化工原理非均相分离试题及答案
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*** 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
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***
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. 3……；
B. 1……；
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
为显着。
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. 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. ；
C.
***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着。（）
***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/πNUρ)，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。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’=2A=2.25A
即生产能力为原来的倍，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％。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倍，则效果同加大浸没度50％，即生产能力提高了％。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％
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％。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。
（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3
1200m kg 黏度为s mPa ?3.2，其中固体颗粒可视为球形，密度取3
2640m 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 332
42
1041.310
3.218120026401081.918---?=??-??=-=
μ
λλ
校核流型 2178.0103.212001041.310Re 3
34<=????==
---μ
λ
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3
1200m 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，()μ
182
λλ-=
p p
t gd u 。
()()
m g u d p t p 431042.21200264081.902
.0103.21818--?=-????=-=
λλμ
校核流型 253.210
3.21200
02.01042.2Re 3
4>=????==
--μ
λ
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--?=???
?
????-????
?? ??=??
?
?????-??? ??=λλλμ校核流型 70.2103.21200
02.01059.2Re 3
4=????==
--μ
λ
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
3
5.2，气体密度为3720.0m kg ，黏度为s Pa ??-5
106.2，飞灰可看作球型颗粒，
密度为3
2200m kg 。求临界直径。
解： s m BL V u tc 347.03
4.25
.2max =?==
假设沉降处于层流区， ()()m g u d p tc pc 551068.8720.0220081.9347
.0106.21818--?=-????=-=
λλμ
校核流型 2834.010
6.2720
.0347.01068.8Re 5
5<=????==
--μ
λ
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
3
5.2，气体密度为3720.0m kg ，黏度为s Pa ??-5
106.2，飞灰可看作球型颗粒，
密度为3
2200m 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 259.0106.218720.02200105.781.9185
2
52
=??-???=-=
--μ
λλ
s m BLu V tc 3
max 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3
2710m kg p =λ，清液密度3
1000m kg =λ，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 λ,3
m 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：
λ
λλ??+-=p c 11 所以：31517100046.02710
46.011m kg c =???
??+-=λ 每获得3
1m 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 λν+1 每获得3
1m 滤液得到的滤饼质量为()c λν，其中固体颗粒的质量为：()?ν-1c λ
射固体颗粒全部被截留，则()()C B =，有()p
c p
c c λλλ--=
?ν1
将已知值代入上式：()30342.02710
01.046.0115172710
01.0m =?--??=
ν滤饼/3m 滤液。
3-6 过滤面积为2
5m 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。操作条件下的过滤常数K 为s m 26
10
9.2-?，e q 为233108.1m m -?，求
()
m V t 3。
解：()
?????
?
??
???
??-?+??????=---3
2
36108.1108.118.010
9.23160518.060t V
m 3
877.0=
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,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
.0404.02025.01015.01
1=+++==
∑ 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：3
185.1m kg =λ，cP 3
1035.18-?=μ 空气的流速：s m u 89.133600/10503
=?= 56
1097.810
35.18185
.189.130.1Re ?=???=
=
-μ
λ
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
1
300.138.0222=?????=??=λξ 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 =λ，s Pa ??=-3
10
005.1μ
颗粒：3
2000m kg s =λ
在斯托克斯定律范围内：1Re ≤=
μ
u
d p p λ
即
110005.12.9983
≤??-u d p
取1Re =p ，则s m m u d p /10006.16??=?- 又()2
3
2
54330010005.11881.92.9982000p p
t d d u =???-=
-
m m d p μ1231023.14max =?=-
()s m u t 3
max 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
.913007900006.01822λλμ
核1045.074
.41300
0273.0006.0Re :Re <=??=
=
μ
λ
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 =λ，s Pa ??=-3
10
0179.0μ
当1Re =p 时，()μ
μ
182g
d d u s s s t λλλ-=
= ()()m m g d s s μμ1.621021.681
.92000226.110
79.1181853
2
5
3
2=?=????=-=--λλλ 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 =λ，s Pa ??=-3
100179.0μ
服从牛顿定律的最小颗粒直径：1000Re ==
μ
s
t p d u λ
同时()λ
λλλg d d u s
s s t -==
74.11000μ
()
()
mm m d s s 64.100164.02000
226.11079.13.323.323
2
53
2
==??=-=-λλλμ
3-13 某悬浮液在以过滤面积为2
500cm 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 /10110
1050010500252
42
6
22m A V K ---?=???==τ 又滤饼不可压缩，则
()N m P K k ??=????=?=
--m in /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3
11m ，停止过滤后用3
3m 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
3
88=??
==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3
4m 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 τ2
2
KA V = 故过滤面积230.603
1048.14m 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3
4m 滤液，若已知过滤常数h m K /1048.12
3
-?=，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3
4.0m ，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3
4m 滤液，若已知过滤常数h m K /1048.12
3
-?=，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
4.234
3=++=
++=
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=?=??????==--λ
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
.02.016162
21=??==
D AB ζ 阻力：O mmH m N u P 22221.53/5219.13674.02
1
821==???=?
=?λζ 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3
4m 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3
4.0m ，
求洗涤时间。
解：滤布阻力忽略不计时恒压过滤方程 τ2
2
KA V = 故过滤面积230.603
1048.14m 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 分离工程复习题库 第一部分填空题 1、分离作用是由于加入（分离剂）而引起的，因为分离过程是（混合过程）的逆过程。 2、分离因子是根据（气液相平衡）来计算的。它与实际分离因子的差别用（板效率）来表示。 3、汽液相平衡是处理（汽液传质分离）过程的基础。相平衡的条件是（所有相中温度压力相等，每一组分的化学位相等）。 4、精馏塔计算中每块板由于（组成）改变而引起的温度变化，可用（泡露点方程）确定。 5、多组分精馏根据指定设计变量不同可分为（设计）型计算和（操作）型计算。 6、在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。 7、吸收有（轻）关键组分，这是因为（单向传质）的缘故。 8、对多组分吸收，当吸收气体中关键组分为重组分时，可采用（吸收蒸出塔）的流程。 9、对宽沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（进料热焓）决定，故可由（热量衡算）计算各板的温度。 10、对窄沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（组成的改变）决定，故可由（相平衡方程）计算各板的温度。 11、为表示塔传质效率的大小，可用（级效率）表示。 12、对多组分物系的分离，应将（分离要求高）或（最困难）的组分最后分离。 13、泡沫分离技术是根据（表面吸附）原理来实现的，而膜分离是根据（膜的选择渗透作用）原理来实现的。 14、新型的节能分离过程有（膜分离）、（吸附分离）。 15、传质分离过程分为（平衡分离过程）和（速率分离过程）两大类。 16、分离剂可以是（能量）和（物质）。 17、Lewis提出了等价于化学位的物理量（逸度）。 18设计变量与独立量之间的关系可用下式来表示（Ni-Nv-Nc 即设计变量数-独立变 量数-约束关系） 19、设计变量分为（固定设计变量）与（可调设计变量）。 20、温度越咼对吸收越（不利） 21、萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收段）。 22、用于吸收过程的相平衡关系可表示为（V - SL ）。 23、精馏有（两个）个关键组分，这是由于（双向传质）的缘故。 24、精馏过程的不可逆性表现在三个方面，即（通过一定压力梯度的动量传递）, （通过一定温度梯度的热量传递或不同温度物流的直接混合）和（通过一定浓度梯度 的质量传递或者不同化学位物流的直接混合） 25、通过精馏多级平衡过程的计算，可以决定完成一定分离任务所需的（理论板数）, 为表示塔实际传质效率的大小，则用（级效率）加以考虑。 27、常用吸附剂有（硅胶），（活性氧化铝），（活性炭）。 28、恒沸剂与组分形成最低温度的恒沸物时，恒沸剂从塔（顶）出来。 29、分离要求越高，精馏过程所需的最少理论板数（越多）。 30、回流比是（可调）设计变量。 第二部分选择题 1下列哪一个是速率分离过程（） a. 蒸馏 b.吸收 c.膜分离 d.离心分离 中南大学考试试卷(A) 2013 ~ 2014 学年2 学期时间110分钟化工原理课程48 学时 3 学分考试形式: 闭卷 专业年级:化工?制药?应化11级总分100分，占总评成绩70 % 一、选择填空(35分) 1?(2分) 某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ，当地大气压为101kPa，则泵入口处的绝对压强为( )? A. 74.3kPa; B. 101kPa; C. 127.6kPa? 2?(2分) 水在圆形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的( )? A. 1/4; B. 1/2; C. 2倍? 3?(4分) 当地大气压为750mmHg时，测得某体系的表压为100mmHg，则该体系的绝对压强为Pa，真空度为Pa? 4?(2分) 一球形石英颗粒，分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降，若系统温度升高，则其在水中的沉降速度将，在空气中的沉降速度将? 5?(5分) 套管由Φ57×2.5mm和Φ25×2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于，润湿周边等于，当量直径等于? 6?(2分) 板框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的( )? A.一倍 B.一半 C.四倍 D.四分之一 7?(4分) 冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90o C，出口温度为50o C，冷水进口温度为15o C，出口温度为53o C，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的( )? A?5%; B?6%; C?7%; D?8%; 8?(2分) 为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是( ) A?表面光滑，颜色较浅; B?表面粗糙，颜色较深; C?表面粗糙，颜色较浅; D?表面光滑，颜色较深; 9?(4分) 黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的倍?10?(1分) 采用多效蒸发的目的是为了提高( )? A. 完成液的浓度; B. 加热蒸汽经济程度; C. 生产能力 11、(1分) 多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是通过增加( )而换取的? A. 传热面积; B. 加热蒸汽压力; C. 传热系数 12?(1分) ( )加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大，致使后效的传热系数降低? A. 并流; B. 逆流; C. 平流 13?(1分) 离心泵的调节阀( ) ， A.只能安在进口管路; B.只能安在出口管路上; C.安装在进口管路和出口管路上均可; D.只能安在旁路上 14?(1分) 泵的工作点( )? A 由泵铭牌上的流量和扬程所决定; B 即泵的最大效率所对应的点; C 由泵的特性曲线所决定; D 是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点?15?(3分) 在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4 m，切向速度为15 m/s ?当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数K c为? 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 化工原理试卷及答案 1填空题（每空 1 分，共 20 分） 1．某容器内的绝对压强为200 kPa ，当地大气压为101.3 kPa ，则表压为______。 2．在重力沉降操作中，影响沉降速度的因素主要有 、 和 。 3．热量传递的基本方式有 、 和 。 4．吸收因子A 可表示为 ，它是 与 的比值。 5．空气的干球温度为t ，湿球温度为t w ，露点温度为t d ，当空气的相对湿度等于1时，则t 、 t w 和t d 的大小关系为 。 6．吸收操作一般用于分离 混合物，其原理是利用原料中各组分 差异来达到分离的目的；精馏操作则一般用于分离 混合物，其原理是利用原料中各组分的 差异来达到分离的目的。 7．恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括 阶段和 阶段。 8．全回流（R = ∞）时，精馏段操作线的斜率为 ，提馏段操作线的斜率为 ，对相同的x D 和x W ，部分回流比全回流所需的理论板数 。 一、 选择题（每小题 2 分，共 20 分） 1．不可压缩流体在圆管内作稳定流动，流动速度与管径的关系是 （ ） A . 21221()u d u d = B ．2112 2 ()u d u d = C ． 11 22 u d u d = D ． 12 21 u d u d = 2．离心泵的特性曲线是在哪种情况下测定 （ ） A ．效率一定 B ．功率一定 C ．转速一定 D ．管路（l +∑l e ）一定 3． 对一台正在工作的列管式换热器，已知α1＝11600 W?m -2?K -1 ，α2＝116 W?m -2?K -1，要提高总传热系数K ，最简单有效的途径是 （ ） A ．设法增大α1 B ．设法增大α2 C ．同时增大α1和α2 D ．不确定 4．在降尘室内，要使微粒从气流中除去的条件是 （ ） MESH方程。 一、填空(每空2分,共20分) 1. 如果设计中给定数值的物理量的数目等于 设计变量，设计才有结果。 2. 在最小回流比条件下，若只有重组分是非分 配组分，轻组分为分配组分，存在着两个 恒浓区，出现在精镏段和进料板 位置。 3. 在萃取精镏中，当原溶液非理想性不大时， 加入溶剂后，溶剂与组分1形成具有较强正 偏差的非理想溶液，与组分2形成 负偏差或理想溶液，可提高组分1对2的 相对挥发度。 4. 化学吸收中用增强因子表示化学反应对传质 速率的增强程度，增强因子E的定义是化学吸 收的液相分传质系数（k L）/无化学吸收的液相 分传质系数（k0L）。 5. 对普通的N级逆流装置进行变量分析，若组 分数为C个，建立的MESH方程在全塔有 NC+NC+2N+N=N(2C+3) 个。 η； 6. 热力学效率定义为= 实际的分离过程是不可逆的，所以热力学效 率必定于1。 7. 反渗透是利用反渗透膜选择性的只透过 溶剂的性质，对溶液施加压力，克服溶 剂的渗透压，是一种用来浓缩溶液的膜 分离过程。 二、推导(20分) 1. 由物料衡算，相平衡关系式推导图1单 级分离基本关系式。 ——相平衡常数； 式中： K i ψ——气相分 率（气体量/进料量）。 2. 精馏塔第j级进出物料如图1，建立 三、简答(每题5分,共25分) 1.什么叫相平衡相平衡常数的定义是什么 由混合物或溶液形成若干相，这些相保持物理平衡而共存状态。热力学上看物系的自由焓最小；动力学上看相间表观传递速率为零。 K i =y i /x i 。 2.关键组分的定义是什么；在精馏操作中， 一般关键组分与非关键组分在顶、釜的 分配情况如何 由设计者指定浓度或提出回收率的组分。 LK绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制； HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制； LNK全部或接近全部在塔顶出现； HNK全部或接近全部在塔釜出现。 3.在吸收过程中，塔中每级汽、液流量为 什么不能视为恒摩尔流 吸收为单相传质过程，吸收剂吸收了气体中的溶质而流量在下降过程中不断增加，气体的流量相应的减少，因此气液相流量在塔内都不能视为恒定。 4.在精馏塔中设中间换热器为什么会提高 热力学效率 在中间再沸器所加入的热量其温度低于塔 底加入热量的温度，在中间冷凝器所引出的 热量其温度高于塔顶引出热量的温度，相对 于无中间换热器的精馏塔传热温差小，热力 学效率高。 5.反应精馏的主要优点有那些 （1）产物一旦生成立即移出反应区；（2）反应区反应物浓度高，生产能力大；（3）反应热可由精馏过程利用；（4）节省设备投资费用；（5）对于难分离物系通过反应分离成较纯产品。 四、计算(1、2题10分，3题15分，共35分) 1. 将含苯（mol分数）的苯（1）—甲苯（2）混合物在下绝热闪蒸，若闪蒸温度为94℃，用计算结果说明该温度能否满足闪蒸要求 已知：94℃时P 1 0= P 2 0= 2. 已知甲醇（1）和醋酸甲酯（2）在常压、54℃ 下形成共沸物，共沸组成X 2 =(mol分率), 在此条件下：kPa P kPa p98 . 65 , 24 . 9002 1 = =求 该系统的活度系数。 3. 气体混合物含乙烷、丙烷、丁烷（均为摩尔分数），用不挥发的烃类进行吸收，已知吸收后丙烷的吸收率为81%，取丙烷在全塔的平均吸收因子A=，求所需理论板数；若其它条件不变，提高平均液汽比到原来的2倍，此时丙烷的吸 收率可达到多少。 化工原理试题及答案(绝密请勿到处宣扬) 12月25日 一、填空题（共15空，每空2分，共30分） 1. 一容器真空表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强和表压强（以kpa计）分别为：（90kpa）和（ -10kpa）。 2. 热传导只发生在固体和（静止）的或（滞）流动的流体中。 3. 物体的吸收率越（大），其辐射能力越（大）。（填大或小） 4. 蒸发中以（二次蒸汽）是否再利用而分为单效或多效蒸发。 5. 蒸发中的温度差损失主要由溶液中的（不挥发溶质）、液柱的（静压头）和管路（阻力）所引起的沸点升高三部分组成。 6. 一容器压力表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强（以kpa计）为：（90kpa）。 7. 对于同种流体，自然对流时的对流传热系数比时的（小）。（填大或小） 8. 物体的吸收率越大，其辐射能力越（大），所以黑体的辐射能力比灰体的（大）。（填大或小） 9. 蒸发操作所用的设备称为（蒸发器）。 10. 按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为（单效蒸发）和（多效蒸发）。 二、选择题（共5题，每题2分，共10分） 1. 对吸收操作有利的条件是：（D） A. 操作温度高、压强高； B. 操作温度高、压强低； C. 操作温度低、压强低； D. 操作温度低、压强高 2. 精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板（A ），液相温度较下层塔板（） A. 高，低； B. 低，高； C. 高，高； D. 低，低 3. （D ）是塔内气液两相总体上呈逆流流动，而在每块塔板上呈均匀的错流流动。 A. 板式塔的传质意图； B. 板式塔的设计过程； C. 板式塔的恒摩尔流要求； D. 板式塔的设计意图 4. 恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的（C）及与物料的接触方式都不变。 A. 温度、焓值、湿度； B. 流速、压强、湿度； C. 流速、温度、湿度； D. 温度、湿度、压强 5. 对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确的？（B） A. 平衡水一定是自由水； B. 平衡水一定是结合水； C. 自由水一定是结合水； D. 自由水一定是非结合水 6. 当二组分液体混合物的相对挥发度为（ C）时，不能用普通精馏方法分离。当相对挥发度为（ A ）时，可以采用精馏方法 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。 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 模拟试题一 1当地大气压为745mmHg测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为395 mmHg。测得另一容器内的 表压强为1360 mmHg，则其绝对压强为2105mmHg ____ 。 2、流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为0 ，临近管壁处存在层流底层，若Re值越大，则该层厚 度越薄 3、离心泵开始工作之前要先灌满输送液体，目的是为了防止气缚现象发生：而且离心泵的安装高度也不能 够太高，目的是避免汽蚀现象发生。4、离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀性能越强。 5、在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数，而壁温接近于 饱和水蒸汽侧流体的温度值。 6、热传导的基本定律是傅立叶定律。间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻_大（大、小）一侧的：?值。间壁换热器管壁温度t w接近于：?值大（大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈小，则该壁面的热阻愈大（大、小），其两侧的温差愈大（大、小）。 7、Z=（V/K Y a. Q.（y i —Y2）/ △ Y m,式中：△ Y m称气相传质平均推动力,单位是kmol吸收质/kmol惰气;（Y i—丫2） /△ Y m称气相总传质单元数。 8、吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于气相主体摩尔浓度和同液相主体浓度相平衡的气相浓度之 差。 9、按照溶液在加热室中运动的情况，可将蒸发器分为循环型和非循环型两大类。 10、______________________________________________________________________________________ 蒸发过程中引起温度差损失的原因有：溶液蒸汽压下降、加热管内液柱静压强、管路阻力。____________________________ 11、工业上精馏装置，由精馏塔塔、冷凝器、再沸器等构成。 12、分配系数k A是指』A/X A—，其值愈大，萃取效果越好。 13、萃取过程是利用溶液中各组分在某种溶剂中溶解度的差异而达到混合液中组分分离的操作。 14、在实际的干燥操作中，常用干湿球温度计来测量空气的湿度。 15、对流干燥操作的必要条件是湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水分分压;干燥过程是热量传递和质 量传递相结合的过程。 1、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（ D ） A.速度不等 B.体积流量相等 C.速度逐渐减小 D.质量流速相等 2、装在某设备进口处的真空表读数为-50kPa，出口压力表的读数为100kPa，此设备进出口之间的绝对压强差为 （A A. 50 B. 150 C. 75 D .无法确定 3、离心泵的阀门开大时，则（ B ）。A ?吸入管路的阻力损失减小 C .泵入口处真空度减小 D .泵工作点的扬程升高 4、下列（A ）不能实现对往复泵流量的调节。 A .调节泵出口阀的开度 C .改变活塞冲程D.改变活塞往复频率 5、已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度（ B .泵出口的压力减小 B ?旁路调节装置 D ）耐火砖的黑度。 ，使空气温度由20 C升至80 C, 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。 ·流体 流动部分 1．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3 的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3×103 Pa ）？ 解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm 处的流体压力为 作用在孔盖上的总力为 每个螺钉所受力为 因此 2．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右 侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。试求A 、B 两点的表压力。 习题2附图 习题1附图 解：（1）A点的压力 （2）B点的压力 3、如本题附图所示，水在管道内流动。为测量流体压力，在管道某截面处连接U管压差计，指示液为水银，读数R=100毫米，h=800mm。为防止水银扩散至空气中，在水银液面上方充入少量水，其高度可忽略不计。已知当地大气压为101.3KPa试求管路中心处流体的压力。 解：设管路中心处流体的压力为p P A =P A P + ρ 水gh + ρ 汞 gR = P P=p 0- ρ 水 gh - ρ 汞 gR =（101.3×103-1000×9.8x0.8 - 13600×9.8×0.1） P=80.132kpa 4、如本题附图所示，高位槽内的水位高于地面7 m，水从φ108 mm×4 mm的管道中流出，管路出口高于地面1.5 m。已知水流经系统的能量损失可按∑h f=5.5u2计算，其中u为水在管内的平均流速（m/s）。设流动为稳态，试计算（1）A-A'截面处水的平均流速；（2）水的流量（m3/h）。 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____。 非均相分离 （1）重力沉降 滞流区的沉降公式、降尘室的沉降条件、在降尘室中设置水平隔板（例3－3）、流型校核、降尘室的生产能力 （2）离心沉降 旋风分离器的压强降、旋风分离器的临界粒径、沉降流型校核（离心沉降速度、层流）、多个旋风分离器的并联（例3－5） 旋风分离器的操作原理 三、简答题（10分） 含尘气体通过降尘室后，固体颗粒浓度降低。若其它条件不变，且颗粒沉降处在层流区，试分析气体的温度升高时出口气体的含尘量如何变化 颗粒在层流区的沉降速度计算式为μ ρρ18)(2g d u s t -= 而气体的黏度随温度的升高而增大，所以t u 会减小。 （5分） 含尘气体通过沉降室，颗粒得到分离的必需条件为 t u H u l ≥ 对于临界最小沉降速度，由于气体黏度的增大，最小捕集颗粒直径增大，使得出口气体的含尘量增大（5分） 2． 临界粒径 3、分析颗粒的自由沉降过程 3、（10分）一种测定粘度的仪器由一钢球及玻璃筒组成。测试时筒内充被测液体，记录钢球下落一定距离的时间，球的直径为6mm ，下落距离为20cm ，测试一种糖浆时记下的时间间隔为秒，此糖浆的密度为1300 kg/m 3，钢球的密度为7900 kg/m 3，求此糖浆的粘度。 七、计算题（10分）拟采用降尘室除去常压炉气中的球形尘粒。降尘室的宽和长分别为2m 和6m ,气体处理量为1标m 3/s ，炉气温度为427℃，相应的密度ρ=0.5kg/m 3，粘度μ=×，固体密度ρS =400kg/m 3操作条件下，规定气体速度不大于0.5m/s ，试求： 1．降尘室的总高度H ，m ； 2．理论上能完全分离下来的最小颗粒尺寸。 七、（10分） 解：1）降尘室的总高度H化工分离工程Ⅰ期末复习试试题库及答案
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