《化工原理》课程教学资源（习题解答）绪论

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。 木材 木材 120(1-0.52)=(120-w)(1-0.25) 照晒 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№aOH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F=62kg/8,=0.105,x2=0.30 W:W2=1:115,问:W、W2、E、x各为多少? x0“蒸发器1s蒸发器2x2 Wiki/ W2kg/s NaOH水液 G kg/s E kg/s F=6. 2Kg/s 蒸发器1 蒸发器2 X2=0.30 X0=0.105 W:W2=1:1.15,X-(Wt),x,w,w2,D,E=? 对控制体I,NaOH物料衡算:Fx=Ex2 即6.2×0.105=E×0.30∴E=2.17kg/s W+W2=F-E=6.2-2.17=4.03kg W=4.03/2.15=1.87kg/s,W2=4.03-1.87=2.16kg/s

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。 木材 木材  120(1-0.52)=(120-w)(1-0.25) 照晒  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：W1、W2、E、x1各为多少？ W1kg/s W2kg/s NaOH 水液 G kg/s E kg/s F=6.2Kg/s 蒸发器 1 蒸发器 2 X2 =0.30 X0=0.105 W1:W2=1:1.15 , X---(Wt),x1,w1,w2,D,E=? 对控制体 I，NaOH 物料衡算：Fx0=Ex2 即 6.2×0.105=E×0.30  E=2.17 kg/s W1+W2=F-E=6.2-2.17=4.03 kg W1=4.03/2.15=1.87 kg/s ，W2=4.03-1.87=2.16 kg/s

对控制体II,总的物料衡算:G=F-W1=6.2-1.87=4.33kg/s Fx=Gx2即6.2×0.105=4.33x1,∴: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。 塔顶产品 D kmol/s xD=0.94 原料、精 F kmol/ Xf=0.45 塔底产品 DXD D 0.94 W kmol/ 0.95= FY: F 0.45 D=0445F W 0.545 F 又F×045=D×0.9+WXw 即045=045×094+0.545×X Xw=0.0413 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。 kcal/(m.h.℃)=J/(m.s.)写出导热系数的因次式。 kcal=4.187×10J,1h=3600s

对控制体 II，总的物料衡算：G=F-W1=6.2-1.87=4.33 kg/s  Fx0=Gx2 即 6.2×0.105=4.33x1, 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]：  0.95= F D FX DX = 0.45 0.94  F D 0.0413 0.45 0.45 0.94 0.545 0.45 0.94 0.445, 0.545  = =  +   =  +  = = W W W X X F D WX 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.0 C)=?J/(m.s.0 C)写出导热系数的因次式。 ∵1kcal=4.187×103 J,1h=3600s ∴

mhC3600mC1.163 kcal4.187×103J 令各基本因次为:M一一质量,L一一长度,T一一温度,τ一一时间 导热系数因次式=M(/x)L=Mx7 5)已知理想气体通用常数R=008205物理大气压·升/(摩尔·K),试求采 用J/(kmo1·K)时R的数值 解:写出以J/( kolk)的单位为理想气体通用常数R之值。 ∵1物理大气压=1.0133×10N/m2,1升=103m2 ∴R=0.08205 物理大气压,升 0.08205× 摩尔,K 10133×103×103(N/m2)m=83N/m0K 6)水蒸汽在空气中的扩散系数可用如下经验公式计算: 146×10 T+441 式中D一扩散系数,英尺/h p—压强,atm: T——绝对压强,。E 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/s,p 解:经验公式的单位换算: 146×10 物理量 扩散系数压强 绝对温度 原来单位英尺/h atm 后来单位|M/s

3 1 2 0 0 3 0 . . / . 1.163 3600 . . 4.187 10 . . 1 − − = = =  = ML T L T M L L M L T m C W m s C J m h C kcal     （ ） 导热系数因次式 令各基本因次为： — —质量， — —长度， — —温度， — —时间。 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=1.0133×105 N/m 2，1 升=10-3 m 3 ∴R=0.08205 kmolK J kmol k N m m K . 8314 . / ) 10 1.0133 10 10 0.08205 . 3 2 3 5 3 =    =  − −（ 摩尔， 物理大气压，升 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: 441 1.46 10 4 2.5 +   = − T T P D 物理量 扩散系数 压强 绝对温度 原来单位 英尺 2 /h atm 0 R 后来单位 M 2 /s Pa K

∵1英尺2/h=0.3048273600m2/s=2.58×10m/s,1atm=1.0133×10pa 温差1k=1.8R 146×10 (1.87) P"( (1.87")+441 1.0133×103) 9218×10-4(7 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: 0.00040 式中K一一总传热系数,Btu/(ft2·h·F) 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一W/(m℃) 解:经验公式的单位换算: 二=0.00040+ 物理量 传热系数 流速 原来单位BUT2h)f 来单位 W/(mK)m/s BUT(f2hF)=5678W/m2K),1fs=0.3048m/s =000040+ K(1/5678) 268(/0.3048)98 K=7045×10+ 937()08

∵1 英尺 2 /h=0.30482 /3600m2 /s=2.58×10-5 m 2 /s,1atm=1.0133×105 pa, 温差 1k=1.80 R ' 245 ( ') ' 9.218 10 ' (1.8 ') 441 (1.8 ) 1.0133 10 ) 1 '( 1.46 10 ) 2.58 10 1 ( 4 2.5 ' 2.5 5 4 5 ' + =  = +    =  − − − 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/(ft2·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： 0.8 268 1 0.00040 1 K u = + 物理量 传热系数 流速 原来单位 BUT/ft2 .h.0F) ft/s 后来单位 W/（m2 .K） m/s ∵1BUT/(ft2 .h.0F)=5.678W/(m2 .K),1ft/s=0.3048m/s 0.8 5 0.8 3937( ') 1 7.045 10 ' 1 268( '/ 0.3048) 1 0.00040 '(1/ 5.678) 1 K u K u  =  + = + −