：根据式1-4

1?0.6?0.4

?m1830998 =（3.28+4.01）10-4=7.29×10-4

ρm=1372kg/m3

【例1-2】 已知干空气的组成为：O221%、N278%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在压力为9.81×104Pa及温度为100℃时的密度。 解：首先将摄氏度换算成开尔文

100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量

Mm=32×0.21+28×0.78+39.9×0.01 =28.96kg/m3

根据式1-3a气体的平均密度为：

3 ?m?9.81?10?28.96?0.916kg/m

8.314?373

【例1-3 】 本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h1=0.7m、密度ρ1=800kg/m3，水层高度h2=0.6m、密度ρ2=1000kg/m3。

（1）判断下列两关系是否成立，即 pA=p'A pB=p'B （2）计

第一章 流体流动

【例1-1】 已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。 解：根据式1-4

1?0.6?0.4

?m1830998 =（3.28+4.01）10-4=7.29×10-4

ρm=1372kg/m3

【例1-2】 已知干空气的组成为：O221%、N278%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在压力为9.81×104Pa及温度为100℃时的密度。 解：首先将摄氏度换算成开尔文

100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量

Mm=32×0.21+28×0.78+39.9×0.01 =28.96kg/m3

根据式1-3a气体的平均密度为：

3 ?m?9.81?10?28.96?0.916kg/m

8.314?373

【例1-3 】 本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h1=0.7m、密度ρ1=800kg/m3，水层高度h2=0.6m、密度ρ2=1000kg/m3。

（1）判断下列两关系是否成立，即 pA=p'A pB=p'B （2）计

第一章 流体流动

【例1-1】 已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。 解：根据式1-4

1?0.6?0.4

?m1830998 =（3.28+4.01）10-4=7.29×10-4

ρm=1372kg/m3

【例1-2】 已知干空气的组成为：O221%、N278%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在压力为9.81×104Pa及温度为100℃时的密度。 解：首先将摄氏度换算成开尔文

100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量

Mm=32×0.21+28×0.78+39.9×0.01 =28.96kg/m3

根据式1-3a气体的平均密度为：

3 ?m?9.81?10?28.96?0.916kg/m

8.314?373

【例1-3 】 本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h1=0.7m、密度ρ1=800kg/m3，水层高度h2=0.6m、密度ρ2=1000kg/m3。

（1）判断下列两关系是否成立，即 pA=p'A pB=p'B （2）计

字符串举例：

>> A= 'China ' '中国' ' ' ；输出带引号的汉字 >> B='我是好学生' >> c='I am fine.'

>> s3=char('s', 'y','m','b','o','l','i','c') ；用函数char生成字符串 >> double(s3') ；字符串转换为数值代码 >> abs(s3')

>> cellstr(s3) ；字符矩阵转换为字符串 >> b=num2str(a) 比较 >> b*2 和 >> ab=[A,' ',B,'.'] >> AB=['中国';'北京']

关系运算举例

>> A=[3,4,8;9,0,2;5,3,7] A = 3 4 8 9 0 2 5 3 7 >> B=[4,4,1;7,8,4;5,1,7] B =

4 4 1 7 8 4 5 1 7 >> E=(A>B) E = 0 0 1

第三章 例题与思考题

1.空位数随温度升高而增加，在20℃和1020℃之间，由于热膨胀bcc铁的晶格常数增加0.51%，而密度减少2.0%，假设在20℃时，此金属中每1000个单位晶胞中有1个空位，试估计在1020℃时每1000个单位晶胞中有多少个部位？

2.在500℃(773K)所做扩散实验指出，在1010个原子中有一个原子具有足够的激活能可以跳出其平衡位置而进入间隙位置，在600℃(873K)时，此比例会增加到109，问：

（1）此跳跃所需要的激活能？

（2）在700℃具有足够能量的原子所占的比例为多少？ 3.在金属中形成一个空位所需要的激活能为2.0eV（或0.32×10-18J）。在800℃时，1×104个原子中有一个空位，问在何种温度下，1000个原子中含有1个空位？

4.Cu晶体空位形成能 Ev=1.44×10-19J/atcm，材料常数A=1，k=1.38×10-23J/k，计算： （1）在500℃下，每立方米Cu中的空位数目；

（2）500℃下的平衡空位浓度。（Ar(Cu)）=63.54g/mol, 500℃ ?Cu=8.96×106g/cm3 5.在图1中的阴影面为晶体的滑移面，该晶体的ABCD表面有一圆形标记，它与滑

1． 概念填空题

1.1 类定义的关键字是 class 。类的数据成员通常指定为 私有 成员。类的函数成员通常指定为 公有 成员,指定为 公有 的类成员可以在类对象所在域中的任何位置访问它们，类的 私有和保护 只能被该类的成员函数或友元函数访问。 1.2类的访问限定符包括 public、 private 和 protected 。类成员默认的访问方式是 private 。访问限定符在类中 无 先后次序，各限定符 允许 (允许/不允许)多次出现。

1.3 构造函数的任务是 建立对象 。类中可以有 多 个构造函数,它们由 参数 区分。如果类说明中没有给出构造函数,则C++编译器会提供构造函数，该函数 不完成 （完成/不完成）对象初始化工作。

1.4复制构造函数的参数是 对象的复制 ,当程序没有给出复制构造函数时,编译系统会提供 默认复制构造函数 ,完成类对象的 复制 。复制构造函数被调用情况有 3 种。 1.5析构函数在对象 释放 时被自动调用。类中没有定义析构函数时，编译系统会提供一个默认的析构函数。该函数 不完成 （完成/不完成）具体对象的清理工作。

2.1类与对象的概念是客观世界的反映。

2.2 引用作为函数参

第四章 例题

1. 设有一条内径为30mm的厚壁管道，被厚度为0.1mm的铁膜隔开，通过向管子一端向管内输入氮气，以保持膜片一侧氮气浓度为1200mol/m3，而另一侧的氮气浓度为100mol/m3。如在700℃下测得通过管道的氮气流量为2.8×10-4mol/s，求此时氮气在铁中的扩散系数。

2. 课本P124，例题

3. Cu-Al组成的互扩散偶发生扩散时，标志面会向哪个方向移动？

4.设纯Cr和纯Fe组成的扩散偶，扩散1小时后Matano平面移动了1.52×10-3cm。已知CCr=0.478时，?C/?x=126/cm，互扩散系数D=1.43×10-9cm2/s，试求Matano平面移动速度和Cr、Fe的本征扩散系数DCr、DFe。（实验测得Matano平面移动距离的平方与扩散时间之比为常数。）

5. 工业生产中经常采用渗碳的方法来提高钢铁零件的表面硬度。表面含碳量越高，钢的硬度越高。例如将含碳量0.2%的钢置于Ws=1.3%的气氛中渗碳,渗碳温度为927℃,保温10h,已知碳在γ－Fe中的Dc=2.21×10-7 cm2·s-1,求：(1) 距表面x=0.04㎝处的碳浓度(1.0265%)；(2)若已知渗层某处的碳浓度为0.65%时