化工原理第二版上册答案.docx
1.从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为S1.单位。(1)水的黏度M=O.00856g(cms)(2)密度。=138.6kgfs7m4(3)某物质的比热容Q=024BW(Ib-T)(4)传质系数K=34.2kmo1.(m2,h,atm)(5)表面张力。=74dyn/cm(6)导热系数1=1kca1.(mhC)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°三56I=8.56×IO,kg（ms）=8.56×IOjPa-s（2）密度基本物理量的换算关系为1kgf=9.81N,1N=Ikg'ms2则Ed*喏PS萨卜*加，（3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为1BTU=I.055kJ,1b=0.4536kg1"F=-C9则.0.24%104_1户“005川他PtIb0F1.IBTUJ0.4536kgJ590Cj八”>(4)传质系数基本物理量的换算关系为1h=3600s,1atm=101.33kPaKg=34.：kno1.nr-hatmIh11k<m13600sI101.33kPa=9.378×105kno1.(nrskPa)(5)表面张力基本物理量的换算关系为1dyn=1.×10N1m=100cm则dynI×105NY1.(K)cm；2.=74-=7.4×IO2N/m1.cmIdynJImJ(6)导热系数基本物理量的换算关系为1kca1.=4.1868×10,J,1h=3600S则口用¾"E(mSp=1.s3W*C)2.乱堆25Cm拉西环的填料塔用于精窗操作时，等板高度可用下面阅历公式计算，即Iit-3.9A2.78XIO4G)b(12.01D)c0.3(M8Zi,)'z'色P1.式中一等板高度，ft；G气相质量速度，1.b(fh);。一塔径，ft;4一每段(即两层液体分布板之间)填料层高度，门；。一相对挥发度，量纲为一：/，曲线，如本题附图所示。两曲线的交点M即泵在此管路中的工作点，由图读得<7=0.455m'min,沪29.0m,则TI目不阳RaP=也*OxO4551.OOOkw=2.66依102，/6O×IO2×O.8!习题7附表2q./(m1.min)00.10.20.30.40.5/./m12.012.815.219.224.832.0留意：在低流量时，“曲线出现峰值。8 .用离心泵将水库中的清水送至浇灌渠，两液面维持恒差8.8m,管内流淌布阻力平方区，管路特性方程为H1=8.8+5.2x10%：（Q的单位为m/s）单台泵的特性方程为=28-4.2x0/（的单位为小s）试求泵的流量、压头和有效功率。解：联立管路和泵的特性方程便可求泵的工作点对应的q、/,进而计算/?.»管路特性方程”,=88+52>d0”:泵的特性方程=28-4.2x10"联立两方程，得到（r4.52×10'3m7s用19.42m则-Hqspg三19.42X4.52×iO'×1OOOX9.81W=861W9 .对于习题8的管路系统，若用两台规格相同的离心泵（单台求M.有机物I1.O-*65水38-25&72407,-40%=上行-。54,4笛In40'1.1.-W(n-三c)=30.3W(n6c)W,=K=f4产?XK1.A-kg/s=5.452kg/s=1.963×IO4kg/hc3,(1-)1.72×10,×(1.10-65)t&'8.在一单程管壳式换热器中，用水冷却某种有机溶剂。冷却水的流量为100oOkgh,其初始温度为30,平均比热容为4.174kJ/(kgD.有机溶剂的流量为M000kg/h,温度由180C降至120C,平均比热容为1.72kJ/(kg-C)I,设换热器的总传热系数为500W(m2-C),试分别计算逆流和并流时换热器所需的传热面积，设换热器的热损失和污垢热阻可以忽视。解：Q=Wcft(T1-Ts)=I40×1.72×(180-1.20)kJh=1.444804kJh=4OI3kW冷却水的出口温度为1.三.-.1!-÷.3k=64.6.I0000×4.1.74I逆流时(180fr4.61.)(120-30)h1.1.2三120-30”39°c=三cc=,02rc90旦=-KZe500x102.2并流时0461,120-64.61In180-300Ci-0C94.97cC1.55.39In150r5545In1.n45P=65-30=120-300C=49.8oC=0.389=1.286T1-T2120-75t,-t,65-30查图5T1（八）得n=0.875,11=i1.=0.875×49.8oC=43.6oC11.某生产过程中需用冷却水将油从105C冷却至70。已知油的流量为6OOOkgh,水的初温为22C,流量为2000kgh现有一传热面积为1011?的套管式换热器，问在下列两种流淌型式下，换热器能否满意要求：(1)两流体呈逆流流淌；(2)两流体呈并流流淌。设换热器的总传热系数在两种状况下相同，为300W(m2*C);油的平均比热容为1.9kj(kg),水的平均比热容为4.17kj(kg)»热损失可忽视。解：本题采纳.S/法计算(1)逆流时IVt,4,=×2.9×IO'W/=3166.7W/wic=×4.17×10'W/=2316.7W/G=里也=0732Cim.3166.7至=3=1295",Cn,2316.7查图得£=0.622Q=S)=O.622231.6.7(1.O5-22)U,=1.1.96×IO,W则Uh=-=-ms=8.50msp-1,MX>x-×0.05s44du.p0.05×8.5×1.093、“一«/a<Rc=：=23679.53福?力1)1.961.OT40.0234Re"Pr"44=0.()23×=×(23679.3)"'x.698"W/(m:-)=35.6W(n)0.0516.常压空气在装有圆缺形挡板的列管换热器壳程流过。已知管子尺寸为娟8mm3三,正方形排列，中心距为51三,挡板距离为1.45m,换热器外壳内径为2.8m,空气流量为41.(m,h,平均温度为140C,试求空气的对流传热系数。解：由附录五查得140C时空气的物性为P=O.854kgm3,G=1013J(kg°C),"=2.37X10'Pas,=0.0349W(moC),用0.694采纳凯恩(Kern)法,即NU=O36R”PN¢.(5-63)或a=O.362(虫马”产("严4人(5-63a)传热当量直径d：可依据管子排列状况进行计算。管了为正方形排列，则4(-7<>4=-式中相邻两管的中心距，m；,一管外径，11U代入，和d得4卜-J；I/(>.05-×O.O381jd.=-=-m=0.049m11<,*X0.0?8式5-63与式563a中的流速U可依据流体流过管间最大截面枳力计算，即A=二D(I-虫)/式中1.两挡板间的距离，m；一换热器的外壳内径，IHo代入z、D、E和d得A=W-?;=1.452.8卜f=1.03nf«"4jS12m/s10.7411sA3600x1.03上述式中的化对气体可取为1.Oo=0.36Pr7'(一)*"*40.36蹩2°：1叼"±徵郃jO.6M*1W(mj0C)=50.8W(11.)0.04912.37×10')八，八，17 .将长和宽均为0.4m的垂直平板置于常压的饱和水蒸气中，板面温度为98,C,试计算平板与蒸汽之间的传热速率与蒸汽冷凝速率。解：水的定性温度为上丛、丝里OC=WoC由附录六查得99C时水的物性为P=958.5kgmG=4220J(kgoC),P=28.41×108Pas,4=0.683w(m"C),-1.762由附录八查得100C时饱和蒸气的物性为r=2258kjkg,pv=0.597kg/m对于此类问题，由于流型未知，故需迭代求解。首先假定冷凝液膜为层流，山式5T35得Wnr)1.958.5x(958.5-O.597j9.8122581.O,Q.6S3)ji28.41x105×0.4×(KX)-98)=1.4680,W(m')核算冷凝液流型，由对流传热速率方程计算传热速率，即Q=aS(t-/J=1.468×IO4X0.4×0.4×2×(1.()0-98)W=93952W冷凝液的质量流率为O9395。H，=7=22rk8/s=4J6x,0'kg/s单位长度润湿周边上的凝液质量流率为F弋=&kg/s=5.2X1.O-2kg(mS=693.3VISOo445.21.01O.3×IO'故假定冷凝液膜为层流是正确的。18 .常乐水蒸气在一P25mmx25三,长为3m,水平放置的钢管外冷凝。钢管外壁的温度为96°C,试计算水蒸气冷凝时的对流传热系数。若此钢管改为垂直放置，其对流传热系数乂为多少？由此说明工业上的冷凝器应如何放置？解：由附录查得，常压水蒸气的温度为100C。定性温度工=理±竺。C=98(22由附录杳得在98C下，水的物性为：0=960.78kg/m'：=0.6822W(m2):r=2261.08kj/kg=29.03×10,Pa水平放置W(m2-0C)29.03×IO5X0.025X42261.08×IO4X960.78：×9.81×0.6822,1753OW(m-)垂直放置1.jW(m1)29.03×IO-sx3x42261.08×10×960.781×9.81×0.6822=7427W(11r)通过上述计算可知，工业上的冷凝器应水平放置。19 .两平行的大平板，在空气中相距101.三,一平板的黑度为0.1,温度为400K；另一平板的黑度为0.05,温度为300K。若将第一板加涂层，使其黑度为0025,试计算由此引起的传热通量变更的百分数。假设两板间对流传热可以忽视。解：第一板加涂层前因是两平行的大平板，则9=1：5.6710+20-1W(mjK,)=O.I96W(m2K);于是OS=J'H副36X1.X儒-g)wnr'=34.22Wnr'第一板加涂层后5.6740+20-1(QMS)JGW儒)w(m,K,)=0096w(m,K4)
