43 流体通过固定床的压降
颗粒床层的特性
2.2颗粒群的特性
频率函数 (粒级质量分率~dp) 2.2颗粒群的特性
xi fi d i 1 d i
特点：某粒级范围的颗粒质量分率 =该范围曲线下的面积 曲线下的面积和=1
2.2颗粒群的特性
分布函数F与频率函数f的关系
dF f d(d )
p
F (d ) fd (d )
dp p 0 p
L u
实际床层简化模型
(a)
u (b)
u L de
流体在固定床内流动的简化模型
u le
固体颗粒 床层体积
de
4 流通截面积
润湿周边
4V 4 细管的全部内表面积 a BV a1 4 细管的流动空间
a B a1
(2)流体压降的数学模型
le u2 流体流过圆管的阻力损失数学描述：h f d 2 e
球形颗粒
非球形颗粒
2.1单颗粒的特性参数
② 颗粒的比表面积
颗粒表面积 (：V相同时，a↓， 则颗粒越接近球形。
a球 S 6 V dp
球形颗粒比表面积： (2)非球形颗粒 ①体积等效 ②表面积等效
dev d es
3
6V
S
定义体积当量直径和形状系数
流体通过颗粒层的流动
一、学习要求：
本章主要介绍了过滤分离非均相物系的方法。
通过本章学习，应重点掌握： 1.流体相对于颗粒床层的流动规律 2.过滤过程的基本原理，影响因素分析及强化措施， 恒压过滤的计算，过滤常数的测定方法，过滤机 生产能力的计算，典型设备的结构特性。
1概述
• 流体通过颗粒层的流动： • ①从含有粉尘或液滴的气体中分离出粉尘 或液滴 • ②从含有固体颗粒的悬浮液中分离出固体 颗粒； • ③流体通过由大量固体颗粒堆集而成的颗 粒或床层的流动(如过滤、离子交换器、催 化反应器等)。
大工化工原理基础题
⼤⼯化⼯原理基础题管路、流体输送1. 判断正误：(1) 流体温度升⾼，黏度上升。
×(2) 由于流体存在黏性，故在管内流动速度越来越⼩。
×(3) 流体只能从压⼒⾼处流向压⼒低处。
×(4) 实际流体在流动中机械能是守恒的。
×(5) 管内流动边界层会同时出现层流和湍流。
×(6) 流体流过固体表⾯必形成边界层。
×(7) ⼀旦⽓蚀，必定掉泵。
（吸不出液体）×(8) 往复泵启动时应封闭启动。
×(9) 层流流动时，雷诺数增加，则λ增加，f h ?下降。
×(10) 离⼼泵扬程随液体密度降低⽽升⾼。
×2. 因此分析法是根据（量纲的⼀致性【任何物理⽅程两端都有相同的量纲】）。
⽤该⽅法可以得到⽆因次准数之间的（等式）关系。
3. 任何因次⼀致的物理⽅程都可以表⽰为若⼲个⽆因次群的函数。
⽆因次群的数⽬为N ，物理量数⽬n 和⽤来表达这些物理量的基本因次数⽬m 的关系是（N n m =-）。
4. 在化⼯研究中，我们使⽤量纲分析法的主要⽬的是（减少实验次数，简化关联数据处理），前提是（量纲的⼀致性）。
5. 理想⽓体指（服从理想⽓体定律、分⼦间⽆作⽤⼒、分⼦⽆体积、⽆机械能损失的流体）。
理想流体指（服从拉乌尔定律的溶液，所有分⼦的分⼦间作⽤⼒相等）。
6. ⼀体系绝压为2kPa ，已知当地⼤⽓压为100kPa ，则该体系的真空度为（98kPa ）。
7. 流体流动的两种基本类型为（层流）和（湍流）。
判断流体流动类型的⽆因次数群【特征数】是（Re ）。
8. 20℃的⽔（密度10003kg m ，黏度1mPas ）以0.15m s 的速度在60 3.5φ?圆管内流动，则其流动状态为（湍流）。
注：33(60 3.52)100.151000Re 79504000110du ρµ---===>? 9. 分别画出圆管内流体层流、湍流时的速度分布和剪应⼒分布。
华东理工大学1997-2010考研化工原理试题
华东理工大学2010年化工原理部分考研真题一、简答题（10道题的顺序可能和真题不一样，但是内容一致）：1.等板高度HETP的含义是什么？答：分离效果相当于一块理论板的填料塔高度。
2.常用的吸附剂有哪些？答：活性炭，硅胶，活性氧化铝，活性土，沸石分子筛，吸附树脂等。
3.萃取溶剂的必要条件是什么？答：1.与物料中B组分不互溶；2.对组分A具有选择性溶解。
4.何谓载点，泛点？答：载点：气液两相流动的交互作用开始变得比较显著的操作状态；泛点：气速进一步增大至压降陡增，在压降-气速曲线图表现为曲线斜率趋于垂直的转折点。
5.搅拌器应具备哪两种功能？强化搅拌的工程措施有哪些？答：功能：1.产生总体流动；2.产生湍动或剪切力场。
措施：1.提高转速；2.阻止液体圆周运动，如加档板，搅拌器离心或者倾斜安装；3.安装导流筒，消除短路，死区。
6.非牛顿型流体中，塑性流体的特点？答：只有施加的剪应力超过某一临界值时才开始流动，流动后多数具有剪切稀化特性，少数也具有剪切增稠特性。
7.临界含水量受哪些因素影响？答：1.物质本身性质，结构，分散程度；2.干燥介质条件：气速，温度，湿度。
8.液体沸腾的另个必要条件？答：1.过热度；2.汽化核心。
9.什么是自由沉降速度？答：重力作用下，沉降速度的增大，颗粒受阻力增大，当阻力等于其重力时的速度。
10.数学模型法的主要步骤有哪些？答：1.简化物理模型；2.建立数学模型；3.参数测定，模型检验。
二、带泵管路如图，用离心泵把水从A输送到E点，各段管路管径均为106mm×3mm，λ=0.03，AB段，DE段长度均为20m，CD段埋地下，长度为3000m。
离心泵的特性曲线为He=10+5×105qv。
（1）管路液体流量、离心泵的有效功率。
（2）管路正常时，DE上的孔板流量计高度差为R=200mm，现在CD段漏液，漏液量为0.004 m3/s，此时孔板流量计高度差为R=160mm，（孔板流量计C0为常数）求此时离心泵出口压强为多少。
化工原理简答题1
化工原理简答题1V 沉降1.流化床的压降与哪些因素有关 g )(A m p pρρρ-=?? 可知，流化床的压降等于单位界面床内固体的表观重量（即重量浮力），它与气速无关而始终保持定值。
2.因某种原因使进入降尘室的含尘气体温度升高，若气体质量及含尘情况不变，降尘室出口气体的含尘量将有何变化原因何在处于斯托克斯区时，含尘量升高；处于牛顿定律区时，含尘量降低处于斯托克斯区时，温度改变主要通过粘度的变化而影响沉降速度。
因为气体粘度随温度升高而增加，所以温度升高时沉降速度减小；处于牛顿定律区时，沉降速度与粘度无关，与ρ有一定关系，温度升高，气体ρ降低，沉降速度增大。
3.简述旋风分离器性能指标中分割直径d p c 的概念通常将经过旋风分离器后能被除下50%的颗粒直径称为分割直径d p c ，某些高效旋风分离器的分割直径可小至3～10m μ ！4.什么是颗粒的自由沉降速度当一个小颗粒在静止气流中降落时，颗粒受到重力、浮力和阻力的作用。
如果重力大于浮力，颗粒就受到一个向下的合力（它等于重力与浮力之差）的作用而加速降落。
随着降落速度的增加，颗粒与空气的摩擦阻力相应增大，当阻力增大到等于重力与浮力之差时，颗粒所受的合力为零，因而加速度为零，此后颗粒即以加速度为零时的瞬时速度等速降落，这时颗粒的降落速度称为自由沉降速度（U t ）5.实际流化现象有哪两种通常，各自发生于什么系统散式流化，发生于液-固系统；聚式流化，发生于气-固系统6.何谓流化床层的内生不稳定性如何抑制（提高流化质量的常用措施）空穴的恶性循环增加分布板阻力，加内部构件，用小直径宽分布颗粒，细颗粒高气速操作7.对于非球形颗粒，当沉降处于斯托克斯定律区时，试写出颗粒的等沉降速度当量直径d e 的计算式g)(18u de p t ρρμ-= 8.在考虑流体通过固定床流动的压降时，颗粒群的平均直径是按什么原则定义的！以比表面积相等作为准则流动阻力主要由颗粒层内固体表面积的大小决定，而颗粒的形状并不重要9.气体中含有1～2微米直径的固体颗粒，应选用哪一种气固分离方法10.曳力系数是如何定义的它与哪些因素有关)2/u A /(F 2p D ρζ=与R e p =μρ/u d p 、ψ有关11.斯托克斯定律区的沉降速度与各物理量的关系如何应用的前提是什么颗粒的加速段在什么条件下可忽略不计)18/(g )(d u p 2t μρρ-=R e <2颗粒p d 很小，t u 很小，12.重力降尘室的气体处理量与哪些因素有关降尘室的高度是否影响气体处理量沉降室底面积和沉降速度不影响。
化工原理第四章流体通过颗粒层的流动
4.4 过滤原理及设备 4.4.1 过滤原理
过滤将固—液两相的悬浮液分离 成滤饼和滤液。 两种过滤方法 滤饼过滤（表面过滤） 颗粒截留在过虑介质表面。适用于较高浓度的悬浮液 架桥现象——对表面过滤，真正起过滤作用的是滤饼本身，
过滤介质仅给架桥现象提供条件 深层过滤 颗粒靠静电力、表面力吸附于过滤。 介质内部。 适用于低浓度、细颗粒的分离
（2）q与τ的关系；
（3）K与τ的关系；
由 q K c, K
2(q qe ) q c 得K 2c2 2qec
（4）ΔP 与τ的关系。 K
必须注意：使用恒速速率 方程时，应使K与τ严格 对应。
q
τ
τ
ΔP
qe≠0
τ
qe＝0，s＝0 τ
ΔP
qe＝0
τ
qe≠0，s≠0 30 τ
恒压过滤方程 P c,
C.床层特性的影响 （1）空隙率ε： 空隙率ε对压降ΔP 的影响非常大，反映在 ε的可变性大，可靠性差； ε较小的误差，将引起压降明显的误差 （2）比表面积α ΔP ∝α2，对同形状颗粒，dp↓， α越大↑，hf（ΔP ）↑。 例：其他条件不变空隙率ε由0.5降为0.4，单位床层压降 增加2.8倍。
4
则
4 u
Re' a(1 ) 4
u
a1
当Re’<2时，λ=k’/Re’,
k’=5.0
代入得： P k / a2 1 2 u
L
3
上式称为康采尼方程（注意适用条件：层流）;
欧根在更宽的Re’范围内，得出： ' 4.17 0.29
代入基本式：
Re'
P
L
4.17
a2
1
西南石油大学918化工原理2021年考研专业课初试大纲
考试科目名称：化工原理一、考试性质化工原理是硕士研究生入学考试科目之一。
本考试大纲的制定力求反映招生类型的特点，科学、公平、准确、规范地测评考生的相关基础知识掌握水平，考生分析问题和解决问题及综合知识运用能力。
应考人员可根据本大纲的内容和要求自行学习相关内容和掌握有关知识。
本大纲主要包括《化工原理》各章学习与复习的目标要求、知识要点，要求考生掌握研究化工工程问题的基本方法和手段，掌握化工单元过程的基本原理与典型设备，能够进行单元过程计算和设备设计、选型与校核，并具备综合运用所学知识分析和解决问题的能力。
二、考试主要内容（一）流体流动考试要求：掌握流体流动过程中的基本原理及流动规律，包括流体静力学方程、连续性方程和柏努利方程；能够灵活运用流体力学基本知识分析和计算流体流动问题，包括流体流动阻力计算和管路计算。
考试内容：1、流体运动的考察方法、流体受力和能量守恒分析方法；2、流体的压强以及表示方式，流体静力学方程及应用；3、流体流动的连续性方程、机械能守恒方程、伯努利方程、动量守恒方程的应用；4、流体流动现象（流体的粘性、非牛顿流体、圆管内的流动规律、边界层），流动型态（层流和湍流）及判据；5、流体流动过程的阻力分析计算以及因次分析方法；6、流体输送管路计算，复杂管路（并联管路、分支管路）的特点，非定态流动的计算；7、流速、流量的测量，各类流量计的工作原理和特点。
（二）流体输送机械考试要求：了解各类离心泵、往复泵等化工用泵的主要结构、工作原理和主要用途；掌握离心泵的工作原理、性能参数、特性曲线、工作点及流量调节、泵的安装与使用，能够进行涉及泵的基本计算。
考试内容：1、离心泵的类型、结构和工作原理、离心泵的性能参数、离心泵的特性曲线、影响特性曲线的主要因素；2、管路特性方程，离心泵的工作点、流量调节、组合操作；3、离心泵的汽蚀、气缚现象，离心泵的安装、选择；4、往复泵的结构、工作原理、往复泵的特点，往复泵的性能、特性曲线和流量调节；5、非正位移泵、正位移泵的主要特性；6、气体输送机械（例如鼓风机、压缩机和真空泵）的基本结构和主要特性。
化学反应工程名词解释与简答题
1.反应动力学主要研究化学反应进行的机理和速率，以获得进行工业反应器的设计和操作所必需的动力学知识，如反应模式、速率方程及反应活化能等等。
包含宏观反应动力学和本征反应动力学。
2.化学反应工程化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的学科，即以化学反应为研究对象，又以工程问题为研究对象的学科体系。
3.小试，中试小试：从事探索、开发性的工作，化学小试解决了所定课题的反应、分离过程和所涉及物料的分析认定，拿出合格试样，且收率等经济技术指标达到预期要求。
中试：要解决的问题是：如何釆用工业手段、装备，完成小试的全流程，并基本达到小试的各项经济技术指标，规模扩大。
4.三传一反三传为动量传递（流体输送、过滤、沉降、固体流态化等，遵循流体动力学基本规律）、热量传递（加热、冷却、蒸发、冷凝等，遵循热量传递基本规律）和质量传递（蒸馏、吸收、萃取、干燥等，遵循质量传递基本规律），“一反”为化学反应过程（反应动力学）。
5催化剂在化学反应中能改变反应物的化学反应速率（提高或降低）而不改变化学平衡，且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂。
6催化剂的特征（1）.催化剂只能加速热力学上可以进行的反应。
（2）.催化剂只能加速反应趋于平衡，不能改变反应的平衡位置（平衡常数）。
（3）催化剂对反应具有选择性，当反应可能有一不同方向时，催化剂仅加速其中一种。
（4）.催化剂具有寿命，由正常运转到更换所延续时间。
7活化组份活性组分是催化剂的主要成分，是真正起摧化作用的组分。
常用的催化剂活性组分是金属和金属氧化物。
8.载体催化剂活性组分的分散剂、粘合物或支撑体，是负载活性组分的骨架。
9助催化剂本身没有活性，但能改善催化剂效能。
助催化剂是加入催化剂中的少量物质，是催化剂的辅助成分，其本身没有活性或活性很小，但是他们加入到催化剂中后，可以改变催化剂的化学组成，化学结构，离子价态、酸碱性、晶格结构、表面结构，孔结构分散状态，机械强度等，从而提高催化剂的活性，选择性，稳定性和寿命。
粉体工程作业答案
答:实际颗粒沉降时，各个颗粒不但会受到其它颗粒直接摩擦，碰撞的影响，而且还受到其它颗粒通过流体而产生的间接影响，这种沉降称为干扰沉降,修正 .ε—空隙率；
n—指数，其值在５~7.6之间，平均值６。
颗粒在有限容器内沉降时，还需考虑容器器壁对颗粒沉降的阻滞作用，考虑到壁效应，沉降速度可乘以壁效应因子fw加以修正。 式中dp—颗粒直径。Ｄ—容器直径。
沿一定方向将颗粒投影面积等分的线段长度,称为马丁直径。
1-10与颗粒同体积的球的直径称为等体积球当量径；与颗粒等表面的球的直径称为等表面积球当量径；与颗粒投影面积相等的圆的直径称为投影圆当量径(亦称heywood径。
1-11若以Q表示颗粒的平面或立体的参数，d为粒径，则形状系数Φ定义为 ;若以S表示颗粒的表面积，d为粒径，则颗粒的表面积形状系数形状系数Φs定义为 ;对于球形颗粒，Φs= ；对于立方体颗粒，Φs=6。若以V表示颗粒的体积，d为粒径，则颗粒的体积形状系数Φv定义为Φv = 对于球形颗粒，Φv= ；对于立方体颗粒，Φv=1。
1-23.粒度分布是表示粉体中不同粒度区间的颗粒含量的情况，在直角坐标系中粒度分布曲线分为频率分布曲线和累积分布曲线。
1-24配位数k(n)指与观察颗粒接触的颗粒个数。
1-31 “目”是一个长度单位，目数越高长度越小。（错）
1-32 Carman形状系数Ψc值越大,意味着该颗粒形状与球形颗粒的偏差越大，也就是说颗粒形状越不规则。(错)
1-37.粉磨产品的比表面积可用S=(36.8×104)/( Dp nρp)计算，式中n表示（C）
A.均匀性系数B.特征粒径C.比例系数
1-38.部分分离效率为50%时所对应的粒度，叫做( D )。
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h f
u
le u12 de 2
∵ε = 流体通过的空隙面积 / 床层截面积 流量 V = 流体通过的空隙面积*u1 = 床层截面*u 床层截面积*ε* u1 = 床层截面*u u =εu1 即： u1 = ε/ u de = 4ε/aB = 4ε/a(1-ε)
L
h f
1) 床层的简化物理模型
1) 床层的简化物理模型:将床层中的不规则通 道简化成 长度为L的一组平行细管. 规定： （1）细管的内表面积等于床层颗粒的全部表面积；
（2）细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙容积。
1) 床层的简化物理模型
2）虚拟细管的当量直径de, 细管长度为Le de = 4×通道的截面积/润湿周边 分子、分母同乘Le， de = 4×通道的截面积× Le / 润湿周边× Le = 4×床层的流动空间体积 / 细管的全部内表面 以1m3床层体积为基准 则：床层的流动空间体积 =ε ∵ 1m3床层的床层表面 = aB ∴ de = 4ε/aB = 4ε/a(1-ε)
流速较低时 0.5
p L
(1 )
3
u
2
Re
p L
deu1 4
u (1 )
2 (1 )2 K 3
u
3) 模型参数λ’的估值
欧根方程
λ’ = 4.17 / Re’+ 0.29 代入得 (4-27) 或(4-28) 式（4－28）称为欧根方程,其实验范围为Re’= 0．17～420。 当Re’＜3时，等式右方第二项可以略去； 当Re’＞100时，右方第一项可以略去。 欧很方程的误差约为士25％，且不适用于细 长物体及环状
2) 流体压降的数学楼型
上述简化的物理模型，已将流体通过具有复杂几 何边界的床层的压降简化为通过均匀圆管的压降。 对此，不难应用现有的理论作出如下数学描述： 如水平直管的压降 2
hf
le u1 de 2
式中u1为流体在细管内的流速。可取为实际填充 床中颗粒空隙间的流速， 它与空床流速（表观流速）u的关系为 ε = 流体通过的空隙面积 / 床层截面积 流量 V = 流体通过的空隙面积u1 = 床层截面u ∴ u =εu1
4．3 流体通过固定床 的压降
固定床中颗粒间的空隙形成许多可供流体通过的 细小通道，这些通道是曲折而且互相交联的。同 时，这些通道的截面大小和形状又是很不规则的。 流体通过如此复杂的通道时的阻力（压降）自然 很难进行理论计算，必须依靠实验来解决问题。
4· 3· l
1)
颗粒床层的简化模型
床层的简化物理模型 2) 流体压降的数学楼型 3) 模型参数λ’的估值
le u12 de 2
( )
Le (1 ) 8L 3
u
2
2) 流体压降的数学楼型
忽略位能时
L
p L
L
( )
Le 8L
(1 )
令
3
u
2
忽略位能时
L
p L
Le 8L
p L
(1 )
3
u
2
3) 模型参数λ’的估值
康采尼（Kozeny）方程:
欧根方程
3) 模型参数λ’的估值
康采尼（Kozeny）方程:
康采尼研究发现:
流速较低时 λ’ = K’/ Re’ (4-23) 式中K’称为康采尼常数，其值为5．0，Re’ 称为床层雷诺数，由下式定义
Re
deu1 4
u (1 )
3) 模型参数λ’的估值
对于不同的床层，康采尼常数的
可能误差不超过10％，这表明上 述的简化模型是 实际过程的合理简化。如图实验 也险验了简化模型的合理性。 将式（4－23）代入（4－22）得
L
2 (1 )2 K 3
u
此式称为康采尼方程。它仅适用于低雷 诺数范围（Re’<2）
3) 模型参数λ’的估值
1) 床层的简化物理模型
现可将床层中的不规则通道简化成长度为L的一组 平行细管，并规定： （1）细管的内表面积等于床层颗粒的全部面； （2）细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙 容积。 根据上述假定，可求得这些虚拟细管的当量直径 de, 细管长度为Le de = 4×通道的截面积/润湿周边
1) 床层的简化物理模型
分子、分母同乘Le，则有 de = 4×通道的截面积Le / 润湿周边Le = 4×床层的流动空间 / 细管的全部内表面 以1m3床层体积为基准，则床层的流动空间为ε， 每m3床层的颗粒表面即为床层的比表面aB，因此， de = 4ε/aB = 4ε/a(1-ε) 按此简化模型，流体通过固定床的压降等同于流 体通过一组当量直径为de，长度为Le的细管的压 降。
1) 床层的简化物理模型
因为流体通过颗粒层的流动时，单位体积床层所 具有的表面积对流动阻力有决定性的作用。这样， 为解决压降问题，可在保证单位体积表面积相等 的前提下，将颗粒层内的实际流动过程大幅度的 简化（见图4-4），使之可以用数学方程式加以描 述。经简化而得到的等效流动过程称之为原真实 流动过程的物理模型。
2) 流体压降的数学楼型
L
( )
Le 8L
(1 )
3
u
2
令：λ’
= λLe / 8L 当重力可以忽略时， △Ψ/L ≈ △p /L 为简化起见△Ψ在本章中均称为压降。
2) 流体压降的数学楼型
∵ 水平直管的压降 u1：流体在细管内的流速 设：空床流速（表观流速）为