第三章习题化工原理
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
第三章沉降与过滤练习题一、填空：1、旋风分离器分离的是混合物，旋液分离器分离的是混合物，它们都属于混合物。
2、过滤操作有两种方式过滤和过滤。
4、恒压过滤时，过滤速度随时间增加而，洗涤速率随时间增加而，操作压差将随时间增加而。
( A、增加B、减少C、不变) 5、板框压滤机的洗涤速率是过滤终了速率的倍，叶滤机的洗涤速率是过滤终了速率的倍。
6、恒压过滤某悬浮液，过滤1小时得滤液10m3,，若不计介质阻力，再过滤2小时可共得滤液m3。
8、离心分离因数Kc= ，其值大小表示性能。
二、计算1、密度为1030 Kg/m3、直径为400μm的球形颗粒在150℃的热空气中降落，求其沉降速度。
(1.8m/s)2、求直径为80μm的玻璃球在20℃水中等自由沉降速度，已知玻璃球的密度2500 Kg/m3，水的密度为1000 Kg/m3，水在20℃时的黏度为0.001 Pas (5.23×10-3m/s)3、密度为2500 Kg/m3的玻璃球在20℃的水中和空气中以相同的速度沉降，求在这两种介质中沉降的颗粒直径之比值，假设沉降处于斯托克斯区。
(9.61)4、一种测定粘度的仪器由一钢球及玻璃筒组成，测试时筒内充满被测液体，记录钢球下落一定距离的时间，球的直径为6mm，下落距离为200mm，测试一种糖浆时记下的时间间隔为7.32s，此糖浆密度为1300Kg/m3，钢球的密度为7900 Kg/m3，求此糖浆的粘度。
(4.74Pas)5、直径为0.08mm，密度为2469 Kg/m3的玻璃球在温度300K和101.3kpa的空气中沉降。
计算自由沉降速度。
另有球形闪锌矿颗粒，密度为1000 Kg/m3，同样在空气中沉降，若其自由沉降速度与上述玻璃球相同，计算该颗粒的直径。
(0.443m/s，6.05×10-5m)6、悬浮液中固体颗粒浓度为0.025kg悬浮液，滤液密度为1120 m3，湿滤渣与其中固体的质量之比为 2.5kg/kg，试求与 1 m3滤液相对应得干滤渣量ω，Kg/m3(29.9)7、一叶滤机过滤面积为0.2 m2，过滤压差为200KPa，过滤开始1小时得滤液20m3，又过滤1小时，又得滤液10m3，此时过滤终止，在原压差下用5 m3水洗涤滤饼，求洗涤时间。
(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。
新版化工原理习题答案第三章-非均相混合物分离及固体流态化-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/m\直径为0.04 mm的球形石英顆粒在20 °C空气中自由沉降，沉降速度是多少？（2）密度为2 650 kg/m;,，球形度 0 = 0.6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\克径为6.35 mm的钢球在密度为1 600 kg/n?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：18“查附录 20 °C 空气 p = 1.2O5kg/m\ //= 1.81 x IO'5Pa • s ,所以，“,=¥的吧:鵲眷吟9%沖276m方核算流型:=1.205X0.1276X004X10-=034<11.81X10'5所以,原假设正确，沉降速度为0. 1276 m/so（2）采用摩擦数群法4xl.81xl0-5 (2650-1.205)x9.81 $3x1.20 宁 xOf依0 = 0.6, ^Re"1 =431.9,查出：Re x =^A = o.3,所以:」O.3xl.81xlO-5in5 *d、= ------------- = 4.506 x 10 m = 45屮nc 1.205x0」(3)假设为滞流沉降，得：1/ = --------⑻，其中u{ = h/0 =0.15/7.32 m/s = 0.02(M9 m/s将已知数据代入上式得：J）.00635'（7900J 600）5lp a s = 6.757Pa.s 18x0.02049核算流型n odu. 0.00635 x 0.02049 x 1600 n AOAO t -Re =匕_- = ----------------------- = 0.03081 < 1// 6.7572.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\气体的处理量为3000 （标准）m7h o试求理论上能完全除去的最小颗粒直径。
化工原理习题第三章 过滤 习题3
三非均相物系分离沉降速度计算3.1 计算直径为1mm的雨滴在20℃空气中的自由沉降速度。
应用Stokes方程计算液体粘度3.2 将直径为6mm的钢球放入某液体中，下降距离位200mm时，所经历时间为7.32秒，此液体密度为1300[Kg/m3],钢球密度为7900[Kg/m3]，求此液体粘度为多少厘泊？降沉室的计算,设计型3.3 欲用降尘室净化温度为20℃、流量为2500(m3/h)的常压空气,空气中所含灰尘的密度为1800(kg/m3),要求净化的空气不含有直径大于10μm的尘粒,试求所需沉降面积为多大?若降尘室的底面宽2m,长5m,室内需要设多少块隔板?3.4用一多层降沉室除去炉中的矿尘。
矿尘最小粒径为8μm,密度为4000[kg/m3 ]。
降尘室内长4.1m,宽1.8m,高4.2m。
气体温度为427℃,粘度为3.4×10 -5 [N·S/ m2 ],密度为0.5[kg/m3 ],若每小时的炉气量为2160标准m3 ,试确定降尘室内隔板的间距及层数? (沉降处于斯托克斯定律区)3.5 用一截面为矩形的沟槽从炼油厂的废水中分离其中油滴，拟回收直径为2mm以上的油滴，槽宽为4.5m，深度为0.8m；在出口端除油后的水可不断从下部排出，而汇聚成层的油则从顶部移出。
油的密度为870[Kg/m3]，水温为20℃，每分钟处理废水为26m3,求所需槽的长度。
降沉室计算,操作型3.6 降沉室高2m、宽2m、长5m，用于矿石焙烧炉的降尘。
操作条件下气体的流量为25000[m3/h]；密度为0.6[kg/m3],粘度为0.03cP,固体尘粒的密度为4500[kg/m3 ]，求此降沉室能除去最小颗粒直径?并估计矿尘中直径为50μｍ的颗粒能被除去的百分率？3.7 气流中悬浮某种球形微粒，其中最小微粒为10μm,沉降处于斯托克斯区。
今用一多层隔板降尘室分离此气体悬浮物,已知降尘室长10m,宽5m,共21层,每层高100mm。
《化工原理》第三章选择题汇总
《化工原理》第三章选择题汇总1、由重力沉降时，Rep在（）区时，颗粒的形状系数φ对沉降速度u t影响最大。
A、斯托克斯定律区：10-3<Rep<2B、艾伦定律区：2<Rep<500C、牛顿定律区：500<Rep<2×1052、直径为65微米的石英颗粒（密度为2600kg/m3）在20℃水中（密度为998kg/m3，粘度1cp）的沉降速度u t=( )m/s。
A、0.37B、0.037C、0.0037D、0.000373、在降尘室中，微粒在介质中的沉降过程为（）过程。
A、加速B、匀速C、先加速后匀速D、先加速后减速4、当固体微粒在大气中沉降是层流区域时，以（）的大小对沉降速度的影响最为显著。
A、颗粒密度B、空气粘度C、颗粒直径5、密度为3000kg/m3的粒子在60的空气（ρ=1.06kg/m3μ=2×10-5 pa.s）中沉降，则服从斯托克斯公式的最大直径为（）μmA、61B、6.1C、612D、无法确定6、球形粒子在重力作用下于流体层流区中沉降时的阻力系数为（）A、64/ReB、24/ReC、0.44D、17、固体微粒直径为0.315μm的悬浮液称为（）A、粗粒子悬浮液B、细粒子悬浮液C、浑蚀液D、胶体8、在滞流区颗粒的沉降速度正比于（）A、（p8-p）的1/2次方B、μ的零次方C、粒子直径的0.5次方D、粒子直径的平方9、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10、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11、欲提升降尘室的生产水平，主要的措施是（ ）A 、提升降尘室的高度B 、延长沉降时间C 、增大沉降面积12、要使微粒从气流中除去，必须使微粒在降尘室内的停留时间（ ）微粒的沉降时间A 、≥B 、≤C 、>D 、<13、以下说法不准确的是（ ）A 、降尘室的生产水平与设备底面积与含尘气流速度成正比B 、降尘室的生产水平与设备底面积与颗粒沉降速度成正比C 、与设备的高度无关14、以下对降尘室的描绘错误的选项是（ ）A 、结构简单B 、阻力小C 、处理量大D 、分离效率高15、光滑球形颗粒在滞流区沉降的速度正比于（ ）A 、ρρ-pB 、μC 、d pD 、d p 216、以下与降尘室生产水平无关的参数是（ ）A 、高度B 、长度C 、宽度D 、微粒沉降速度17、当微粒与流体的相对运动属于滞流时，旋转半径为1m ，切线速度为20m.s -1，同一微粒在上述条件下的离心沉降速度等于重力沉降速度的（ ）倍。
化工原理王志魁第五版习题解答：第三章 沉降与过滤
第三章沉降与过滤沉降【3-1】密度为1030kg/m 3、直径为400m μ的球形颗粒在150℃的热空气中降落，求其沉降速度。
解150℃时，空气密度./30835kg m ρ=，黏度.524110Pa sμ-=⨯⋅颗粒密度/31030p kg m ρ=，直径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 s ρμ-==⨯⋅./,.35120518110a a kg m Pa sρμ-==⨯⋅已知玻璃球的密度为/32500p kg m ρ=，代入上式得.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10m μ，气体密度为./311kg m ，黏度为.621810Pa s -⨯⋅，颗粒密度为4000kg/m 3。
试求：(1)最小颗粒的沉降速度；(2)若需要最小颗粒沉降，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..Re .66101000111000505221810pc t d u ρμ--⨯⨯⨯===<⨯．为层流(2)气体的最大流速max u 。
化工原理第三章沉降和过滤课后习题和答案解析
第三章 沉降与过滤沉 降【3-1】 密度为1030kg/m 3、直径为400m μ的球形颗粒在150℃的热空气中降落，求其沉降速度。
解 150℃时，空气密度./30835kg m ρ=，黏度.524110Pa s μ-=⨯⋅颗粒密度/31030p kg m ρ=，直径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 s ρμ-==⨯⋅ ./,.35120518110a a kg m Pa s ρμ-==⨯⋅已知玻璃球的密度为/32500p kg m ρ=，代入上式得.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10m μ，气体密度为./311kg m ，黏度为.621810Pa s -⨯⋅，颗粒密度为4000kg/m 3。
试求：(1)最小颗粒的沉降速度；(2)若需要最小颗粒沉降，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 s ρρμ--=⨯===⨯⋅,, (1) 沉降速度计算 假设为层流区().()(.)./.26269811010400011001181821810pc p t gd u m s ρρμ---⨯⨯-===⨯⨯验算..Re .66101000111000505221810pc t d u ρμ--⨯⨯⨯===<⨯． 为层流(2) 气体的最大流速max u 。
化工原理二第三章习题
泡罩型 优点：结构简单、造价低，板上液面落差小， 优点 ： 结构简单 、 造价低 ， 板上液面落差小 ， 气 筛孔型 体压降低，生产能力大，传质效率高。 体压降低，生产能力大，传质效率高。 缺点：筛孔易堵塞，不宜处理易结焦、 缺点 ： 筛孔易堵塞 ， 不宜处理易结焦 、 粘度大的 浮阀型 物料。 物料。 其它型： 其它型：
• 二、选择题 • 1．气液在塔板上有三种接触状态，优良的 ．气液在塔板上有三种接触状态， 接触状态是（），操作时一般控制在（）。 （），操作时一般控制在 接触状态是（），操作时一般控制在（）。 • ①鼓泡接触状态 ②泡沫接触状态 • ③喷射接触状态 • 2．板式塔塔板的漏液主要与（）有关，液 （）有关 ．板式塔塔板的漏液主要与（）有关， 沫夹带主要与（）有关，液泛主要与（） （）有关 沫夹带主要与（）有关，液泛主要与（） 有关。 有关。 • ①空塔气速 ②液体流量 ③板上液面落差 ④塔板间距
受液盘
单流型 双流型 溢流形式 U型流 阶梯型流
受液盘
单流型
双流型
受液盘
U 型流
阶梯型流
双流型塔板
有溢流塔板又分为： 有溢流塔板又分为：
泡罩型 筛孔型 浮阀型 其它型： 其它型：
优点：操作弹性较大， 优点：操作弹性较大，塔板不易堵塞 。 缺点：结构复杂、造价高，板上液层厚， 缺点：结构复杂、造价高，板上液层厚，塔 板压降大， 板压降大，生产能力及板效率较低 。
• 三、计算与分析题
• • • • • 本题附图为某塔板的负荷性能图， 为操作点 为操作点。 本题附图为某塔板的负荷性能图，A为操作点。 （1）请作出操作线； ）请作出操作线； （2）塔板的上下限各为什么控制； ）塔板的上下限各为什么控制； （3）计算塔板的操作弹性； ）计算塔板的操作弹性； （4）该塔板设计是否合适，若不合适如何改变塔板的结 ）该塔板设计是否合适， 构参数。 构参数。
化工原理习题及参考答案
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3.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Ｂ随转鼓转动的转动盘Ｃ与转动盘紧密接触的固定盘Ｄ分配头D8、非球形颗粒的当量直径的一种是等体积球径,它的表达式为______;A d p＝6V/A此处V为非球形颗粒的体积,A为非球形颗粒的表面积B d p＝6V/1/3C d p＝4V/1/2D d p＝kV/1/3k为系数与非球形颗粒的形状有关B9、在讨论旋风分离器分离性能时,分割直径这一术语是指_________;Ａ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旋风分离器能够50%分离出来的颗粒的直径Ｄ能保持滞流流型时的最大颗粒直径C10、在离心沉降中球形颗粒的沉降速度__________;Ａ只与d p,p,,u T,r,μ有关Ｂ只与d p,p,u T,r有关Ｃ只与d p,p,u T,r,g有关Ｄ只与d p,p,u T,r,k有关题中u T气体的圆周速度,r旋转半径,k分离因数A11、降尘室没有以下优点______________;Ａ分离效率高Ｂ阻力小Ｃ结构简单Ｄ易于操作A12、降尘室的生产能力__________;Ａ只与沉降面积A和颗粒沉降速度u T有关Ｂ与A,u T及降尘室高度H有关Ｃ只与沉降面积A有关Ｄ只与u T和H有关A13、回转真空过滤机的过滤介质阻力可略去不计,其生产能力为5m3/h滤液;现将转速度降低一半,其他条件不变,则其生产能力应为____________;A5m3/hB2.5m3/hC10m3/hD3.54m3/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;A除尘气道B旋风分离器C离心机D电除尘器B15、等压过滤的滤液累积量q与过滤时间τ的关系为______________;B16、过滤基本方程是基于____________推导出来的;A滤液在过滤介质中呈湍流流动B滤液在过滤介质中呈层流流动C滤液在滤渣中呈湍流流动D滤液在滤渣中呈层流流动D17、一般而言,旋风分离器长、径比大及出入口截面小时,其效率,阻力;A高B低C大D小A18、在板框过滤机中,如滤饼不可压缩,介质阻力不计,过滤时间增加一倍时,其过滤速率为原来的_____________;A2倍B1/2倍C1/2倍D4倍C19、在长为L m,高为H m的降尘室中,颗粒的沉降速度为u T m/s,气体通过降尘室的水平流速为u m/s,则颗粒能在降尘室内分离的条件是：____;A L/u＜H/u LB L/u T＜H/uC L/u T≥H/uD L/u≥H/u TD20、粒子沉降受到的流体阻力________;Ａ恒与沉降速度的平方成正比Ｂ与颗粒的表面积成正比Ｃ与颗粒的直径成正比Ｄ在滞流区与沉降速度的一次方成正比D21、板框压滤机中,最终的滤液流率是洗涤液流率的_______;Δp E=Δp w,μ=μwＡ一倍Ｂ一半Ｃ四倍Ｄ四分之一C22、球形度形状系数恒小于或等于1,此值越小,颗粒的形状离球形越远,球形度的定义式可写为______;A=V p/V,V为非球形粒子的体积,V p为球形粒子的体积B=A p/A,A为非球形粒子的表面积,A p为与非球形粒子体积相同的球形粒子的表面积C=a p/a,a为非球形粒子的比表面积,a p为球形粒子的比表面积D=6a p/d B23、“在一般过滤操作中,实际上起到主要介质作用的是滤饼层而不是过滤介质本身”,“滤渣就是滤饼”则_______;Ａ这两种说法都对Ｂ两种说法都不对Ｃ只有第一种说法正确Ｄ只有第二种说法正确A24、旋风分离器的总的分离效率是指__________;Ａ颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率Ｂ颗粒群中最小粒子的分离效率Ｃ不同粒级直径范围粒子分离效率之和Ｄ全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率D25、降尘室的生产能力由________决定;A降尘室的高度和长度B降尘室的高度C降尘室的底面积D降尘室的体积C26、在板框过滤机中,如滤饼不可压缩,介质阻力不计,黏度增加一倍时,对同一q值,过滤速率为原来的_____________;A2倍B1/2倍C1/2倍D4倍B27、回转真空过滤机洗涤速率与最终过滤速率之比为;AlB1/2 C1/4D1/3 A28、以下说法是正确的;A过滤速率与S过滤面积成正比B过滤速率与S2成正比C滤速率与滤液体积成正比D过滤速率与滤布阻力成反比B29、板框压滤机中;A框有两种不同的构造B板有两种不同的构造C框和板都有两种不同的构造D板和框都只有一种构造B30、助滤剂应具有以下性质;A颗粒均匀、柔软、可压缩B颗粒均匀、坚硬、不可压缩C粒度分布广、坚硬、不可压缩D颗粒均匀、可压缩、易变形B三、填空题每题2分1、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℃升至50℃,则其沉降速度将; 下降2、降尘室的生产能力与降尘室的和有关;长度宽度3、降尘室的生产能力与降尘室的无关;高度4、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;增加一倍5、在除去某粒径的颗粒时,若降尘室的高度增加一倍,气流速度;减少一倍6、在除去某粒径的颗粒时,若降尘室的高度增加一倍,生产能力;不变7、在滞流层流区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比;28、在湍流区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比;1/29、在过滤的大部分时间中,起到了主要过滤介质的作用;滤饼10、过滤介质阻力忽略不计,滤饼不可压缩,则恒速过滤过程中滤液体积由V l增多至V2=2V l时,则操作压差由ΔP l增大至ΔP2=;2ΔP l11、已知q为单位过滤面积所得滤液体积V/S,q e为V e/S,V e为过滤介质的当量滤液体积滤液体积为V e时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力,在恒压过滤时,测得Δ/Δq=3740q+200则过滤常数K=;12、已知q为单位过滤面积所得滤液体积V/S,q e为V e/S,V e为过滤介质的当量滤液体积滤液体积为V e时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力,在恒压过滤时,测得Δ/Δq=3740q+200则过滤常数q e=;13、最常见的间歇式过滤机有和;板框过滤机叶滤机14、在一套板框过滤机中,板有种构造,框种构造;2115、板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间,设框已充满,则在每一框中,滤液穿过厚度为;框的厚度16、板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间,设框已充满,在洗涤时,洗涤液穿过厚度为;框厚度之半17、板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间,设框已充满,在洗涤时,洗涤液穿过的滤布面积等于;框的内面积18、旋风分离器性能的好坏,主要以来衡量;临界粒径的大小19、离心分离设备的分离因数定义式为Kc=;u T2/gR或u r/u t20、当介质阻力不计时,回转真空过滤机的生产能力与转速的次方成正比;1/221、间歇过滤机的生产能力可写为Q=V/,此处V为;一个操作循环中得到的滤液体积22、间歇过滤机的生产能力可写为Q=V/,此处表示一个操作循环所需的;总时间23、一个过滤操作周期中,“过滤时间越长,生产能力越大”的看法是否正确不正确的24、一个过滤操作周期中,“过滤时间越短,生产能力越大”的看法是否正确不正确的25、一个过滤操作周期中,过滤时间有一个值;最适宜26、一个过滤操作周期中,最适宜的过滤时间指的是此时过滤机生产能力;最大27、对不可压缩性滤饼dV/d 正比于ΔP 的次方,对可压缩滤饼dV/d 正比于ΔP 的次方;11-s28、对恒压过滤,介质阻力可以忽略时,过滤量增大一倍,则过滤速率为原来的;二分之一29、对恒压过滤,当过滤面积增大一倍时,如滤饼不可压缩,则过滤速率增大为原来的倍;对恒压过滤,当过滤面积增大一倍时,如滤饼可压缩,则过滤速率增大为原来的倍;4430、转鼓沉浸度是与的比值1转鼓浸沉的表面积转鼓的总表面积31、按ψ＝A p/A 定义的球形度此处下标p 代表球形粒子,最大值为＿＿＿;越小则颗粒形状与球形相差越＿＿＿;1大32、将固体物料从液体中分离出来的离心分离方法中,最常见的有和;将固体物料从液体中分离出来的离心分离设备中,最常见的为;离心过滤离心沉降离心机33、在Stokes 区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的_____次方成正比；在牛顿区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的______次方成正比;21/234、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35、含尘气体通过长为4m,宽为3m,高为1m 的除尘室,已知颗粒的沉降速度为0.03m/s,则该除尘室的生产能力为s m 3;0.36m 3/s四、问答题每题3分1、影响回转真空过滤机生产能力的因素有哪些过滤介质阻力可忽略当过滤介质阻力可忽略时2Q KA n ϕ=2/K p r φμ=∆可见,影响因素有：转筒的转速、浸没度、转筒尺寸、操作压强及处理物料的浓度及特性;2、有一旋风分离器,在正常的速度和阻力的范围内操作,但除尘效率不够满意,现在仓库里还有一个完全相同的旋风分离器,有人建议将这台备用的旋风分离器与正在用的那一台一起并联使用,问这种措施能否提高除尘效率为什么不行;因为速度降低,离心惯性力减小,使除尘效率下降;3、恒压过滤时,如加大操作压力或提高滤浆温度,过滤速率会发生什么变化为什么由d q /d t =Δp /rΦμq +q e 知,加大操作压力,过滤速率变大;提高滤浆温度,使滤液黏度降低,过滤速率增大;4、临界直径dc 及分割直径d 50,可以表示旋风分离器的分离性能,回答d c 与d 50的含义是什么d c 旋风分离器的分离分离颗粒最小直径;d 50分离效率50%时颗粒直径5、由过滤基本方程d q /d t =Δp /rΦμq +q e 分析影响过滤速率的因素影响过滤速率的因素有：①物性参数,包括悬浮液的性质φ、μ及滤饼特性r ；②操作参数Δp ；③设备参数q e6、试说明滤饼比阻的意义比阻r 表示滤饼对过滤速率的影响,其数值的大小反映滤液通过滤饼层的难易程度;五、计算题每题10分1、某板框过滤机框空的长、宽、厚为250mm×250mm×20mm,框数为8,以此过滤机恒压过滤某悬浮液,测得过滤时间为与15min 时的滤液量分别为0.15m 3及0.20m 3,试计算过滤常数K ;解：过滤面积A =8×2××=1.0 m 22分已知:τ1==0.15 m 3τ2=15min V 2=0.20 m 3∵V 2+2VVe =KA 2τ4分可得+2×=K×12×1+2×=K×12×1521、2式联立,解得K =0.0030 m 2/min=×10-5 m 2/s4分2、以板框压滤机恒压过滤某悬浮液,过滤面积10m 2,操作压差×105Pa;每一循环过滤15min 得滤液2.91m 3;过滤介质阻力不计;(1) 该机生产能力为4.8m 3/h 滤液,求洗涤、装拆总共需要的时间及过滤常数K ;(2) 若压差降至×104Pa,过滤时间及过滤量不变,其他条件不变,需多大过滤面积设滤饼不可压缩;3如改用回转真空过滤机,转一圈得滤液0.2m 3,转速为多少才可以维持生产能力不变解：1∵V 2=KA 2τ即=K ×102×15∴K =×10-3 m 2/min又Q =V /∑τ即60=15+τw +τD∴τw +τD =4分2V 2=KA 2τA 2=V 2/Kτ4分3Q =60=×nn-r/min ∴n =min2分3、用某叶滤机恒压过滤钛白水悬浮液;滤叶每侧过滤面积为2m 2,共10只滤叶;测得:过滤10min 得滤液1.31m 3；再过滤10min 共得滤液1.905m 3;已知滤饼与滤液体积比n =;试问:1过滤至滤饼厚为21mm 即停止,过滤时间是多少2若滤饼洗涤与辅助时间共45min,其生产能力是多少以每小时得的滤饼体积计解：1∵V 2+2VVe =KA 2t由题意得+2×=KA 2×10a+2×=KA 2×20ba 、b 联立,解得KA 2=0.2076 m 6/min,Ve=0.1374 m 33分又A =10×2×=13.12m 2过滤终了时,共得滤液量V E =×=2.755 m 3由+2××=,∴t E =3分2生产能力=nV E /t E +t w +t 辅=×+45=×10-3 m 3/min=0.194 m 3/h 滤饼4分4、在3×105Pa 的压强差下对钛白粉在水中的悬浮液进行过滤实验,测得过滤常数K=5×10-5m 2/s 、q e =0.01m 3/m 2,又测得滤饼体积与滤液体积之比v=;现拟用有38个框的BMY50/810-25型板框压滤机处理此料浆,过滤推动力及所用滤布也与实验用的相同;试求：1过滤至框内全部充满滤渣所需的时间；2过滤完毕,以相当于滤液量1/10的清水进行洗涤,求洗涤时间；3若每次卸渣、重装等全部辅助操作共需15min,求每台过滤机的生产能力以每小时平均可得多少m 3滤饼计;解：1所需过滤时间A=×2×38=49.86m 2V c =××38=0.6233m 2()()2251120.156320.15630.01551510e q qq s K θ-=+=+⨯⨯=⨯4分 2洗涤时间30.10.156349.86/1.87410416s -=⨯⨯⨯=4分3生产能力30.62333600 1.2025514181560c Q m ⨯==++⨯滤饼/h2分 5、用板框过滤机过滤某悬浮液,一个操作周期内过滤20分钟后共得滤液4m 3滤饼不可压缩,介质阻力可略;若在一个周期内共用去辅助时间30分钟,求：（1） 该机的生产能力2若操作表压加倍,其它条件不变物性,过滤面积,过滤时间与辅助时间,该机生产能力提高了多少 解：滤饼不洗涤（1） 4分（2） 6分6、对某悬浮液进行恒压过滤;已知过滤时间为300s 时,所得滤液体积为0.75m 3,且过滤面积为1m 2,恒压过滤常数K=510-3m2/s;若要再得滤液体积0.75m 3,则又需过滤时间为多少2:2e q q K θ+=解由q 3分223225103000.750.625220.75e e q q K K q q θθ-=--⨯⨯-∴===⨯得q q 3分 2232 1.520.62515825510825300525e q q K sθθ-++⨯⨯===⨯=-=q 4分 7、一小型板框压滤机有框10块,长宽各为0.2m,在2at 表压下作恒压过滤共二小时滤框充满共得滤液160l,每次洗涤与装卸时间为1hr,若介质阻力可忽略不计,求：1过虑常数K,洗涤速率;2若表压增加一倍,其他条件不变,此时生产能力为若干解：15分A=××10×2=0.8m 225分故生产能力为1+1=0.08m 3/h8、某板框压滤机的过滤面积为0.4 m 2,在恒压下过滤某悬浮液,4hr 后得滤液80 m 3,过滤介质阻力可略去不计;试求：①若其它情况不变,但过滤面积加倍,可得多少滤液②若其它情况不变,但操作时间缩短为2hr,可得多少滤液③若在原表压下过滤4hr 后,再用5m 3水洗涤滤饼,需多长洗涤时间设滤液与水性质相近; 解：13分23分34分9、一小型板框过滤机,过滤面积为0．1m 2,恒压过滤某一种悬浮液;得出下列过滤议程式：q+102=250θ+0．4式中q 以l/m 2,θ以分钟计;试求：1经过249．6分钟获得滤液量为多少2当操作压力加大1倍,设滤饼不可压缩同样用249．6分钟将得到多少滤液量;解：1)4.0(250)10(2+=+θq当6.249=θ分时q=240L/M 2V=240×0;1=24L 5分2,P='K2P='K2343=⨯=5分5.LV3.341.0。
最新化工原理杨祖荣1-7章习题答案(完美排版)
化工原理杨祖荣1-7章习题答案(完美排版)目录第一章流体流动与输送机械 (2)第二章非均相物系分离 (32)第三章传热 (42)第四章蒸发 (69)第五章气体吸收 (73)第六章蒸馏 (95)第七章固体干燥 (119)第三章 传热1、某加热器外面包了一层厚为300mm 的绝缘材料，该材料的导热系数为0.16W/（m ⋅℃），已测得该绝缘层外缘温度为30℃，距加热器外壁250mm 处为75℃，试求加热器外壁面温度为多少？ 解：22321121λλb t t b t t A Q -=-=C 3007516.025.016.005.03075o 21122321=+⨯-=+λ⨯λ-=∴t b b t tt2、某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次砌成；耐火砖 b 1=230mm ， λ1=1.05 W/(m·℃)绝热砖 b 2=230mm ， λ2=0.151W/(m·℃)建筑砖 b 3=240mm ， λ3=0.93W/(m·℃)已知耐火砖内侧温度为1000℃，耐火砖与绝热砖界面处的温度为940℃，要求绝热砖与建筑砖界面处的温度不得超过138℃，试求：（1） 绝热层需几块绝热砖；（2） 普通砖外侧温度为多少？解：（1）b 2=?m442.09.273151.013894005.123.094010002222321121=∴=-=-λ-=λ-=b b b t t b t t A Q230mm<b 2=442mm<230×2mm则：绝热层需两块绝热砖。
校核t 2=? C C t t o o 1386.1059.273151.046.094022<=∴=- （2）t 4=?C9.3493.024.06.1059.273o 443343=∴-==λ-=t t b t t A Q 3、Φ50×5㎜的不锈钢管，导热系数λ1＝16Ｗ／（ｍ·Ｋ），外面包裹厚度为30mm 导热系数λ２＝0.2W/（ｍ·Ｋ）的石棉保温层。
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。
化工原理习题第三部分蒸馏答案（1）
化⼯原理习题第三部分蒸馏答案（1）第三部分蒸馏⼀、填空题1、蒸馏是⽤来分离均相液体混合物的单元操作。
2、含⼄醇12%（质量百分数）的⽔溶液，其⼄醇的摩尔分率为5.07%。
3、蒸馏操作是借助于液体混合物中各组分挥发度的差异⽽达到分离的⽬的。
4、进料板将精馏塔分为精馏段和提馏段。
5、理想溶液的⽓液相平衡关系遵循拉乌尔定律。
6、当⼀定组成的液体混合物在恒这⼀总压下，加热到某⼀温度，液体出现第⼀个⽓泡，此温度称为该液体在指定总压下的泡点温度，简称泡点。
7、在⼀定总压下准却⽓体混合物，当冷却到某⼀温度，产⽣第⼀个液滴，则此温度称为混合物在指定总压下的露点温度，简称露点。
8、理想溶液中各组分的挥发度等于其饱和蒸⽓压。
9、相对挥发度的⼤⼩反映了溶液⽤蒸馏分离的难易程度。
10、在精馏操作中，回流⽐的操作上限是全回流。
11、在精馏操作中，回流⽐的操作下限是最⼩回流⽐。
12、表⽰进料热状况对理论板数的影响的物理量为进料热状况参数。
13、q值越⼤，达到分离要求所需的理论板数越少。
14、精馏塔中温度由下⽽上沿塔⾼的变化趋势为逐渐降低。
15、当分离要求⼀定，回流⽐⼀定时，在五种进料状况中，冷液进料的q值最⼤，此时，提馏段操作线与平衡线之间的距离最远，分离所需的总理论板数最少。
16、精馏过程是利⽤部分冷凝和部分汽化的原理⽽进⾏的。
精馏设计中，回流⽐越⼤，所需理论板越少，操作能耗增加，随着回流⽐的逐渐增⼤，操作费和设备费的总和将呈现先降后升的变化过程。
17、精馏设计中，当回流⽐增⼤时所需理论板数减⼩（增⼤、减⼩），同时蒸馏釜中所需加热蒸汽消耗量增⼤（增⼤、减⼩），塔顶冷凝器中冷却介质消耗量减⼩（增⼤、减⼩），所需塔径增⼤（增⼤、减⼩）。
18、分离任务要求⼀定，当回流⽐⼀定时，在5种进料状况中,冷液体进料的q 值最⼤，提馏段操作线与平衡线之间的距离最远,分离所需的总理论板数最少。
19、相对挥发度α=1，表⽰不能⽤普通精馏分离分离，但能⽤萃取精馏或恒沸精馏分离。
化工原理第三章沉降与过滤课后习题包括答案.doc
第三章沉降与过滤沉 降【 3-1 】 密度为 1030kg/m 3、直径为 400 m 的球形颗粒在 150℃的热空气中降落，求其沉降速度。
解 150℃时，空气密度0.835kg / m 3 ，黏度 2.41 10 5 Pa s颗粒密度p 1030kg / m3，直径 d p 4 10 4 m假设为过渡区，沉降速度为4 g 2 ( p)214 9 81 2 103013234u td p( . ) ( ) 4 101.79 m / s225225 2.41 10 50.835d p u t44101 79 0．835验算Re=.24 82 41 105..为过渡区3【 3-2 】密度为 2500kg/m 的玻璃球在 20℃的水中和空气中以相同的速度沉降。
解 在斯托克斯区，沉降速度计算式为u td 2ppg / 18由此式得（下标w 表示水， a 表示空气）18pw d pw2( pa )d pa2 u t =gwad pw ( d pa(pa )wpw)a查得 20℃时水与空气的密度及黏度分别为w998 2 3w 1 . 004 10 3 . kg / m , Pa s 1 205 3a1 81 10 5 Pa sa . kg / m , .已知玻璃球的密度为p2500 kg / m 3 ，代入上式得dpw( 2500 1 205 ) 1 . 004 10.d pa( 2500998 2 1 . 81 10. )359.61【 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10 m ，气体密度为1.1kg / m 3 ，黏度为 21.8 10 6 Pa s ，颗粒密度为4000kg/m 3。
试求： (1) 最小颗粒的沉降速度；(2) 若需要最小颗粒沉降，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 d pc10 10 6 m, p4000kg / m 3 ,1.1kg / m 3 ,21.8 10 6 Pa s(1) 沉降速度计算假设为层流区gd pc 2 (p) 9 . 81 ( 10 10 6 2 ( 4000 1 1u t)6 . ) 0.01m / s1818 21.8 10d pc u t10 10 6 0 01 1 1000505． 2 验算 Re21 8 10 6 为层流.(2) 气体的最大流速 umax 。
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u1,在空气中为u ，则 u1u ；若在热空气中的沉降速度为u ，冷空气中为 u ，则 u3u 。
22344 (＞，＜，＝ )d 2 g( s)u t，因为水的粘度大于空气的粘度，所以u1u2答：18热空气的粘度大于冷空气的粘度，所以u3u42．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dmin。
（增大、减小、不变）答：减小、减小、增大，减小。
4dg ( s)u t3，压强增加，气体的密度增大，故沉降速度减小，nRTV 压强增加，p，所以气体的体积流量减小，L L tVs / A，气体体积流量减小，故停留时间变大。
气体的停留时间u18 u tdmin) ，沉降速度下降，故最小粒径减小。
最小粒径在斯托克斯区g( s4．一般而言，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 ，总效1率为1，通过细长型旋风分离器时压降为P ，总效率为2，则： P P ，2121 2。
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为原来过滤时间τ的倍数：1）s0 ，压差提高一倍，其他条件不变，=τ；2） s0.5 ，压差提高一倍，其他条件不变，=τ；3） s1，压差提高一倍，其他条件不变，=τ；1）0.5；2）0.707；3）11/(p)1 s，可得上述结果。
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 =m/s。
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40m ²的除尘室内回收气体中的球形固体颗粒。
气体的处理量为3600m ³/h ， 固体的密度ρs=3600kg/m ³，操作条件下气体的密度ρ=1.06kg/m ³，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u t = V s /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 u t = d 2（ρs - ρ）g/18μ进行计算 ∴ d min 2= 18μ/（ρs - ρ）g ·u t可以得到 d min = 0.175×10-4m=17.5 m μ3）核算Re t = d min u t ρ/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/m ³，气体流量为1000m ³/h ，粘度为3.6×10-5Pa •s 密度为0.674kg/m ³，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d c = [9μB/(πNe ρs u i )]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/m ³；sm DV D D V BhV u s s s i /89.138242====将以上各参数代入，可得d c = [9μB/(πNe ρs u i )]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 d 50 = 0.27[μD/u t （ρs - ρ）]1/2计算颗粒的分割粒径 ∴ d 50 = 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。
化工原理王晓红版习题答案第三章
第3章1．计算甲醇在30℃的水中的扩散系数。
解：扩散系数()6.0A S 218AS V T aMs 104.7D μ-⨯=其中水的缔合参数为a=1.9，水的分子量Ms=18g/mol ，T=303K ，s mPa 1007.802S ⋅⨯=-μ，甲醇在正常沸点下的摩尔体积V A =25.8cm3/mol 。
，根据实116.3 11.19 8.5 0.557621 0.623978117 11.58 8.76 0.439716 0.509191117.8 11.99 9.06 0.320819 0.384662118.6 12.43 9.39 0.200658 0.249418119.4 12.85 9.7 0.095238 0.122381120 13.26 10 0 0绘图4．将含苯摩尔分数为0.5，甲苯摩尔分数为0.5的溶液加以汽化，汽化率为1/3，已知物系的相对挥发度为2.47，试计算：（1）作简单蒸馏时，气相与液相产物的组成；（2）作平衡蒸馏时，气相与液相产物的组成；解：（1）作简单蒸馏时，设液相产物的组成为x 2。
通过试差法，可以求得x 2=0.4117。
再通过物料衡算，可以得到6766.03214117.032-0.51W W x W x W y 212211=-⨯⨯=-⋅-⋅= （2）作平衡蒸馏时，残液率32311q =-=5。
所以W '=所以D '=所以D ω6同)2）若每解：根据⎩⎨+=WD F Wx Dx Fx 如果每小时从塔顶采出50kmol 馏出液，则由W D F Wx Dx Fx +=得W D x x 50504.0100+=⨯即W D x x +=8.0由于，0>D x 所以8.0<W x7．某液体混合物易挥发性组分含量为0.6，在泡点状态下连续送入精馏塔，加料量为1001-⋅h kmol ，易挥发性组分的回收率为99%，釜液易挥发性组分含量为0.05，回流比为3，以上均为摩尔分数。
【精品】第三章习题化工原理
第三章沉降与过滤一、填空题或选择1.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.含尘气体中的尘粒称为（）。
A.连续相；B.分散相；C.非均相。
***答案***B3.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4.自由沉降是___________________________________。
***答案***沉降过程颗粒互不干扰的沉降5.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16.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7.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/Rep8.降尘宝做成多层的目____________________________________。
***答案***增大沉降面积，提高生产能力。
9.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、离心沉降离心沉降10.离心分离因数是________________________________________________。
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第三章沉降与过滤一、填空题或选择1.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.含尘气体中的尘粒称为（）。
A. 连续相；B. 分散相；C. 非均相。
***答案*** B3.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4.自由沉降是 ___________________________________ 。
***答案*** 沉降过程颗粒互不干扰的沉降5.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 16.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7.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/ Rep8.降尘宝做成多层的目____________________________________ 。
***答案*** 增大沉降面积，提高生产能力。
9.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、离心沉降离心沉降10.离心分离因数是________________________________________________。
为了提高离心机的分离效率，通常使离心机的___________增高，而将它的________减少。
***答案*** 物料在离心力场中所受的离心力与重力之比; 转速直径适当11.离心机的分离因数越大，则分离效果越__________；要提高离心机的分离效果，一般采用________________的离心机。
***答案*** 好 ; 高转速 ; 小直径12.某悬浮液在离心机内进行离心分离时，若微粒的离心加速度达到9807m.s ，则离心机的分离因数等于__________。
***答案*** 100013．固体粒子的沉降过程分____阶段和____阶段。
沉降速度是指____阶段颗粒相对于____的速度。
14．在重力场中，固粒的自由沉降速度与下列因素无关（）A）粒子几何形状B）粒子几何尺寸C）粒子及流体密度D）流体的流速15．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____。
16．沉降雷诺准数Ret越大，流体粘性对沉降速度的影响____。
17．(1)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____。
（2）颗粒的重力沉降在层流区域时，尘气的除尘以（）为好。
A. 冷却后进行；B. 加热后进行；C. 不必换热，马上进行分离。
***答案*** A18．降尘室操作时，气体的流动应控制在____区。
19．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。
20．降尘室内，固粒可被分离的条件是____。
21．理论上降尘室的生产能力与____和____有关，而与____无关。
22．在降尘室内，粒径为60μm的颗粒理论上能全部除去，则粒径为42μm的颗粒能被除去的分率为____。
（沉降在滞流区）23.欲提高降尘宝的生产能力，主要的措施是（）。
A. 提高降尘宝的高度；B. 延长沉降时间；C. 增大沉降面积***答案*** C ***答案*** B24.要使微粒从气流中除去的条件，必须使微粒在降尘室内的停留时间（）微粒的沉降时间。
A. ≥；B. ≤；C. ＜；D. ＞25．在离心分离操作中，分离因数是指____。
某颗粒所在旋风分离器位置上的旋转半径R＝0.2m，切向速度uT=20m/s，则分离因数为____。
26.离心机的分离因数α愈大，表明它的分离能力愈（）。
A. 差；B. 强；C. 低***答案*** B27.当微粒与流体的相对运动属于滞流时，旋转半径为1m,切线速度为20m.s ,同一微粒在上述条件下的离心沉降速度等于重力沉降速度的（）。
A. 2倍；B. 10倍；C. 40.8倍***答案*** C28.旋风分离器主要是利用（）的作用使颗粒沉降而达到分离。
A. 重力；B. 惯性离心力；C. 静电场***答案*** B29．选择旋风分离器的依据是：____、____、____。
含尘气体处理量、允许的压强降、要求达到的分离效率30．旋风分离器的分离效率随器身____的增大而减小。
31. 为提高旋风分离器的效率，当气体处理量较大时，应采用（）。
A. 几个小直径的分离器并联；B. 大直径的分离；C. 几个小直径的分离器串联。
32.旋风分离器的临界粒径是指能完全分离出来的（）粒径。
A. 最小；B. 最大；C. 平均二、判断题：1.离心机的分离因数α愈大，表明它的分离能力愈强。
（）***答案*** √2.通过旋风分离器能够完全分离出来的最大颗粒直径，称临界颗粒直径。
（）***答案*** ×3.固体颗粒在大气中沉防是层流区域时，以颗粒直径的大小对沉降速度的影响最为显著。
（）***答案*** √4.旋风分离器是利用惯性离心力作用来净制气的设备。
（）***答案*** √5.沉降器的生产能力与沉降高度有关。
（）***答案*** ×6.要使固体颗粒在沉降器内从流体中分离出来，颗粒沉降所需要的时间必须大于颗粒在器内的停留时间。
（）***答案*** ×7. 为提高旋风分离器的分离效率，当气体处理量大时，解决的方法有：一是用几个直径小的分离器并联操作。
（）***答案*** √8.在气一固分离过程，为了增大沉降速度U ，必须使气体的温度升高。
（）***答案*** ×9.颗粒的自由沉降速度U 小于扰沉降速度。
（）***答案*** ×12. 通常气体的净制宜在低温下进行；（）而悬浮液的分离宜在高温下进行。
（）***答案*** √√10.粒子的离心沉降速度与重力沉降速度一样，是一个不变值。
（）***答案*** ×11.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*** √12.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/πNU ρ ) ，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粘度相近时，则（dv/dθ)w≈(1/4)(dv/dθ)6．影响颗粒沉降速度的因素都有哪些？答：影响颗粒沉降速度包括如下几个方面：颗粒的因素：尺寸、形状、密度、是否变形等；介质的因素：流体的状态（气体还是液体）、密度、粘度等；环境因素：温度（影响ρ、μ）、压力、颗粒的浓度（浓度大到一定程度使发生干扰沉降）等设备因素：体现为壁效应。
7．多层沉降室和旋风分离器组设计的依据是什么？答：（1）多层沉降室设计的依据是沉降室生产能力的表达式，即VS=blut根据此式，VS与设备高度无关，而只是底面积bl和ut的函数。
对指定的颗粒，在设备总高度不变条件下，设备n层水平隔板，即使底面积增加nbl倍，从而使生产能力达到原来的（n＋1）倍。
如果生产能力保持不变，多层降尘室可使更小的颗粒得以分离，提高除尘效率。
（2）旋风分离组设计的依据是临界粒径定义式，即当颗粒尺寸及介质被指定之后，B的减小可使dc降低，即分离效果提高。
B和旋风分离器的直径成一定比例。
在要求生产能力比较大时，采用若干个小旋风分离器，在保证生产能力前提下，提高了除尘效果。
8．若分别采用下列各项措施，试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化。