《化工原理》(第三版)复习思考题及解答 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/12/25 17:14:54星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第三章 颗粒流体力学与机械分离

1) 正圆柱体颗粒,高h=2mm,底圆直径d=2mm,其等体积当量直径de,v=______mm,形状系数Ψ=________。(答:2.29,0.874) 2) 对某号筛,穿过筛孔的颗粒质量称为________,留在该号筛面上的称为_________。(答:

筛过量,筛余量) 3) 某颗粒群,依颗粒大小的差异,可粗分为三部分,其平均粒径dp,i为1.08,1.52及2.24mm

的部分的质量分数xi相应为0.31,0.55及0.14,设所有颗粒形状系数相同,则按比表面积相等原则算出的颗粒群的平均粒径为________mm。(答:1.41)

[分析] dm?1/?(x/dip,i)

4) 由固体颗粒堆积成的固定床,其空隙率ε=____________。[答:(床层体积-颗粒体积)/床层体积]

5) 对于颗粒乱堆的固定床,若颗粒足够小,可认为床层各向同性,即床层内处处_____值

相等,且床层内任一平截面上空隙面积与界面总面积之比(自由截面率)在数值上等于__________。(答:ε,ε)

6) 当流体通过多孔介质,或称流体对固定床的渗流,当雷诺数Re’<2,流动阻力属粘性阻

力时可用柯士尼公示计算流动阻力,该公式可表达为-Δpm=A__ __ __Pa。(式中A为固定床的结构参量,对一定的固定床,A为常量)(答:μ,u,L)

7) 当流体通过多孔介质,在更宽的雷诺数范围内,亦即流动阻力可包含粘性阻力及涡流阻

力时,可用欧根公式计算流动阻力。该公式可表示为-Δpm/L=A__ __+B__ __Pa.(式中A,B为固定床的不同的结构参量,对一定的固定床,A,B均为常量) (答:μ,u,ρ,u2) 8) 为了固、液分离,常用的机械分离方法是________和_______。(答:过滤,沉降) 9) 过滤是以过滤介质(如滤布,滤网)截留________的操作。滤饼过滤是指过滤过程中在

过滤介质上形成滤饼的操作。滤饼在过程中起________作用。在常见的用于固液分离的恒压差滤饼过滤中,随着过滤时间τ的延长,滤饼厚度L_____,过滤阻力(滤液流过滤布及滤饼的阻力)_______,滤液流率dv/d?_________。(v是通过滤布的液量累积量),这是个_________过程。(答:悬浮在流体中的固体颗粒,过滤介质,增加,减小,非定态)

10) 若过滤面积为Am2,经过一段时间的过滤后,得滤液量Vm3,同时生成厚度为Lm的滤饼,

滤饼空隙率为ε,固体颗粒的密度为?p㎏/m3,即可判断截留的固体质量为______㎏,与之对应的液体体积为______m3。当过滤前悬浮液的浓度以Φ㎏固/m3清夜表示,则Φ=__________。[答:LA(1??)?p,V?LA?, LA(1??)?P/(V?LA?) ]

11) 推导液体流过滤饼(固定床)的过滤基本方程式的基本假设是:液体在多孔介质中流型

属_______,依据的公式是________公式。(答:层流,柯士尼)

12) 在过滤速率方程中,对于液体流过过滤介质的阻力的处理方法是,按等阻力原则将其折

合成一层虚拟的厚度为Le的附加滤饼层,该虚拟滤饼层的结构与操作中生成的滤饼的相同。当过滤面积为A,则滤布阻力可用Le或qe表示,Le是__________,qe是_________。(答:与生成ALe滤饼层相应的滤液量,对单位过滤面积生成Le厚的滤饼所对应的滤液量)

13) 以叶滤机恒压过滤某悬浮液,已知过滤时间τ1=5min,单位过滤面积通过滤液量

q1=0.112m3/m2,滤饼厚度L1=2.0mm,当过滤累积时间τ2=10min,累积的q2=0.162 m3/m2,则过滤总共时间τ3=25min时,滤饼厚度L3=______mm。(答:4.66)

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2[分析]恒压过滤,通式为q?2qqe?K?,代入?1,?2两时刻的值,得

2??(0.112)?2?0.112qe?K?5???? 2?(0.162)?2?0.162qe?K?10????332?32两式联立,解得K?2.93?10m/min, qe?9.32?10m/m 2?3?332对于?3,q3?2?9.32?10q3?2.93?10?25 ?q3?0.261m/m

∵L∝q,∴L3?L1q3/q1?2.0?0.261/0.112?4.66mm

14) 承13)题,若过滤25min便停止过滤,则过滤终了时的瞬时过滤速率

dq/dτ=________m3/(min·m2)。(答:5.42 ?10-3)

K2.93?10?3[分析] ???5.42?10?3m3/min?m2 ?3d?2(q?qe)2(0.261?9.32?10)15) 承14)题,若过滤停止后,即洗涤滤饼,洗涤液与滤液粘度相同,洗涤压差与过滤压差

相同,洗涤液量为总滤液量的0.12,则洗涤时间τW=______min。(答:5.78)

[分析]对叶滤机,当?w??,??pm,w???pm,E,则

dq(dq/d?)w?(dq/d?)E,??w?0.12?0.261/(5.42?10?3)?5.78min

16) 一个过滤周期包含着过滤、滤饼洗涤及清理三个阶段,三段操作时间依次为τF,τW和τR三者之和为∑τ,其中过滤阶段得滤液量v,则过滤机得生产能力G=_______m3/s.若为恒

压过滤且过滤介质阻力不计,洗涤时?W??,?Pm,W??Pm,E,则当τR=______时,生产能力最大。(答:?/??,?F??W)

17) 在一台板框压滤机中滤框有______种结构类型,滤板有_____种结构类型。(答:一,二) 18) 某板框压滤机对某料浆进行恒压过滤,滤饼充满滤框需22min,现框数加一倍,操作压

力及物性不变,则滤饼充满滤框的时间是_____min。(答:B) (A) 11 (B)22 (C)33 (D)44

19) 板框压滤机,若滤饼洗涤时,?W??,?Pm,W??Pm,E,则

(dV/d?)w=_____(dV/d?)E。 (答:1/4)

20) 以板框压滤机恒压过滤某悬浮液,若滤布阻力不计,悬浮液浓度不变,滤液粘度不变,

仅是操作压差增加一倍,已知滤饼的压缩性指数S=0.35,则对于同一V值,增压后的

滤液流率dV/d?为原来的______倍。(答:1.57)

21?s[分析] dV/d??KA/[2(V?Ve)],K?2?pm/(?ro?)

21) 板框压滤机恒压过滤某料浆,若料浆浓度Φ减小为原来的1/2,设滤布阻力可略,滤饼

比阻系数及其他操作条件不变,可略去滤饼中滤液量,则滤饼充满滤框的时间为原来条件下充满滤框时间的_____倍。(答:2)

[分析] L??q/[?p(1??)],滤饼充满框时,L=0.5框厚=定值,当?值减半,必然q

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1?s2值加倍。又,K?2?pm/(?ro?,?值减半,则K值加。由q?K?即可判断,?减

半,则?加倍

22) 回转真空过滤机在滤布阻力不计条件下的生产能力G=_____m3/s。(答:nA2?K) 23) 回转真空过滤机若增大转速,优点是________,缺点是_________。(答:增大生产能力,

卸滤饼处因滤饼变薄,刮刀易损坏滤布)

24) 自由沉降是指颗粒在沉降过程中没有同其他颗粒碰撞,而且不受______与_______影响

的沉降。(答:器壁,器底)

25) 重力自由沉降速度ut是颗粒在重力场中,在流体中自由沉降且颗粒受到的______、

_______与______平衡时的恒定速度。(答:重力,浮力,曳力) 26) ρp=2600㎏/m3,dp=0.120mm的光滑圆球在20℃水中自由重力沉降速度ut=_______m/s,水

的?=1.0cp. (答:1.26) [分析]设颗粒沉降属斯托克区

2gdp(?s??)ut?18?dput?9.81?(0.120?10?3)2(2600?1000)??1.26?10?2m/s

18?0.0010.120?10?3?1.26?10?2?1000??1.51?2,计算有效

0.001校核Re,p??27) 以重力沉降室分离某悬浮系的固体颗粒,若要求大于某指定粒径的颗粒全部沉至器底,

其处理能力与设备的_____有关,与______无关。(答:水平面积,高度)

28) 某悬浮系水平流过一重力沉降室,设进沉降室时悬浮系中颗粒分布均匀。当悬浮系离开

沉降室时粒径为dp,c的颗粒正好沉降至器底,此粒径颗粒的自由沉降速度为ut,c,则dp

且自由沉降速度为ut的颗粒的收尘效率为______。(答:ut/ut,c)

29) 评价旋风分离器的主要性能指标是______与_______。(答:粒级效率,压降) 30) 含尘气体通过旋风分离器收尘,为表示其性能,常用的术语“粒级效率”是_________,“分

割粒径d50”是_________。(答:对某指定粒径的颗粒的收尘效率,粒级效率为50%的颗粒粒径)

31) 据早期对旋风分离器的除尘机理研究,认为圆筒部分外旋流是唯一的除尘区,由此导出

的“临界粒径dc”是________。(答:能全部收下的颗粒中的最小粒径)

32) 在散式流化作中,流化床的压降Δpm等于单位床层横截面积上悬浮颗粒的______。流体

空速增大,床层高度______,床层空隙率_______,压降________。(答:净重,增加,增加,不变)

33) 在聚式流化操作中,可能发生的不正常现象是______与________。(答:腾涌,沟流) 34) 起始流化速度由______床的“压降~流速”曲线交点决定,带出速度为最大流化速度,即

颗粒的_______速度。(答:固定,流化,自由沉降)

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第四章 传热及换热器

1)传热是以_________为推动力的能量传递过程。(答:温度差) 2)传热的基本方式有________、_________、_________三种。(答:导热,对流传热,热辐射)

3)热冷流体热交换的类型有三种,即__________式、_______式及_________式。(答:间壁,直接接触,蓄热)

4)常见的加热剂有_______、_______、及_________等。常用的冷却剂有________、______及________等。(答:水蒸气,热水,矿物油,冷水,空气,冷冻盐水)

5)对某换热设备,单位时间热冷流体间传递的热量称为__________,常以Q表示,单位为W。单位时间、单位传热面积传递的热量称为__________,常以q表示,单位是W/m2。(答:传热热率或热负荷,传热通量) 6)某传热过程测得控制体内某一点位置的温度随时间而变,即可判断该传热过程为________过程。(答:非定态)

7)定态、一维导热、傅里叶定律的表达式是dQ=__________.(答:???dA?dt/dn) 8)导热系数λ的单位是___________。使用此单位时,普通碳钢、不锈钢、空气在常温、常压下的λ值分别为___________、__________、____________。(答:W/(m·℃),45,16,0.02)

9)对于大多数物质,导热系数λ与温度t(℃)的关系为λt=____________。(答:?o(1?at)) 10)温度升高金属的导热系数λ值__________,液体的λ值__________,空气的λ值___________。(答:减小,减小,增大)

11)面积A=0.05m2,壁厚为3.0mm的金属平壁,其导热系数λ=45W/(m·℃)。若壁的两侧面温度分别为104℃和103.6℃,则传热速率Q=_______W。(答:300) [分析] Q???A??t/??45*0.050*(104?103.6)/(3.0*10)?300W

12)Φ48×3.5mm钢管外包以8mm厚的保温层,保温层的导热系数λ=0.12W/(m·℃),管内壁及保温层外侧温度分别为120℃及60℃,则每米管长的散热速率Q/L=_________W/m。(答:157) [分析]

?32?(t1?t3)Q2?(120?60)???157W/mL(1/?)ln(d2/d1)?(1/?2)ln(d3/d2)(1/45)ln(48/41)?(1/0.12)ln(64/48)13)对流给热共分为四种类型即_______、_______、_________和_______给热。(答:强制对流、自然对流、液体沸腾、蒸汽冷凝) 14)对于无相变的对流给热,以特征数表示的一般函数式为Nu=f(____,______,______).(答:Re,Gr,Pr)

15) Gr=______ ,表示______热过程的影响。(答:gl??t/v,自然对流运动) 16)Pr=_________,表示_________对给热过程的影响。(答:Cp??/?,流体物性) 17)Nu=___________,表示______________________________________。(答:?l/?,给热速率与相同条件下按导热计的导热速率之比) 18)水从Φ60×3.5mm钢管内流过且被加热,已知水的Pr=4.32,Re=1.44×105,λ=0.634W/(m·℃),则水对管壁的给热系数α=__________ W/(m·℃). (答:6.613×103)

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