化工_化工原理答案
绪论习题
1）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
NaOH
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=0.08205
K 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)'(3937110045.7'1)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 。若在高楼围气温维持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。
??=∴-=???-=??-=???
---?=??=----=---1
2
7.724,04763.040810190.181.9)760/(10190.181.910190.1)2.2938314/(2915140805
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
23501045.12/481.9103410013.13)(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、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，试求该球的外径与径之比。设球空气重量可略。
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 ？
mmHg 31.23.30820sin 1.081.9)20.1920(20sin )(:0021＝解Pa gR P P i =??-=-=-ρρ采用微差U 形压差计测压差。如图。已知U 形管直径d 为6mm ，两扩大室半径均为80mm ，压差计中用水和矿物油作指示液，密度分别为1000及860kg/m 3。当管路气体压强p 与外界大气压p 0相等时，两扩大室油面齐平，U 形管两只管油、水交界面亦齐平。现读得读数R=350mm ，试计算：（1）气体压强p （表）。（2）若不计扩大室油面高度差，算得的气体压强p 是多少？（3）若压差计只有水而不倒入矿物油，如一般U 形压差计，在该气体压强p 值下读数R 0为多少？
m
R R gR P P Pa gR P P Pa
D d gR gR P P 0493.081.910008.4847.48035.081.9)8601000()(8.484160/6(35.081.986035.081.9)8601000()/()(000
101202
2
1120=∴?==-=??-=-≈-=??+??-=+-=-即③②）解：①ρρρρρρ
7．7．某倾斜的等径直管道有某密度ρ的液体流过。如图。在管道的A 、B 截面设置了两套U 形压差计测压差，下测用的是一般U 形压差计，上测用的是复式U 形压差计，所用的指示液均为密度是ρ1的同一种液体。复式压差计中两段指示液之间的流体是密度为ρ的流过管道的液体。试求读数R 1与R 2、R 3的关系。
3
213
21)()()(R R R gR gR gR i i i +=∴-+-=-ρρρρρρΘ解：
9)将水银倒入到图示的均匀管径的U 形管，水银高度h 1=0.25m 。然后将水从左支管倒入，测得平衡后左支管的水面比右支管的水银面高出0.40m 。试计算U 形管水与水银的体积比。
解：1
习题9附图 如图所示1--1为等压面, \p 1=p 1’
\r 水g(R 1+R 2) = r 水银gR 2
103′(0.4+R 2) = 13.6′103R 2 \ R 2 = 0.0317m
V 水银 = π
4d 2(2h 1+L)
V 水 = π
4d 2(R 1+R 2)
\ V 水银/ V 水 = (2h 1+L)/ (R 1+R 2) = (2′0.25+0.015)/(0.4+0.0317) = 1.19 10) 一直立煤气管，在底部U 形压差计h 1=120mm ，在H=25m 高处的U 形压差计h 2=124.8mm 。U 形管指示液为水。管外空气密度为1.28kg/m 3。设管煤气及管外空气皆静止，求管煤气的密度。