化工原理书课后习题答案

南京工业大学学习资料

绪论习题

1）含水份52%的木材共120kg，经日光照晒，木材含水份降至25%，问：共失去水份多少千克？以上含水份均指质量百分数。

Θ 120(1-0.52)=(120-w)(1-0.25)

∴w=43.2kg

2）以两个串联的蒸发器对NaOH水溶液予以浓缩，流程及各符号意义如图所示，F、G、E皆为NaOH水溶液的质量流量，x表示溶液中含NaOH的质量分数，W表示各蒸发器产生水蒸汽的质量

流量。若，，，，问：W

1、W

2

、E、x

1

各为多少？

W

1kg/s W

2

kg/s

F=6.2Kg/s

2

=0.30

X

=0.105

W

1:W

2

=1:1.15 , X---(Wt),x

1

,w

1

,w

2

,D,E=?

对控制体I，NaOH物料衡算：Fx

0=Ex

2

即 6.2×0.105=E×0.30 ∴E=2.17 kg/s

W

1+W

2

=F-E=6.2-2.17=4.03 kg

W

1

=4.03/2.15=1.87 kg/s ，W

2

=4.03-1.87=2.16 kg/s

对控制体II，总的物料衡算：G=F-W

1

=6.2-1.87=4.33 kg/s

ΘFx

0=Gx

2

即6.2×0.105=4.33x

1

,∴x1=0.15

3)某连续操作的精馏塔分离苯与甲苯。原料液含苯0.45（摩尔分率，下同），塔顶产品含苯0.94。已知塔顶产品含苯量占原料液中含苯量的95%。问：塔底产品中苯的浓度是多少？按摩尔分率计。 [解]：

Θ 0.95=

F D FX DX =45.094

.0⨯

F D

0413

.0545.094.045.045.094.045.0545.0,445.0=∴⨯+⨯=+⨯=⨯==∴

W W W

X X WX D F F

W

F D 即又

4)导热系数的SI 单位是W/(m ·℃)，工程制单位是kcal/(m ·h ·℃)。试问1kcal/( m ·h ·℃)

相当于多少W/(m ·℃)？并写出其因次式。

1kcal/(m.h.0C)=?J/(m.s.0C)写出导热系数的因次式。 ∵1kcal=4.187×103J,1h=3600s ∴

1

320030../.163

.1..360010187.4..1--===⨯=T ML T

L L L M T L M C

m W C s m J C h m kcal ττττ）（导热系数因次式—时间。——温度，——长度，——质量，—令各基本因次为：

5)已知理想气体通用常数物理大气压·升/(摩尔·K)，试求采用J/(kmol ·K)时R 的数值。 解：写出以J/（kmolk ）的单位为理想气体通用常数R 之值。 ∵1物理大气压=1.0133×105N/m 2，1升=10-3m 3

∴R=0.08205K kmol J

k kmol m m N K .8314

.)/1010100133.108205.0.3

2335=⨯⨯⨯

=⨯--（摩尔，，升物理大气压

6） 水蒸汽在空气中的扩散系数可用如下经验公式计算：

式中 D ——扩散系数，英尺2/h ；

p ——压强，atm ； T ——绝对压强，。

试将上式改换成采用SI 单位的形式。各物理量采用的单位是：D —m 2/s ，p —Pa ，T —K 。 解:经验公式的单位换算:

4411046.15

.24+⨯

⨯=-T T P D

∵1英尺2/h=0.30482/3600m 2/s=2.58×10-5m 2/s,1atm=1.0133×105pa, 温差 1k=1.80R

245')'('10218.9'441

)'8.1()8.1()

100133.11(

'1046.1)1058.21

(5

.245

.2'545

'

+=

⨯=+⨯

⨯⨯=⨯---T T P D T T P D

7） 在冷凝器中蒸汽与冷却水间换热，当管子是洁净的，计算总传热系数的经验式为：

式中 K ——总传热系数，Btu/(ft 2·h ·℉)；

u ——水流速，ft/s 。

试将上式改换成采用SI 单位的形式。各物理量采用的单位是：K —W/(m ·℃)，u —m/s 。

解：经验公式的单位换算：

8.0

100040.01+=8

.058.0)'(39371

10045.7'1)3048.0/'(2681

00040.0)678.5/1('1u K u K +⨯=∴

+

=-

《第一章 流体流动》习题解答

1某敞口容器内盛有水与油。如图。已知水及油的密度分别为1000和860kg/m 3，解：h 1=600mm ，h 2=800mm ，问H 为多少mm ？

m h h h m kg m kg mm h mm h 32.181.91080.081.91060.081.9860?

,/860/10,800,6003333

321=∴⨯=⨯⨯+⨯⨯=====Θ油水ρρ

2.有一幢102层的高楼，每层高度为4m 。若在高楼范围内气温维持20℃不变。设大气静止，气体压强为变量。地平面处大气压强为760mmHg 。试计算楼顶的大气压强，以mmHg 为单位。

⎰⎰=∴-=⨯⨯⨯-=⨯⨯-=⎩

⎨⎧

---⨯=⨯⨯=----=---12

7.724,04763.040810190.181.9)760/(10190.181.910190.1)2.2938314/(291514080

5

5

P P p mmHg P p Ln dz p dp p p gdz d ②代入①，得

②①解：ρρ

3.某水池，水深4米，水面通大气，水池侧壁是铅垂向的。问：水池侧壁平面每3米宽度承受水的压力是多少N ？外界大气压为1atm 。

N

dz gz P F 54

023501045.12/481.9103410013.13)(3⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+=⎰水ρ

4．4．外界大气压为1atm ，试按理想气体定律计算0.20at （表压）、20℃干空气的密度。空气分子量按29计。

3

45/439.12.293831429

)1081.020.010013.1(m Kg RT PM =⨯⨯⨯⨯+⨯==ρ解：

5．5．有个外径为R 2、内径为R 1为的空心球，由密度为ρ’的材料制成。若将该球完全淹没在某密度为ρ的液体中，若球能在任意位置停留，试求该球的外径与内径之比。设球内空气重量可略。

3/1'123

2'3132)/1(/)3/4())3/4(--=∴=-ρρρπρπR R g R g R R （解：

6．6．为放大以U 形压差计测气体压强的读数，采用倾斜式U 形压差计。如图。指示液是ρ=920kg/m 3的乙醇水溶液。气体密度为1.20kg/m 3。读数R=100mm 。问p 1与p 2的差值是多少mmHg ？