化工原理非均相分离试的题目及答案
化工原理考试题及答案
第三章非均相分离
姓名____________班级____________学号_____________成绩______________
一、填空题：
1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指______________________________。
***答案*** 固体微粒，包围在微粒周围的液体
2.（3分）悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。
***答案*** 重力、阻力、浮力代数和为零沉降速度
3.（2分）自由沉降是 ___________________________________ 。
***答案*** 沉降过程颗粒互不干扰的沉降
4.（2分）当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。球形粒子的球形度为_________ 。
***答案*** 小 1
5.（2分）沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在 _________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。
***答案*** 重离心沉积
6.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________.
***答案*** 粒子所受合力的代数和为零 24/ Rep
7.（2分）降尘宝做成多层的目的是____________________________________ 。
***答案*** 增大沉降面积，提高生产能力。
8.（3分）气体的净制按操作原理可分为_____________________________________
___________________.旋风分离器属_________________ 。
***答案*** 重力沉降、离心沉降、过滤离心沉降
9.（2分）过滤是一种分离悬浮在____________________的操作。
***答案*** 液体或气体中固体微粒
10.（2分）过滤速率是指___________________________ 。在恒压过滤时，过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ 。
***答案*** 单位时间内通过单位面积的滤液体积变慢
11.（2分）悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是___________________________ ___________________________________________________。
***答案*** 在滤饼中形成骨架，使滤渣疏松，孔隙率加大，滤液得以畅流
12.（2分）过滤阻力由两方面因素决定：一方面是滤液本身的性质，即其_________；另一方面是滤渣层本身的性质，即_______ 。
***答案*** μγL
13.（2分）板框压滤机每个操作循环由______________________________________五个阶段组成。
***答案*** 装合板框、过滤、洗涤、卸渣、整理
14.（4分）板框压滤机主要由____________________________________________，三种板按 ________________的顺序排列组成。
***答案*** 滤板、滤框、主梁（或支架）压紧装置等组成
1—2—3—2—1—2—3—2—1
15.（3分）某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25 mm，若该机有10块框，其过滤面积约为_________________ m 。
***答案*** 13.12
16.（4分）板框压滤机采用横穿洗涤滤渣，此时洗穿过____层滤布及____个滤框厚度的滤渣，流经过长度约为过滤终了滤液流动路程的____倍，而供洗液流通的面积又仅为过滤面积的____。
***答案*** 二; 一; 二 ; 二分之一
17.（3分）转鼓真空过滤机，转鼓每旋转一周，过滤面积，的任一部分都顺次经历___________________________________________等五个阶段。
***答案*** 过滤、吸干、洗涤、吹松、卸渣
18.（3分）离心分离因数是指_____________________________________________
___________________。为了提高离心机的分离效率，通常使离心机的___________增高，而将它的________减少。
***答案*** 物料在离心力场中所受的离心力与重力之比; 转速直径适当19.（2分）离心机的分离因数越大，则分离效果越__________；要提高离心机的分离效果，一般采用________________的离心机。
***答案*** 好 ; 高转速 ; 小直径
20.（3分）某悬浮液在离心机内进行离心分离时，若微粒的离心加速度达到9807m.s ，则离心机的分离因数等于__________。
***答案*** 1000
二、选择题：
1.（2分）欲提高降尘宝的生产能力，主要的措施是（）。
A. 提高降尘宝的高度；
B. 延长沉降时间；
C. 增大沉降面积
***答案*** C
2.（2分）为使离心机有较大的分离因数和保证转鼓有关足够的机械强度，应采用（）的转鼓。
A. 高转速、大直径；
B. 高转速、小直径；
C. 低转速、大直径；
D. 低转速，小直径；
***答案*** B
3.（2分）用板框压滤机恒压过滤某一滤浆（滤渣为不可压缩，且忽略介质阻力），若过滤时间相同，要使其得到的滤液量增加一倍的方法有（）。
A. 将过滤面积增加一倍；
B. 将过滤压差增加一倍；
C. 将滤浆温度到高一倍。
***答案*** A
4.（2分）板框压滤机组合时应将板、框按（）顺序置于机架上。
A. 123123123……；
B. 123212321……；
C. 3121212 (3)
***答案*** B
5.（2分）有一高温含尘气流，尘粒的平均直径在2～3μm，现要达到较好的除尘效果，可采（）的除尘设备。
A. 降尘室；
B. 旋风分离器；
C. 湿法除尘；
D. 袋滤器
***答案*** C
6.（2分）当固体微粒在大气中沉降是层流区域时，以（）的大小对沉降速度的影响最
为显著。
A. 颗粒密度；
B. 空气粘度；
C. 颗粒直径
***答案*** C
7.（2分）卧式刮刀卸料离心机按操作原理分应属于（）离心机。
A. 沉降式
B. 过滤式
C. 分离式
***答案*** B
8.（2分）分离效率最高的气体净制设备是（）。
A. 袋滤器；
B. 文丘里除尘器；
C. 泡沫除尘器
***答案*** A
9.（2分）若气体中所含微粒的最小直径为1μm，并含有少量水分，现要将此气体进行净制，并希望分离效率达99%，则应选用（）。
A. 袋滤器；
B. 文丘里除尘器；
C. 泡沫除尘器
***答案*** B
10.（2分）当微粒与流体的相对运动属于滞流时，旋转半径为1m,切线速度为20m.s ,同一微粒在上述条件下的离心沉降速度等于重力沉降速度的（）。
A. 2倍；
B. 10倍；
C. 40.8倍
***答案*** C
11.（2分）为提高旋风分离器的效率，当气体处理量较大时，应采用（）。
A. 几个小直径的分离器并联；
B. 大直径的分离；
C. 几个小直径的分离器串联。
***答案*** A
12.（2分）颗粒的重力沉降在层流区域时，尘气的除尘以（）为好。
A. 冷却后进行；
B. 加热后进行；
C. 不必换热，马上进行分离。
***答案*** A
13.（2分）旋风分离器的临界粒径是指能完全分离出来的（）粒径。
A. 最小；
B. 最大；
C. 平均；
***答案*** A
14.（2分）旋风分离器主要是利用（）的作用使颗粒沉降而达到分离。
A. 重力；
B. 惯性离心力；
C. 静电场
***答案*** B
15.（2分）离心机的分离因数α愈大，表明它的分离能力愈（）。
A. 差；
B. 强；
C. 低
***答案*** B
16.（2分）恒压过滤时过滤速率随过程的进行而不断（）。
A. 加快；
B. 减慢；
C. 不变
***答案*** B
17.（2分）要使微粒从气流中除去的条件，必须使微粒在降尘室内的停留时间（）微粒的沉降时间。
A. ≥；
B. ≤；
C. ＜；
D. ＞
***答案*** A
18.（2分）板框过滤机采用横穿法洗涤滤渣时，若洗涤压差等于最终过滤压差，洗涤液粘度等于滤液粘度，则其洗涤速率为过滤终了速率的（）倍。
A. 1；
B. 0.5；
C. 0.25
***答案*** C
19.（2分）现有一乳浊液要进行分离操作，可采用（）。
A. 沉降器；
B. 三足式离心机；
C. 碟式离心机。
***答案*** C
20.（2分）含尘气体中的尘粒称为（）。
A. 连续相；
B. 分散相；
C. 非均相。
***答案*** B
三、判断题：
1.（2分）离心机的分离因数α愈大，表明它的分离能力愈强。（）
***答案*** √
2.（2分）通过旋风分离器能够完全分离出来的最大颗粒直径，称临界颗粒直径。（） ***答案*** ×
3.（2分）固体颗粒在大气中沉防是层流区域时，以颗粒直径的大小对沉降速度的影响最为显著。（）
***答案*** √
4.（2分）旋风分离器是利用惯性离心力作用来净制气的设备。（）
***答案*** √
5.（2分）若洗涤压差与过滤压差相等，洗水粘度与滤液粘度相同时，对转筒真空过滤机来说，洗涤速率=过滤未速度。（）
***答案*** √
6.（2分）沉降器的生产能力与沉降高度有关。（）
***答案*** ×
7.（2分）恒压过滤过程的过滤速度是恒定的。（）
***答案** ×
8.（2分）要使固体颗粒在沉降器内从流体中分离出来，颗粒沉降所需要的时间必须大于颗粒在器内的停留时间。（）
***答案*** ×
9.（2分）为提高旋风分离器的分离效率，当气体处理量大时，解决的方法有：一是用几个直径小的分离器并联操作。（）
***答案*** √
10.（2分）在气一固分离过程，为了增大沉降速度U ，必须使气体的温度升高。（） ***答案*** ×
11.（2分）颗粒的自由沉降速度U 小于扰沉降速度。（）
***答案*** ×
12.（2分）通常气体的净制宜在低温下进行；（）而悬浮液的分离宜在高温下进行。（）
***答案*** √√
13.（2分）粒子的离心沉降速度与重力沉降速度一样，是一个不变值。（）
***答案*** ×
14.（2分）做板框压滤机的过滤实验时，滤液的流动路线与洗水的流动路线是相同的。（）
***答案*** ×
15.（2分）板框压滤机采用横穿法洗涤时，若洗涤压差=最终过滤压差，洗涤液粘度=滤液粘度，则其洗涤速率=1/4过滤终了速率。（）
***答案*** √
16.（2分）物料在离心机内进行分离时，其离心加速度与重力加速度的比值，称为离心分离因数。（）
***答案*** √
17.（2分）滤渣的比阻越大，说明越容易过滤。（）
***答案*** ×
18.（2分）恒压过滤时过滤速率随过程的进行不断下降。（）
***答案*** √
19.（2分）袋滤器可用于除去含微粒直径小至1μm的湿气体的净制。（）
***答案*** ×
20.（2分）欲提高降尘室的生产能力一倍，应将降尘室的高度增加一倍。（）
***答案*** ×
四、问答题：
1.（8分）为什么工业上气体的除尘常放在冷却之后进行？而在悬浮液的过滤分离中，滤浆却不宜在冷却后才进行过滤？
***答案***
由沉降公式u =d (ρ －ρ)g/(18μ)可见，U 与μ成反比，对于气体温度升,高其粘度增大，温度下降，粘度减少。所以对气体的除尘常放在冷却后进行，这样可增大沉降速度U 。而悬浮液的过滤，过滤速率为dv/(Adq)=△P/(rμL)，即粘度为过滤阻力。当悬浮液的温度降低时，粘度却增大，为提高过滤速率，所以不宜冷却后过滤。
2.（8分）试分析提高过滤速率的因素？
***答案***
过滤速率为dv/Adθ=△P/rμL推动力/阻力提高过滤速率的方法有：
（1）提高推动力△P，即增加液柱压力；增大悬浮液上面压力；在过滤介质下面抽真空。
（2）降低阻力，即提高温度使粘度下降；适当控制滤渣厚度；必要时可加助滤剂。
3.（8分）影响重力沉降速度的主要因素是什么？为了增大沉降速度以提高除尘器的生产能力，你认为可以采取什么措施？
***答案***
由重力沉降式U =d (ρs-ρ)g/(18μ)可见，影响重力沉降速度U 的主要是d 和μ（U ∝d ，U ∝1/μ，为提高U ，在条件允许的情况下，可用湿法增大颗粒直径。这样可大大增大U ，较可行的办法是让含尘气体先冷却，使其粘度下降，也可使U 增大。
4.（8分）为什么旋风分离器的直径D不宜太大？当处理的含尘气体量大时，采用旋风分高器除尘，要达到工业要求的分离效果，应采取什么措施？
***答案***
旋风分离器的临界直径d =(9μB/πNU ρ ) ，可见D↑时，B也↑（B=D/4），此时d 也↑，则分离效率η ↑，为提高分离效率，不宜采用D太大的分离器。为果气体处理大时，可采用几个小直径的旋风分离器并联操作，这样则可达到要求的分离效果。5.（8分）为什么板框压滤机洗涤速率近似等于过滤终了时过滤速率的四分之一倍？
***答案***
由于洗涤液通过两层过滤介质和整层滤渣层的厚度，而过滤终了时滤液只通过一层过滤介质和滤渣层厚度的一半，即洗涤液流动距离比滤液长1倍，其阻力也就大1倍，故（dv/dq)w 就慢了0.5倍；又因洗涤液的流通面积此滤液的流通面积少1倍，这样（dv/dq)w又慢了0.5。
基于上述两个原因，故当洗涤压差与过滤终了时压差相同时，且洗涤液的粘度与滤液粘度相近时，则（dv/dθ)w≈(1/4)(dv/dθ)
6．影响颗粒沉降速度的因素都有哪些？
答：影响颗粒沉降速度包括如下几个方面：
颗粒的因素：尺寸、形状、密度、是否变形等；
介质的因素：流体的状态（气体还是液体）、密度、粘度等；
环境因素：温度（影响ρ、μ）、压力、颗粒的浓度（浓度大到一定程度使发生干扰沉降）等
设备因素：体现为壁效应。
7．多层沉降室和旋风分离器组设计的依据是什么？
答：（1）多层沉降室设计的依据是沉降室生产能力的表达式，即VS=blut
根据此式，VS与设备高度无关，而只是底面积bl和ut的函数。对指定的颗粒，在设备总高度不变条件下，设备n层水平隔板，即使底面积增加nbl倍，从而使生产能力达到原来的（n＋1）倍。如果生产能力保持不变，多层降尘室可使更小的颗粒得以分离，提高除尘效率。
（2）旋风分离组设计的依据是临界粒径定义式，即
当颗粒尺寸及介质被指定之后，B的减小可使dc降低，即分离效果提高。B和旋风分离器的直径成一定比例。在要求生产能力比较大时，采用若干个小旋风分离器，在保证生产能力前提下，提高了除尘效果。
8．若分别采用下列各项措施，试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化。已知滤布阻力可以忽略，滤饼不可压缩。转筒尺寸按比例增大50％。
答：根据题给条件，转筒真空过滤机生产能力的表达式为
而A=πDL
转筒尺寸按比例增大50％。新设备的过滤面积为
A’=(1.5)2A=2.25A
即生产能力为原来的2.25倍，净增125％，需要换设备。
9．若分别采用下列各项措施，试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化。已知滤布阻力可以忽略，转筒浸没度增大50％。
答：根据题给条件，转筒真空过滤机生产能力的表达式为
而A=πDL
转筒浸没度增大50％
即生产能力净增22.5％。增大浸没度不利于洗涤。
10．若分别采用下列各项措施，试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化。已知滤布阻力可以忽略，操作真空度增大50％。
答：根据题给条件，转筒真空过滤机生产能力的表达式为
而A=πDL
操作真空度增大50％
增大真空度使为原来的1.5倍，则效果同加大浸没度50％，即生产能力提高了22.5％。加大真空度受操作温度及原来真空度大小的制约。
11．若分别采用下列各项措施，试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化。已知滤布阻力可以忽略，转速增大50％。
滤浆中固体的体积分率由10％提高至15％。Xv的加大使v加大，两种工况下的v分别为
(a)
则
即生产能力（以滤液体积计）下降25.47％
12．若分别采用下列各项措施，试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化。已知滤布阻力可以忽略，滤浆中固相体积分率由10％增稠至15％，已知滤饼中固相体积分率为60％。
根据题给条件，转筒真空过滤机生产能力的表达式为
而A=πDL
升温，使滤液粘度减小50％。
再分析上述各种措施的可行性。升温，使粘度下降50％。
答：根据题给条件，转筒真空过滤机生产能力的表达式为
而A=πDL
由式a可知
则
即可使生产能力提高41.4％。但温度提高，将使真空度难以保持。工业生产中，欲提高生产能力，往往是几个方法的组合。
13．何谓流化质量？提高流化质量的措施有哪些？
答：流化质量是指流化床均匀的程度，即气体分布和气固接触的均匀程度。提高流化质量的着眼点在于抑制聚式流化床内在不稳定性，即抑制床层中空穴所引发的沟流、节涌现象。
（1）分布板应有足够的流动阻力。一般其值，绝对值不低于3.5kPa。
（2）设置床层的内部构件。包括挡网、挡板、垂直管束等。为减小床层的轴向温度差，挡板直径应略小于设备直径，使固体颗粒能够进行循环流动。
（3）采用小粒径、宽分布的颗粒，细粉能起到“润滑”作用，可提高流化质量。
（4）细颗粒高气速流化床提供气固两相较大的接触面积，改善两相接触的均匀性，同时高气速可减小设备尺寸。
五、计算题：
3-1 某烧碱厂拟采用重力沉降净化粗盐水，粗盐水密度为31200m kg 黏度为s mPa ?3.2，其中固体颗粒可视为球形，密度取32640m kg 。求直径为mm 1.0颗粒的沉降速度。
解：在沉降区域未知的情况下，先假设沉降处于层流区，应用斯托克斯公式：
()()()s m gd u p p
t 332421041.310
3.218120026401081.918---?=??-??=-=μ 校核流型 2178.0103.212001041.310Re 334<=????==---μ
t p t u d 层流区假设成立，s mm u t 41.3=即为所求。
3-2 某烧碱厂拟采用重力沉降净化粗盐水，粗盐水密度为31200m kg 黏度为
s mPa ?3.2，其中固体颗粒可视为球形，密度取32640m kg 。沉降速度为s m 02.0的颗粒直径。
解：假设沉降在层流区，()μ182 -=p p
t gd u 。
()()
m g u d p t p 431042.21200264081.902.0103.21818--?=-????=-= μ 校核流型 253.210
3.2120002.01042.2Re 34>=????==--μ
t p t u d 原假设不成立。设沉降为过渡区。
()()()m g u d p t p 46.116.034.04.16.116.04.04.11059.21200264081.9103.21200153.002.0153.0--?=????????-?????? ??=???
?????-??? ??= μ校核流型 70.2103.2120002.01059.2Re 34=????==--μ
t p t u d 过渡区假设成立，mm d p 259.0=即为所求。
3-3 长3m 、宽2.4m 、高2m 的降尘室与锅炉烟气排出口相接。操作条件下，锅炉烟气
量为s m 35.2，气体密度为3720.0m kg ，黏度为s Pa ??-5106.2，飞灰可看作球型颗粒，
密度为32200m kg 。求临界直径。
解： s m BL V u tc 347.03
4.2
5.2max =?==
假设沉降处于层流区，
()()
m g u d p tc pc 551068.8720.0220081.9347.0106.21818--?=-????=-= μ 校核流型 2834.010
6.2720.034
7.0106
8.8Re 55<=????==--μ
tc pc t u d 故m d pc μ8.86=即为所求。
3-4 长3m 、宽2.4m 、高2m 的降尘室与锅炉烟气排出口相接。操作条件下，锅炉烟气量为s m 35.2，气体密度为3720.0m kg ，黏度为s Pa ??-5106.2，飞灰可看作球型颗粒，密度为32200m kg 。要求m μ75以上飞灰完全被分离下来，锅炉的烟气量不得超过多少。
解：已知m μ75，由上题知沉降必在层流区。
()()()s m gd u p pc tc 259.0106.218720.02200105.781.91852
52=??-???=-=--μ m BLu V tc 3max 87.1259.034.2=??== 校核气流速度： s m s m BH V u 5.139.02
4.287.1max <≈?== 3-5 过滤固相浓度%1=c 的碳酸钙悬浮液，颗粒的真实密度32710m kg p = ，清
液密度31000m kg = ，滤饼含液量46.0=?，求滤饼与滤液的体积比ν。 解： 设滤饼的表现密度为c ,3m kg ，且颗粒与液体均不可压缩，则根据总体积为分体积之和的关系，可得：
??+-=p c 11 所以：31517100046.0271046.011m kg c =???
??+-= 每获得31m 滤液，应处理的悬浮液体积为()ν+1，其中固体颗粒的质量为：()p c ν+1
每获得3
1m 滤液得到的滤饼质量为()c ν，其中固体颗粒的质量为：()?ν-1c 射固体颗粒全部被截留，则()()C B =，有()p c p
c c --=?ν1
将已知值代入上式：()30342.0271001.046.011517271001.0m =?--??=
ν滤饼/3m 滤液。 3-6 过滤面积为25m 的转股真空过滤机，操作真空度为a kp 54，浸没度为1/3，每分
钟转数为0.18。操作条件下的过滤常数K 为m 26109.2-?，e q 为233108.1m m -?，求()
h m V t 3。 解：()?????
????????-?+??????=---323
6108.1108.118.0109.23160518.060t V h m 3877.0=
3-7 一填充床含有不同大小的颗粒，计mm 10的占15%，mm 20的占25%，mm 40的占40%，mm 70的占20%，以上均为质量百分率。设球型度均为0.74,试计算平均等比表面积当量直径。 解：筛分法得到的颗粒尺寸为等比表面积当量直径ai d ，则平均等比表面积当量直径为 mm d x d ai
i am 78.24702.0404.02025.01015.011=+++==∑ 3-8 以圆柱形烟囱高m 30，直径m 0.1，当风以每小时km 50横向掠过时，试求拽力系数与该烟囱所受的拽力，设空气温度C ?25。
解： C ?25空气：3185.1m kg = ，cP 31035.18-?=μ
空气的流速：s m u 89.133600/10503=?=
561097.810
35.18185.189.130.1Re ?=???==-μ
u d p 查拽力系数图，对圆柱体38.0=ξ
拽力：()N u Ap F D 130389.13185.12
1300.138.0222=?????=??= ξ 3-9 密度为3
2000m kg 的圆球在C ?20的水中沉浮，试求其在服从斯托克斯范围内的最大直径和最大沉降速度。
解：C ?20水：32.998m kg = ，s Pa ??=-310005.1μ
颗粒：32000m kg s =
在斯托克斯定律范围内：1Re ≤=μu
d p p
即110005.12.9983≤??-u
d p
取1Re =p ，则s m m u d p /10006.16??=?-
又()23254330010
005.11881.92.9982000p p t d d u =???-=- m m d p μ1231023.14max =?=-
()s m u t 3max 1019.8-?=
3-10 一种测定黏度的仪器由一钢球和玻璃筒组成。测试是筒内装被测液体，记录钢球下落一定距离的时间，球的直径为mm 6，下落距离为mm 20，测试一种糖浆时，记下的时间间隔为s 32.7，此糖浆的密度为3/1300m kg ，钢球的密度为3/7900m kg ，求此糖浆的黏度。
解：钢球的沉降速度：s m H
u t t /0273.032
.72.0===τ 设沉降处于层流区，根据斯托克斯定律：
()()s Pa u g d t s s ?=??-?=-=74.40273
.01881.913007900006.01822 μ 核1045.074
.413000273.0006.0Re :Re <=??==μ
t s p p u d 所以，假设在层流区沉降正确，糖浆的黏度为cP 4740。
3-11 试求密度为3
/2000m kg 的球型粒子在C ?15空气中自由沉降室服从斯托克斯定律的最大粒径。
解：C ?15空气：3/226.1m kg = ，s Pa ??=-3100179.0μ 当1Re =p 时，()μμ
182g d d u s s s t -== ()()m m g d s s μμ1.621021.681.92000226.11079.11818532
532=?=????=-=--
3-12 试求密度为3/2000m kg 的球型粒子在C ?15空气中自由沉降室服从牛顿定律的最小颗粒直径。
解：C ?15空气：3/226.1m kg = ，s Pa ??=-3100179.0μ
服从牛顿定律的最小颗粒直径：1000Re ==μs
t p d u
同时()
g d d u s s s t -==74.11000μ ()()
mm m d s s 64.100164.02000226.11079.13.323.3232532==??=-=- μ 3-13 某悬浮液在以过滤面积为2500cm 的恒压压滤机内进行试验，所用真空度为
mmHg 500柱，在十分钟内获得滤液为ml 500，求过滤常数K 及k 。（滤饼不可压缩，滤布阻力不计）
解：因滤布阻力不计，则过滤常数为 ()()min /10110105001050025242
6
22m A V K ---?=???==τ 又滤饼不可压缩，则
()N m P K k ??=????=?=--min /1050.781
.96.13500210124115
3-14 某板框压滤机在恒压过滤一小时后，共获得滤液311m ，停止过滤后用33m 清水（其黏度与滤液相同）于同样压力下对滤饼进行洗涤。设滤布阻力可忽略，求洗涤时间。 解：因洗涤水黏度与滤液黏度相同，洗涤压差也与过滤压差相同，且滤布阻力可忽略，则洗涤时间为
h a w w 18.2111
388=??==ττ 3-15 用一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液，要求经过三个小时能获得34m 滤液，
若已知过滤常数h m K /1048.12
3-?=，滤布阻力略不计，若滤框尺寸为mm mm mm 3010001000??，则需要滤框和滤板各几块。
解：滤布阻力忽略不计时恒压过滤方程
τ22KA V = 故过滤面积230.6031048.14
m K V
A =??==-τ
框数301
12602=??==
ab A n 板数311=+n 3-16 用一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液，要求经过三个小时能获得34m 滤液，若已知过滤常数h m K /1048.123-?=，滤布阻力略不计，过滤终了用水进行洗涤，洗涤水黏度与滤液相同，洗涤压力与过滤压力相同，若洗涤水量为34.0m ，求洗涤时间。
解：因洗涤水黏度与滤液相同，洗涤压力与过滤压力相同，介质阻力可忽略，则洗涤时间为： h a w w 4.234
4.088=??==ττ 3-17 用一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液，要求经过三个小时能获得34m 滤液，
若已知过滤常数h m K /1048.123-?=，滤布阻力略不计，若辅助时间为一小时，求该压滤机的生产能力。
解：压滤机生产能力为 h m V
V D w h /625.01
4.2343=++=++=τττ 3-18 一只含尘气体中尘粒的密度为3/2300m kg ，气体流率为h m /10003，密度为
3/674.0m kg ，黏度为26/106.3m s N ??-。采用标准型旋风分离器进行除尘，若分离器的直径为mm 400，估算临界粒径。
解：标准型旋风分离器的结构尺寸为 1.044.04===D B ，m D A 2.02
4.02=== 进口气速：s m B A V u s /9.132.01.03600/1000=?=?=
，取5.3=N 故临界直径：
m m u N B d s c μπμ6.9106.99
.1323005.314.31.0106.39965=?=??????==-- 3-19 一只含尘气体中尘粒的密度为3/2300m kg ，气体流率为h m /10003，密度为
3/674.0m kg ，黏度为26/106.3m s N ??-。采用标准型旋风分离器进行除尘，若
分离器的直径为mm 400，估算气体的阻力。
解： 标准型旋风分离器的结构尺寸为
1.044.04===D B ，m D A
2.02
4.02=== 标准型旋风分离器()
82/4.01.02.01616221=??==D AB ζ 阻力：O mmH m N u P 22221.53/5219.13674.02
1821==???=?=? ζ 3-20 用一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液，要求经过三个小时能获得34m 滤液，
若已知过滤常数h m K /1048.12
3-?=，滤布阻力略不计，（1）若滤框尺寸为mm mm mm 3010001000??，则需要滤框和滤板各几块。（2）过滤终了用水进行
洗涤，洗涤水黏度与滤液相同，洗涤压力与过滤压力相同，若洗涤水量为34.0m ，求洗涤时间。
解：滤布阻力忽略不计时恒压过滤方程
τ22KA V =
故过滤面积230.6031048.14
m K V
A =??==-τ
框数301
12602=??==
ab A n 板数311=+n （2）因洗涤水黏度与滤液相同，洗涤压力与过滤压力相同，介质阻力可忽略，则
洗涤时间为： h a w w 4.234
4.088=??
==ττ
化工原理期末考试试题及答案
1．（20分）有立式列管式换热器，其规格如下：管数30根、管长 3 m、管径由25×2.5 mm，为单管程。今拟采用此换热器冷凝冷却CS2 饱和蒸汽，从饱和温度46℃冷却到10℃，CS2 走管外，其流量为250 kg／h，其冷凝潜热为356 kJ/kg，液体CS2的比热为 1.05 kJ ／（kg·℃ ）；水走管内与CS2成总体逆流流动，冷却水进出口温度分别为5℃和30℃。已知CS2 冷凝和冷却时传热系数（以外表面积为基准）分别为K1= 232.6和K2= l16.8 W/（m2·℃），问此换热器是否适用? 1.解：CS2冷凝的热负荷：Q冷凝＝250×356＝89000kJ/h＝24.72 KW CS2冷却的热负荷：Q 冷凝＝250×1.05×（46－10）＝9450kJ/h ＝2.6 KW 总热负荷Q 为：Q＝24.7＋2.63＝27.3 KW 冷却水用量q m2 为：q m2＝27.3 ＝0.261kg/s＝940kg/h 4.187×（30-5） 设冷却水进入冷却段的温度为t k，则有：0.261×4.187×（t k－ 5）＝2.6KW 解之得：t k＝7.38℃，则：（5 分） 冷凝段对数平均温差：Δ t m＝（46－30）－（46－7.38） ＝25.67℃ ln46 －30 46－7.38 所需传热面积： A 冷凝＝24.7/232.6×10－3×25.67＝ 4.14m2，（5 分） 冷却段对数平均温差：Δ tm＝（46－7.38）－（10－5）＝ 16.45℃ ln 46－7.38 （5 分）10－5 所需传热面积： A 冷却＝ 2.6/116.8×10－3×16.45＝ 1.35m2， 冷凝、冷却共需传热面积：Σ A i＝4.14＋ 1.35＝5.49m2， 换热器实际传热面积为：A0＝30×3.14×0.025×3＝7.065＞ΣA i ，所以适宜使用。（5分） ２．（20 分）某列管换热器由多根Φ 25×2.5mm的钢管组成，将流量为15×103kg/h 由20℃加热到55℃, 苯在管中的流速为0.5m/s ，加热剂为130℃的饱和水蒸汽在管外冷凝，其汽化潜热为2178kJ/kg ，苯的比热容cp为1.76 kJ/kg ·K,密度ρ 为858kg/m3，粘度μ为0.52 ×10-3Pa·s，导热系数λ为0.148 W/m·K，热损失、管壁热阻及污垢热阻均忽略不计，蒸汽冷凝时的对流传热系数α 为10×104 W/m2·K。试求： （1）水蒸汽用量（kg/h ）；（4分） （2）总传热系数K（以管外表面积为准）；（7 分） （3）换热器所需管子根数n及单根管子长度L。（9 分）
化工原理实验习题答案
1、填料吸收实验思考题 （1）本实验中，为什么塔底要有液封液封高度如何计算 答：保证塔内液面，防止气体漏出,保持塔内压力. 设置液封装置时，必须正确地确定液封所需高度，才能达到液封的目的。 U形管液封所需高度是由系统内压力(P1 塔顶气相压力)、冷凝器气相的压力(P2)及管道压力降(h,)等参数计算确定的。可按式(4.0.1-1)计算: H =(P1一P2)Y一h- 式中 H.,- —最小液封高度，m; P1,—系统内压力; P2—受液槽内压力; Y—液体相对密度; h-—管道压力降(液体回流道塔内的管线) 一般情况下，管道压力降(h-)值较小，可忽略不计，因此可简化为 H=(P1一P2)Y 为保证液封效果，液封高度一般选取比计算所需高度加0. 3m-0. 5m余量为宜。 （2）测定填料塔的流体力学性能有什么工程意义 答：是确定最适宜操作气速的依据 （3）测定Kxa 有什么工程意义 答：传质系数Kxa是气液吸收过程重要的研究的内容，是吸收剂和催化剂等性能评定、吸收设备设计、放大的关键参数之一 （4）为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制 答：易溶气体的吸收过程是气膜控制，如HCl，NH3，吸收时的阻力主要在气相，反之就是液膜控制。对于CO2的溶解度和HCl比起来差远了，应该属于液膜控制 （5）当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数 答：液体温度。因为是液膜控制，液体影响比较大。
2对流给热系数测定 1. 答：冷流体和蒸汽是并流时，传热温度差小于逆流时传热温度差，在相同进出口温度下，逆流传热效果大于并流传热效果。 2.答：不凝性气体会减少制冷剂的循环量，使制冷量降低。并且不凝性气体会滞留在冷凝器的上部管路内，致使实际冷凝面积减小，冷凝负荷增大，冷凝压力升高，从而制冷量会降低。而且由于冷凝压力的升高致使排气压力升高，还会减少压缩机的使用寿命。应把握好空气的进入，和空气的质量。 3.答：冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了热阻，降低传热速率。 在外管最低处设置排水口，及时排走冷凝水。 4.答：靠近蒸气温度因为蒸气冷凝传热膜系数远大于空气膜系数。 5. 答：基本无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4，当蒸汽压强增加时，r 和△t均增加，其它参数不变，故(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大，所以认为蒸汽压强对α关联式无影响。 3、离心泵特性曲线测定 1、关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机。 2、离心泵不灌水很难排掉泵内的空气，导致泵空转而不能排水；泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。 3、用出口阀门调解流量而不用崩前阀门调解流量保证泵内始终充满水，用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现负压，使叶轮氧化，腐蚀泵。还有的调节方式就是增加变频装置，很好用的。 4、当泵不被损坏时，真空表和压力表读数会恒定不变，水泵不排水空转不受外网特性曲线影响造成的。 5、不合理，安装阀门会增大摩擦阻力，影响流量的准确性 6、本题是研究密度对离心泵有关性能参数的影响。由离心泵的基本方程简化式可以看出离心泵的压头，流量、效率均与液体的密度无关，但泵的轴功率随流体密度增大而增大即：密度增大N增大，又因为其它因素不变的情况下Hg↓而安装高度减小。 4、流体流动阻力的测定 1、是的，因为由离心泵特性曲线知，流量为零时，轴功率最小，电动机负荷最小，不会过载烧毁线圈。 2、在流动测定中气体在管路中，对流动的压力测量产生偏差，在实验中一定要排出气体，让流体在管路中流动，这样流体的流动测定才能准确。当流出的液体无气泡是就可以证明空气已经排干净了。
化工原理非均相物系分离习题库.
非均相物系分离 一、填空题 1．某颗粒的重力沉降服从斯托克斯定律，若在水中的沉降速度为u1,在空气中为u2，则u12；若在热空气中的沉降速度为u3，冷空气中为u4，则u34。(＞，＜，＝) dg(ρs-ρ) 18μ2答：ut=，因为水的粘度大于空气的粘度，所以u1 填空题 I. (3分)球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是 _粒子所受合力的 代数和为零_。滞流沉降时，其阻力系数=_24/ Rep_. 2― 勺、连续的同种流体内，位于同一水平面上各点的压力均相等。 3. 水在内径为? 105mmX25mm 只管内流动，已知水的粘度为1.005mPa*s ,密度 为1000kg*m3,流速为1m/s ，贝U Re=99502流动类型为湍流。 4. 流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来 的2—倍;如果只将管径增加一倍而流速不变,则阻力损失为原来的1/4倍. 5. 求取对流传热系数常采用 因次分析法，将众多影响因素组合成若干无因次 数群，再通过实验确定各特征数 数之间的关系，即得到各种条件下的 关联 式。 6. 化工生产中加热和冷却的换热方法有_直接换热_,间壁换热和蓄热换热. 7. 在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近饱和蒸汽 侧流体的温度，总传热系数K 接近空气侧流体的对流给热系数。 8. 气液两相平衡关系将取决于以下两种情况： ⑴(2)若p > pe 或Ce > C 则属于吸收过程 9. 计算吸收塔的填料层高度，必须运丽口下三个方面的知识关联计算：_平衡关系 ,物料衡算，传质速率.. 10. 在一定空气状态下干燥某物料能用干燥方法除去的水分为 _自由水分首先除 去的水分为非结合水分不能用干燥方法除的水分为 平衡水分。 II. ,当20E 的水(p =998.2kg/m3,卩=1.005厘泊)在内径为100mm 勺光滑管内流 动时,若流速为1.0m/s 时，其雷诺准数Re 为9.93 x 105；直管摩擦阻力系数入为 0.0178._ 12. 流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有粘性 13. 计算管道流体局部阻力的方法有：当量长度法；阻力系数法；,其相应的阻力计 14. 过滤是一种分离悬浮在 液体或气体中固体微粒 的操作。 15. 进行换热的两流体，若a 1》a 2时，要提高K 值，应设法提高a 2； 当a 1 "a 2时，要提高K 值，应使 a 1a 2同时提高 。 16. 某间壁换热器中，流体被加热时，圆形管内湍流的传热系数表达式为 0.023 Re 0.8 Pr 0.4.当管内水的流速为0.5m/s 时,计算得到管壁对水的传热系 d 数a =2.61(kw/ (nt K ).若水的其它物性不变，仅改变水在管内的流速,当流速 为1.2m/s 时，此时传热系数a =3.81(kw/ ( nV K ). 17. 强化传热的方法之一是提高 K 值.而要提高K 值则应提高对流传热系数提高 给热系数较小一侧的给热系数. 18. 吸收剂用量增加，操作线斜率增大，吸收推动力增大。 (增大，减小，不变) 19. 双膜理论认为，吸收阻力主要集中在界面两侧的气膜和液膜 之中。 20. 对不饱和湿空气，干球温度大于湿球温度，露点温度小于湿球温度。 算公式为h f 2 l e U d 2g ；,h f 2g 化工原理实验课课后习 题答案 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】 流体流动阻力的测定 1.如何检验系统内的空气已经被排除干净？答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内的空气没排干净。 行压差计的零位应如何校正？答：先打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可U行压差计进行零点校验 3.进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门为什么答：在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，若关闭，将无法排气，启动离心泵后会发生气缚现象，无法输送液体。 4．待测截止阀接近出水管口，即使在最大流量下，其引压管内的气体也不能完全排出。试分析原因，应该采取何种措施？答：待截止阀接近进水口，截止阀对水有一个阻力，若流量越大，突然缩小直至流回截止阀，阻力就会最大，致使引压管内气体很难排出。改进措施是让截止阀与引压阀管之间的距离稍微大些。5．测压孔的大小和位置，测压导管的粗细和长短对实验有无影响为什么答：由公式2p可知，在一定u下，突然扩大ξ，Δp增大，则压差计读数变大；2u?反之，突然缩小ξ，例如：使ξ＝，Δp减小，则压差计读数变小。 6．试解释突然扩大、突然缩小的压差计读数在实验过程中有什么不同现象？答：hf与很多值有关，Re是其中之一，而λ是为了研究hf而引入的一个常数，所以它也和很多量有关，不能单单取决于Re，而在Re在一定范围内的时候，其他的变量对于λ处于一个相对较差的位置，可以认为λ与Re关系统一。 7.不同管径、不同水温下测定的～Re曲线数据能否关联到同一曲线答：hf与很多值有关，Re是其中之一，而λ是为了研究hf而引入的一个常数，所以它也和很多量有关，不能单单取决于Re，而在Re在一定范围内的时候，其他的变量对于λ处于一个相对较差的位置，可以认为λ与Re关系统一。正如Re在3×103～105范围内，λ与Re的关系遵循Blasius关系式，即λ= 8．在～Re曲线中，本实验装置所测Re在一定范围内变化，如何增大或减小Re的变化范围答：Redu，d为直管内径，m；u为流体平均速度，m/s；为流体的平均密度,kg/m3；s。为流体的平均黏度，Pa · 8．本实验以水作为介质，作出～Re曲线，对其他流体是否适用为什么答：可以使用，因为在湍流区内λ=f（Re， ）。说明在影响λ的因素中并不包含流体d本身的特性，即说明用什么流体与-Re无关，所以只要是牛顿型流体，在相同管路中以同样的速度流动，就满足同一个-Re关系。 9．影响?值测量准确度的因素有哪些答：2dp，d为直管内径，m；为流体的平均密度,kg/m3；u为流体平均速2u度，m/s；p为两测压点之间的压强差，Pa。△p=p1-p2，p1为上游测压截面的压强，Pa；p2为下游测压截面的压强，Pa 离心泵特性曲线的测定 1.为什么启动离心泵前要先灌泵如果灌水排气后泵仍启动不起来，你认为可能是什么原因 答：离心泵若在启动前未充满液体，则泵壳内存在空气。由于空气密度很小，所产生的离心力也很小。此时，在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵，但不能输送液体。泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。 2．为什么启动离心泵时要关出口调节阀和功率表开关启动离心泵后若出口阀不开，出口处压力表的读数是否会一直上升，为什么答：关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机。当泵不被损坏时，真空表和压力表读数会恒定不变，水泵不排水空转不受外网特性曲线影响造成的。 3．什么情况下会出现气蚀现象？答：金属表面受到压力大、频率高的冲击而剥蚀以及气泡内夹带的少量氧气等活泼气体对金属表面的电化学腐蚀等，使叶轮表面呈现海绵状、鱼鳞状破坏。4．为什么泵的流量改变可通过出口阀的调节来达到是否还有其他方法来调节流量答：用出口阀门调节流量而不用泵前阀门调节流量保证泵内始终充满水，用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现负压，使叶轮氧化，腐蚀泵。还有的调节方式就是增加变频装置，很好用的。 5．正常工作的离心泵，在其进口管线上设阀门是否合理为什么答：合理，主要就是检修，否则可以不用阀门。 6．为什么在离心泵吸入管路上安装底阀？ 答：为便于使泵内充满液体，在吸入管底部安装带吸滤网的底阀，底阀为止逆阀，滤网是为了防止固体物质进入泵内而损坏叶轮的叶片或妨碍泵的正常操作。 7．测定离心泵的特性曲线为什么要保持转速的恒定？答：离心泵的特性曲线是在一定转速n下测定的，当n改变时，泵的流量Q、扬程H及功率P也相应改变。对同一型号泵、同一种液体，在效率η不变的条件下，Q、H、P随n的变化关系如下式所示 见课本81页当泵的转速变化小于20%时，效率基本不变。8．为什么流量越大，入口真空表读数越大而出口压力表读数越小？答：据离心泵的特征曲线，出口阀门开大后，泵的流速增加，扬程降低，故出口压力降低；进口管道的流速增加，进口管的阻力降增加，故真空度增加，真空计读数增加。 过滤实验 1.为什么过滤开始时，滤液常有些混浊，经过一段时间后滤液才转清？答：因为刚开始的时候滤布没有固体附着，所以空隙较大，浑浊液会通过滤布，从而滤液是浑浊的。当一段时间后，待过滤液体中的固体会填满滤布上的空隙从而使固体颗粒不能通过滤布，此时的液体就会变得清澈。 化工原理考试题及答案 第三章非均相分离 姓名____________班级____________学号_____________成绩______________ 一、填空题： 1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指______________________________。 ***答案*** 固体微粒，包围在微粒周围的液体 2.（3分）悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。 ***答案*** 重力、阻力、浮力代数和为零沉降速度 3.（2分）自由沉降是___________________________________ 。 ***答案*** 沉降过程颗粒互不干扰的沉降 4.（2分）当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。球形粒子的球形度为_________ 。 ***答案*** 小1 5.（2分）沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在_________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。 ***答案*** 重离心沉积 6.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________. ***答案*** 粒子所受合力的代数和为零24/ Rep 7.（2分）降尘宝做成多层的目的是____________________________________ 。 ***答案*** 增大沉降面积，提高生产能力。 8.（3分）气体的净制按操作原理可分为_____________________________________ ___________________.旋风分离器属_________________ 。 ***答案*** 重力沉降、离心沉降、过滤离心沉降 9.（2分）过滤是一种分离悬浮在____________________的操作。 ***答案*** 液体或气体中固体微粒 10.（2分）过滤速率是指___________________________ 。在恒压过滤时，过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ 。 ***答案*** 单位时间内通过单位面积的滤液体积变慢 11.（2分）悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是___________________________ ___________________________________________________。 ***答案*** 在滤饼中形成骨架，使滤渣疏松，孔隙率加大，滤液得以畅流 12.（2分）过滤阻力由两方面因素决定：一方面是滤液本身的性质，即其_________；另一方面是滤渣层本身的性质，即_______ 。 ***答案*** μ γL 13.（2分）板框压滤机每个操作循环由______________________________________五个阶段组成。 ***答案*** 装合板框、过滤、洗涤、卸渣、整理 14.（4分）板框压滤机主要由____________________________________________，三种板按________________的顺序排列组成。 ***答案*** 滤板、滤框、主梁（或支架）压紧装置等组成 化工原理（上）复习题及答案 一、填空题 1.在阻力平方区内，摩擦系数λ与（相对粗糙度）有关。 2.转子流量计的主要特点是（恒流速、恒压差）。 3.正常情况下，离心泵的最大允许安装高度随泵的流量增大而（减少）。 4.气体在等径圆管内作定态流动时，管内各截面上的（质量流速相等）相等。 5.在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是（在同一种水平面上、同一种连续的流 体） 6.离心泵的效率η和流量Q的关系为（Q增大，η先增大后减小） 7.从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差与（指示液密度、液面高 度）有关。 8.离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（气缚）现象。 9.离心泵在一定的管路系统工作，如被输送液体的密度发生变化(液体其余性质不变)，则 扬程（不变）。 10.已知列管换热器内外侧对流传热系数分别为αi和αo且αi>>αo,则要提高总传热系数， 关键是（增大αo）。 11.现场真空表的读数为8×104 Pa，该处绝对压力为（2×104 Pa ）（当时当地大气压为 1×105 Pa）。 12.为防止泵发生汽蚀，则要求装置的汽蚀余量（大于）泵的必需汽蚀余量。（大于、 小于、等于） 13.某流体于内径为50mm的圆形直管中作稳定的层流流动。其管中心处流速为3m/s，则 该流体的流量为（10.60 ）m3/h，管壁处的流速为（0 ）m/s。 14.在稳态流动系统中，水连续地从粗管流入细管。粗管内径为细管的两倍，则细管内水的 流速是粗管内的（4 ）倍。 15.离心泵的工作点是指（泵）特性曲线和（管路）特性曲线的交点。 16.离心泵的泵壳做成蜗壳状，其作用是（汇集液体）和（转换能量）。 17.除阻力平方区外，摩擦系数随流体流速的增加而（减小）；阻力损失随流体流速的 增加而（增大）。 18.两流体通过间壁换热，冷流体从20℃被加热到50℃，热流体从100℃被冷却到70℃， 则并流时的Δt m= （43.5 ）℃。 19.A、B两种流体在管壳式换热器中进行换热，A为腐蚀性介质，而B无腐蚀性。（A腐 蚀性介质）流体应走管内。 化工原理2学习要求 第7章传质与分离过程概论 1、掌握平衡分离与速率分离的概念（基本原理）及各自有哪些主要类型。 平衡分离：借助分离媒介（热能、溶解、吸附剂）使均相混合物变为两相，两相中，各组分达到某种平衡，以各组分在处于平衡的两相中分配关系的差异为依据实现分离。 主要类型：（1）气液传质过程（2）汽液传质过程（3）液液传质过程（4）液固传质过程（5）气固传质过程 速率分离：借助推动力（压力、温度、点位差）的作用，利用各组扩散速度的差异，实现分离。 主要类型：（1）膜分离：超滤、反渗透、渗析、电渗析（2）场分离：电泳、热扩散、高梯度磁场分离 2、掌握质量传递的两者方式（分子扩散和对流扩散）。 分子扩散：由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象——分子传质。 对流扩散：运动流体与固体表面之间，或两个有限互溶的运动流体之间的质量传递过程—对流传质 3、理解双膜理论（双膜模型）的论点（原理）。 (1) 相互接触的两流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各存在着一个很薄（等效厚度分别为z G和z L）的流体膜层（气膜和液膜）。溶质以分子扩散方式通过此两膜层。 (2) 溶质在相界面处的浓度处于相平衡状态。无传质阻力。 (3) 在膜层以外的两相主流区由于流体湍动剧烈，传质速率高，传质阻力可以忽略不计，相际的传质阻力集中在两个膜层内。 4、理解对传质设备的性能要求、掌握典型传质设备类型及各自的主要特点。 性能要求： 单位体积中，两相的接触面积应尽可能大 两相分布均匀，避免或抑制沟流、短路及返混等现象发生 流体的通量大，单位设备体积的处理量大 流动阻力小，运转时动力消耗低 操作弹性大，对物料的适应性强 结构简单，造价低廉，操作调节方便，运行安全可靠 第8章吸收 1、掌握吸收的概念、基本原理、推动力，了解吸收的用途。 吸收概念：使混合气体与适当的液体接触，气体中的一个或几个组分便溶解于液体内而形成溶液，于是原混合气体的组分得以分离。这种利用各组组分溶解度不同而分离气体混合物的操作称为吸收。 吸收的基本原理：当气相中溶质的实际分压高于与液相成平衡的溶质分压时，溶质便由气相向液相转移，即吸收。利用混合气体中各组分在液体中溶解度差异，使某些易溶组分进入液相形成溶液，不溶或难溶组分仍留在气相，从而实现混合气体的分离。 化工原理考试题及答案 姓名____________班级____________学号_____________成绩______________ 一、填空题： 1.（3分）题号1155 第1章知识点400 难度容易 当20℃的甘油（ρ=1261kg.m,μ=1499厘泊）,在内径为100mm的管内流动时,若流速为2.0m.s时,雷诺数Re为_______,流体的流动型态为______。 ***答案*** 168.2 层流 2.（2分）题号2038 第2章知识点100 难度容易 往复压缩机的实际工作循环由_____、_______、______和______四个阶段组成。 ***答案*** 膨胀、吸气、压缩、排气 3.（2分）题号4060 第4章知识点200 难度容易 对流传热膜系数α工程制单位为_____________，SI制单位为_________。 ***答案*** kCal.h.K.m; W/(Km) 二、选择题： 1.（2分）题号1202 第1章知识点400 难度容易 园管的摩擦系数λ=64/Re公式的适用范围是（）。 A. 滞流 B. 过渡流 C. 湍流 ***答案*** A 2.（2分）题号2121 第2章知识点500 难度容易 通常所说的离心通风机的风压是指（） A. 静风压 B. 动风压 C. 全风压 ***答案*** C 3.（2分）题号4147 第4章知识点400 难度中等 为了提高列管换热器管内流体的α值，可在器内设置（）。 A. 分程隔板 B. 折流接板 C. 多壳程 ***答案*** A 三、判断题： 1.（2分）题号3058 第3章知识点100 难度容易 要使固体颗粒在沉降器内从流体中分离出来，颗粒沉降所需要的时间必须大于颗粒在器内的停留时间。（） ***答案*** × 四、问答题： 1.（8分）题号3079 第3章知识点300 难度容易 试分析提高过滤速率的因素？ ***答案*** 过滤速率为dv/Adθ=△P/rμL推动力/阻力提高过滤速率的方法有： （1）提高推动力△P，即增加液柱压力；增大悬浮液上面压力；在过滤介质下面抽真空。 化工原理实验习题答案 Prepared on 22 November 2020 1、填料吸收实验思考题 （1）本实验中，为什么塔底要有液封液封高度如何计算 答：保证塔内液面，防止气体漏出,保持塔内压力. 设置液封装置时，必须正确地确定液封所需高度，才能达到液封的目的。 U形管液封所需高度是由系统内压力(P1 塔顶气相压力)、冷凝器气相的压力(P2)及管道压力降(h,)等参数计算确定的。可按式(4.0.1-1)计算: H =(P1一P2)Y一h- 式中 H.,- —最小液封高度，m; P1,—系统内压力; P2—受液槽内压力; Y—液体相对密度; h-—管道压力降(液体回流道塔内的管线) 一般情况下，管道压力降(h-)值较小，可忽略不计，因此可简化为 H=(P1一P2)Y 为保证液封效果，液封高度一般选取比计算所需高度加0. 3m-0. 5m余量 为宜。 （2）测定填料塔的流体力学性能有什么工程意义 答：是确定最适宜操作气速的依据 （3）测定Kxa 有什么工程意义 答：传质系数Kxa是气液吸收过程重要的研究的内容，是吸收剂和催化剂等性能评定、吸收设备设计、放大的关键参数之一 （4）为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制 答：易溶气体的吸收过程是气膜控制，如HCl，NH3，吸收时的阻力主要在气相，反之就是液膜控制。对于CO2的溶解度和HCl比起来差远了，应该属于液膜控制（5）当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数 答：液体温度。因为是液膜控制，液体影响比较大。 2对流给热系数测定 1. 答：冷流体和蒸汽是并流时，传热温度差小于逆流时传热温度差，在相同进出口温度下，逆流传热效果大于并流传热效果。 2.答：不凝性气体会减少制冷剂的循环量，使制冷量降低。并且不凝性气体会滞留在冷凝器的上部管路内，致使实际冷凝面积减小，冷凝负荷增大，冷凝压力升高，从而制冷量会降低。而且由于冷凝压力的升高致使排气压力升高，还会减少压缩机的使用寿命。应把握好空气的进入，和空气的质量。 3.答：冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了热阻，降低传热速率。在外管 最低处设置排水口，及时排走冷凝水。 4.答：靠近蒸气温度因为蒸气冷凝传热膜系数远大于空气膜系数。 5. 答：基本无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4，当蒸汽压强增加时，r 和△t 均增加，其它参数不变，故 (ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大，所以认为蒸汽压强对α关联式无影响。 3、离心泵特性曲线测定 1、关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机。 2、离心泵不灌水很难排掉泵内的空气，导致泵空转而不能排水；泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。 一、填空题 1．某颗粒的重力沉降服从斯托克斯定律，若在水中的沉降速度为u 1,在空气中为u 2，则u 1 u 2；若在热空气中的沉降速度为u 3，冷空气中为u 4，则u 3 u 4。(＞，＜，＝) 答：μρρ18) (2-= s t g d u ，因为水的粘度大于空气的粘度，所以21u u < 热空气的粘度大于冷空气的粘度，所以43u u < 2．用降尘室除去烟气中的尘粒，因某种原因使进入降尘室的烟气温度上升，若气体质量流量不变，含尘情况不变，降尘室出口气体含尘量将 （上升、下降、不变），导致此变化的原因是1） ；2） 。 答：上升， 原因：粘度上升，尘降速度下降； 体积流量上升，停留时间减少。 3．含尘气体在降尘室中除尘，当气体压强增加，而气体温度、质量流量均不变时，颗粒的沉降速度 ，气体的体积流量 ，气体停留时间 ，可100%除去的最小粒径min d 。（增大、减小、不变） 答：减小、减小、增大，减小。 ρξρρ3)(4-= s t dg u ，压强增加，气体的密度增大，故沉降速度减小， 压强增加， p nRT V = ，所以气体的体积流量减小， 气体的停留时间 A V L u L t s /= = ，气体体积流量减小，故停留时间变大。 最小粒径在斯托克斯区 )(18min ρρμ-= s t g u d ，沉降速度下降，故最小粒径减小。 4．一般而言，同一含尘气以同样气速进入短粗型旋风分离器时压降为P 1，总效率为1η，通过细长型旋风分离器时压降为P 2，总效率为2η，则：P 1 P 2， 1η 2η。 答：小于，小于 5．某板框过滤机恒压操作过滤某悬浮液，滤框充满滤饼所需过滤时间为τ，试推算下列情况下的过滤时间τ'为原来过滤时间τ的倍数： 1）0=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ； 2）5.0=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ； 3）1=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ； 1）0. 5；2）0.707；3）1 s p -?∝1)/(1τ，可得上述结果。 6．某旋风分离器的分离因数k=100，旋转半径R=0.3m ，则切向速度u t = m/s 。 答：17.1m/s 7．对板框式过滤机，洗涤面积W A 和过滤面积A 的定量关系为 ，洗水走过的 距离w L 和滤液在过滤终了时走过的距离L 的定量关系为 ，洗涤速率（W d dV )θ和终了时的过滤速率E d dV )( θ的定量关系为 。 答案： A A w 21= ；L L w 2=; (W d dV )θ=E d dV )(41θ 8．转筒真空过滤机，转速越大，则生产能力就越 ，每转一周所获得的滤 1.某精馏塔的设计任务为：原料为F, X f ，要求塔顶为X D，塔底为X w 。 设计时若选定的回流比R不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽加料改为饱和液体加料，则所需理论板数N T减小，提馏段上升蒸汽量V 增加，提馏段下降液体量L' 增加，精馏段上升蒸汽量V 不变，精馏段下降 液体量L不变。（增加，不变，减少） 2.某二元理想溶液的连续精馏塔,馏出液组成为X A=0.96（摩尔分率）.精馏段操 作线方程为y=0.75x+0.24?该物系平均相对挥发度a =2.2,此时从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为y 2= ______________ . 3.某精馏塔操作时，F，X f ，q，V保持不变，增加回流比R,贝吐匕时X D增 加_，X w减小，D减小，L/V 增加。（增加，不变，减少） 6.静止、连续、—同种_的流体中，处在—同一水平面_上各点的压力均相等。 7.水在内径为? 105m M 2.5mm的直管内流动，已知水的黏度为1.005mPa?s， 密度为1000kg ? m流速为1m/s,贝U忌= _________________ ，流动类型为_______ 湍流________ 。 8.流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来 的_4_倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的 __1/4_倍。 9.两个系统的流体力学相似时，雷诺数必相等。所以雷诺数又称作相似准数。 10.求取对流传热系数常常用_____ 量纲_________ 析法，将众多影响因素组合 成若干_____ 无因次数群_____ 数群，再通过实验确定各—无因次数群 ________ 间的关系，即得到各种条件下的 _______ ■关联____ 。 11.化工生产中加热和冷却的换热方法有______ 传导____ 、—对流_________ 和 ____ 辐射—。 12.在列管式换热器中，用饱和蒸气加热空气，此时传热管的壁温接近—饱和蒸 汽一侧_____ 体的温度，总传热系数K接近—空气侧—流体的对流给热系 数. 1、 在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数 数值 ________ 。 A. 与光滑管一样 B. 只取决于Re C.取决于相对粗糙度 D.与粗糙度无关 2、 某离心泵运行一年后发现有气缚现象，应 _____ 。 A. 停泵，向泵内灌液 B. 降低泵的安装高度 C.检查进口管路是否有泄漏现象 D. 检查出口管路阻力是否过大 3、 液体在两截面间的管道内流动时,其流动方向是 ________ 。 A. 从位能大的截面流向位能小的截面； B. 从静压能大的截面流向静压能小的截面； C. 从动能大的截面流向动能小的截面； D. 从总能量大的截面流向总能量小的截面； 相差较大时，提高总传热系数 K 值的措施 B. 提高大的值； D.提高大的值，同时降低小的值。 5、在空气-蒸汽间壁换热过程中可采用 _____ 方法来提高传热速率最合理。 A. 提高蒸汽速度； B.采用过热蒸汽以提高蒸汽温度； C. 提高空气流速； D.将蒸汽流速和空气流速 都提高。 6沉降室的生产能力与—有关。 \ A. 颗粒沉降速度和沉降室高度； B.沉降面 积； C. 沉降面积和颗粒沉降速度； D. 沉降面积、沉降室高度和颗粒沉降速度。 7、 离心泵的扬程是指泵给予（ ）液体的有效能量。 A. 1kg B. 1N C. 1m 8、 雷诺数的物理意义表示 __________ 。 A. 粘滞力与重力之比； B.重力与惯性力之比； C.惯性力与粘滞力之比； D.压力与粘滞力之比。 4、冷热两流体的对流给热系数 是 _____ 。 A.提高小的值； C.两个都同等程度提高； 9、为了减少室外设备的热损失，保温层外的一层隔热材料的表面应该 是_________ 。 A. 表面光滑，色泽较浅 B.表面粗糙，色泽较深 化工原理实验思考题(填空与简答) 一、填空题： 1.孔板流量计的C~Re关系曲线应在单对数坐标纸上标绘。 2.孔板流量计的V S ~ R关系曲线在双对数坐标上应为_直线—。 3.直管摩擦阻力测定实验是测定入与Re的关系，在双对数坐标纸上标绘。 4.单相流动阻力测定实验是测定直管阻力和局部阻力。 5.启动离心泵时应关闭出口阀和功率开关。 6.流量增大时离心泵入口真空度增大出口压强将减小。 7 .在精馏塔实验中，开始升温操作时的第一项工作应该是开循环冷却水。 8.在精馏实验中，判断精馏塔的操作是否稳定的方法是塔顶温度稳定 9.在传热实验中随着空气流量增加其进出口温度差的变化趋势：_进出口温差随空气流量增加而减小。 10.在传热实验中将热电偶冷端放在冰水中的理由是减小测量误差。 11.萃取实验中_水_为连续相，煤油为分散相。 12.萃取实验中水的出口浓度的计算公式为C E1=V R(C R1-C R2)/V E。 13.干燥过程可分为等速干燥和降速干燥。 14.干燥实验的主要目的之一是 掌握干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法 。 15.过滤实验采用悬浮液的浓度为5% ,其过滤介质为帆布。 16.过滤实验的主要内容测定某一压强下的过滤常数。 17.在双对数坐标系上求取斜率的方法为：需用对数值来求算，或者直接用 尺子在坐标纸上量取线段长度求取。 18.在实验结束后，关闭手动电气调节仪表的顺序一般为：先将手动旋钮旋 至零位，再关闭电源 19.实验结束后应清扫现场卫生，合格后方可离开。 20.在做实验报告时，对于实验数据处理有一个特别要求就是：要有一组数据处理的计 算示例。 21.在阻力实验中，两截面上静压强的差采用倒U形压差计测定。 22.实验数据中各变量的关系可表示为表格，图形和公式. 23.影响流体流动型态的因素有流体的流速、粘度、温度、尺寸、形状等. 24.用饱和水蒸汽加热冷空气的传热实验，试提出三个强化传热的方案（1）增加 空气流速（2）在空气一侧加装翅片（3）定期排放不凝气体。 25.在精馏实验数据处理中需要确定进料的热状况参数q值，实验中需要测定 进料量、进料温度、进料浓度等。 26.干燥实验操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器，以防烧坏加热丝。 27.在本实验室中的精馏实验中应密切注意釜压，正常操作维持在0.005mPa 如果达到0.008?0.01mPa可能出现液泛，应减少加热电流（或停止加热），将进料、回流和产品阀关闭，并作放空处理，重新开始实验。 28.流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互 化工原理非均相分离 第3章非均相物系的分离和固体流态化 3．1 概述 本章介绍利用流体力学原理(颗粒与流体之间相对运动)实现非均相物系的分离流态化及固体颗粒的气力输送等工业过程。 1．混合物的分类 自然界的大多数物质是混合物。若物系内部各处组成均匀且不存在相界面，则称为均相混合物或均相物系，溶液及混合气体都是均相混合物。由具有不同物理性质(如密度差别)的分散物质和连续介质所组成的物系称为非均相混合物或非均相物系。在非均相物系中，处于分散状态的物质，如分散于流体中的固体颗粒、液滴或气泡，称为分散物质或分散相；包围分散物质且处于连续状态的物质称为分散介质或连续相。根据连续相的状态，非均相物系分为两种类型： ①气态非均相物系，如含尘气体、含雾气体等； ②液态非均相物系，如悬浮液、乳浊液及泡沫液等。 2．非均相混合物的分离方法 由于非均相物系中分散相和连续相具有不同的物理性质，故工业上一般都采用机械方法将两相进行分离。要实现这种分离，必须使分散相与连续相之间发生相对运动。根据两相运动方式的不同，机械分离可按下面两种操作方式进行。 ①颗粒相对于流体(静止或运动)运动而实现悬浮物系分离的过程称为沉降分离。实现沉降操作的作用力可以是重力，也可以是惯性离心力，因此，沉降过程有重力沉降与离心沉降之分。 ②流体相对于固体颗粒床层运动而实现固液分离的过程称为过滤。实现过滤操作的外力可以是重力、压强差或惯性离心力。因此，过滤操作又可分为重力过滤、加压过滤、真空过滤和离心过滤。 气态非均相混合物的分离，工业上主要采用重力沉降和离心沉降方法。在某些场合，根据颗粒的粒径和分离程度要求，也可采用惯性分离器、袋滤器、静电除尘器或湿法除尘设备 等，如表3—1所示。 ┘ 此外，还可采用其他措施．预先增大微细粒子的有效尺寸而后加以机械分离。例如，使含尘或含雾气体与过饱和蒸汽接触，发生以粒子为核心的冷凝；又如，将气体引入超声场内，使细粒碰撞并凝聚。这样，可使微细颗粒附聚成较大颗粒，然后在旋风分离器中除去。 对于液态非均相物系，根据工艺过程要求可采用不同的分离操作。若要求悬浮液在一定程度上增浓，可采用重力增稠器或离心沉降设备；若要求固液较彻底地分离，则要通过过滤操作达到目的；乳浊液的分离可在离心分离机中进行。 3．非均相混合物分离的目的 (1)收集分散物质例如收取从气流干燥器或喷雾干燥器出来的气体以及从结晶器出来的晶浆中带有的固体颗粒，这些悬浮的颗粒作为产品必须回收；又如回收从催化反应器出来的气体中夹带的催化剂颗粒以循环使用。 (2)净化分散介质某些催化反应，原料气中夹带有杂质会影响触媒的效能，必须在气体进反应器之前清除催化反应原料气中的杂质，以保证触媒的活性。 化工原理 试题与答案 北村（奥力体育）复印店 化工原理考试题及答案 姓名____________班级____________学号_____________成绩______________ 一、填空题： 1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指______________________________。 2.（3分）悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。 3.（2分）自由沉降是 ___________________________________ 。 4.（2分）当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。球形粒子的球形度为_________ 。 5.（2分）沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在 _________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。 6.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________. 7.（2分）降尘宝做成多层的目的是____________________________________ 。 8.（3分）气体的净制按操作原理可分为_____________________________________ ___________________.旋风分离器属_________________ 。 9.（2分）过滤是一种分离悬浮在____________________的操作。 10.（2分）过滤速率是指___________________________ 。在恒压过滤时，过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ 。 11.（2分）悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是___________________________ ___________________________________________________。 12.（2分）过滤阻力由两方面因素决定：一方面是滤液本身的性质，即其_________；另一方面是滤渣层本身的性质，即_______ 。 13.（2分）板框压滤机每个操作循环由______________________________________五个阶段组成。 14.（4分）板框压滤机主要由____________________________________________，三种板按 ________________的顺序排列组成。 1—2—3—2—1—2—3—2—1 15.（3分）某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25 mm，若该机有10块框，其过滤面积约为_________________ m。 16.（4分）板框压滤机采用横穿洗涤滤渣，此时洗穿过____层滤布及____个滤框厚度的滤渣，流经过长度约为过滤终了滤液流动路程的____倍，而供洗液流通的面积又仅为过滤面积的____。化工原理期末考试真题及答案
化工原理实验课课后习题答案
化工原理非均相分离试题及答案
(完整版)化工原理复习题及习题答案
化工原理期末复习题答案
化工原理考试题及答案I
化工原理实验习题答案
化工原理非均相物系分离习题库.doc
化工原理复习题及答案
化工原理期末考试选择题及答案
化工原理实验思考题及答案
最新化工原理非均相分离
化工原理考试题及答案