化工原理课后习题解答天大柴诚敬主编.docx

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

(普通高等教育“十五”国家级规划教材)

部分重点章节

绪 论

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?s2/m4

某物质的比热容CP=0.24BTU/(lb·℉)

传质系数KG=34.2kmol/(m2?h?atm)

表面张力σ=74dyn/cm

导热系数λ=1kcal/(m?h?℃)

解：本题为物理量的单位换算。

水的黏度 基本物理量的换算关系为

1kg=1000g，1m=100cm

?? ? ?? g ??

?? ? ?

0.00856 8.56 10?4

kg?m?s??8.56?10?4Pa?s

? ?则 ??cm?s???1000g??? 1m

? ?

密度 基本物理量的换算关系为

1kgf=9.81N，1N=1kg?m/s2

??kgf?s2??9.81N??1kg?ms2?

?

则 ?138.6? ?? ?? ??1350kgm3

? m4 ??1kgf?? 1N ?

从附录二查出有关基本物理量的换算关系为

1BTU=1.055kJ，lb=0.4536kg

5

1oF? oC9

则

? ?? ?c ?0.24?BTU??1.055kJ?? 1lb ??1?F ??1.005kJ?kg??C?

? ?? ?

p ??lb?F????1BTU???0.4536kg??59?C?

传质系数 基本物理量的换算关系为

1h=3600s，1atm=101.33kPa

则

? kmol ?? 1h ?? 1atm ? ? ?

KG?34.2??m2

h?atm????3600s????101.33kPa???9.378?10?5kmol

m2?s?kPa

表面张力 基本物理量的换算关系为

1dyn=1×10–5N 1m=100cm

则

PAGE

PAGE2

?dyn??1?10?5N??100cm?

????74??cm???

?

?

1dyn

??? 1m

???7.4?10?2Nm

导热系数 基本物理量的换算关系为

1kcal=4.1868×103J，1h=3600s

则

??? kcall ??4.1868?103J?? 1h ? ? ? ? ?

1? ??

?? ??1.163J m?s??C?1.163W

m??C

?m2?h??C??

1kcal ??3600s?

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

?H ?3.9A2.78?10?4G

?

E

?B?12.01D

?C?0.3048Z

0

?13??

L?

L

L

式中 HE—等板高度，ft；

G—气相质量速度，lb/(ft2?h)；D—塔径，ft；

Z0—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/ft3

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：

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

???1ft?0.3049m

?

?

?

1lb ft2?h?1.356?10?3kg m2?s? （见1）

α量纲为一，不必换算

1cp?1?10?3Pa?s

lb ?lb?? 1kg ??3.2803ft?3

1ft3=1? ??

?? ?

=16.01kg/m2

?ft3??2.2046lb?? 1m ?

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为例：

E

Hft?H?m

E E

则 H ?H?

E E

m?H?

ft E

m?3.2803ft

ft m

?3.2803H?

E