化工原理复习总结重点

化工原理

绪论Ｐ7 1,2

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＝0.００856 ｇ/(c ｍ·s) （２)密度ρ=１３８．6 kgf ·ｓ2/ｍ4 (3）某物质的比热容C Ｐ=0.24 BT Ｕ/(ｌb·℉) (４)传质系数ＫG =３4.2 kmol/（m 2·h·ａtm)

（5）表面张力σ＝74 ｄy ｎ/cm (6)导热系数λ=1 ｋｃal/（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1 kg ＝１00０ g ，１ ｍ=１00 ｃm

则 ()s Pa 1056.8s m kg 1056.81m 100cm 1000g 1kg s cm g 00856.04

4⋅⨯=⋅⨯=⎥⎦⎤

⎢⎣

⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=--μ

（2）密度 基本物理量的换算关系为１ ｋｇf=9.81 N ，1 N=１ kg·ｍ/s ２

则 3242m kg 13501N s m 1kg 1kgf N 81.9m s kgf 6.138=⎥⎦

⎤⎢

⎣⎡⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=ρ （3)从附录二查出有关基本物理量的换算关系为 1 ＢTU=１.055 kJ ，l b=0.4５36 kg

则 ()C kg kJ 005.1C 95F 10.4536kg 1lb 1BTU kJ 055.1F lb BTU 24.0︒⋅=⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡︒︒⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒=p c

(４）传质系数 基本物理量的换算关系为1 h=36００ s,1 a ｔｍ=１01.33 kPa

则 )kPa s m kmol 10378.9101.33kPa 1atm 3600s h 1atm h m kmol 2.342

52G ⋅⋅⨯=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⋅=-K

(5）表面张力 基本物理量的换算关系为 １ dy ｎ=1×1０–5 N 1 m ＝1００ cm

o o 51F C 9

=

则 m N 104.71m 100cm 1dyn N 101cm dyn 742

5

--⨯=⎥⎦⎤⎢⎣

⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡=σ

（６)导热系数 基本物理量的换算关系为1 kcal=4.１868×１0３

J,1 h=3600 s

则 ()()C m W 163.1C s m J 163.13600s 1h 1kcal J 104.1868C h m kcall 13

2︒⋅=︒⋅⋅=⎥⎦⎤

⎢⎣

⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒⋅⋅=λ 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

()()()

L

L

3

10C

B

4E 3048.001.121078.29.3ραμZ D G A H -⨯=

式中 H E —等板高度，ft; Ｇ—气相质量速度,ｌb/(ft ２

·h)； D —塔径，f ｔ；

Z ０—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/ft ３

Ａ、B 、C 为常数，对２5 mm 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S Ｉ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

m 3049.0ft 1= ()()s m kg 10356.1h ft lb 1232⋅⨯=⋅- (见1)

α量纲为一，不必换算 s Pa 101cp 13⋅⨯=-

13lb ft ＝13

3lb 1kg 3.2803ft ft 2.2046lb 1m ⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭

=１６.01 kg ／m 2

(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H E 为例：

m ft E

E H H '= 则 同理 ()

G G G '=⨯'=-5.73710356.13 D D '=2803.3 E

E E E 2803.3m

ft

2803.3ft m ft m H H H H '=⨯'='=0

02803.3Z Z '=

()3L

L 101-⨯'=μμ L L L 06246.001.16ρρρ'='= （3) 将以上关系式代原经验公式，得

()()()⎪⎪⎭

⎫

⎝

⎛

'''⨯⨯⨯

'⨯'⨯⨯⨯='-L

L

10 1.24-0.1

4E

0624.010002803.33048.02803.301.125.7371078.257.09.32803.3ρμα

Z D G H

整理上式并略去符号的上标,便得到换算后的经验公式，即

()

()L

L 3101.240.1

-4E 4.39205.010084.1ραμZ D G A H -⨯=

第一章 流体流动 Ｐ72-7５ 作业3,４，1２,20 练习1,2

【练习】 1.某气柜的容积为6 0０0 m 3，若气柜内的表压力为５.5 k Ｐa,温度为40 ℃。已知各组分气体的体积分数为:H 2 40%、 N ２ ２0％、CO 32%、CO 2 7%、C H 4 １%,大气压力为 101.3 k Ｐa,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()mol 4.246245mol 313

314.86000

0.10005.53.101t =⨯⨯⨯+==

RT pV n 各组分的质量:kg 197kg 24.246245%40%4022H t H =⨯⨯=⨯=M n m

kg 97.1378kg 284.246245%20%2022N t N =⨯⨯=⨯=M n m

kg 36.2206kg 284.246245%32%32CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m

kg 44.758kg 444.246245%7%722CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144CH t CH =⨯⨯=⨯=M n m

2.若将密度为830 kg/ m 3的油与密度为710 kg/ ｍ3的油各60 ｋｇ混在一起，试求混合油的密度。设混合油为理想溶液。解: ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m

3

3122

1

1

21t m 157.0m 7106083060=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+

=

+=ρρm m V V V

33t t m m kg 33.764m kg 157.0120===V m ρ