流体通过固定床的压降
华东理工大学历年化工原理简答题答案
1997简答题答案1.搅拌器应该具有哪两种功能为达到均匀混合，搅拌器应具有两种功能：即在釜内形成一个循环流动，称为总体流动；同时希望产生强剪切或湍动。
液体在容器内做循环运动，搅拌器对单位流体所提供的能量必全部消耗在循环回路的阻力损失上，增加循环回路的阻力损失即提高液流的湍动程度，可以采取的措施有：提高搅拌器的转速，搅拌器可以提高较大的压头；阻止容器内液体的圆周运动：在搅拌器内加挡流板，破坏循环回路的对称性。
安装导流筒来抑制圆周运动的扩展，严格控制流动方向，既消除短路现象又有助于消除死区。
2.过滤速率与哪些物性因素、操作因素有关过滤的技术改进包括两个方面：寻找适当的过滤方法和设备以适应物料的性质，加快过滤速率可以提高过滤机的生产能力。
可以采用以下方法:1）改变滤饼结构如空隙率、可压缩性（常用方法是添加助滤剂是滤饼结构较为疏松且不可压缩）2）改变悬浮液中颗粒聚集状态，过滤之前先将悬浮液处理，使分散的颗粒聚集成较大颗粒。
其方法是：加入聚合电解质使固体颗粒之间发生桥接，形成多个颗粒组成的絮团；在悬浮液中加入电解质使颗粒表面的双电层压缩，颗粒间借助范德华力凝聚在一起。
3）动态过滤：采用多种方法，如机械的、水力的或电场的人为干扰限制滤饼增长的过滤方法。
3.流体流动边界层脱体分离的两个条件是什么1）逆压梯度2）外层流体能量来不及传入边界层。
边界层脱体的后果是1）产生大量漩涡；2）造成较大的能量损失。
4.多效蒸发的效数受哪些限制经济上限制：W/D的上升达不到与效数成正比，W/A的下降与效数成反比快。
技术上限制：A T必须小于T-%而T%是有限的。
5.简述板式塔的夹带液泛和溢流液泛现象。
夹带液泛：同样气速下，e' T，使L+e，T，液层厚度T，已个，形成恶性循环。
溢流液泛：因降液管通过能力的限制而引起的液泛。
6 .简述填料塔的载点和泛点。
载点：空塔气速u 达到？后，气速使上升气流与下降液体间摩擦力开始阻碍液 体顺利流下，使填料表面持液量增多，占去更多空隙，气体实际速度与空塔气速 的比值显著提高，故压力降比以前增加得快，这种现象称载液，L 点称载点。
固定床反应器压降实验报告
固定床反应器压降实验报告
实验目的：通过对固定床反应器中的流体压降进行实验研究，了解固定床反应器的流体流动规律，掌握固定床反应器的压降特性。
实验原理：固定床反应器是一种常用的化工反应器，其反应物在固定床内进行化学反应。
在反应过程中，反应物要通过固定床，因此固定床内的流体流动和压降特性对反应的影响非常大。
实验中，我们通过在固定床中流动不同的流体，在不同的反应条件下测量流体的压降，从而研究固定床反应器中流体的流动规律和压降特性。
实验步骤：首先，准备好实验所需的设备和材料，包括固定床反应器、流量计、压力计、实验管道等。
然后，按照实验要求进行实验操作，即在不同的反应条件下，通过固定床反应器中流动不同的流体，分别测量其压降，记录实验数据。
最后，根据实验数据，进行数据分析和处理，得到固定床反应器中流体的流动规律和压降特性。
实验结果：通过实验，我们得到了固定床反应器中不同流体在不同反应条件下的压降数据，得出了固定床反应器中流体的流动规律和压降特性。
实验结果表明，固定床反应器中流体的流动规律和压降特性与反应条件、流体性质等因素密切相关，需要根据具体情况进行调整和优化，以提高反应效率和经济效益。
结论：通过本次实验，我们深入了解了固定床反应器的流体流动规律和压降特性，掌握了固定床反应器的实验操作方法和数据处理技巧，为今后进行化工反应器的设计和优化提供了参考。
- 1 -。
固定床反应器压降实验报告
固定床反应器压降实验报告
实验目的：通过对固定床反应器内不同流量、不同颗粒物料的压降进行测量，掌握固定床反应器的压降特性。
实验原理：固定床反应器是一种常见的化学反应器，它由反应器本体、进料管、出料管、固定床等组成。
当流体通过固定床时，由于摩擦力和阻力的作用，会产生一定的压降。
固定床反应器的压降大小与流量、颗粒物料的直径、密度等因素有关。
实验装置：固定床反应器、压力表、流量计、颗粒物料。
实验步骤：
1. 将固定床反应器连接好进料管和出料管。
将压力表和流量计分别连接在进料管和出料管上。
2. 选取不同的颗粒物料，分别进行实验。
将颗粒物料填充到固定床反应器内，使其密度均匀。
3. 开始实验前，先将流量计清零，并校准压力表和流量计。
4. 逐步调节进料流量，记录不同流量下的进出口压力和流量。
5. 换用不同直径的颗粒物料，重复步骤4。
实验结果：
1. 流量与压降的关系：当流量增加时，压降也会增加。
且压降与流量的关系不是线性的，随着流量的增加，压降增加的速率逐渐变慢。
2. 颗粒物料的直径与压降的关系：颗粒物料直径越大，压降越小。
因为颗粒物料直径越大，单位体积内的阻力就越小，所以压降也
会减小。
实验结论：固定床反应器的压降与流量、颗粒物料的直径、密度等因素有关。
在实际生产中，应根据不同的反应物和反应条件，选择合适的颗粒物料和流量，以降低压降，提高反应效率。
化学反应工程名词解释与简答题
化学反应工程名词解释与简答题work Information Technology Company.2020YEAR1.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。
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
化工基础学习知识原理简答题
V 沉降1.流化床的压降与哪些因素有关？g )(A m p p ρρρ-=℘∆ 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 μ4.什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。
应用化工技术专业《流化床反应器结构尺寸及反应器压力降的计算》
流化床反响器结构尺寸及反响器压力降的计算流化床的床径与床高是工业流化床反响器的两个主要结构尺寸。
对于工业中的化学反响，尤其是催化反响所用的流化装置，首先要用实验来确定主要反响的本征速率，然后才可选择反响器，结合传递效应建立数学模型。
鉴于模型本身存在不确切性，因此还需要进行中间试验。
这里就非催化气固流化床反响器的直径与床高确实定作简要介绍，有关催化流化床可查阅有关资料。
1. 流化床直径当生产规模确定后，通过物料衡算得出通过床层的总气量Q[m 3〔标〕/h]。
用前面介绍的方法，根据反响要求的温度、压力和气固物性，确定操作气速u ，那么有：5210013.1273360041⨯⨯⨯⨯=P T u D Q R π P u TQ P u Q T D R ⋅⋅=⋅⋅⨯⨯⨯⨯⨯=ππ828.9132.4360027310013.145 〔2-30〕式中 Q ——气体的体积流量，m 3/h ；D R ——反响器直径，m ；T ，P ——反响时的绝对温度〔K 〕和绝对压力〔Pa 〕； u ——以T 、P 计的表观气速，m/s ，一般取1/2床高处的P 进行计算。
为了尽量减少气体中带出的颗粒，一般流化床反响器上部设置扩大段，扩大段直径由不允许吹出粒子的最小颗粒直径来确定。
首先根据物料的物性参数与操作条件计算出此颗粒的自由沉降速度，然后按下式计算出扩大段直径L D 。
013.12733600412P T u D Q t L ⋅⋅⋅⋅=π P u TQD t L ⨯⨯⨯=π828.9013.14〔2-31〕2.流化床床高一台完整的流化床反响器高度包括流化床高度、扩大段高度和别离高度。
而流化床高又包括临界流化床高mf L ，流化床高f L 与别离段高度D L 。
临界流化床高mf L ，也称静止床高D L 。
对于一定的流化床直径和操作气速，必须有一定的静止床高。
对于生产过程，可根据产量要求算出固体颗粒的进料量W P 〔kg/h 〕，然后根据要求的接触时间τ〔h 〕，求出固体物料在反响器内的装载量M 〔kg 〕，继而求出临界流化床时的床高mf L 。
常州大学822化工原理2021年考研专业课初试大纲
2021年硕士研究生自命题科目考试大纲科目代码、科目名称:科目代码822 名称:化工原理1、流体流动。
流体静力学;质量守恒;流动流体的机械能守恒;阻力损失;管路计算;流体流量的测定;非牛顿流体的特性。
2、流体输送机械。
离心泵;往复泵;其它常用气液输送机械。
3、液体搅拌。
混合机理;搅拌器的性能;搅拌功率;搅拌器的放大。
4、流体通过颗粒层的流动。
颗粒床层特性;流体通过固定床的压降，过滤。
5、颗粒的沉降和流态化。
颗粒的沉降运动;沉降分离设备;流化床;气力输送。
6、传热。
热传导;对流给热;沸腾给热和冷凝给热;热辐射;传热过程计算；常用换热器。
7、蒸发。
蒸发操作的经济性和操作方式;单效蒸发的计算;多效蒸发。
8、气体吸收。
气液相平衡;扩散和单相传质;相际操作;低浓度气体吸收;吸收的设计型计算和操作型计算;化学吸收。
9、精馏。
双组分溶液的气液相平衡;双组分溶液的设计型计算和操作型计算;间歇精馏;恒沸精馏与萃取精馏;多组分精馏流程方案选择。
10、气液传质设备。
板式塔;填料塔。
11、液液萃取。
液液相平衡;萃取过程的计算;常用萃取设备的工作原理。
12、其它传质分离方法。
结晶;吸附分离;膜分离。
13、热质同时传递的和固体干燥。
气液直接接触时的传热和传质;干燥静力学;间歇干燥过程计算;连续干燥过程的计算；常用干燥设备。
二、考试要求（包括题型、分数比例、是否使用计算器等）1、总共150。
简答分析题10题，40分；选择题10题，20分；计算题5题，90分。
2、计算题：带泵管路；传热；精馏；吸收；过滤和干燥选一。
3、要使用计算器。
三、主要参考书目1、《化工原理》第四版（上、下册），陈敏恒主编，化工出版社。
2、《化工原理学习指导》第二版，马江权主编，华东理工大学出版社。
华东理工大学化工原理简答题真题汇总
何谓轨线？何谓流线？为何流线互不订交？99答：轨线是同一流体质点在不一样时辰所占空间地点的连线；流线是采纳欧拉法观察的结果，流线上各点的切线表示该点的速度方向；因为同一点只有一个速度，由此可知，流线互不订交。
2. 动能校订系数α为何老是大于、等于1的？试说明原由？00简述数学模型法例划实验的主要步骤。
00、03、06、10答：数学模型实验研究方法立足于对所研究过程的深刻理解，按以下主要步骤进行工作：①将复杂的真切过程自己化简成易于用数学方程式描绘的物理模型；②将所获取的物理模型进行数学描绘即成立数学模型；③经过实验对数学模型的合理性进行查验并测定模型参数。
4. 流体流动过程中，稳固性是指什么？定态性是指什么？01简述因次论指导下的实验研究方法的主要步骤。
01、04答：因次剖析法的详细步骤：①找出影响过程的独立变量；②确立独立变量所波及的根本因次；③结构因变量和自变量的函数式，往常以指数方程的形式表示；④用根本因次表示所有独立变量的因次，并出各独立变量的因次式；⑤依照物理方程的因次一致性原那么和π定理获取准数方程；⑥经过实验概括总结准数方程的详细函数式。
层流与湍流的实质差别是什么？02答：湍流的最根本特色是出现了径向的速度脉动。
当流体在管内层流时，只有轴向速度而无径向速度，牛顿型流体听从牛顿粘性定律；但是在湍流时，流体质点沿管道流动的同时还出现了径向的随机脉动，这类脉动加快了径向的动量、热量和质量的传质，动量的传达不单因因为分子运动，而根源于流体质点的横向脉动速度。
非牛顿流体中，塑性流体的特色是什么？02、05、06、10答：含固体量许多的悬浮体常表现出塑性的力学特色，即只有当施加的剪应力大于某一临界值〔折服应力〕以后才开始流动，流动发生后，往常拥有剪切稀化性质，也可能在某一剪切率范围内有剪切增稠现象。
8. 什么是流体流动的界限层？界限层分离的条件是什么？03答：因为流体粘性的作用，凑近壁面的流体将接踵受阻而降速，跟着流体沿壁面前流动，流体受影响的地区渐渐扩大，而流速降为未受边壁影响流速的99%之内的地区即为界限层。
陈敏恒《化工原理》(第3版)(上册)章节题库-流体通过颗粒层的流动(圣才出品)
【答案】D
二、填空题 1．影响流体通过固定床的压降的因素有______、______和______，其中影响最大的因素 是______。 【答案】操作变量 u；流体物性μ和ρ；床层特性ε和 a；空隙率ε
2．某板框压滤机，恒压过滤 1 小时得滤液 ，停止过滤用 清水横穿洗涤（清水 粘度与滤液粘度相同），为得到最大生产能力，辅助时间应控制在______小时（过滤介质阻 力忽略不计）。
A．这两种说法都对 B．这两种说法都不对 C．只有第一种说法对 D．只有第二种说法对 【答案】D
14．一定厚度的滤饼对滤液流动的阻力与以下（ ）因素有关。 A．滤浆的浓度 B．滤液的温度 C．滤液的体积
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D．操作压差
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D．液体进、出过滤机的压差 【答案】B
12．恒压过滤且介质阻力忽略不计时，如粘度降低 20%，则在同一时刻滤液增加（ ）。 A．11.8%； B．9.54%； C．20%； D．44% 【答案】A
13．“颗粒的粒度分布越不均匀，则所形成的床层空隙率越大”，“壁附近床层空隙率较 床层中心的空隙率大”，则（ ）。
【答案】2
12．用压滤机分离悬浮物，忽略过滤介质阻力，滤饼不可压缩，其他条件不变。提高 悬浮液温度，单位过滤时间所得滤液量将______；提高悬浮液的固体含量，单位过滤时间所 得滤液量将______。
2．当介质阻力不能忽略时，过滤所得滤液体积加倍，则（ ）。 A．过滤速率加倍 B．过滤速率减半 C．过滤速率减小，但速率仍大于原来的一半 D．过滤速率减小且速率小于原来的一半 【答案】C
43 流体通过颗粒床层(固定床)的压降
数学模型方法：立足于对所研究过程的深刻理解，按以下主要步骤 进行工作：
1.将复杂的真实过程本身简化成易于用数学方程式描述的物理模型
2.对所得到的物理模型进行数学描述，即建立数学模型；并将真实 过程中的参数引入数学模型；
3.通过实验对数学模型的合理性进行检验，并测定模型参数。
在过滤操作中，液体通过滤饼层 时的压降，就可应用康采尼常数 的压降计算式：
2
4.3 流体通过颗粒床层（固定床）的压降 （数学模型方法）
de
4 流通截面积 润湿周边
4 流通截面积 润湿周边 Le
Le
以单位体积床层为基准：
4 4
de aB a1
各向同性的床层，床层的空隙率 在数值上为单位床层截面上
空隙的面积。
细管中的流速视为空隙中的流速u1 , 整个床层截面上的流速为 u
2
a1
Pf Le a1 u2
L 8L
Pf ' a1 u2
L
描述真实模型流体压降的数学模型
λ’被称为模型参数
（5）通过实验确定数学模型参数，并检验数学模型的准确性
必须由实验测定。康采尼（Kozeny)、欧根对此进行了实验研究。
2019/12/19
第4章 流体通过颗粒层的流动
4
在定流义速：较R低e时' ，Rdee’＜u12 , λ’=K’/Rue’ , K’=5.0 ,称为Kozeny常数
4 a 1
将λ‘ ，Re’代入单位床层压降的表达式 流体通过颗粒固定床时压降的计算式：
Pf
L
K' a2
1 3
应用化工技术专业《流化过程与床层压力降的关系》
流化过程与床层压力降的关系对一个等截面床层，当流体以空床流速u〔或称表观流速〕自下而上通过床层时，床层的压力降△P与流速u之间的关系在理想情况下如图2-4所示。
固定床阶段，流体流速较低，床层静止不动，气体从颗粒间的缝隙中流过。
随着流速的增加，流体通过床层的摩擦阻力也随之增大，即压力降△P随着流速u的增加而增加，如图中的AB段。
流速增加到B点时，床层压力降与单位面积床层质量相等，床层刚好被托起而变松动，颗粒发生振动重新排列，但还不能自由运动，即固体颗粒仍保持接触而没有流化，如图中的BD段。
流速继续增大超过D点时，颗粒开始悬浮在流体中自由运动，床层随流速的增加而不断膨胀，也就是床层空隙率ε随之增大，但床层的压力降却保持不变，如图中DE段所示。
当流速进一步增大到某一数值时，床层上界面消失，颗粒被流体带走而进入流体输送阶段。
图2-4 流化床压降—流速关系床层初始流化状态下，床层的受力情况可以分析如下：()()()()()P A g A L gA L f mf mf S mf mf ∆=-=-=向上阻力向上浮力向下重力ρερε11开始流化时，向上和向下的力平衡，即：()()P A g A L g A L f mf mf S mf mf ∆+-=-ρερε11整理后得：()()g L P f S mf mf ρρε--=∆1〔2-1〕式中 mf L ——开始流化时的床层高度，m ；mf ε——床层空隙率；A ——床层截面积，m 2；S ρ——催化剂表观密度，kg/m3；P ∆——床层压降，Pa 。
从临界点后继续增大流速，空隙率ε也随之增大，导致床层高度L 增加，但()ε-1L 却不变。
所以，△Ｐ保持不变。
在气固系统中，密度相差较大，可以简化为单位面积床层的质量，即：()A W g L P S /1=-=∆ρε〔2-2〕对已经流化的床层，如将气速减小，那么△Ｐ将沿ED 线返回到D 点，固体颗粒开始互相接触而又成为静止的固定床。
药品生产技术《催化剂的装填方式》
催化剂的装填方式化工原理学中讨论流体通过固定床压降的方法是将床层中的不规那么通道简化成长度为L e的一组平行细管，并规定：①细管的内外表积等于床层颗粒的全部外表积；②细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙容积。
假设细管的直径为d e，那么：式中，a为颗粒的比外表积；ε为床层的空隙率。
根据范宁公式：式中，u1为流体在细管内的流速；λ为摩擦系数，无因次；u1可取为实际填充床颗粒中空隙间的流速，它与空床流速〔表观流速〕u的关系为：将式〔1〕和式〔3〕代入式〔2〕中得：式中，λ'=λ/8Le/L；ρ为流体的密度；L为床层的实际高度；ΔP/L为单位床层高度的压降。
由此可以看出，影响床层压降的变量有3类：操作变量u、流体密度ρ也有人认为与流体黏度μ有关以及床层特性ε、a和L。
操作变量是指装置的加工量，它对压降的变化影响很明显。
通常我们希望装置能够满负荷运行，因此它是不变的。
对于一套确定的装置来说，ρ、a、L变化不大，对压降的变化影响也很小。
影响大同时自身变化也大的是空隙率ε。
例如，假设维持进料量不变，ε从降为，由式4不难算出，单位床层压降增加倍。
通过计算和实际经验相结合，不难看出固定床压降升高的主要原因就是床层空隙率减小。
空隙率减小的主要原因是床层杂质不断增多，堵塞了颗粒间的空隙。
要想解决这一问题，一方面要控制杂质的生成；另一方面要改变床层的颗粒分布和装填方式，增加床层的空隙率，提高床层的容垢能力。
一个好的装填方案一定使床层有较大的空隙率。
乱堆的非球形颗粒床层空隙率往往大于球形颗粒，所以固定床催化剂通常采用形状与球形相差较大的三叶草形。
此外，在催化剂上方采用除垢篮或级配剂，阻止系统杂质进入催化剂床层，引起压降增大。
除垢篮最初应用于加氢装置，后来由于它在容垢方面的显著作用而被应用到其他装置。
除垢篮一般均匀地布置在床层上外表，篮周充填适量的大颗粒瓷球。
它的主要作用就是过滤掉原料中的杂质，防止杂质进入催化剂床层。
流态化原理-影响流化速度因素、临界流化速度计算教案
第5讲影响流化速度因素、临界流化速度计算一、教学目标1、掌握影响流化过程的因素；2、认识并掌握流体通过流化床的压降；3、认识并掌握临界流化速度和带出速度的计算二、教学重点1、影响流化过程的因素；2、流化床的压降；3、临界流化速度计算；4、带出速度计算；三、教学难点1、临界流化速度计算；2、带出速度计算；四、教学内容和要点1、影响流化过程的因素✧颗粒粒度及其分布颗粒粒径的分布对流化状态有重要的影响，但采用何种粒径和形状的颗粒首先要考虑工艺过程的要求✧颗粒粒度分布对流化特性参数的影响✧颗粒粒径对壁面换热的影响同一速度下，细颗粒床对壁面换热系数比粗颗粒床大，低速下，细颗粒床换热系数随速度的增加气增加比粗颗粒床快，但超过一定速度后，细颗粒床的换热系数降低的也快。
✧颗粒和流体热物性对换热的影响2、流体通过床层的压降✧流体通过固定床的压降与流体质量流率、流体密度、流体黏度、床径、颗粒直径、床层有效空隙率、颗粒形状系数、颗粒表面粗糙度、床层高度等。
✧ 流化床的压降✧ 临界流化速度的测定✧ 临界流化速度的计算公式一： 06.088.094.082.1)(00923.0gg s p mf d u ρμρρ-= 公式二：g d u g s p mf μρρ1650)(2-= 20Re ,<m f p g d u g g s p mf ρρρ5.24)(22-= 1000Re ,>mf p公式三：a bAr a u d g mf p mf p -+==2,/Re μρ ✧ 带出速度的计算公式一： μρρ18)(2'g s p t gd u -=公式二：gD g s p t C g d u ρρρ)(34-⨯= ✧ 带出速度与临界流化速度之比大致在9-90的范围内，颗粒越小，其比值越大✧ 操作速度的选择一般操作速度与临界流化速度之比在1.5-10范围内，或按操作速度与带出速度在0.1-0.4来选取。
化工原理之流体通过颗粒层的流动概述
4.4.2.1板框过滤机
如果将非洗涤板编号为1、框为2、洗涤板为3，则板框的组合方 式服从1—2—3—2——1—2—3之规律。组装之后的过滤和 洗涤原理如图所示。
4.4.2.1 板框过滤机
滤液的排出方式有明流和暗流之分，若滤液经由每块板底 部旋塞直接排出，则称为明流（显然，以上讨论以明流为 例）；若滤液不宜暴露于空气中，则需要将各板流出的滤液 汇集于总管后送走，称为暗流。 说明：
4.2.2.5 回转真空过滤机
在水平安装的中空转鼓表面上覆以滤布，转鼓下部浸入盛有悬浮
液的滤槽0中.1 ~并3r以/ min
的转速转动。转鼓内分12个扇形格，
每格与转鼓端面上的带孔圆盘相通。此转动盘与装于支架上的固定
盘藉弹簧压力压紧叠合，这两个互相叠合而又相对转动的圆盘组成
一付分配头。转鼓表面的每一格按顺时针方向旋转一周时，相继进
数 ，就其物理意义而言称为固定床的流动摩擦系数。
4.3.1颗粒床层的简化模型
（3）模型的检验和模型参数的估值
当床 层 雷 诺 数Re deu1 u 2 时 实 验 数 据 符 合 下 式
4 a(1 )值为5.K0。 的可能误差不超过10%。
4.4.2.3转筒过滤机
③当这些小孔凹槽4相对时，这几个小孔对应的连通 管及相应的转筒表面与压缩空气吹气相连，压缩空 气经连通管从内向外吹向滤饼，此为吹松。
④随着转筒的转动，这些小孔对应表面上的滤饼又与 刮刀相遇，被刮下。此为卸渣。继续旋转，这些小 孔对应的又重新浸入滤浆中，这些小孔又与固定盘 上的凹槽2相对，又重新开始一个操作循环。
A0
流动截面积 床层截面积
床层截面积A-颗粒所占的平均截面积A P 床层截面积A
1
AP A
化工原理简答题
V 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 μ4.什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。
华东理工大学1991-2010考研化工原理试题
华东理工大学二00五年硕士研究生入学考试试题考试科目代码及名称：461化工原理（含实验）（答案必须写在答题纸上，写在试题上无效）考试科目代码及名称：461化工原理（共150分）一、简答题：（30分）1．非牛顿流体中，塑性流体的特点是什么？2．试列举出三种搅拌器放大的准则。
3．加快过滤速率的途径有哪些？4．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de 的计算式。
5．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？为什么？6．蒸发器提高液体循环速度的意义有哪些？7．筛板塔的汽液接触状态有哪三种，各有什么特点？8．简述填料塔载点、泛点的概念。
9．简述萃取过程中选择溶剂的基本要求有哪些？10．湿球温度与绝热饱和温度的物理意义有何区别？二、流体流动计算（30分）如图示常温水由高位槽流向低位槽，管内流速1.5rn/s，管路中装有一个孔板流量计和一个截止阀，己知管道为中υ57×3.5mm的钢管，直管与局部阻力的当量长度（不包括截止阀）总和为60m，截止阀在某一开度时的局部阻力系数ξ为7.5。
设系统为稳定湍流。
管路摩擦系数λ为0.026。
求：(1）管路中的质量流量及两槽液面的位差ΔZ;(2）阀门前后的压强差及汞柱压差计的读数R2。
若将阀门关小，使流速减为原来的0.8倍，设系统仍为稳定湍流，λ近似不变。
问：(3)孔板流量计的读数R1变为原来的多少倍（流量系数不变）？截止阀的ξ变为多少？(4)定性分析阀门前a点处的压强如何变化？为什么？三、吸收计算（30分）用CO2水溶液的解吸来测定新型填料的传质单元高度H OG值。
实验塔中填料层高度为2.0m，塔顶入塔水流量为5000kg水/h，CO2浓度为7×10-5（摩尔分率），塔底通入不含CO2的新鲜空气，用量为8kg/ h，现测得出塔液体浓度为3×10-6（摩尔分率），相平衡关系为y=1240x(摩尔分率），试求：(1)出塔气体（摩尔分率）浓度；(2)该填料的H OG值；(3)现若将气体用量增加20%，且设H OG不变，则出塔液体、气体浓度将各为多少?四、精馏计算（30分）常压下，将乙醇-水混合物（其恒沸物含乙醇摩尔分率为0.894）加以分离。
第三章 流体-固体颗粒间的运动和流态化
3.2 固体颗粒在流体中的运动-沉降
两相物系的沉降分离，指在某种力场中利用分散 相和连续相之间的密度差异，使之发生相对运动而实 现分离的操作过程。其中依靠重力的称为重力沉降， 依靠离心力的称为离心沉降。
若过滤介质阻力可忽略不计，则有：
5、恒速过滤 特点：过滤速率 不变。
若过滤介质阻力可忽略不计，则有：
四、过滤常数的测定 恒压过滤时:
若以 τ/q - q 作图，可得一直线，由直线斜率可求得 K 。
五、过滤设备 以压力差为推动力:如板框过滤机等
以离心力为推动力：如各种离心机等。
降尘室结构简单，流动阻力小，但体积庞大，分离效 率低，通常只适用于分离粒度大于50μm的粗颗粒，一 般作为预除尘使用。多层降尘室虽能分离较细的颗粒且 节省地面，但清灰比较麻烦。
降尘室面积计算
例4：欲用降尘室净化温度为20℃、流量为2500m3/h 的常压空气，空气中所含灰尘的密度为1800kg/m3，要 求净化后的空气中不含有直径大于10μm的尘粒，试求 所需沉降面积为多少？若降尘室底面的宽为2m，长为
3、影响过滤常数的因素： ①滤饼的性质：可压缩滤饼的压缩指数，空隙率 和比表面（单位体积颗粒具有的表面积）。 ②滤浆的性质：滤浆的浓度、粘度等。
③推动力即压差。对于指定的悬浮液，只有当操 作压差不变时，过滤常数才是常数。
4、恒压过滤（压强差恒定）
特点：过滤常数 K 不变，滤饼不断增厚，阻力不断增 加，过滤速度逐渐变小。
球形度：具有相同体积的球形颗粒与非球形颗粒的表 面积之比。
非球形颗粒的体积当量直径： 计算非球形颗粒的压降时，用 φdpe代替 dp 即可。
化工原理简答题
沉降1.流化床的压降与哪些因素有关？g )(A mp 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。
因为气体年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 μ4.什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。
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de
4 通道截面积 le 润湿周边 le
4 床层的流通空间 细管的全部内表面
以1m3床层体积为计算基准，则：
4 4 de aB a(1 )
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2. 流体压降的数学模型
hf
p
le
de
u12 2
u1——流体在细管内的流速
u u1
u1
u
u ——空床流速 (表观流速)
Re 2
P L
K
(1
)2 3
a2
u
——Kozeny方程
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(2) Ergun方程
Ergun实验得到
4.17 0.29
Re
150 (1 )2 u 1.75 (1 ) u2
L
3d
2 p
3dp
Re 0.17 : 420 (3) 影响床层压降的因素：
操作状况u
流体性质μ、ρ 影响最大的是ε 床层特性ε、a
4. 因次分析法和数学模型法的比较（自学）
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L
le L
(u )2 ε 2
a(1 ) 4
(
le 8L
)
(1
3
)a
u2
(1
3
)a
u
2
le
8L
——模型参数
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3. 模型的检验和模型参数的估计
(1) Kozeny方程
Kozeny实验得到K来自ReK 5.0
Re deu1 u 4 a(1 )
把 代入得：
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第三节 流体通过固定床的压降
一、颗粒床层的简化模型
1. 床层的简化物理模型
把床层中的不规则通道简化成长度为Le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表面； (2) 细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙容 积。
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虚拟细管的当量直径：