新版化工原理习题答案(03)第三章 非均相混合物分离及固体流态化-题解(试题学习)
化工原理 第三章 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 15.（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/ Rep7.（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_________________ 。
化工原理第三章习题及参考答案
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ϕ3. 球形度s4. 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dcD2、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1.5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ＢＣ与转动盘紧密接触的固定盘Ｄ8A d p＝6V/A此处V为非球形颗粒的体积，AB d p＝(6V/π)1/3(9、在讨论旋风分离器分离性能时，分割直径这一术语是指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。
，u T，r有关p，u T，r，k有关pA。
A有关TA13。
现将转速度降低一半，其他条件不变,则其生产能力应为____________。
A 5m3/hB 2.5m3/hC 10m3/hD 3.54m3/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。
柴诚敬《化工原理》(第2版)配套题库章节题库非均相混合物分离及固体流态化【圣才出品】
第3章非均相混合物分离及固体流态化1．某球形颗粒直径为40μm，密度为4000kg/m3。
在水中作重力沉降。
试求（1）该颗粒在20℃水中的沉降速度为多少？（2）直径为80μm的该类颗粒在20℃水中的沉降速度为多少？（3）直径为40μm的该类颗粒在50℃的水中沉降速度为多少？（4）与直径为40μm的球形颗粒同体积的立方体颗粒在20℃水中的沉降速度为多少？解：（1）20℃时水的黏度为1×10－3Pa·S。
假设颗粒沉降运动处在层流区，用Stokes 公式计算沉降速度如下：校核沉降运动是否处在层流区：所以，该颗粒沉降运动的确处在层流区，以上计算有效。
（2）颗粒直径加倍而其他条件均不变。
假定此时沉降运动仍处于层流区，由Stokes公式可知：，于是：校核沉降运动是否处在层流区：由于颗粒雷诺数正比于颗粒直径与沉降速度的乘积，故所以，该颗粒沉降运动仍处在层流区，以上计算有效。
（3）50℃时水的黏度为0.549×10－3Pa·S，密度ρ＝988kg/m3。
假设沉降运动处在层流区，由Stokes公式可知：校核沉降运动是否处在层流区：所以，该颗粒沉降运动的确处在层流区，以上计算有效。
（4）因该立方体颗粒与上述球形颗粒体积相等，故该颗粒的当量直径与球形颗粒相同，de＝40μm。
立方体颗粒的边长为：立方体颗粒的形状系数为：为求立方体颗粒沉降速度表达式，列该颗粒受力平衡方程式如下：式中，A指立方体颗粒的最大投影面积：由试差法求沉降速度，设沉降速度u t＝0.0018m/s．则颗粒雷诺数：根据形状系数0.807可得再设u t＝0.00164m/s，则查得，故近两次计算结果接近，试差结束，沉降速度为0.00161m/s。
2．采用降尘室回收常压炉气中所含球形固体颗粒。
降尘室底面积为10m2，高1.6m。
操作条件下气体密度为0.5kg/m3，黏度为2.0×10－5Pa·S，颗粒密度为3000kg/m3。
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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：(含答案)第三章 非均相物系的分离
第三章 非均相物系的分离一、填空题：1．⑴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°C 升至50°C ，则其沉降速度将 。
⑵降尘室的生产能力只与降尘室的 和 有关，而与 无关。
解⑴下降 ⑵长度 宽度 高度2．①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 ，气流速度 ，生产能力 。
②在滞流（层流）区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的 次方成正比；在湍流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的 次方成正比。
解①增加一倍 ， 减少一倍 ， 不变 ②2 ， 1/2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3．已知q 为单位过滤面积所得滤液体积V/S ，e e e S V q V /，为为过滤介质的当量滤液体积（滤液体积为e V 时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力），在恒定过滤时，测得2003740/+=∆∆q q τ，过滤常数K ＝ ，e q = 。
解0.000535 ， 0.05354．⑴间歇过滤机的生产能力可写为Q ＝V/∑τ，此外V 为 ，∑τ表示一个操作循环所需的 ，∑τ等于一个操作循环中 ， 和 三项之和。
一个操作循环中得到的滤液体积 ，总时间 ，过滤时间τ ，洗涤时间τw ， 辅助时间τD⑵．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⑶．过滤机操作循环中，如辅助时间τ越长则最宜的过滤时间将 。
⑶ 越长(4). 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5．⑴在过滤的大部分时间中， 起到了主要过滤介质的作用。
⑵最常见的间歇式过滤机有 和 连续式过滤机有 。
⑶在一套板框过滤机中，板有 种构造，框有 种构造。
03化工原理第三章习题答案
3-1、试求直径μm 70，密度为3m 650kg 2−⋅的球形石英粒子，在C 200水中及在C 200空气中的沉降速度。
（答：13s m 1079.6−−⋅×，11s m 1097.3−−⋅×）解：⑴在C 20°水中的沉降速度先假定此沉降属层流区，可按斯托克斯定律求t u ，查表得C 20°水的3m kg 2.998−⋅=ρ，s Pa 10004.13⋅×=−µ，()()()133262s m 1079.610004.1188.92.9982650107018−−−−⋅×=×××−××=−=µρρg d u s t 复核：147.010004.12.9981079.61070Re 336<=×××××==−−−µρt t du 与假定相符；⑵在C 20°空气中的沉降速度先假定此沉降属层流区，按按斯托克斯定律求t u ，查表得C 20°空气的3m kg 205.1−⋅=ρ，s Pa 1081.15⋅×=−µ，()()()15262s m 39.01081.1188.9205.12650107018−−−⋅=×××−××=−=µρρg d u s t 复核：182.11081.1205.139.01070Re 56>=××××==−−µρt t du 与假定不符，再设该沉降属于过渡区，按艾伦定律求t u ，()6.0Re 27.0t s t g d u ρρρ−=()()6.0682.1205.18.9205.12650107027.0×−×=−1111097.3s m 397.0−−−⋅×=⋅=s m 复核：864.11081.1205.1397.01070Re 56=××××==−−µρt t du 属于过渡区，与假定相符。
化工原理第三章
化工原理第三章第三章非均相混合物分离及固体流态化练习题一、填空题1. 球形颗粒在静止流体中作重力沉降，经历________和_______两个阶段。
沉降速度是指_______阶段，颗粒相对于流体的运动速度。
加速运动等速运动等速运动（每个空1分，共3分）2. 在滞留区，球形颗粒的沉降速度u t 与其直径的______次方成正比；而在湍流区，u t 与其直径的______次方成正比。
2 1/2 （每个空1分，共2分）3. 降尘室内，颗粒可被分离的必要条件是_____________________________；而气体的流动应控制在__________________流型。
气体在室内的停留时间θ≥颗粒的沉降时间θt 。
(2分)滞流（1分）（共3分）4. 在规定的沉降速度u t 条件下，降尘室的生产能力只取决于_____________而与其__________________无关。
降尘室底面积 (2分) 高度（1分）（共3分）5. 除去气流中尘粒的设备类型有__________、___________、__________等。
降尘室惯性除尘旋风分离器（每个空1分，共3分）6. 过滤常数K 是由__________及___________决定的常数；而介质常数q e 与θe 是反映________________的常数。
物料特定过滤压强差过滤介质阻力大小（每个空1分，共3分）7. 工业上应用较多的压滤型间歇过滤机有__________与___________；吸滤型连续操作过滤机有________________。
板框压滤机加压叶滤机转筒真空过滤机（每个空1分，共3分）8. 根据分离方式（或功能），离心机可分为__________、________和___________三种基本类型；而据分离因数的大小，离心机可分为__________、________和___________。
过滤式沉降式分离式常速离心机高速离心超高速离心机（每个空1分，共6分） 9. 过滤操作有________和___________两种典型方式。
化工原理考试题及答案
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***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 0.5 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 0.5。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
非均相混合物分离及固体流态化习题答案
第三章 非均相混合物分离及固体流态化1．颗粒在流体中做自由沉降，试计算（1）密度为2 650 kg/m 3，直径为0.04 mm 的球形石英颗粒在20 ℃空气中自由沉降，沉降速度是多少（2）密度为2 650 kg/m 3，球形度6.0=φ的非球形颗粒在20 ℃清水中的沉降速度为0.1 m/ s ，颗粒的等体积当量直径是多少（3）密度为7 900 kg/m 3，直径为6.35 mm 的钢球在密度为1 600 kg/m 3的液体中沉降150 mm 所需的时间为 s ，液体的黏度是多少解：（1）假设为滞流沉降，则：2s t ()18d u ρρμ-=查附录20 ℃空气31.205kg/m ρ=，s Pa 1081.15⋅⨯=-μ，所以，()()()m 1276.0s m 1081.11881.9205.126501004.018523s 2t =⨯⨯⨯-⨯⨯=-=--μρρg d u 核算流型：3t 51.2050.12760.04100.3411.8110du Re ρμ--⨯⨯⨯===<⨯ 所以，原假设正确，沉降速度为0.1276 m/s 。
（2）采用摩擦数群法()()s 123t 523434 1.81102650 1.2059.81431.93 1.2050.1g Re u μρρξρ---=⨯⨯-⨯==⨯⨯依6.0=φ，9.431Re1=-ξ，查出：t et 0.3u d Re ρμ==，所以： 55e 0.3 1.8110 4.50610m 45μm 1.2050.1d --⨯⨯==⨯=⨯（3）假设为滞流沉降，得：2s t()18d g u ρρμ-=其中 s m 02049.0m 32.15.0t ===θh u 将已知数据代入上式得：()s Pa 757.6s Pa 02049.01881.91600790000635.02⋅=⋅⨯⨯-=μ核算流型 t 0.006350.0204916000.0308116.757du Re ρμ⨯⨯===< 2．用降尘室除去气体中的固体杂质，降尘室长5 m ，宽5 m ，高4.2 m ，固体杂质为球形颗粒，密度为3000 kg/m 3。
化工原理作业答案
3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。
若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备内绝对压力 绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=⨯-⨯ （2）真空表读数真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=⨯-⨯5．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 ρ13．如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。
已知储罐内液面维持恒定，其上方压力为1.0133⨯105 Pa 。
流体密度为800 kg/m 3。
精馏塔进口处的塔内压力为1.21⨯105 Pa ，进料口高于储罐内的液面8 m ，输送管道直径为φ68 mm ⨯4 mm ，进料量为20 m 3/h 。
料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg ，求泵的有效功率。
解：在截面-A A '和截面-B B '之间列柏努利方程式，得2211221e 2f 22p u p u gZ W gZ h ρρ+++=+++∑ ()s m 966.1m 004.02068.0414.33600204πkgJ 700m 0.8Pa 1021.1Pa 100133.1222f1125251=⨯-⨯====≈=-⨯=⨯=∑d VA V u hu Z Z p p ；；；；()222121e 21f 2p p u u W g Z Z h ρ--=++-+∑()()768.9WW 173800360020kg J 175kg J 704.7893.146.2kgJ 700.88.92966.1800100133.121.1e s e 25=⨯⨯===+++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯++⨯-=W w N W e19．用泵将2×104 kg/h 的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。
化工原理期末考试第三章练习题及答案
第三章 非均相物系分离一、填空1．描述单个非球形颗粒的形状和大小的主要参数为 球形度 ， 当量直径 。
2．固体颗粒在气体中自由沉降时所受的力有 重力 ， 浮力 ， 阻力力。
固体颗粒的自由沉降分为 加速 阶段、 匀速 阶段。
3．降尘室的设计原则是 气体的停留时间 大于等于颗粒的沉降时间。
4．理论上降尘室的生产能力与 底面积 和 沉降速度 有关，而与 高度 无关。
5．过滤方式主要有 饼层过滤 、 深床过滤 、 膜过滤 。
6．板框过滤机由810mm ×810 mm ×25 mm 的20个框组成，则其过滤面积为 。
7．板框过滤机处理某悬浮液，已知过滤终了时的过滤速率E d dV )(θ为0.04s m /3，先采用横穿洗涤法洗涤10min ，洗涤时操作压力差与过滤时相同，洗水和滤液为相同温度的水，则洗涤速率W d dV )(θ为 0.01 s m /3，所消耗的洗水的体积为 6 3m 。
9．用38个635mm ×635 mm ×25 mm 的框构成的板框过滤机过滤某悬浮液，操作条件下的恒压过滤方程为：θ4210306.0-⨯=+q q ，式中q 的单位s m /3，θ的单位是秒。
则过滤常数K= ，e V = 。
10．流体通过固体颗粒床层时，当气体大于 临界速度 速度、小于 颗粒带出 速度时，固体颗粒床层为流化床。
11．流化床的两种流化形式为 、 。
12．流化床的不正常现象有 腾涌 、 沟流 。
13. 气力输送按气流压力分类，可分为 吸引式 和 压送式 。
按气流中固相浓度分类，可分为 稀相输送 和 密相输送 。
二、选择1.颗粒的球形度越 ② ， 说明颗粒越接近于球形。
①接近0 ②接近 1 ③ 大2. 在重力场中，微小颗粒的沉降速度与 ④ 无关。
①颗粒的几何形状 ， ②颗粒的几何尺寸 ， ③流体与颗粒的密度 ④流体流速3.处于理想流化床的流化床阶段，随着气速的增大，床层高度： ① ，床层压降③ 。
新版化工原理习题答案(03)第三章_非均相混合物分离与固体流态化_题解
第三章非均相混合物分离及固体流态化1 .颗粒在流体中做自由沉降，试计算（1）密度为2 650 kg/m3，直径为0.04 mm的球形石英颗粒在 20 C 空气中自由沉降，沉降速度是多少？ （ 2 ）密度为2 650 kg/m 3,球形度 0.6的非球形颗粒在 20 C 清水中的沉降速度为 0.1 m/ s ，颗粒的等体积当量直径是多少？ （ 3）密度为7 900 kg/m 的液体中沉降150 mm 所需的时间为解：（1 ）假设为滞流沉降，则：d 2（ s）U t—183 20.04 10 3 1818 1.81 10 5核算流型:查附录20 C 空气31.205kg/m,1.81 10 5 Pa s ，所以,Re du t1.205 0.1276 0.04 10 3 1.81 10 50.34 所以，原假设正确，沉降速度为（2 ）采用摩擦数群法 0.1276 m/s s g 2 3 3 U t4 1.81 105 2650 Re 1- 1依 0.6, Re 1 431.9 , ,0.3 1.81 10 5 d e1.205 0.1(3 )假设为滞流沉降，得:d 2( s )g 18u t0.13431.9查出：Utde / R q ( 4.506105m 451.205 9.81 3 1.2052所以:其中u t h 0.15 7.32m s 0.02049m s 将已知数据代入上式得： 0.006352 7900 1600 9.81Pa s 18 0.02049 6.757Pa s核算流型 Re 4 O'00635O'02049 16006.7572 •用降尘室除去气体中的固体杂质，降尘室长 球形颗粒，密度为 3000 kg/m3。
气体的处理量为 0.030815 m , 3000 宽5 m ，高4.2 m ，固体杂质为（标准）m 3/h 。
试求理论上能完3，直径为6.35 mm 的钢球在密度为 1 600 kg/m7.32 s ，液体的黏度是多少?18 2650 12059^ms 0.1276ms全除去的最小颗粒直径。
化工原理(上)课后习题解答-天大柴诚敬主编
第一章 流体流动10．有一装满水的储槽，直径1.2 m ，高3 m 。
现由槽底部的小孔向外排水。
小孔的直径为4 cm ，测得水流过小孔的平均流速u 0与槽内水面高度z 的关系为： zg u 262.00=试求算（1）放出1 m 3水所需的时间（设水的密度为1000 kg/m 3）；（2）又若槽中装满煤油，其它条件不变，放出1m 3煤油所需时间有何变化（设煤油密度为800 kg/m 3）？ 解：放出1m 3水后液面高度降至z 1，则 ()m 115.2m 8846.032.1785.01201=-=⨯-=z z由质量守恒，得21d 0d M w w θ-+=，01=w （无水补充）200000.622w u A A gzA ρρ==（为小孔截面积）AZ M ρ= (A 为储槽截面积) 故有 0262.00=+θρρd dz A gz A即θd AA gzdz 062.02-= 上式积分得 ))((262.022112100z z A A g -=θ ()min 1.2s 4.126s 115.2304.0181.9262.0221212==-⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=18．某液体以一定的质量流量在水平直圆管内作湍流流动。
若管长及液体物性不变，将管径减至原来的1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍？ 解：流体在水平光滑直圆管中作湍流流动时 f p ∆=f h ρ∑ 或f h ∑=f p ∆/ρ=λ2b 2u L d ρ∑∑f1f2hh =（2b1b22112))()(u u d d λλ 式中 21d d =2 ，b2b1u u =（21d d）2 =4因此∑∑f1f2hh=221()(2)(4)λλ=3212λλ又由于 25.0Re316.0=λ12λλ=（25021.)Re Re =（0.251b12b2)d u d u =（2×25041.)=（0.5）0.25=0.841故∑∑f1f2hh=32×0.84=26.919．用泵将2×104 kg/h 的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。
化工原理非均相物系的分离和固体流态化习题
第三章非均相物系的分离和固体流态化一、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。
(＞，＜，＝)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） 。
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）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。
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；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 。
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 。
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液量就越 ，形成的滤饼厚度越 ，过滤阻力越 。
9．一降尘室长5M,宽2.5M,高1.1M,中间装有10块隔板,隔板间距为0.1M,现颗粒最小直径10m μ,其沉降速度为0.01m/s,欲将最小直径的颗粒全部沉降下来,含尘气体的最大流速不能超过____________m/s 。
化工原理考试题及答案
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
化工原理精品课
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
化工原理课后答案(中国石化出版社) 第3章 非均相物系的分离
第三章 非均相物系的分离1.混合煤粉颗粒群的筛分数据如下表2. 3.0.7，3/h ，4.为0.8m 压强为5． 解：20假 ()()()s m g d u S t 3626210524.7101.181881.9205.12500101018---⨯=⨯⨯⨯-⨯⨯=-=μρρ 校验11003.5101.18205.110524.71010Re 3636<⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==----μρt du p 在斯托克斯区假设成立，即颗粒的沉降速度为s m 310524.7-⨯6.求直径为1mm ，密度为2600kg/m 3的玻璃球在20℃水中的沉降速度。
解：20℃水的物性32.998m kg =ρ，S mPa ⋅=005.1μ假设沉降在斯托克斯区：()()()s m g d u S t 8686.010005.11881.92.9982600101183232=⨯⨯⨯-⨯⨯=-=--μρρ 校2.9988686.01013⨯⨯⨯-ρt du假 s m147校在用课本提供的 u 即26885.0则 s m u t 1529.0= 校验9.15110005.12.9981529.0101Re 33=⨯⨯⨯⨯==--μρt du在阿仑区假设成立，即颗粒的沉降速度为s m 147.07.用落球法测定油品的粘度。
今将直径为6.25mm 、密度为7900kg/m 3的钢球置于密度为880kg/m 3的油内，并测得该钢球在6.35s 的时间内下降25cm 的距离。
试计算此油的粘度。
解：s m u t 0394.035.610252=⨯=- 假设沉降在斯托克斯区：()ρρ2gd u S t -=则S校假8.用高，粉尘的密度为解：对假 ()()m g u d S t 4310606.181.9779.02000111.11053.218 18--⨯=⨯-⨯⨯⨯=-=ρρμ 校验1495.51053.2779.0111.110606.1Re 54>=⨯⨯⨯⨯==--μρt du假设不成立，再假设在阿仑区：()29.043.071.014.178.0ρμρρ-=s t d u()()()m u d S s t414.171.029.043.0514.171.029.043.010077.2 2.998260078.0779.01053.2111.178.0--⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⨯⨯⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=ρρρμ校验105.71053.2779.0111.110077.2Re 54=⨯⨯⨯⨯==--μρt du在阿仑区假设成立，即颗粒的临界直径为m μ77.20。
化工原理——非均相物系的分离习题及答案
化工原理——非均相物系的分离习题及答案第三章非均相物系的分离一、选择与填空1、在滞流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的＿＿次方成正比，在湍流区颗粒的沉降速度与颗粒直径的＿＿次方成正比。
2、在恒压过滤时，如介质阻力不计，过滤压差增大一倍时同一时刻所得滤液量__________。
A 增大至原来的2倍B 增大至原来的4倍C 增大至原来的2倍 D增大至原来的1.5倍3、过滤基本方程式是基于＿＿＿＿推导出来的。
A 滤液在介质中呈湍流流动B 滤液在滤渣中呈湍流流动C 滤液在介质中呈层流流动D 滤液在滤渣中呈层流流动4、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5、叶滤机洗涤速率与最终过滤速率的比值为（）。
A 1/2B 1/4C 1/3D 16、过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩进行恒速过滤，如滤液量增大一倍，则（）。
CA操作压差增大至原来的倍 B操作压差增大至原来的4倍C操作压差增大至原来的2倍 D操作压差保持不变7、在降尘室中除去某粒径的颗粒时，若降尘室高度增加一倍，则颗粒的沉降时间____，气流速度____，生产能力____。
8、沉降雷诺准数Ret越大，流体粘性对沉降速度的影响____。
9、一球形石英粒子在空气中作滞流自由沉降。
若空气温度由20℃提高至50℃，则其沉降速度将____。
10、含尘气体通过长4m、宽3m、高1m的降尘室，颗粒的沉降速度为0.03m/s，则降尘室的最大生产能力为____m3/s。
11、根据过滤基本方程式（说明提高过滤机生产能力的措施是（最少写出三条）____、____、____。
12、以下说法中正确的是（）A． B. C. D.13、在板框压滤机中，若过滤压力差增加一倍，则过滤速率变为原来的___倍，生产能力为___倍。
（过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩）14、恒压过滤某种悬浮液（介质阻力可忽略，滤饼不可压缩），已知10min单位过滤面积上得滤液0.1m3。
化工原理试题 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 15.（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/ Rep7.（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_________________ 。
化工原理第3章课后习题参考答案
第三章非均相物系的分离和固体流态化3. 在底面积为40m²的除尘室内回收气体中的球形固体颗粒。
气体的处理量为3600m³/h，固体的密度ρs=3600kg/m³，操作条件下气体的密度ρ=1.06kg/m³，粘度为3.4×10-5Pa•s。
试求理论上完全除去的最小颗粒直径。
解：理论上完全除去的最小颗粒直径与沉降速度有关。
需根据沉降速度求。
1）沉降速度可根据生产能力计算ut = Vs/A= (3600/3600)/40 = 0.025m/s （注意单位换算）2）根据沉降速度计算理论上完全除去的最小颗粒直径。
沉降速度的计算公式与沉降雷诺数有关。
（参考教材P148）。
假设气体流处在滞流区则可以按ut = d2（ρs- ρ）g/18μ进行计算∴dmin2 = 18μ/（ρs- ρ）g ·ut可以得到dmin= 0.175×10-4 m=17.53）核算Ret = dminutρ/μ< 1 ，符合假设的滞流区∴能完全除去的颗粒的最小直径d = 0.175×10-4 m = 17.5 μm5. 含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m³，气体流量为1000m³/h，粘度为3.6×10-5Pa•s密度为0.674kg/m³，采用如图3-8所示的标准型旋风分离器进行除尘。
若分离器圆筒直径为0.4m，试估算其临界直径，分割粒径及压强降。
解：P158图3-7可知，对标准旋风分离器有：Ne = 5 ，ξ= 8.0 B = D/4 ，h = D/2(1) 临界直径根据dc = [9μB/(πNeρsui )]1/2 计算颗粒的临界直径其中：μ=3.6×10-5Pa•s；B = D/4=0.1m；Ne = 5；ρs=2300kg/m³；将以上各参数代入，可得dc = *9μB/(πNeρsui )+1/2 = *9×3.6×10×0.25×0.4/(3.14×5×2300×13.89)+1/2= 8.04×10-6 m = 8.04 μm（2）分割粒径根据d50 = 0.27[μD/ut（ρs- ρ）]1/2 计算颗粒的分割粒径∴d50 = 0.27[3.6×10-5×0.4/(13.889×2300)]1/2= 0.00573×10-3m = 5.73μm（3）压强降根据△P = ξ·ρui2/2 计算压强降∴△P = 8.0×0.674×13.8892/2 = 520 Pa7、实验室用一片过滤面积为0.1m2的滤叶对某种颗粒在水中的悬浮液进行实验，滤叶内部真空读为500mmHg，过滤5min的滤液1L，又过滤5min的滤液0.6L，若再过滤5min得滤液多少？已知：恒压过滤，△P =500mmHg ，A=0.1m，θ1=5min时，V1=1L；θ2=5min+5min=10min 时，V2=1L+0.6L=1.6L求：△θ3=5min时，△V3=？解：分析：此题关键是要得到虚拟滤液体积，这就需要充分利用已知条件，列方程求解思路：V2 + 2VVe= KA2θ（式中V和θ是累计滤液体积和累计过滤时间），要求△V3，需求θ3=15min时的累计滤液体积V3=？则需先求Ve和K。
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第三章 非均相混合物分离及固体流态化
1．颗粒在流体中做自由沉降，试计算（1）密度为2 650 kg/m 3，直径为0.04 mm 的球形石英颗粒在20 ℃空气中自由沉降，沉降速度是多少？（2）密度为2 650 kg/m 3，球形度6.0=φ的非球形颗粒在20 ℃清水中的沉降速度为0.1 m/ s ，颗粒的等体积当量直径是多少？（3）密度为7 900 kg/m 3，直径为6.35 mm 的钢球在密度为1 600 kg/m 3的液体中沉降150 mm 所需的时间为7.32 s ，液体的黏度是多少？
解：（1）假设为滞流沉降，则：
2s t ()18d u ρρμ
-= 查附录20 ℃空气31.205kg/m ρ=，s Pa 1081.15⋅⨯=-μ，所以，
()()()m 1276.0s m 1081.11881.9205.126501004.01852
3s 2t =⨯⨯⨯-⨯⨯=-=--μρρg d u 核算流型：
3t 51.2050.12760.04100.3411.8110
du Re ρμ--⨯⨯⨯===<⨯ 所以，原假设正确，沉降速度为0.1276 m/s 。
（2）采用摩擦数群法
()()s 123t 523
434 1.81102650 1.2059.81431.93 1.2050.1g Re u μρρξρ---=
⨯⨯-⨯==⨯⨯ 依6.0=φ，9.431Re 1=-ξ，查出：t e t 0.3u d Re ρμ
==，所以： 5
5e 0.3 1.8110 4.50610m 45μm 1.2050.1
d --⨯⨯==⨯=⨯ （3）假设为滞流沉降，得：
2s t
()18d g u ρρμ-= 其中 s m 02049.0s m 32.715.0t ===θh u
将已知数据代入上式得：
()s Pa 757.6s Pa 02049
.01881.91600790000635.02⋅=⋅⨯⨯-=μ 核算流型
t 0.006350.020*******.0308116.757
du Re ρμ⨯⨯===< 2．用降尘室除去气体中的固体杂质，降尘室长5 m ，宽5 m ，高4.2 m ，固体杂质为球
形颗粒，密度为3000 kg/m 3。
气体的处理量为3000（标准）m 3/h 。
试求理论上能完全除去的最小颗粒直径。
（1）若操作在20 ℃下进行，操作条件下的气体密度为1.06 kg/m 3，黏度为1.8×10-5 Pa •s 。
（2）若操作在420 ℃下进行，操作条件下的气体密度为0.5 kg/m 3，黏度为3.3×10-5 Pa •s 。
解：（1）在降尘室内能够完全沉降下来的最小颗粒的沉降速度为：
m 03577.0s m 5
53600273202733000s v,t =⨯⨯+⨯==bl q u 设沉降在斯托克斯区，则：
2t ()0.0357718s d g u ρρμ
-== 55t s 1818 1.8100.03577 1.98510m 19.85μm ()(3000 1.06)9.81
u d g μρρ--⨯⨯⨯=⨯=--⨯ 核算流型：
5t t 51.985100.03577 1.060.041811.810
du Re ρμ--⨯⨯⨯===<⨯ 原设滞流区正确，能够完全除去的最小颗粒直径为1.985×10-5 m 。
（2）计算过程与（1）相同。
完全能够沉降下来的最小颗粒的沉降速度为：
m 0846.0s m 5
536002734202733000s v,t =⨯⨯+⨯==bl q u 设沉降在斯托克斯区，则：
55t s 1818 3.3100.0846 4.13210m 41.32μm ()(30000.5)9.81
u d g μρρ--⨯⨯⨯==⨯=--⨯ 核算流型：
5t t 54.132100.08460.50.052913.310
du Re ρμ--⨯⨯⨯===<⨯ 原设滞流区正确，能够完全除去的最小颗粒直径为4.132×10-5 m 。
3．对2题中的降尘室与含尘气体，在427 ℃下操作，若需除去的最小颗粒粒径为10 μm ，试确定降尘室内隔板的间距及层数。
解：取隔板间距为h ，令
t
L h u u = 则 t L h u u
= （1） s m 1017.0m 2
.45273427
27336003000s v,=⨯+⨯==bH q u 10 μm 尘粒的沉降速度。