化工原理(第二版)上册课后习题答案PDF

大学课后习题解答之

化工原理(上)-天津大学化工学院-柴诚敬主编

09化工2班制作QQ972289312

绪论

1.从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI 单位。（1）水的黏度μ=0.00856g/(cm·s)（2）密度ρ=138.6kgf ·s 2/m 4

（3）某物质的比热容C P =0.24BTU/(lb·℉)（4）传质系数K G =34.2kmol/(m 2·h·atm)（5）表面张力σ=74dyn/cm

（6）导热系数λ=1kcal/(m·h·℃)

解：本题为物理量的单位换算。

（1）水的黏度基本物理量的换算关系为

1kg=1000g ，1m=100cm 则

()s Pa 1056.8s m kg 1056.81m 100cm 1000g 1kg s cm g 00856.04

4⋅⨯=⋅⨯=⎥⎦⎤⎢⎣

⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢

⎣⎡⋅=--μ（2）密度基本物理量的换算关系为

1kgf=9.81N ，1N=1kg·m/s 2则

3

24

2m kg 13501N s m 1kg 1kgf N 81.9m s kgf 6.138=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=ρ（3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为

1BTU=1.055kJ ，l b=0.4536kg

o o

51F C 9

=

则

()C kg kJ 005.1C 95F 10.4536kg 1lb 1BTU kJ 055.1F lb BTU 24.0︒⋅=⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡︒︒⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥

⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒=p c （4）传质系数基本物理量的换算关系为

1h=3600s ，1atm=101.33kPa 则

()kPa s m kmol 10378.9101.33kPa 1atm 3600s h 1atm h m kmol 2.34252G ⋅⋅⨯=⎥

⎦

⎤

⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⋅=-K （5）表面张力基本物理量的换算关系为

1dyn=1×10–5N 1m=100cm

则

m N 104.71m 100cm 1dyn N 101cm dyn 742

5

--⨯=⎥⎦⎤⎢⎣

⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡=σ（6）导热系数基本物理量的换算关系为1kcal=4.1868×103J ，1h=3600s 则

()()C m W 163.1C s m J 163.13600s 1h 1kcal J 104.1868C h m kcall 13

2︒⋅=︒⋅⋅=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒⋅⋅=λ2．乱堆25cm 拉西环的填料塔用于精馏操作时，等板高度可用下面经验公式计算，即

()()()

L

L

3

10C

B

4E 3048.001.121078.29.3ραμZ D G A H -⨯=式中

H E —等板高度，ft ；

G —气相质量速度，lb/(ft 2·h)；D —塔径，ft ；

Z 0—每段（即两层液体分布板之间）填料层高度，ft ；α—相对挥发度，量纲为一；μL —液相黏度，cP ；ρL —液相密度，lb/ft 3

A 、

B 、

C 为常数，对25mm 的拉西环，其数值分别为0.57、-0.1及1.24。试将上面经验公式中各物理量的单位均换算为SI 单位。解：上面经验公式是混合单位制度，液体黏度为物理单位制，而其余诸物理量均为英制。经验公式单位换算的基本要点是：找出式中每个物理量新旧单位之间的换算关系，导出物理量“数字”的表达式，然后代入经验公式并整理，以便使式中各符号都变为所希望的单位。具体换算过程如下：

（1）从附录查出或计算出经验公式有关物理量新旧单位之间的关系为m

3049.0ft 1=()()

s m kg 10356.1h ft lb 1232⋅⨯=⋅-（见1）

α量纲为一，不必换算

s

Pa 101cp 13⋅⨯=-13lb ft =133lb 1kg 3.2803ft ft 2.2046lb 1m ⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭

=16.01kg/m 2

(2)将原符号加上“′”以代表新单位的符号，导出原符号的“数字”表达式。下面

以H E 为例：

m ft E

E H H '=则E

E E

E 2803.3m

ft

2803.3ft m ft m H H H H '=⨯'='=同理

()G G G '

=⨯'=-5.73710356.13

D D '

=2803.3002803.3Z Z '=()3L

L 101-⨯'=μμL L

L 06246.001.16ρρρ'='=(3)将以上关系式代原经验公式，得

()()()⎪⎪⎭

⎫

⎝

⎛

'''⨯⨯⨯

'⨯'⨯⨯⨯='-L

L

310 1.24-0.1

4E

0624.010002803.33048.02803.301.125.7371078.257.09.32803.3ρμα

Z D G H 整理上式并略去符号的上标，便得到换算后的经验公式，即

()

()L

L

3101.240.1

-4E 4.39205.010084.1ραμZ D G A H -⨯=