西南大学化工基础复习资料

第一章绪论

例题详解

【例1-1（物料衡算）】如图所示，浓度为20%（质量百分数，下同）的KNO3水溶液以1000kg/hr流量送入蒸发器，在某温度下蒸出一部分水而得到浓度为50%的KNO3水溶液，再送入结晶器冷却析出含有4%水分的KNO3晶体并不断取走。浓度为%的KNO3饱和母液则返回蒸发器循环处理，该过程为连续稳定过程，试求：

1、结晶产品量P，水分蒸发量W

；

2、循环母液量R，浓缩量S。

例题1-1图A

解：

1、衡算对象：总物料KNO3

衡算范围：如图所示的用一条封闭的虚线所包围的部分

衡算基准：单位时间--每小时

列方程：凡是穿过封闭虚线进入的衡算范围的物料为入；

凡是穿出封闭虚线排出的衡算范围的物料为出；

总物料ΣMλ=ΣM出

则F = W + P（1）

同理，对KNO3

= 0×W + P（1-4%）（2）

将（1）（2）代入数据后组成方程组

1000 = W + P

1

×1000 = P（1-4%）

解这个方程组得：

P = kg/hr

W = kg/hr

2、衡算对象的基准不变，改变衡算范围如图1-2B所示。总物料S =R + P

KNO3× S = × R + P（1-4%）

将上两式代入数据联解得：

R = kg/hr

S = kg/hr 即为所求

例题1-1图B

应该指出，确定衡算范围是很重要的，如确定的衡算范围不当，无法求解。一般来说，要尽量使已知条件和所求量穿越衡算范围，这样才能列入衡算方程中。这种技巧可在今后的学习和练习中逐步掌握。

【例1-2 (热量衡算)】在一热交换器中用压强为136kpa的饱和蒸汽加热298k的空气，空气流量为1kg/s，蒸汽的流量为s，冷凝水在饱和温度381K下排出。若取空气的平均比热为kg·k，试计算空气出口温度（热损失忽略不计）。

2

3

例题1-2图

解：过程如图所示：

数量基准每秒钟蒸汽、空气的流量

温度基准取进口空气温度298K，因而其焓为零，即H冷空气=0

相态基准压强为136kpa的饱和蒸汽，查得其焓H蒸汽.281K =2690KJ/kg，同时查得H冷凝水281K =kg 衡算范围封闭虚线所示范围

对此连续稳定过程ΣQ入=ΣQ出

其中：

ΣQ入=ΣQ蒸汽+ ΣQ冷空气=×H蒸汽 +1 × H冷空气

ΣQ出=ΣQ热空气+ ΣQ冷凝水=1×（T-298）+ × H冷空气

T：热空气温度

将数据代入解得T=

【例1-3（单位换算）】已知,试将此压强换算为SI单位。

解：1公斤（力）等于1千克质量的物体所受到的重力。

即1公斤（力）

∴

单位换算时，先从附录一中查出换算关系，后将换算关系代入原单位中即可进行单位换算。在化工计算中，先用换算关系将各物理量不同单位制的数值换算成同一种单位制的数值，然后再进行计算，就能避免差错。

【例1-4（单位换算）】液体越过平顶堰上的液面高度可用以下经验式计算：

式中，h-ow—堰上液面高度,in；qv—液体体积流量，gal/min；lw—堰长，in

试求流量为s的液体越过长度为2米的平顶堰，堰上液面高度为多少米？

1m = in ,1m3 = gal, 1min = 60s

分析：此题是经验公式的单位换算，首先将所有已知量的单位换算成经验式中规定的单位，然后代入经验式中并计算结果，最后将以单位

in

表示的结果换算成以m表示的结果。

解：将已知量的单位换算成经验式中规定的单位：

代入经验式，

自测练习

计算题

1、7kgf/m2等于多少N/m2？多少Pa？m2；

4

2、将1kcal/h换算成功率W。

3、4L/s是多少L/min？多少m3/h? 240L/min；h

4、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。

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。

8314J/(kmol·K)

第二章流体的流动与输送

例题详解

【例题2-1（流体静力学）】U 型管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸汽压，如图所示，U型管

压差计的指示液为水银，两U型管的连接管内充满水。已知水银面与基准面的垂直距离分别为：

，大气压强。试求锅炉上

方水蒸汽的压强。

解：

…………………

……………

静力学方程举例1

……………

……………

5

……………

……………

……………

…………

式得：

【例题2-2 流体静力学】水在附图所示的水平管内流动，在管壁A处连接一U形管压差计，指示液为汞，密度为13600kg/m3，U形管开口右支管的汞面上注入一小段水（此小段水的压强可忽略不计），当地大气压Pa为，水的密度取

1000kg/m3，其它数据见附图，求A处的绝对压强为多少Pa？

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静力学方程举例2

（1）取U形管中处于同一水平面上的B、C、D三点，根据等压点的判定条件可得到PB=PC

，

PC=PD，于是可得PB=PC=PD

（2）根据静力学基本方程式可得：

于是A处的绝对压强：

伯努利方程应用例题

【例题2-3 确定流体流量】在某水平通风管段中，管直径自渐缩到。为了粗略估算其中空气的流量，在锥形接头两端分别测

得粗管截面1-1的表压为，细管截面的表压为

。空气流过锥形管的能量损失可以忽略，求空气的体积流量为若干？（设该

物系可按不可压缩流体处理，空气密度取为）

解：

图【例2-3】示意图在1-1和2-2截面（水平管的基准面取通过管中心线的水平面）间列柏氏方程得：

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