化工原理计算题
绪 论
1. 解：
42. 99kcal /m 2⋅h ⋅ C =42. 99()4. 18kJ 2 =50W /m ⋅C 2 m ⋅3600s ⋅C
第1章 流体流动
8. 解：取水面和管出口内侧为1-1和2-2截面。
2u 12p 1u 2p gz 1++=gz 2++2+∑h f 2ρ2ρ
式中：
z 1=8m
z 2=2m
u 1≈0
2∑h f =6. 5u 2
2u 22+6. 5u 2得 9. 81⨯6= 2
u 2=2. 9m /s
V h =.......... =82m /h 3
9. 解：通过A 、B 两点做两截面。
22u A p A u B p gz A ++=gz B ++B +∑h f 2ρ2ρ
式中：
z A =z B
u A =2. 5m /s
∑h f =1. 5J /kg
而 u A d A =u B d B 22
⎛33⎫ u B =2. 5⨯ ⎪=1. 23m /s 47⎝⎭
代入衡算式 2
⎛2. 521. 232⎫10. 3322⎪p B -p A =ρ --1. 5=8. 69⨯10Pa =8. 69⨯10⨯ 2⎪21. 0133⨯105 ⎝⎭
=0. 0886m =88. 6mm
B 管水面高。
10. 解：如图取截面
1-1至2-2：
2u 12p 1u 2p gz 1++=gz 2++2+∑h f 1 2ρ2ρ
式中：
z 1=0
z 2=1. 5m
u 1=0
p 1=0(表)
p 2=-24. 66⨯103Pa (表)
2∑h f 1=2u 2
ρ=1000kg /m 3
则 u 2=1. 99m /s
1-1至3-3：
2u 12p 1u 3p gz 1+++W e =gz 3++3+∑h f 1+∑h f 2 2ρ2ρ
式中：
z 1=0
z 3=14m
u 1=0
p 1=0(表)
p 3=98. 07⨯103Pa (表)
u 3=u 2=1. 99m /s
2∑h f 1=2u 2=2⨯1. 992=7. 92J /kg
2∑h f 2=10u 2=10⨯1. 992=39. 6J /kg
ρ=100kg 0/m 3
则 W e =284. 9J /kg
N e =284. 9⨯π
4⨯0. 0712⨯1. 99⨯1000=2. 24kW
12. 解：
(1)自A 至A 衡算
W e =∑h fA -A =98. 1+49=147. 1J /kg
36⨯1100=1618W =1. 618kW 3600
1. 618=2. 31kW 轴功率=0. 7N e =147. 1⨯
(2)自A 至B 衡算（通过换热器）
22u A p A u B p gz A ++=gz B ++B +∑h fA -B 2ρ2ρ
式中：
z A =0
z B =7m
u A =u B
p A =245. 2⨯103Pa (表)
∑h fA -B =98. 1J /kg
⎛245. 2⨯103⎫4⎪则 p B =ρ -98. 1-7g =6. 18⨯10Pa (表) ⎪ρ⎝⎭
第4章 传 热
解：试差法
设两层截面温度为950℃。 则耐火砖平均温度为1400+950=1175℃ 2
1=0. 9+0. 0007⨯1175=1. 7225W /m ⋅℃ 绝热砖平均温度为950+100=525℃ 2
2=0. 3+0. 0003⨯525=0. 4575W /m ⋅℃ 热通量
q =1400-1001300==1689W /m 2 0. 2671+0. 5027+1. 72250. 4575
再求界面温度t 2
1400-t 2=1689 1. 7225
t 2=949 C q =
与初设值吻合，假设成立。
解：Q =1. 25⨯1. 9⨯(80-30) =118. 8kJ /s
∆t m =∆t 2-∆t 130-10==18. 2︒C ∆t 2ln 30/10ln ∆t 1
1d bd 1 =o +o +k o αi d i λd m αo
式中：
d o =25m m ，d i =20m m ，λ=45w /m ⋅︒C b =0. 0025m ，d m =25+20=22. 5m m 2
代入，得 k o =0. 4857kW /m 2⋅︒C 则 Q =KS ∆t m
S =Q 118. 8==13. 9m 2 K ∆t m 0. 4857⨯17. 6
下册 第一章 蒸馏
5.
解：CS 2摩尔质量76，CCl 4摩尔质量154。
30/76=0. 465 +76154
5/76釜液组成 x W ==0. 0964 +76154进料组成 x F =
原料液平均摩尔质量 M F =0. 465⨯76+0. 535⨯154=118 原料液流量 F =4000/118=33. 9kmol /h 又 Dx D =0. 88 Fx F ⇒Dx D =0. 88⨯33. 9⨯0. 465=13. 87
又
D +W =F =33. 9
Dx D +Wx F =Fx F ⇒Dx D +0. 0964W =33. 9⨯0. 465联立求解。
9.
解：(1)逐板计算法
塔顶为全凝器
y 1=x D =0. 9
由气液平衡关系求x 1（例1-1附表2） x 1=0. 780
由物料衡算式（操作线方程）求y 2。 y 2=R x 20. 9x 1+D =⨯0. 78+=0. 52+0. 3=0. 82 R +11+R 2+11+2由气液平衡关系求x 2，内插法（例1-1附表2） x 2-0. 5810. 78-0. 581=y 2-0. 7770. 9-0. 777
x 2-0. 5810. 199= 0. 82-0. 7770. 123
⇒x 2=0. 651⇒
由物料衡算式（操作线方程）求y 3。 y 3=R x 20. 9x 2+D =⨯0. 651+=0. 434+0. 3=0. 734 R +11+R 2+11+2由气液平衡关系求x 3，内插法（例1-1附表2） x 3-0. 4120. 581-0. 412=y 3-0. 6330. 777-0. 633
x 3-0. 4120. 169= 0. 734-0. 6330. 144
⇒x 3=0. 531⇒
由物料衡算式（操作线方程）求y 4。