化工原理(上)课后习题解答+天津大学化工学院+柴诚敬.pdf

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1、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)24（2）密度ρ=138.6kgf·s/m（3）某物质的比热容CP=0.24BTU/(lb·℉)2（4）传质系数KG=34.2kmol/(m·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g1kg100cm

2、−4()−4则µ=0.00856=8.56×10kgm⋅s=8.56×10Pa⋅scm⋅s1000g1m（2）密度基本物理量的换算关系为21kgf=9.81N，1N=1kg·m/s22kgf⋅s9.81N1kg⋅ms3则ρ=138.6m41kgf1N=1350kgm（3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为1BTU=1.055kJ，lb=0.4536kgoo51F=C9则BTU1.055kJ1lb1°F()c=0.24=1.005kJkg⋅°Cp

3、lb°F1BTU0.4536kg59°C（4）传质系数基本物理量的换算关系为1h=3600s，1atm=101.33kPa则kmol1h1atm−5(2)K=34.2=9.378×10kmolm⋅s⋅kPaG2m⋅h⋅atm3600s101.33kPa（5）表面张力基本物理量的换算关系为–51dyn=1×10N1m=100cm则1−5dyn1×10N100cm−2σ=74=7.4×10Nmcm1dyn1m（6）导热系数基本物理

4、量的换算关系为31kcal=4.1868×10J，1h=3600s则3kcall4.1868×10J1h()()λ=12=1.163Jm⋅s⋅°C=1.163Wm⋅°Cm⋅h⋅°C1kcal3600s2．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(−4)B()C()13αµLH=3.9A2.78×10G12.01D0.3048ZE0ρL式中HE—等板高度，ft；2G—气相质量速度，lb/(ft·h)；D—塔径，ft；Z0—每段（即两层液体分布板之间）填料层高度

5、，ft；α—相对挥发度，量纲为一；μL—液相黏度，cP；3ρL—液相密度，lb/ftA、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

6、1ft=0.3049m2−321lb(ft⋅h)=1.356×10kg(m⋅s)（见1）α量纲为一，不必换算−31cp=1×10Pa⋅s3lblb1kg3.2803ft21=1=16.01kg/m33ftft2.2046lb1m(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HE为例：Hft=H′mEEmm3.2803ft则H=H′=H′×=3.2803H′EEEEftftm−3同理G=G′(1.356×10)=737.5G′2D=3.2803D′Z=3.280

7、3Z′00(−3)µ=µ′1×10LLρ=ρ′16.01=0.06246ρ′LLL(3)将以上关系式代原经验公式，得(−4)-0.1()1.243.2803H′=3.9×0.572.78×10×737.5G′12.01×3.2803D′×E131000µL′(0.3048××3.2803Z′)α0′0.0624ρL整理上式并略去符号的上标，便得到换算后的经验公式，即−4()-0.1()1.2413αµLH=1.084×10A0.205G39.4DZE0ρL3第一章流体流动流体的重要性质31．某气柜的容积为600

8、0m，若气柜内的表压力为5.5kPa，温度为40℃。已知各组分气体的体积分数为：H240%、N220%、CO32%、CO27%、CH41%，大气压力为101.3kPa，试计算气柜满载时各组分的质量。解：气柜满载时各气体的总摩尔数pV(101.3+5.5)×1000.0×600