化工原理第三章习题课及答案
化工原理第三章习题及答案

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r u d u ts r 2218)(⋅-=μρρ3. 球形度s ϕ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D 2、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C增大至原来的2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:______。
化工原理答案-第三章习题答案-150

第三章习题解答3-1 某圆柱形固定床填充的催化剂直径为p d ,高为h ,试求等体积的当量直径及球形度。
解:h d d e 2p 346ππ=,32p 23h d d e = ()p 312p p 2322218)24(23d h h d h d d h d P P +=⋅⋅+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=πππφ3-2 求20mm×20mm×25mm 的长方体颗粒的体积当量直径,表面积当量直径,比表面积当量直径及形状系数。
解:体积当量直径:mm V d ev 7.262520206633=⨯⨯⨯==ππ表面积当量直径:mm Sd es 8.282)252020202020(=⨯⨯+⨯+⨯==ππ比表面积当量直径:mm S V a d ea 1.232)252020202020(252020666=⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯=== 形状系数:86.08.287.26222222=====es ev es ev P s d d d d S S ππφ 3-3 由边长皆为2mm 的立方体,直径和高度均为2mm 的圆柱体及直径为3mm 的球体各10kg 组成的均匀颗粒床层,床层直径为0.2m ,高度为 1 m 。
已知颗粒的密度皆为1900kg/m 3,求床层的空隙率和颗粒的平均比表面积。
解: 床层体积:3220314.012.044m h d V b =⨯⨯==ππ颗粒体积:30158.01900310m V P =⨯= 床层空隙率:497.00314.00158.00314.0=-=-=bpb V V V ε 颗粒的平均比表面积:3球柱立a a a a ++=-13000002.0002.0002.06002.0002.0-=⨯⨯⨯⨯=m a 立 1223000002.0)002.0(4002.02)002.0(4-=⨯⨯⋅+⨯⨯=m a πππ柱 1322000003.066003.0003.0-==⨯⨯=m a ππ球 11 2.67676232000300030003---==++=++=mm m a a a a 球柱立 3-4 某形状近似球形的微小固体颗粒,其沉降运动处于斯托克斯定理区,试计算(1)该颗粒在20℃与200℃的常压空气中的沉降速度之比为多少?(2)该颗粒在20℃与50℃的水中的沉降速度之比为多少?[(1)1.44,(2)0.55]解:(1)20℃空气的粘度s Pa ⋅⨯=-51081.1μ,200℃空气的粘度s Pa ⋅⨯=-5'106.2μ,因沉降速度处于斯托克斯定律区,ρρ>>p ,故()()()()44.11081.1106.2181855''''22'=⨯⨯=--=--=--μρρμρρμρρμρρs s s s t t g d gd u u (2)20℃水的粘度s Pa ⋅⨯=-3101μ,50℃水的粘度s Pa ⋅⨯=-3'1055.0μ,因沉降速度处于斯托克斯定律区,并考虑到液体的密度随温度变化很小,故()()()()55.01011055.0181833'''''22'=⨯⨯=≈--=--=--μμμρρμρρμρρμρρs s p p p p t t g d g d u u 无论是气体还是液体,温度的改变主要是通过粘度的变化而影响沉降速度。
化工原理 第三章传热习题答案

第三章 传热习题一、 填空题1.三层圆筒壁热传导过程中,最外层的导热系数小于第二层的导热系数,两层厚度相同。
在其他条件不变时,若将第二层和第三层的材料互换,则导热量变( ),第二层与第三层的界面温度变( )。
答:变小,变小。
2.在垂直冷凝器中,蒸汽在管内冷凝,若降低冷却水的温度,冷却水的流量不变,则冷凝传热系数( ),冷凝传热量( )。
答:减小,增加。
冷凝传热系数与温差的-1/4次方成正比,故温差增加,冷凝传热系数减小; 冷凝传热量与温差的3/4次方成正比,故温差增加,冷凝传热量增加。
3.在管壳式换热器中,热流体与冷流体进行换热,若将壳程由单程该为双程,则传热温度差( )。
答:下降4.在高温炉外设置隔热档板,挡板材料的黑度越低,则热损失越( )。
答:越小5.黑体的表面温度提高一倍,则黑体的辐射能力提高( )倍。
答:156.沸腾传热设备壁面越粗糙,汽化核心越( ),沸腾传热系数α越( )。
答:多,大7.苯在内径为20mm 的圆形直管中作湍流流动,对流传热系数为1270W/(m 2.℃)。
如果流量和物性不变,改用内径为30mm 的圆管,其对流传热系数变为( )W/(m 2.℃)。
答:612α=0.023nr P d8.0Re λ=0.023d λn S d W d Pr 4/8.02⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⋅⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡μρρα∝8.0)21(1⨯-+-d =8.1-dαα'=8.12030-⎪⎭⎫⎝⎛=0.482α'=0.482α=0.482⨯1270=612W/(2m ·℃)8.某液体在一直管内(忽略进口段的影响)稳定强制湍流流动,该管内径为20mm ,测得其对流传热系数为α,现将管内径改为27mm ,并忽略出口温度变化对物性所产生的影响。
⑴若液体的流速保持不变,管内对流传热系数为原传热系数的0.9417倍;⑵若液体的质量流量保持不变,管内对流传热系数为原传热系数的0.5826倍; 知: mm m d 20020.0== mm d 27=求: 12αα解:(1) 由 12u u =,np c du d ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅⋅=λμμρλα8.0023.0 得 9417.020*******.08.0122118.0128.0212=⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅==d d d d d d d d αα(2) 由 12W W =,uA V W ρρ==得 1122A u A u =,22112⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=d d u u所以()()8.02218.012218.011222118.01128.02212⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅==d dd d d d u d u d d d d u d d u d αα5826.027208.18.1216.1218.01221=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=d d d d d d d d9.在一内钢管为φ180⨯10mm 的套管换热器中,将流量为 3500kg/h 的某液态烃从100︒C 冷却到60︒C ,其平均比热为2380J/(kg ⋅K)。
化工原理分章试题与解答 第三章

第三章一、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。
(>,<,=) 答:μρρ18)(2-=s t g d u ,因为水的粘度大于空气的粘度,所以21u u <热空气的粘度大于冷空气的粘度,所以43u u <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) 。
答:上升,原因:粘度上升,尘降速度下降;体积流量上升,停留时间减少。
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)答:减小、减小、增大,减小。
ρξρρ3)(4-=s t dg u ,压强增加,气体的密度增大,故沉降速度减小, 压强增加,p nRTV =,所以气体的体积流量减小,气体的停留时间A V L u L t s /==,气体体积流量减小,故停留时间变大。
最小粒径在斯托克斯区)(18min ρρμ-=s t g u d ,沉降速度下降,故最小粒径减小。
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。
答:小于,小于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;1)0. 5;2)0.707;3)1s p -∆∝1)/(1τ,可得上述结果。
(完整版)化工原理第三章沉降与过滤课后习题及答案(1)

第三章 沉降与过滤沉 降【3-1】 密度为1030kg/m 3、直径为的球形颗粒在150℃的热空气中降落,400m μ求其沉降速度。
解 150℃时,空气密度,黏度./30835kg m ρ=.524110Pa s μ-=⨯⋅颗粒密度,直径/31030p kg m ρ=4410p d m -=⨯假设为过渡区,沉降速度为()(.)()./..1122223345449811030410179225225241100835p t p g u d m s ρρμρ--⎡⎤-⎡⎤⨯==⨯⨯=⎢⎥⎢⨯⨯⨯⎢⎥⎣⎦⎣⎦验算 .Re ..454101790.835=24824110p t d u ρμ--⨯⨯⨯==⨯为过渡区【3-2】密度为2500kg/m 3的玻璃球在20℃的水中和空气中以相同的速度沉降。
试求在这两种介质中沉降的颗粒直径的比值,假设沉降处于斯托克斯定律区。
解 在斯托克斯区,沉降速度计算式为()/218t p p u d g ρρμ=-由此式得(下标w 表示水,a 表示空气)()()2218= p w pw p a pat w ad d u g ρρρρμμ--=pw pad d =查得20℃时水与空气的密度及黏度分别为./,.339982 100410w w kg m Pa sρμ-==⨯⋅./,.35120518110a a kg m Pa sρμ-==⨯⋅已知玻璃球的密度为,代入上式得/32500p kg m ρ=.961pw pad d ==【3-3】降尘室的长度为10m ,宽为5m ,其中用隔板分为20层,间距为100mm ,气体中悬浮的最小颗粒直径为,气体密度为,黏度为10m μ./311kg m ,颗粒密度为4000kg/m 3。
试求:(1)最小颗粒的沉降速度;(2)若需要.621810Pa s -⨯⋅最小颗粒沉降,气体的最大流速不能超过多少m/s? (3)此降尘室每小时能处理多少m 3的气体?解 已知,/./.6336101040001121810pc p d m kg m kg m Pa sρρμ--=⨯===⨯⋅,,(1) 沉降速度计算 假设为层流区().()(.)./.26269811010400011001181821810pc p t gd u m sρρμ---⨯⨯-===⨯⨯验算 为层流..Re .66101000111000505221810pc t d u ρμ--⨯⨯⨯===<⨯,(2) 气体的最大流速。
【免费下载】化工原理第3章 课后习题参考答案

根据 d50 = 0.27[μD/u t(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·ρu i2/2 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 + 2VV e= 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。
⑴虚拟滤液体积Ve由过滤方程式 V2 + 2VV e= KA2θ过滤5min得滤液1L(1×10-3)2 + 2×10-3 V e= KA2×5 ①过滤10min得滤液1.6L(1.6×10-3)2 + 2×1.6×10-3 V e= KA2×10 ②由①②式可以得到虚拟滤液体积V e= 0.7×10-3 KA2= 0.396⑵过滤15分钟假设过滤15分钟得滤液V'V'2 + 2V'V e= KA2θ'V'2 + 2×0.7×10-3V'= 5×0.396V' = 2.073×10-3∴再过滤5min得滤液△V = 2.073×10-3 -1.6×10-3 = 0.473×10-3 m3=0.473L8.以小型板框压滤机对碳酸钙颗粒在水中的悬浮液进行过滤实验,测得数据列于本题附表。
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:______。
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。
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