化工原理习题
《化工原理》练习题及解答

《化工原理》练习题一、简答题1、汽蚀现象2、真空度3、层流二、选择题1. 在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是( )A. 同一种流体内部B. 连通着的两种流体C. 同一种连续流体D. 同一水平面上,同一种连续的流体2. 离心泵的效率η和流量Q的关系为()。
A. Q增大,η增大B. Q增大,η先增大后减小C. Q增大,η减小D. Q增大,η先减小后增加3. 双层平壁定态热传导,两层壁厚相同,各层的导热系数分别为λ1和λ2,其对应的温度差为△t1和△t2,若△t1>△t2,则λ1和λ2的关系为()。
A. λ1<λ2,B. λ1>λ2C. λ1=λ2D. 无法确定4. 在阻力平方区内,摩擦系数λ()。
A. 为常数,与ε/d、Re均无关B.随Re值加大而减小C. 与Re值无关,是ε/d的函数D. 是Re值与ε/ d的函数三、计算题1.有一石油裂解装置,所得热裂物的温度300℃。
今欲设计一换热器,欲将石油从25℃预热到180℃,热裂物经换热后终温不低于200℃,试计算热裂物与石油在换热器中采用并流与逆流时的对数平均温差ΔΤm。
2.如图所示,水由常压高位槽流入精馏塔中。
进料处塔中的压力为0.1大气压(表压),送液管道为φ 45×2.5 mm、长8 m的钢管。
管路中装有180°回弯头一个(le/d =75),90°标准弯头一个(le/d =35)。
塔的进料量要维持在3.6m3/h,试计算高位槽中的液面要高出塔的进料口多少米?参考数据:水的粘度为1cP Array《化工原理》练习题答案一、简答题1、汽蚀现象泵的入口处的压力低于被输送流体的饱和蒸汽压,形成大量气泡,气泡进入到离心泵的高压区破裂,液滴填充真空区击打器壁,形成汽蚀现象。
2、真空度真空度= 大气压力-绝对压力3、层流流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动,质点无径向脉动,质点之间互不混合二、选择题1.D2.B3.A4.C三、简答题1. 解:求得 ∆Tm1=97.2℃∆Tm2=145.7℃2.解: 由流量可求得流速为u=0.8 m/s(5分)。
化工原理习题

一流体流动流体密度计算1.1在讨论流体物性时,工程制中常使用重度这个物理量,而在SI制中却常用密度这个物理量,如水的重度为1000[kgf/m3],则其密度为多少[kg/m3]?1.2燃烧重油所得的燃烧气,经分析测知,其中含8.5%CO2,7.5%O2,76%N2,8%水蒸气(体积%),试求温度为500℃,压强为1atm时该混合气的密度。
1.3已知汽油、轻油、柴油的密度分别为700[kg/m3]、760[kg/m3]和900[kg/m3] 。
试根据以下条件分别计算此三种油类混合物的密度(假设在混合过程中,总体积等于各组分体积之和)。
(1)汽油、轻油、柴油的质量百分数分别是20%、30%和50%;(2)汽油、轻油、柴油的体积百分数分别是20%、30%和50%。
绝压、表压、真空度的计算1.4在大气压力为760[mmHg]的地区,某设备真空度为738[mmHg],若在大气压为655[mmHg]的地区使塔内绝对压力维持相同的数值, 则真空表读数应为多少?静力学方程的应用1.5如图为垂直相距1.5m的两个容器,两容器中所盛液体为水,连接两容器的U型压差计读数R为500[mmHg],试求两容器的压差为多少?ρ水银=13.6×103[kg/m3]1.6容器A.B分别盛有水和密度为900[kg/m3]的酒精,水银压差计读数R为15mm,若将指示液换成四氯化碳(体积与水银相同),压差计读数为若干?ρ水银=13.6×103[kg/m3] 四氯化碳密度ρccl4=1.594×103 [kg/m3]习题 5 附图习题 6 附图1.7用复式U管压差计测定容器中的压强,U管指示液为水银,两U管间的连接管内充满水。
已知图中h1=2.3m,h2=1.2m,h3=2.5m,h4=1.4m,h5=3m。
大气压强P0=745[mmHg],试求容器中液面上方压强P C=?1.8如图所示,水从倾斜管中流过,在断面A和B间接一空气压差计,其读数R=10mm,两测压点垂直距离a=0.3m,试求A,B两点的压差等于多少?流量、流速计算1.9密度ρ=892Kg/m3的原油流过图示的管线,进入管段1的流量为V=1.4×10-3 [m3/s]。
化工原理习题

化工原理习题————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:ﻩ一流体流动流体密度计算1.1在讨论流体物性时,工程制中常使用重度这个物理量,而在SI制中却常用密度这个物理量,如水的重度为1000[kgf/m3],则其密度为多少[kg/m3]?1.2燃烧重油所得的燃烧气,经分析测知,其中含8.5%CO2,7.5%O2,76%N2,8%水蒸气(体积%),试求温度为500℃,压强为1atm时该混合气的密度。
1.3已知汽油、轻油、柴油的密度分别为700[kg/m3]、760[kg/m3]和900[kg/m3]。
试根据以下条件分别计算此三种油类混合物的密度(假设在混合过程中,总体积等于各组分体积之和)。
(1)汽油、轻油、柴油的质量百分数分别是20%、30%和50%;(2)汽油、轻油、柴油的体积百分数分别是20%、30%和50%。
绝压、表压、真空度的计算1.4在大气压力为760[mmHg]的地区,某设备真空度为738[mmHg],若在大气压为655[mmHg]的地区使塔内绝对压力维持相同的数值, 则真空表读数应为多少?静力学方程的应用1.5如图为垂直相距1.5m的两个容器,两容器中所盛液体为水,连接两容器的U型压差计读数R为500[mmHg],试求两容器的压差为多少?ρ水银=13.6×103[kg/m3]1.6容器A.B分别盛有水和密度为900[kg/m3]的酒精,水银压差计读数R为15mm,若将指示液换成四氯化碳(体积与水银相同),压差计读数为若干?ρ水银=13.6×103[kg/m3] 四氯化碳密度ρccl4=1.594×103 [kg/m3]习题5附图习题6附图1.7用复式U管压差计测定容器中的压强,U管指示液为水银,两U管间的连接管内充满水。
已知图中h1=2.3m,h2=1.2m, h3=2.5m,h4=1.4m,h5=3m。
化工原理考试习题(含答案)

化工原理考试习题(含答案) 化工原理(上)考试复题及答案1.遵循流体动力学规律的单元操作是(A)沉降。
2.U型管液柱压力计两管的液柱差稳定时,在管中任意一个截面上左右两端所受压力(A)相等。
3.全回流的操作线是精馏段操作线与提馏段操作线对角线重合,因此以下说法正确的是(A)。
4.吸收操作是利用气体混合物中各种组分(B)的不同而进行分离的。
5.压力表在刻度盘上有红线是表示(C)最高工作压力。
6.某车间测得一精馏塔得真空度为540mmHg,绝对压强为100mm/Hg,则当地大气压为(C)640mmHg。
7.用水吸收混合气体中的二氧化碳时,(A)低温高压下吸收效果最好。
8.表压值是从压强表上读得的,它表示的是(A)比大气压强高出的部分。
9.离心泵在停泵时,应先关闭出口阀,再停电机,这是为了防止(C)高压流体倒流。
10.吸收操作的作用是分离(A)气体混合物。
11.当液体内部任一点的压强有变化时,将使液体内部其它各点的压强(B)发生同样大小的变化。
12.气体压送机械的出口压强与进口压强之比在4以上的是(B)压缩机。
13.某气相混合物由甲、乙两组分组成,甲组分占体积70%,乙组分占体积30%,那么(D)甲组分质量分率是0.7.14.下列四个定律中哪个是导热的基本定律(C)傅里叶定律。
15.三层不同材料组成的平壁稳定热传导,若各层温度差分布t1>t2>t3,则热阻最大的是(A)第一层。
16.在列管换热器中,有机溶剂需要被冷却。
为了达到这个目的,冷却水应该进入换热器,并将有机溶剂的温度从80℃降低到35℃。
冷却水的进口温度为30℃,出口温度不低于35℃。
这两种流体应该采用逆流或并流的方式进行流动。
17.当气体的压力保持不变时,气体的溶解度会随着温度的升高而减小。
18.如果一定量的理想气体在等温过程中体积增加一倍,那么气体的压力会减少一半。
19.流体在流动过程中会损失能量,这是因为流体本身具有粘性。
20.泵的特性曲线是以水作为实验介质测定的。
化工原理习题

第一部分概念题示例与分析一、填空题2-1 一球形石英颗粒,分别在空气和水屮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o答案:下降,增大2分析:由斯托克斯定律切=d S 一呪18//对空气系统,°》Q,故ll f II对水系统,水的密度随温度的变化可忽略,故同样有u t II 可见无论是气体还是液体,温度的改变主要是通过粘度变化来影响沉降速度。
气体粘度随温度升高而增加,故沉降速度下降;液体粘度随温度升高而减小,故沉降速度增大。
但要注意此结论是通过斯托克斯定律得出,其他情况还需要具体分析。
2-2若降尘室的高度增加,则沉降时间 ______________ ,气流速度__________ ,生产能力_o答案:增加;下降;不变分析:因沉降距离增加,故沉降时间将增加。
降尘室高度的增加使气体在降尘室内的流道截而增大,故气流速度下降。
生产能力的计算公式为:可见,降尘室的生产能力只决定于沉降而积和沉降速度而与降尘室的高度无关。
2-3选择旋风分离器型式及决定其主要尺寸的根据答案「气体处理盒分离效率,允许压降2-4通常,__________ 非均相物系的离心沉降是在旋风分离器中进行,—悬浮物系一般可在旋液分离器或沉降离心机中进行。
答案:气固;液固2-5、沉降操作是指在某种_______________ 中利用分散相和连续相之间的差异,使之发生相对运动而实现分离的操作过程。
沉降过程有—沉降和沉降两种方式。
答案:力场;密度;重力;离心2-6 —阶段中颗粒相对于流体的运动速度称为沉降速度,由于这个速度是—阶段终了时颗粒相对于流体的速度,故又称为“终端速度”。
答案:等速;加速2-7影响沉降速度的主要因素有①__________ ;② __________ ;③_________ ;答案:颗粒的体积浓度;器壁效应;颗粒形状2-8降尘室通常只适合用于分离粒度大于—的粗颗粒,一般作为预除尘使用。
化工原理题库习题及答案(修改)解析

化工原理题库第一章 流体流动一、名词解释(每小题2分)1、法定计量单位由国家以命令形式规定允许使用的计量单位。
2、稳定流动流动系统中各截面上的流速、压强、密度等各有关物理量仅随位置变化不随时间变化。
3、不稳定流动流动系统中各截面上的流速、密度、压强等随位置及时间而变。
4、流动边界层流体流过壁面时,如果流体润湿壁面,则必然形成速度梯度很大的流体层叫流动边界层。
5、边界层分离流体在一定条件下脱离壁面的现象叫边界层的分离。
6、速度梯度du dy速度梯度,即在与流动方向垂直的y 方向上流体速度的变化率。
7、牛顿黏性定律dydu μτ= 8、当量长度e l把流体流过某一管件或阀门的局部阻力折算成相当于流过一段与它直径相同、长度为e l 的直管阻力。
所折算的直管长度称为该管件或阀门的当量长度。
9、因次分析法用维数不多的无因次数群代替较多的变量,对一个复杂的物理现象可简化实验工作,该方法称为因次分析法。
10、相对粗糙度 ε /d —相对粗糙度。
11、黏性与黏度运动流体内部产生的阻碍流体向前运动的特性。
S yu F ∆∆=μ,μ—比例系数,流体的黏性愈大,其值愈大,所以称为粘滞系数或动力黏度,简称黏度。
12、点速度流通截面上某一点的速度,可直接测量m/S。
13、绝压以绝对零压作起点计算的压强,称为绝对压强。
14、表压表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值,称为表压强。
15、真空度真空度等于大气压强减去绝对压强。
二、单选择题(每小题2分)1、某物体的质量为1000kg,则其重量为______。
BA 1000 NB 9810 N C9810 kgf D 1000/9.81 kgf2、4℃水在SI制中密度为______;重度为______;在工程单位制中密度为______;重度为______。
B D C AA1000kgf/m3B1000kg/m3C102kgf·s2/m4 D9810N/m33、如图所示,若液面恒定,忽略流动阻力损失,则放水管的出口速度U与______有关AA HB H、dC dD PaE H、d、Pa4、用标准孔板流量计测量管中的流量,采用如图所示三种装置,两测压孔距离h相等,d1=d2=d3,各管流速相等。
化工原理习题(含答案)

·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[](绝压)Pa 10813.1Pa )0.15.9(81.9960103.10133⨯=-⨯⨯+⨯=+=gh p p ρ 作用在孔盖上的总力为N 10627.3N 76.04π103.10110813.1)(4233a ⨯⨯⨯⨯⨯-==)-=(A p p F每个螺钉所受力为N 10093.6N 014.04π105.39321⨯=÷⨯⨯=F因此)(个)695.5N 10093.610627.3341≈=⨯⨯==F F n2.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。
解:(1)A 点的压力()(表)Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ⨯=⨯⨯+⨯⨯=+=gR gR p ρρ(2)B 点的压力 ()(表)Pa 107.836Pa 5.081.91360010165.1441汞A B ⨯=⨯⨯+⨯=+=gR p p ρ习题2附图习题1附图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。
化工原理习题及参考答案

第三章机械分离一、名词解释每题2分1.非均相混合物物系组成不同,分布不均匀,组分之间有相界面2.斯托克斯式3.球形度s非球形粒子体积相同的球形颗粒的面积与球形颗粒总面积的比值4.离心分离因数离心加速度与重力加速度的比值5.临界直径dc离心分离器分离颗粒最小直径6.过滤利用多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作7.过滤速率单位时间所产生的滤液量8.过滤周期间歇过滤中过滤、洗涤、拆装、清理完成一次过滤所用时间9.过滤机生产能力过滤机单位时间产生滤液体积10.浸没度转筒过滤机浸没角度与圆周角比值二、单选择题每题2分1、自由沉降的意思是_______;A颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计B颗粒开始的降落速度为零,没有附加一个初始速度C颗粒在降落的方向上只受重力作用,没有离心力等的作用D颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程D2、颗粒的沉降速度不是指_______;A等速运动段的颗粒降落的速度B加速运动段任一时刻颗粒的降落速度C加速运动段结束时颗粒的降落速度D净重力重力减去浮力与流体阻力平衡时颗粒的降落速度B3、对于恒压过滤_______;A滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的2倍B滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍C滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍D当介质阻力不计时,滤液体积增大一倍,则过滤时间增大至原来的4倍D4、恒压过滤时,如介质阻力不计,滤饼不可压缩,过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量___; A增大至原来的2倍B增大至原来的4倍倍D增大至原来的倍C5、以下过滤机是连续式过滤机_______;A箱式叶滤机B真空叶滤机C回转真空过滤机D板框压滤机C6、过滤推动力一般是指______;A过滤介质两边的压差B过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差C滤饼两面的压差D液体进出过滤机的压差B7、回转真空过滤机中是以下部件使过滤室在不同部位时,能自动地进行相应的不同操作:______; A转鼓本身B随转鼓转动的转动盘C与转动盘紧密接触的固定盘D分配头D8、非球形颗粒的当量直径的一种是等体积球径,它的表达式为______;A d p=6V/A此处V为非球形颗粒的体积,A为非球形颗粒的表面积B d p=6V/1/3C d p=4V/1/2D d p=kV/1/3k为系数与非球形颗粒的形状有关B9、在讨论旋风分离器分离性能时,分割直径这一术语是指_________;A旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径B旋风分离器允许的最小直径C旋风分离器能够50%分离出来的颗粒的直径D能保持滞流流型时的最大颗粒直径C10、在离心沉降中球形颗粒的沉降速度__________;A只与d p,p,,u T,r,μ有关B只与d p,p,u T,r有关C只与d p,p,u T,r,g有关D只与d p,p,u T,r,k有关题中u T气体的圆周速度,r旋转半径,k分离因数A11、降尘室没有以下优点______________;A分离效率高B阻力小C结构简单D易于操作A12、降尘室的生产能力__________;A只与沉降面积A和颗粒沉降速度u T有关B与A,u T及降尘室高度H有关C只与沉降面积A有关D只与u T和H有关A13、回转真空过滤机的过滤介质阻力可略去不计,其生产能力为5m3/h滤液;现将转速度降低一半,其他条件不变,则其生产能力应为____________;A5m3/hB2.5m3/hC10m3/hD3.54m3/h D14、要除去气体中含有的5μ~50μ的粒子;除尘效率小于75%,宜选用;A除尘气道B旋风分离器C离心机D电除尘器B15、等压过滤的滤液累积量q与过滤时间τ的关系为______________;B16、过滤基本方程是基于____________推导出来的;A滤液在过滤介质中呈湍流流动B滤液在过滤介质中呈层流流动C滤液在滤渣中呈湍流流动D滤液在滤渣中呈层流流动D17、一般而言,旋风分离器长、径比大及出入口截面小时,其效率,阻力;A高B低C大D小A18、在板框过滤机中,如滤饼不可压缩,介质阻力不计,过滤时间增加一倍时,其过滤速率为原来的_____________;A2倍B1/2倍C1/2倍D4倍C19、在长为L m,高为H m的降尘室中,颗粒的沉降速度为u T m/s,气体通过降尘室的水平流速为u m/s,则颗粒能在降尘室内分离的条件是:____;A L/u<H/u LB L/u T<H/uC L/u T≥H/uD L/u≥H/u TD20、粒子沉降受到的流体阻力________;A恒与沉降速度的平方成正比B与颗粒的表面积成正比C与颗粒的直径成正比D在滞流区与沉降速度的一次方成正比D21、板框压滤机中,最终的滤液流率是洗涤液流率的_______;Δp E=Δp w,μ=μwA一倍B一半C四倍D四分之一C22、球形度形状系数恒小于或等于1,此值越小,颗粒的形状离球形越远,球形度的定义式可写为______;A=V p/V,V为非球形粒子的体积,V p为球形粒子的体积B=A p/A,A为非球形粒子的表面积,A p为与非球形粒子体积相同的球形粒子的表面积C=a p/a,a为非球形粒子的比表面积,a p为球形粒子的比表面积D=6a p/d B23、“在一般过滤操作中,实际上起到主要介质作用的是滤饼层而不是过滤介质本身”,“滤渣就是滤饼”则_______;A这两种说法都对B两种说法都不对C只有第一种说法正确D只有第二种说法正确A24、旋风分离器的总的分离效率是指__________;A颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率B颗粒群中最小粒子的分离效率C不同粒级直径范围粒子分离效率之和D全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率D25、降尘室的生产能力由________决定;A降尘室的高度和长度B降尘室的高度C降尘室的底面积D降尘室的体积C26、在板框过滤机中,如滤饼不可压缩,介质阻力不计,黏度增加一倍时,对同一q值,过滤速率为原来的_____________;A2倍B1/2倍C1/2倍D4倍B27、回转真空过滤机洗涤速率与最终过滤速率之比为;AlB1/2 C1/4D1/3 A28、以下说法是正确的;A过滤速率与S过滤面积成正比B过滤速率与S2成正比C滤速率与滤液体积成正比D过滤速率与滤布阻力成反比B29、板框压滤机中;A框有两种不同的构造B板有两种不同的构造C框和板都有两种不同的构造D板和框都只有一种构造B30、助滤剂应具有以下性质;A颗粒均匀、柔软、可压缩B颗粒均匀、坚硬、不可压缩C粒度分布广、坚硬、不可压缩D颗粒均匀、可压缩、易变形B三、填空题每题2分1、一球形石英颗粒,在空气中按斯托克斯定律沉降,若空气温度由20℃升至50℃,则其沉降速度将; 下降2、降尘室的生产能力与降尘室的和有关;长度宽度3、降尘室的生产能力与降尘室的无关;高度4、在除去某粒径的颗粒时,若降尘室的高度增加一倍,则沉降时间;增加一倍5、在除去某粒径的颗粒时,若降尘室的高度增加一倍,气流速度;减少一倍6、在除去某粒径的颗粒时,若降尘室的高度增加一倍,生产能力;不变7、在滞流层流区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比;28、在湍流区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比;1/29、在过滤的大部分时间中,起到了主要过滤介质的作用;滤饼10、过滤介质阻力忽略不计,滤饼不可压缩,则恒速过滤过程中滤液体积由V l增多至V2=2V l时,则操作压差由ΔP l增大至ΔP2=;2ΔP l11、已知q为单位过滤面积所得滤液体积V/S,q e为V e/S,V e为过滤介质的当量滤液体积滤液体积为V e时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力,在恒压过滤时,测得Δ/Δq=3740q+200则过滤常数K=;12、已知q为单位过滤面积所得滤液体积V/S,q e为V e/S,V e为过滤介质的当量滤液体积滤液体积为V e时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力,在恒压过滤时,测得Δ/Δq=3740q+200则过滤常数q e=;13、最常见的间歇式过滤机有和;板框过滤机叶滤机14、在一套板框过滤机中,板有种构造,框种构造;2115、板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间,设框已充满,则在每一框中,滤液穿过厚度为;框的厚度16、板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间,设框已充满,在洗涤时,洗涤液穿过厚度为;框厚度之半17、板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间,设框已充满,在洗涤时,洗涤液穿过的滤布面积等于;框的内面积18、旋风分离器性能的好坏,主要以来衡量;临界粒径的大小19、离心分离设备的分离因数定义式为Kc=;u T2/gR或u r/u t20、当介质阻力不计时,回转真空过滤机的生产能力与转速的次方成正比;1/221、间歇过滤机的生产能力可写为Q=V/,此处V为;一个操作循环中得到的滤液体积22、间歇过滤机的生产能力可写为Q=V/,此处表示一个操作循环所需的;总时间23、一个过滤操作周期中,“过滤时间越长,生产能力越大”的看法是否正确不正确的24、一个过滤操作周期中,“过滤时间越短,生产能力越大”的看法是否正确不正确的25、一个过滤操作周期中,过滤时间有一个值;最适宜26、一个过滤操作周期中,最适宜的过滤时间指的是此时过滤机生产能力;最大27、对不可压缩性滤饼dV/d 正比于ΔP 的次方,对可压缩滤饼dV/d 正比于ΔP 的次方;11-s28、对恒压过滤,介质阻力可以忽略时,过滤量增大一倍,则过滤速率为原来的;二分之一29、对恒压过滤,当过滤面积增大一倍时,如滤饼不可压缩,则过滤速率增大为原来的倍;对恒压过滤,当过滤面积增大一倍时,如滤饼可压缩,则过滤速率增大为原来的倍;4430、转鼓沉浸度是与的比值1转鼓浸沉的表面积转鼓的总表面积31、按ψ=A p/A 定义的球形度此处下标p 代表球形粒子,最大值为___;越小则颗粒形状与球形相差越___;1大32、将固体物料从液体中分离出来的离心分离方法中,最常见的有和;将固体物料从液体中分离出来的离心分离设备中,最常见的为;离心过滤离心沉降离心机33、在Stokes 区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的_____次方成正比;在牛顿区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的______次方成正比;21/234、一个过滤操作周期中,“过滤时间越长生产能力越大”的看法是,“过滤时间越短,生产能力越大”的看法是;过滤时间有一个值,此时过滤机生产能力为______;不正确的不正确的最适宜最大35、含尘气体通过长为4m,宽为3m,高为1m 的除尘室,已知颗粒的沉降速度为0.03m/s,则该除尘室的生产能力为s m 3;0.36m 3/s四、问答题每题3分1、影响回转真空过滤机生产能力的因素有哪些过滤介质阻力可忽略当过滤介质阻力可忽略时2Q KA n ϕ=2/K p r φμ=∆可见,影响因素有:转筒的转速、浸没度、转筒尺寸、操作压强及处理物料的浓度及特性;2、有一旋风分离器,在正常的速度和阻力的范围内操作,但除尘效率不够满意,现在仓库里还有一个完全相同的旋风分离器,有人建议将这台备用的旋风分离器与正在用的那一台一起并联使用,问这种措施能否提高除尘效率为什么不行;因为速度降低,离心惯性力减小,使除尘效率下降;3、恒压过滤时,如加大操作压力或提高滤浆温度,过滤速率会发生什么变化为什么由d q /d t =Δp /rΦμq +q e 知,加大操作压力,过滤速率变大;提高滤浆温度,使滤液黏度降低,过滤速率增大;4、临界直径dc 及分割直径d 50,可以表示旋风分离器的分离性能,回答d c 与d 50的含义是什么d c 旋风分离器的分离分离颗粒最小直径;d 50分离效率50%时颗粒直径5、由过滤基本方程d q /d t =Δp /rΦμq +q e 分析影响过滤速率的因素影响过滤速率的因素有:①物性参数,包括悬浮液的性质φ、μ及滤饼特性r ;②操作参数Δp ;③设备参数q e6、试说明滤饼比阻的意义比阻r 表示滤饼对过滤速率的影响,其数值的大小反映滤液通过滤饼层的难易程度;五、计算题每题10分1、某板框过滤机框空的长、宽、厚为250mm×250mm×20mm,框数为8,以此过滤机恒压过滤某悬浮液,测得过滤时间为与15min 时的滤液量分别为0.15m 3及0.20m 3,试计算过滤常数K ;解:过滤面积A =8×2××=1.0 m 22分已知:τ1==0.15 m 3τ2=15min V 2=0.20 m 3∵V 2+2VVe =KA 2τ4分可得+2×=K×12×1+2×=K×12×1521、2式联立,解得K =0.0030 m 2/min=×10-5 m 2/s4分2、以板框压滤机恒压过滤某悬浮液,过滤面积10m 2,操作压差×105Pa;每一循环过滤15min 得滤液2.91m 3;过滤介质阻力不计;(1) 该机生产能力为4.8m 3/h 滤液,求洗涤、装拆总共需要的时间及过滤常数K ;(2) 若压差降至×104Pa,过滤时间及过滤量不变,其他条件不变,需多大过滤面积设滤饼不可压缩;3如改用回转真空过滤机,转一圈得滤液0.2m 3,转速为多少才可以维持生产能力不变解:1∵V 2=KA 2τ即=K ×102×15∴K =×10-3 m 2/min又Q =V /∑τ即60=15+τw +τD∴τw +τD =4分2V 2=KA 2τA 2=V 2/Kτ4分3Q =60=×nn-r/min ∴n =min2分3、用某叶滤机恒压过滤钛白水悬浮液;滤叶每侧过滤面积为2m 2,共10只滤叶;测得:过滤10min 得滤液1.31m 3;再过滤10min 共得滤液1.905m 3;已知滤饼与滤液体积比n =;试问:1过滤至滤饼厚为21mm 即停止,过滤时间是多少2若滤饼洗涤与辅助时间共45min,其生产能力是多少以每小时得的滤饼体积计解:1∵V 2+2VVe =KA 2t由题意得+2×=KA 2×10a+2×=KA 2×20ba 、b 联立,解得KA 2=0.2076 m 6/min,Ve=0.1374 m 33分又A =10×2×=13.12m 2过滤终了时,共得滤液量V E =×=2.755 m 3由+2××=,∴t E =3分2生产能力=nV E /t E +t w +t 辅=×+45=×10-3 m 3/min=0.194 m 3/h 滤饼4分4、在3×105Pa 的压强差下对钛白粉在水中的悬浮液进行过滤实验,测得过滤常数K=5×10-5m 2/s 、q e =0.01m 3/m 2,又测得滤饼体积与滤液体积之比v=;现拟用有38个框的BMY50/810-25型板框压滤机处理此料浆,过滤推动力及所用滤布也与实验用的相同;试求:1过滤至框内全部充满滤渣所需的时间;2过滤完毕,以相当于滤液量1/10的清水进行洗涤,求洗涤时间;3若每次卸渣、重装等全部辅助操作共需15min,求每台过滤机的生产能力以每小时平均可得多少m 3滤饼计;解:1所需过滤时间A=×2×38=49.86m 2V c =××38=0.6233m 2()()2251120.156320.15630.01551510e q qq s K θ-=+=+⨯⨯=⨯4分 2洗涤时间30.10.156349.86/1.87410416s -=⨯⨯⨯=4分3生产能力30.62333600 1.2025514181560c Q m ⨯==++⨯滤饼/h2分 5、用板框过滤机过滤某悬浮液,一个操作周期内过滤20分钟后共得滤液4m 3滤饼不可压缩,介质阻力可略;若在一个周期内共用去辅助时间30分钟,求:(1) 该机的生产能力2若操作表压加倍,其它条件不变物性,过滤面积,过滤时间与辅助时间,该机生产能力提高了多少 解:滤饼不洗涤(1) 4分(2) 6分6、对某悬浮液进行恒压过滤;已知过滤时间为300s 时,所得滤液体积为0.75m 3,且过滤面积为1m 2,恒压过滤常数K=510-3m2/s;若要再得滤液体积0.75m 3,则又需过滤时间为多少2:2e q q K θ+=解由q 3分223225103000.750.625220.75e e q q K K q q θθ-=--⨯⨯-∴===⨯得q q 3分 2232 1.520.62515825510825300525e q q K sθθ-++⨯⨯===⨯=-=q 4分 7、一小型板框压滤机有框10块,长宽各为0.2m,在2at 表压下作恒压过滤共二小时滤框充满共得滤液160l,每次洗涤与装卸时间为1hr,若介质阻力可忽略不计,求:1过虑常数K,洗涤速率;2若表压增加一倍,其他条件不变,此时生产能力为若干解:15分A=××10×2=0.8m 225分故生产能力为1+1=0.08m 3/h8、某板框压滤机的过滤面积为0.4 m 2,在恒压下过滤某悬浮液,4hr 后得滤液80 m 3,过滤介质阻力可略去不计;试求:①若其它情况不变,但过滤面积加倍,可得多少滤液②若其它情况不变,但操作时间缩短为2hr,可得多少滤液③若在原表压下过滤4hr 后,再用5m 3水洗涤滤饼,需多长洗涤时间设滤液与水性质相近; 解:13分23分34分9、一小型板框过滤机,过滤面积为0.1m 2,恒压过滤某一种悬浮液;得出下列过滤议程式:q+102=250θ+0.4式中q 以l/m 2,θ以分钟计;试求:1经过249.6分钟获得滤液量为多少2当操作压力加大1倍,设滤饼不可压缩同样用249.6分钟将得到多少滤液量;解:1)4.0(250)10(2+=+θq当6.249=θ分时q=240L/M 2V=240×0;1=24L 5分2,P='K2P='K2343=⨯=5分5.LV3.341.0。
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第一部分 概念题示例与分析一、填空题2-1 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 。
答案:下降,增大分析:由斯托克斯定律 μρρ18)(2g d u s t -= 对空气系统,s ρ 》ρ,故 u u u u t t '≈'对水系统,水的密度随温度的变化可忽略,故同样有u u u u t t '≈' 可见无论是气体还是液体,温度的改变主要是通过粘度变化来影响沉降速度。
气体粘度随温度升高而增加,故沉降速度下降;液体粘度随温度升高而减小,故沉降速度增大。
但要注意此结论是通过斯托克斯定律得出,其他情况还需要具体分析。
2-2若降尘室的高度增加,则沉降时间 ,气流速度 ,生产能力 。
答案:增加;下降;不变分析:因沉降距离增加,故沉降时间将增加。
降尘室高度的增加使气体在降尘室内的流道截面增大,故气流速度下降。
生产能力的计算公式为:可见,降尘室的生产能力只决定于沉降面积和沉降速度而与降尘室的高度无关。
2-3 选择旋风分离器型式及决定其主要尺寸的根据是 ; ; 。
答案:气体处理量,分离效率,允许压降2-4 通常, 非均相物系的离心沉降是在旋风分离器中进行,悬浮物系一般可在旋液分离器或沉降离心机中进行。
答案:气固;液固2-5 沉降操作是指在某种 中利用分散相和连续相之间的 差异,使之发生相对运动而实现分离的操作过程。
沉降过程有 沉降和 沉降两种方式。
答案:力场;密度;重力;离心2-6 阶段中颗粒相对于流体的运动速度称为沉降速度,由于这个速度是 阶段终了时颗粒相对于流体的速度 ,故又称为“终端速度”。
答案:等速;加速2-7 影响沉降速度的主要因素有① ;② ;③ ;答案:颗粒的体积浓度;器壁效应;颗粒形状2-8 降尘室通常只适合用于分离粒度大于 的粗颗粒,一般作为预除尘使用。
答案:50μm2-9 旋风分离器的总效率是指 ,粒级效率是指 。
答案:全部颗粒中被分离下来的质量分率;各种粒度被分离下来的质量分率2-10实现过滤操作的外力可以是 、 或 。
答案:重力;压强差;惯性离心力2-11工业上常用的过滤介质主要有① ,② ,③ 。
答案:织物介质;堆积介质;多孔固体介质2-12 在饼层过滤中,真正发挥拦截颗粒作用的主要是 而不是 。
答案:滤饼层;过滤介质2-13 离心机是利用惯性离心力分离液态非均相混合物的机械。
它与旋液分离器的主要区别在于离心力是由 而产生的。
答案: 设备本身旋转2-14 一降尘室长8m ,宽4m ,高1.5m ,中间装有14块隔板,隔板间距为0.1m 。
现颗粒最小直径为12μm ,其沉降速度为0.02 m/s ,欲将最小直径的颗粒全部沉降下来, 则含尘气体的最大流速不能超过 m/s 。
答案:分析:由降尘室的分离条件可知 6.102.01.08max =⨯==t u H L u m/s2-15 当进气口气速一定时,旋风分离器的直径越大,其分离因数越 ;转速一定的离心分离机随着转鼓直径的增大其分离因数越 。
答案:下降;增加分析:一般小颗粒沉降才考虑离心沉降,而小颗粒沉降一般都处于斯托克斯定律区,故分离因数为对旋风分离器,当进口气速一定时,由上式可知Kc 与R 成反比。
对转速一定的离心机,T u 与R 成正比,分离因数可写成gR Kc 2ω= 可见Kc 与R 成正比。
2–16 用板框式过滤机进行恒压过滤操作,随着过滤时间的增加,滤液量 ,生产能力 。
答案:增加;不变分析:由恒压过滤方程 θ222KA VVe V =+可知滤液量随过滤时间的增大而增加。
而间歇过滤机的生产能力 DW V T V Q θθθ++== 可知生产能力只与操作周期有关。
2–17 转筒真空过滤机,转速为n(r/min),转鼓表面积为A ,转鼓的沉浸度为,ϕ则过滤周期为 (min),在一个过滤周期中过滤时间为 (min),过滤面积为 。
答案:n 1;nϕ;A 2–18 在恒压操作一个周期中,已知过滤时间为θ,获得的滤液量为V ,现仅将过滤压差增加2倍,则过滤时间变为 (设滤饼不可压缩,且介质阻力不计)。
答案:3θ分析:由恒压过滤方程所以=∆=θ222pA k V 常数 所以 31''=∆∆=p p θθ 2–19 含尘气体在某降尘室停留时间为6s 时,可使直径为80m μ尘粒的70%得以沉降下来。
现将生产能力提高1倍(气速乃在正常操作的允许范围内),则该直径颗粒可分离的百分率为 。
答案:35%分析:—般尘粒在气体中的分布是均匀的,对于直径小于能够100%被沉降下来的最小粒径的颗粒来说,它能够被分离的百分数等于它在停留时间内的沉降距离与降尘室高度之比。
所以在原操作条件下,即在6s 的停留时间内,80m μ尘粒的沉降距离为降尘室高度的70%。
现生产能力提高1倍,其他条件不变,则气速增大1倍,停留时间减半,为3s 。
则该颗粒的沉降距离为原来的1/2,即为降尘室高度的27.0=35%,此即新工况下该颗粒可分离的百分率。
2—20 已知某沉降室在操作条件下的气体流率为3600h m /3,沉降室长、宽、高尺寸为L H b ⨯⨯=523⨯⨯,则其沉降速度为 s m /。
答案:分析:由 s V =T U A得 s m A Vs U t /067.0353600/3600=⨯== 2-21 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分析:由板框过滤机的结构及操作原理,可知该装置的洗涤方式属横穿洗涤法。
故洗涤面积为过滤面积的1/2,洗涤路径为2倍滤液路径。
再过滤基本方程rLp A d dV μθ∆=(略去介质阻力) 显然洗涤速率为终了过滤速率的1/4。
2-22 对叶滤机,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与过滤终了时的过滤速率(E d dV )θ的定量关系为_______。
答案:A A W =; L L W =;E W d dV d dV )()(θθ= 分析:由叶滤机的结构及操作原理,可知洗涤液所走途径就是过滤终了时滤液所走的途径,属置换洗涤法。
2-23 在旋风分离器中,某球形颗粒的旋转半径为0.4m,切向速度为15m/s 。
当颗粒与流体的相对运动属层流时,其分离因数C K 为 答案:57分析:5781.94.01522=⨯===Rg u u u K T t r C 2-24 为过滤某种悬浮液,按生产任务要求,经计算应用选用一台BMS 30-635/25型板框压滤机(框内边长635mm ,过滤面积30m 2,框厚25mm )。
现有一台过滤机是BMS 30-635/45型的,除框厚45mm 外,其他规格与前者相同,问能否用该过滤机代替原选用型号的过滤机 。
答案:不能分析:过滤机的选择主要取决于生产任务。
所用滤框尺寸及数量必须同时满足两个要求:一是具有所需的过滤面积;二是恰能容纳一个操作循环所形成的滤饼。
上述两个过滤机过滤面积相同,但框厚不同,故不能互相代用。
2 – 25 在恒速过滤过程中,当滤液体积增大1 倍则操作压差将增大 。
设介质阻力可忽略,滤饼为不可压缩。
答案:1 倍。
分析:由过滤基本方程及题给条件,有)(2e q q K d dq +=θ =常数 得恒速过滤方程 θθS e p k K qq q -∆==+122因为 0=e q 0=s 所以 p k q ∆=θ2 或 p kA V∆=θ22由题意有 122V V = 122θθ=所以 1212212)(p p V V ∆∆=θθ 故 22412==∆∆p p 2 – 26 若介质阻力可以忽略,对恒压过滤,滤液量增大1 倍,则过滤速率将 。
答案:减小1 倍分析:由过滤基本方程 )(22e V V K A d dV +=θ 由题知 0=e V 122V V = 所以 1122)(2122)(θθd dV V K A d dV =⨯⨯= 2 – 27 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液量就越 ,形成的滤饼厚度越 ,过滤阻力越 。
答案:大;少;薄;小分析:由转筒真空过滤机的生产能力n K Q ϕ465= ( 忽略介质阻力)可知转速增大使生产能力提高,但同时每转一周所需时间将减少,每周过滤时间也相应减少,致使每周所获滤液量减少,滤饼变薄,阻力变小。
2 – 28 重力沉降速度随着颗粒直径的增加而 。
答案:增大分析:由沉降速度的计算公式 ρζρρ3)(4-=s t gd u 对一定的物系,t u 与d 及ζ有关。
已知除湍流区ζ与d 无关外,其他情况ζ将随d 的增加而下降,所以t u 随d 的增加而增大。
二、单项选择题2 – 29 一密度为7800 3/m kg 的小钢球在相对密度为的某液体中的自由沉降速度为在C 20水中沉降速度的1/4000,则此溶液的粘度为 (设沉降区为层流)。
⋅A 4000s mPa ⋅; ⋅B 40s mPa ⋅; ⋅C s Pa ⋅⋅8233; ⋅D s mPa ⋅3382答案:D分析:由题意知斯托克斯定律适用,则根据题给条件可列出下式1184000)10007800(18)12007800(22⨯⨯-='-g d g d μ 解出 μ'=3382s mPa ⋅ 此法常用来测粘度。
2-30 用板框式过滤机进行恒压过滤,若介质阻力可忽略不计,过滤20min 可得滤液83m ,若再过滤20min 可再得滤液 。
3m ; 3m ; 3m ; 3m 答案:C分析:由恒压过滤方程 由题知 ,0=Ve 则有 θ22KA V= 将m in 201=θ 318m V =代入, 得 20822=KA 则m in 402=θ时 32223.1140208m KA V =⨯==θ 则 3123.583.11m V V =-=-应注意恒压过滤方程中V 、θ是指从初始()起点0态计得的累积量。
2-31 在一个过滤周期中,为了达到最大生产能力 。
A .过滤时间应大于辅助时间;B .过滤时间应小于辅助时间。
C .过滤时间应等于辅助时间D .过滤加洗涤所需时间等于1/2周期。
答案:D分析:对于最佳周期,应有2—32 含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降。
理论上能完全除去m μ30的粒子,现气体处理量增大1倍,则该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为 。