物料与能量衡算：练习题和考试题

化学工程一年级的核心内容：混合器、分离器和反应器的物料衡算、能量衡算、气体性质和化学计量。

免费练习本课程练习本课程参加模拟考试每天 5 道免费题目，无需绑定银行卡。

速成包（PDF）公式表、方法步骤和附完整解答的练习题，可直接打印。

本课程的主题

  1. 物料衡算两股物流混合 · 按目标混合 · 蒸发器计算
  2. 能量衡算加热物流 · 换热器 · 有热损失的换热器计算
  3. 理想气体定律由 n、V、T 求 P · 由质量求 · 状态变化或密度计算
  4. 化学计量由质量求质量 · 限量反应物 · 产率计算

物料与能量衡算 考试技巧

  • 在列衡算式之前，先画出流程图并标注每股物流。
  • 开始求解之前，先数清未知量和独立方程的个数。
  • 题目没有给出流量时，选一个计算基准，例如 100 kg/h。

例题详解

物料衡算简单
混合器物流 1300 kg/h · 30% 盐物流 2250 kg/h · 40% 盐物流 3x₃ = ? %

两股盐溶液在稳态下混合。求出口中盐的质量分数 x3。

ṁ1 = 300 kg/hx1 = 30 %ṁ2 = 250 kg/hx2 = 40 %

求： x3 (%)

显示提示
  1. 稳态下进多少出多少：列总物料衡算和溶质组分衡算。
  2. 总量：ṁ₁ + ṁ₂ = ṁ₃。组分：ṁ₁x₁ + ṁ₂x₂ = ṁ₃x₃。
  3. ṁ3 = 550 kg/h.
显示答案和分步解答

稳态物料衡算：输入 = 输出，对总质量和每个组分分别成立（无反应）。

总物料衡算

ṁ3 = ṁ1 + ṁ2 = 300 + 250 = 550 kg/h

盐衡算

ṁ1x1 + ṁ2x2 = ṁ3x3
x3 = (300·30 + 250·40)/550 = 34.55 %

答案

x3 = 34.55 %
能量衡算中等
热侧冷侧乙二醇混合液 · 150 °C120 °C水 · 15 °Ct = ? °C

热乙二醇混合液在无热损失的逆流换热器中冷却水。求水的出口温度 tout。

ṁh = 1 kg/scp,h = 3.6 kJ/(kg·K)Th: 150 → 120 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)tin = 15 °C

求： tout (°C)

显示提示
  1. 热流体放出的热量等于冷流体吸收的热量。
  2. 先由热侧求 Q，因为它的两个温度都已知。
  3. Q = 108 kW.
显示答案和分步解答

换热器能量衡算：无损失时 ṁhcp,h(Th,in − Th,out) = ṁccp,c(tout − tin)。

热流体放出的热量

Q = 1·3.6·(150 − 120) = 108 kW

水吸收的热量

tout = tin + Q/(ṁccp,c) = 15 + 108/(1·4.18) = 40.84 °C

答案

tout = 40.84 °C

练习方式

  • “练习本课程”会混合出该课程所有主题的题目，就像真正的考试一样。
  • 每道题的数值都不同，让你掌握方法，而不是记住答案。
  • 卡住了？先打开一个小提示，需要时再查看完整解析。
  • 模拟考试限时且没有提示，结束后你会得到分数和完整的回顾。

本课程的计算器

理想气体状态方程计算器产率计算器化学计量计算器（克到克和限量反应物）摩尔质量计算器联合气体定律计算器（玻意耳、查理和盖–吕萨克）实验式计算器（及分子式）

相关课程

FE 化工考试练习热力学（一）普通化学化学反应工程大学物理
免费练习本课程练习本课程参加模拟考试每天 5 道免费题目，无需绑定银行卡。