43 流体通过固定床的压降
颗粒床层的特性
2.2颗粒群的特性
频率函数 (粒级质量分率~dp) 2.2颗粒群的特性
xi fi d i 1 d i
特点：某粒级范围的颗粒质量分率 =该范围曲线下的面积 曲线下的面积和=1
2.2颗粒群的特性
分布函数F与频率函数f的关系
dF f d(d )
p
F (d ) fd (d )
dp p 0 p
L u
实际床层简化模型
(a)
u (b)
u L de
流体在固定床内流动的简化模型
u le
固体颗粒 床层体积
de
4 流通截面积
润湿周边
4V 4 细管的全部内表面积 a BV a1 4 细管的流动空间
a B a1
(2)流体压降的数学模型
le u2 流体流过圆管的阻力损失数学描述：h f d 2 e
球形颗粒
非球形颗粒
2.1单颗粒的特性参数
② 颗粒的比表面积
颗粒表面积 (：V相同时，a↓， 则颗粒越接近球形。
a球 S 6 V dp
球形颗粒比表面积： (2)非球形颗粒 ①体积等效 ②表面积等效
dev d es
3
6V
S
定义体积当量直径和形状系数
流体通过颗粒层的流动
一、学习要求：
本章主要介绍了过滤分离非均相物系的方法。
通过本章学习，应重点掌握： 1.流体相对于颗粒床层的流动规律 2.过滤过程的基本原理，影响因素分析及强化措施， 恒压过滤的计算，过滤常数的测定方法，过滤机 生产能力的计算，典型设备的结构特性。
1概述
• 流体通过颗粒层的流动： • ①从含有粉尘或液滴的气体中分离出粉尘 或液滴 • ②从含有固体颗粒的悬浮液中分离出固体 颗粒； • ③流体通过由大量固体颗粒堆集而成的颗 粒或床层的流动(如过滤、离子交换器、催 化反应器等)。
大工化工原理基础题
⼤⼯化⼯原理基础题管路、流体输送1. 判断正误：(1) 流体温度升⾼，黏度上升。
×(2) 由于流体存在黏性，故在管内流动速度越来越⼩。
×(3) 流体只能从压⼒⾼处流向压⼒低处。
×(4) 实际流体在流动中机械能是守恒的。
×(5) 管内流动边界层会同时出现层流和湍流。
×(6) 流体流过固体表⾯必形成边界层。
×(7) ⼀旦⽓蚀，必定掉泵。
（吸不出液体）×(8) 往复泵启动时应封闭启动。
×(9) 层流流动时，雷诺数增加，则λ增加，f h ?下降。
×(10) 离⼼泵扬程随液体密度降低⽽升⾼。
×2. 因此分析法是根据（量纲的⼀致性【任何物理⽅程两端都有相同的量纲】）。
⽤该⽅法可以得到⽆因次准数之间的（等式）关系。
3. 任何因次⼀致的物理⽅程都可以表⽰为若⼲个⽆因次群的函数。
⽆因次群的数⽬为N ，物理量数⽬n 和⽤来表达这些物理量的基本因次数⽬m 的关系是（N n m =-）。
4. 在化⼯研究中，我们使⽤量纲分析法的主要⽬的是（减少实验次数，简化关联数据处理），前提是（量纲的⼀致性）。
5. 理想⽓体指（服从理想⽓体定律、分⼦间⽆作⽤⼒、分⼦⽆体积、⽆机械能损失的流体）。
理想流体指（服从拉乌尔定律的溶液，所有分⼦的分⼦间作⽤⼒相等）。
6. ⼀体系绝压为2kPa ，已知当地⼤⽓压为100kPa ，则该体系的真空度为（98kPa ）。
7. 流体流动的两种基本类型为（层流）和（湍流）。
判断流体流动类型的⽆因次数群【特征数】是（Re ）。
8. 20℃的⽔（密度10003kg m ，黏度1mPas ）以0.15m s 的速度在60 3.5φ?圆管内流动，则其流动状态为（湍流）。
注：33(60 3.52)100.151000Re 79504000110du ρµ---===>? 9. 分别画出圆管内流体层流、湍流时的速度分布和剪应⼒分布。
华东理工大学1997-2010考研化工原理试题
华东理工大学2010年化工原理部分考研真题一、简答题（10道题的顺序可能和真题不一样，但是内容一致）：1.等板高度HETP的含义是什么？答：分离效果相当于一块理论板的填料塔高度。
2.常用的吸附剂有哪些？答：活性炭，硅胶，活性氧化铝，活性土，沸石分子筛，吸附树脂等。
3.萃取溶剂的必要条件是什么？答：1.与物料中B组分不互溶；2.对组分A具有选择性溶解。
4.何谓载点，泛点？答：载点：气液两相流动的交互作用开始变得比较显著的操作状态；泛点：气速进一步增大至压降陡增，在压降-气速曲线图表现为曲线斜率趋于垂直的转折点。
5.搅拌器应具备哪两种功能？强化搅拌的工程措施有哪些？答：功能：1.产生总体流动；2.产生湍动或剪切力场。
措施：1.提高转速；2.阻止液体圆周运动，如加档板，搅拌器离心或者倾斜安装；3.安装导流筒，消除短路，死区。
6.非牛顿型流体中，塑性流体的特点？答：只有施加的剪应力超过某一临界值时才开始流动，流动后多数具有剪切稀化特性，少数也具有剪切增稠特性。
7.临界含水量受哪些因素影响？答：1.物质本身性质，结构，分散程度；2.干燥介质条件：气速，温度，湿度。
8.液体沸腾的另个必要条件？答：1.过热度；2.汽化核心。
9.什么是自由沉降速度？答：重力作用下，沉降速度的增大，颗粒受阻力增大，当阻力等于其重力时的速度。
10.数学模型法的主要步骤有哪些？答：1.简化物理模型；2.建立数学模型；3.参数测定，模型检验。
二、带泵管路如图，用离心泵把水从A输送到E点，各段管路管径均为106mm×3mm，λ=0.03，AB段，DE段长度均为20m，CD段埋地下，长度为3000m。
离心泵的特性曲线为He=10+5×105qv。
（1）管路液体流量、离心泵的有效功率。
（2）管路正常时，DE上的孔板流量计高度差为R=200mm，现在CD段漏液，漏液量为0.004 m3/s，此时孔板流量计高度差为R=160mm，（孔板流量计C0为常数）求此时离心泵出口压强为多少。
化工原理简答题1
化工原理简答题1V 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 μ ！4.什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。
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
西南石油大学918化工原理2021年考研专业课初试大纲
考试科目名称：化工原理一、考试性质化工原理是硕士研究生入学考试科目之一。
本考试大纲的制定力求反映招生类型的特点，科学、公平、准确、规范地测评考生的相关基础知识掌握水平，考生分析问题和解决问题及综合知识运用能力。
应考人员可根据本大纲的内容和要求自行学习相关内容和掌握有关知识。
本大纲主要包括《化工原理》各章学习与复习的目标要求、知识要点，要求考生掌握研究化工工程问题的基本方法和手段，掌握化工单元过程的基本原理与典型设备，能够进行单元过程计算和设备设计、选型与校核，并具备综合运用所学知识分析和解决问题的能力。
二、考试主要内容（一）流体流动考试要求：掌握流体流动过程中的基本原理及流动规律，包括流体静力学方程、连续性方程和柏努利方程；能够灵活运用流体力学基本知识分析和计算流体流动问题，包括流体流动阻力计算和管路计算。
考试内容：1、流体运动的考察方法、流体受力和能量守恒分析方法；2、流体的压强以及表示方式，流体静力学方程及应用；3、流体流动的连续性方程、机械能守恒方程、伯努利方程、动量守恒方程的应用；4、流体流动现象（流体的粘性、非牛顿流体、圆管内的流动规律、边界层），流动型态（层流和湍流）及判据；5、流体流动过程的阻力分析计算以及因次分析方法；6、流体输送管路计算，复杂管路（并联管路、分支管路）的特点，非定态流动的计算；7、流速、流量的测量，各类流量计的工作原理和特点。
（二）流体输送机械考试要求：了解各类离心泵、往复泵等化工用泵的主要结构、工作原理和主要用途；掌握离心泵的工作原理、性能参数、特性曲线、工作点及流量调节、泵的安装与使用，能够进行涉及泵的基本计算。
考试内容：1、离心泵的类型、结构和工作原理、离心泵的性能参数、离心泵的特性曲线、影响特性曲线的主要因素；2、管路特性方程，离心泵的工作点、流量调节、组合操作；3、离心泵的汽蚀、气缚现象，离心泵的安装、选择；4、往复泵的结构、工作原理、往复泵的特点，往复泵的性能、特性曲线和流量调节；5、非正位移泵、正位移泵的主要特性；6、气体输送机械（例如鼓风机、压缩机和真空泵）的基本结构和主要特性。
化学反应工程名词解释与简答题
1.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。
粉体工程作业答案
答:实际颗粒沉降时，各个颗粒不但会受到其它颗粒直接摩擦，碰撞的影响，而且还受到其它颗粒通过流体而产生的间接影响，这种沉降称为干扰沉降,修正 .ε—空隙率；
n—指数，其值在５~7.6之间，平均值６。
颗粒在有限容器内沉降时，还需考虑容器器壁对颗粒沉降的阻滞作用，考虑到壁效应，沉降速度可乘以壁效应因子fw加以修正。 式中dp—颗粒直径。Ｄ—容器直径。
沿一定方向将颗粒投影面积等分的线段长度,称为马丁直径。
1-10与颗粒同体积的球的直径称为等体积球当量径；与颗粒等表面的球的直径称为等表面积球当量径；与颗粒投影面积相等的圆的直径称为投影圆当量径(亦称heywood径。
1-11若以Q表示颗粒的平面或立体的参数，d为粒径，则形状系数Φ定义为 ;若以S表示颗粒的表面积，d为粒径，则颗粒的表面积形状系数形状系数Φs定义为 ;对于球形颗粒，Φs= ；对于立方体颗粒，Φs=6。若以V表示颗粒的体积，d为粒径，则颗粒的体积形状系数Φv定义为Φv = 对于球形颗粒，Φv= ；对于立方体颗粒，Φv=1。
1-23.粒度分布是表示粉体中不同粒度区间的颗粒含量的情况，在直角坐标系中粒度分布曲线分为频率分布曲线和累积分布曲线。
1-24配位数k(n)指与观察颗粒接触的颗粒个数。
1-31 “目”是一个长度单位，目数越高长度越小。（错）
1-32 Carman形状系数Ψc值越大,意味着该颗粒形状与球形颗粒的偏差越大，也就是说颗粒形状越不规则。(错)
1-37.粉磨产品的比表面积可用S=(36.8×104)/( Dp nρp)计算，式中n表示（C）
A.均匀性系数B.特征粒径C.比例系数
1-38.部分分离效率为50%时所对应的粒度，叫做( D )。
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：
Pf L
K
'
a2
1
3
2
u
2019/12/19
第4章 流体通过颗粒层的流动
6
例：固定床压降公式的应用
用20oC 、101.3KPa的空气通过某固定床脱硫塔，测得如下数据：
空床气速 0.3m/s 单位床层高度的压降 220 Pa/m
空床气速 0.8m/s 单位床层高度的压降 1270 Pa/m
L
Le
（2）压降的数学表达式
hf
Pf
Le de
u12 2
（3）分析压降表达式中各参数与原颗粒床层参数之间的关系
de、u1、Le
虚拟细管的当量直径de仍按照原先的定义：
de
4 流通截面积 润湿周边
4 流通截面积 润湿周边 Le
Le
2019/12/19
第4章 流体通过颗粒层的流动
当该固定床通过甲烷气体时的压降为
Pf Au Bu2
L
12193 0.012
0.4
1424 4.5
0.42
1084
Pa m
2019/12/19
第4章 流体通过颗粒层的流动
固定床内的流体流动
7.1.1 固定床内的流体流动
1. 床层空隙率
固定床床层是由许许多多的催化剂颗粒堆积而成的，床层空隙率是表征床层结构的主要参数。
固定床中同一横截面上的空隙率是不均匀的。
对粒度均一的颗粒构成的固定床，在距器壁1～2倍顆粒直径处，ε最大，而床层中心ε较小，如图7.1。
器壁的这种影响,称为壁效应。
对拉西环，鲍尔环等非球形颗粒所充填的床层，同一截面上的ε值，除壁效应影响可及的范围外，都是均匀的；
对球形或圆柱形颗粒，ε值除壁效应可及的范围外，还在一平均值上下波动。
(见图7.1)
床层直径与颗粒直径之比越大，ε的分布越均匀，通常所指的床层空隙率是指床层平均空隙率。
空隙率径向分布不均匀，引起流速在径向上分布也不均匀，流速不均匀，引起床层内传质、传热不均匀，停留时间不均匀，必定影响反应的结果，为了
消除这种影响，。
2．床层压降
流体流过固定床所产生的压力降来自两个方面：
一是流体与颗粒表面之间的摩擦——层流
二是流体流动过程中颗粒间孔道截面积突然扩大和收缩及流体对颗粒的撞击和流体的再分布——高流速及薄层床中
式中：ds——比表面积相当直径
u
——空床平均流速
o
f——摩擦系数, f =
当Re<10 层流, f≈150/Re
当Re>1000 湍流, f≈1.75
∴对ΔP影响最大的是ε和u
0,。
气固相反应器（固定床与流化床）一、是非题1、化工生产上，为了控制...
气固相反应器（固定床与流化床）一、是非题1、化工生产上，为了控制200~300℃的反应温度，常用熔盐作热载体。
2、化工生产上，为了控制300~500℃的反应温度，常用导生油作热载体。
3、单位体积的催化剂所具有的表面积称为形状系数。
4、固定床的压力降由流道阻力和分布阻力所组成。
5、由于催化反应的吸附、脱附以及表面反应都是与催化剂表面直接有关，故吸附控制、表面反应控制和脱附控制称为动力学控制。
6、固定床的设计方法有经验法和实验法。
7、化工生产上常用多孔表面的物质作为助催化剂。
8、流化床中常见的流化现象是沟流和散式流化。
9、流化床中常用气体分布板是直孔型分布板。
10、挡板、挡网和换热器都属于流化床的内构件。
二、填空题1、固定床反应器主要分为式和式两大类。
2、气固相固定床反应器中造成气流分布不均匀的原因主要是和。
3、流体通过固定床的压力降主要是由于阻力和阻力引起，当流体流动状态为湍流时，以阻力为主。
4、气固相催化反应的全过程包括、、、、、、。
5、催化剂有效系数η是指________，当η=1时，反应过程属于控制，当η<1时，属于控制。
6、流化床内装有设内部构件的作用是。
7、流化床中气体分布板有作用、作用、作用。
8、理论上，操作流化速度的取值范围是；工业上，引进流化数k表示操作气速，流化数是指。
9、当气体由下而上流过催化剂床层时，由于的不同，床层经历了、、三个阶段。
10、固定床反应器中，催化剂的表观密度是1000kg/m3,床层的堆积密度是300 kg/m3,则床层的空隙率为。
三、选择题1、气流通过床层时，其流速虽然超过临界流化速度，但床内只形成一条狭窄通道，而大部分床层仍处于固定床状态，这种现象称为A．沟流 B.大气泡C. 节涌D.腾涌2、反应物流经床层时，单位质量催化剂在单位时间内所获得目的产物量称为A．催化剂空时收率 B 空速C 催化剂负荷D 催化剂选择性3、下列情况下，宜采用低操作流化速度。
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
《化工原理》课程教学大纲-化学工程学院
《化⼯原理》课程教学⼤纲-化学⼯程学院课程编号：11101515/11101526《化⼯原理》课程教学⼤纲⼀、课程的地位、性质和任务化⼯原理课程是化学⼯程与⼯艺及其相近专业的⼀门主⼲课，是在学⽣具备了必要的⾼等数学、物理、物理化学、计算技术等基础知识之后，必修的技术基础课，是⼀个承上启下的课程，并为各专业课程打下坚实的基础，起到由理及⼯的作⽤。
化⼯原理的主要内容是研究化⼯⽣产中的各主要单元操作及典型设备的基本原理和计算⽅法。
通过课堂教学、实验和课程设计等环节、强调⼯程观点，定量运算，实验技能和设计能⼒的训练．强调理论与实际的结合，培养学⽣分析和解决⼯程实际问题的能⼒。
⼆、⼤纲编写依据根据《化⼯类专业⼈才培养⽅案及教学内容体系改⾰的研究与实践》、《⾼等教育⾯向21世纪教学内容和课程体系改⾰计划》及《⾼等教育⾯向21世纪“化学⼯程与⼯艺”专业⼈才培养⽅案》，参照使⽤教材及近年来的教学实践在原教学⼤纲的基础上进⾏修订的。
三、⼤纲适⽤范围本⼤纲适⽤于化学⼯程与⼯艺及相关专业，过程装备与控制专业可参照执⾏。
四、⼤纲正⽂绪论本课程的内容、性质及任务1．流体流动1.1 概述1.定态流动与⾮定态流动2.粘度、⽜顿粘性定律1.2 流体静⼒学压强的表⽰⽅法及单位换算、静⼒学测量⽅法与计算1.3 流体流动中的守恒原理1.流量与流速2.连续性⽅程3.机械能守衡，柏努利⽅程的应⽤。
1.4 流体流动的内部结构1.流动型态与雷诺准数；2.层流与湍流的⽐较3.流动边界层及边界层分离现象1.5 阻⼒损失1.层流时直管阻⼒损失2.湍流时直管阻⼒损失的实验研究⽅法——因次分析法3.直管阻⼒损失的计算4.⾮园形管内的阻⼒计算5.局部阻⼒损失与计算1.6 流体输送管路的计算1.管路计算的类型和基本⽅法2.简单管路、分⽀和汇合管路的特点和计算3.阻⼒对管内流动的影响4.可压缩流体的管路计算1.7 流速和流量的测定毕托管、孔板流量计(⽂丘⾥)、转⼦流量计的原理及计算⽅法1.8 ⾮⽜顿型流体的基本概念2．流体输送机械2.1 概述1.管路特性曲线2.流体输送机械的主要技术指标与分类2.2 离⼼泵1.⼯作原理、主要部件和类型2.主要性能参数、理论压头与实际压头3.特性曲线、影响性能的因素，⼯作点及流量调节4.离⼼泵的选⽤与泵的并串联5.汽蚀现象与安装⾼度2.3 往复泵往复泵的⼯作原理、特点和流量调节⽅法2.4 其他化⼯⽤泵各种化⼯⽤泵的⽐较2.5 ⽓体输送机械1.离⼼通风机的主要性能参数与特性曲线，选型计算2.⿎风机、压缩机、真空泵的分类、主要结构和应⽤3．流体通过颗粒层的流动3.1概述3.2颗粒床层的特征3.3流体通过固定床的压降因次分析法和数学模型法的⽐较3.4过滤原理及设备过滤基本概念与典型过滤设备的⼯作原理3.5 过滤过程计算1.过滤基本⽅程式与恒压过滤⽅程式2.过滤常数的测定3.恒压过滤的计算3.6 加快过滤速率的途径4．颗粒的沉降和流态化4.1 概述4.2 颗粒的沉降运动4.3 沉降分离设备1.重⼒沉降：重⼒沉降速度、除尘室的计算、分级沉降．2.离⼼沉降：离⼼沉降速度、旋风分离器的构造原理、性能指标以及影响性能的主要因素、旋风分离器的选⽤计算、旋液分离器．4.4 固体流态化技术基本概念、流化床的主要特征、流化床的流化类型与不正常现象、流化床的压降与流速的关系、起始流化速度与带出速度的概念。
4.3流体通过固定床的压降
4.3流体通过固定床的压降固定床中颗粒间存在着网络状的空隙形成许多可供流体通过的细小通道。
这些通道是曲折而且互相交联，其截面大小和形状又是很不规则的。
流体通过如此复杂的通道时的阻力（压降）自然难以进行理论计算，必须依靠实验来解决问题。
现在介绍一种实验规划方法——数学模型法。
4.3.1颗粒床层的简化模型（1）床层的简化物理模型在固定床内大量细小而密集的固体颗粒对流体的运动形成了很大的阻力。
此阻力一方面可使流体沿床截面的速度分布变的相当均匀，另一方面却在床层两端造成很大压降。
工程上感兴趣的主要是床层的压降。
为解决流体流过固定床层的压降计算问题，我们必须把图（a ）所示的难以用数学方程描述的颗粒层内的实际流动过程进行大幅度的简化，使之可以用数学方程式加以描述。
经简化而得到的等效流动过程称之为原真实流动过程的物理模型。
那么如何进行简化可以得到等效流动过程呢？经过分析我们知道，单位体积床层所具有的颗粒表面积（即床层比表面积B a ）和床层空隙率ε对流动阻力有决定性的作用。
为得到等效流动过程，简化后的物理模型中的B a 和ε应与真空模型的B a 和ε相等，为此许多研究者将床层中的不规则通道简化成长度为e L 的一组平行细管（图（b ）），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体积。
根据上述假定，可求得这些虚拟细管的当量直径e de d =4⨯通道的截面积湿润周边=4⨯e e /L V L V⨯⨯（通道截面积）（湿润周边）/=4//VV⨯空隙体积颗粒表面积=4⨯Ba ε=41a εε-（）按此简化模型，流体通过固定床的压降等同于流体通过一组当量直径为e d 、长度为e L 的细管的压降。
（2）流体压降的数学模型上述简化的物理模型，已将流体通过具有复杂几何边界（网络状孔道）的床层的压降简化为通过均匀圆管的压降，故可用第一章流体流过圆管的阻力损失作出如下的数学描述e 1f e 2L u h d λρ== p式中1u 为流体在细管内的流速，由于细管内的流动过程等效与原真实流动过程，故1u 可取为实际填充床中颗粒空隙间的流速。
固定床反应器内的流体流动
固定床反应器内的流体流动
催化剂的物理性状
比表面积 指每克催化剂的表面积，记为，单位为m2/g。 空隙率 指催化剂床层的空隙体积与催化剂床层总体积之比，用ε表示。 表观密度 又称假密度或颗粒密度，即包括催化剂颗粒中的孔隙容积时，该颗 粒的密度，记为，单位为g/cm3。 堆积密度 又称填充密度，是对催化反应床层而言。即当催化剂自由地填入反 应器中时，包括床层中的自由空间，每单位体积反应器中催化剂的质量。记 为，单位可用g/cm3、g/l或kg/m3表示。
AP VP
=
π d S2 π 3
6 dS
6VP dS = AP
形状系数：用体积相同的球形颗粒的外表面积比上非球形颗粒的外表面积。
AS ϕS ≡ ≤1 AP
三种直径的关系：
ϕ S dV= ϕ S 1.5 d a dS=
平均直径
算术平均直径：
d = ∑ xWi d i
i =1
n
n
调和平均直径：
1 = d
流体通过固定床的压力降
压降产生原因： 摩擦阻力ΔP1：由于流体颗粒表面之间的摩擦产生。 局部阻力ΔP2：流体在孔道内的收缩、扩大及再分布所引起的。
压降的计算 ∆P=∆P1+ ∆P2
2 µ f uOG L0 (1 − ε ) 2 ρ f uOG L0 (1 − ε ) = 150 ⋅ + 1.75 ⋅ 2 3 dS dS ε ε3
Pa
式中混合物的粘度 µ
f
∑ y i µ fi M = 1 ∑ y i M i2
1 2 i
心理学专业教师学科专业知识笔试考试大纲
心理学专业教师学科专业知识笔试考试大纲一、考试内容（100分）（一）心理学概述（40分）1.心理学的研究对象（了解）2.心理学的研究方法（了解）（1）观察法、（2）实验法、（3）测验法、（4）调查法、（5）个案法3.主要心理学流派及其相关理论（了解）（1）构造主义心理学（2）行为主义心理学（3）机能主义心理学（4）格式塔心理学（5）精神分析（6）人本主义心理学（7）认知心理学4.开展心理健康的重要意义（了解）（二）心理学基本知识（60分）（重点）心理和行为生物学基础1.意识与注意（1）意识与无意识（意识的含义、意识的种类、意识的功能）（2）注意概述（注意的含义、注意的功能、注意的种类、注意的稳定性、注意分配、注意转移、）（3）注意的认知理论（注意选择的认知理论、注意分配的认知理论）2.感觉（1）感觉概述（含义、种类、感觉测量、感觉现象）（2）视觉概述（含义、视觉现象、视觉理论）（3）听觉（含义、现象、生理基础、听觉理论）3.知觉（1）知觉概述（含义、组织原则）（2）知觉的特性（3）空间知觉（形状、大小、深度、方位）4.记忆（1）记忆概述（含义、过程、种类）（2）感觉记忆（3）短时记忆与工作记忆（含义、信息加工、存储与提取、短时记忆特征等）（4）长时记忆的相关理论5.遗忘（遗忘曲线）6.思维概述（含义、特征、种类、过程）7.情绪和情感（1）情绪的种类、情感的种类（2）情绪理论（早期情绪理论、情绪认知理论）8.意志（1）意志的特征（2）意志行动过程（3）意志品质（4）能力的种类和结构、智力理论相关知识10.性格（1）性格的含义（2）性格的特征（3）性格的类型（4）性格与气质的关系（5）影响人格形成与发展的因素社会心理学11.社会关系（1）人际关系与人际沟通（2）亲密关系（3）偏见与歧视（4）利他行为（5）侵犯行为12.社会影响（1）合作竞争与冲突（2）从众与服从（3）去个体化（4）群体思维二、考试题型客观题和主观题分值占比5:5，客观题题型为单项选择题、不定项选择题、判断题，主观题题型为案例、论述、应用。
单元操作习题
第二节 流体通过颗粒床层的流动前面主要讨论了单个颗粒与流体之间相对运动及有关的机械分离问题。
在许多化工单元操作中还会经常遇到流体通过由大量固体颗粒装填而成的颗粒床层的流动，如悬浮液的过滤、流体通过填料层或固体催化剂层的流动等。
在这类问题中，当流体以较小的流速从床层的空隙中流动时，由于颗粒所受的曳力较小而保持静止状态，这样的床层称为固定床。
若流体自下而上流过床层，当流速增大到一定程度后，流体对颗粒的曳力将增大到把颗粒托起，床层松动，并能在一定的流速范围内使颗粒悬浮于流体中，呈流化状态，这样的床层称为流化床。
它已广泛应用于固体颗粒的沸腾焙烧、干燥及催化反应过程中。
本节主要讨论流体通过固定床的流动问题。
3-2-1 颗粒床层的特性一、床层空隙率ε由颗粒群堆积成的床层疏密程度可用空隙率来表示，其定义如下：床层体积颗粒体积床层体积-=ε 影响空隙率ε值的因素非常复杂，诸如颗粒的大小、形状、粒度分布与充填方式等。
实验证明，乱堆的非球形颗粒床层空隙率往往大于球形的，形状系数φs 值愈小，空隙率ε值超过球形ε的可能性愈大；若充填时设备受到振动，则空隙率必定小，采用湿法充填（即设备内先充以液体），则空隙率必大。
一般乱堆床层的空隙率大致在0.47~0.70之间。
二、床层的比表面积a b单位床层体积具有的颗粒表面积称为床层的比表面积a b 。
若忽略颗粒之间接触面积的影响，则a b =（1－ε）a （3-30） 式中 a b ——床层比表面积，m 2/m 3； a ——颗粒的比表面积，m 2/m 3； ε——床层空隙率。
床层比表面积也可根据堆积密度估算，即sb b d a ρρ6= （3-30a ）式中ρb 、ρs 分别为堆积密度和真实密度，kg/m 3。
ρb 和ρs 之间的近似关系可用下式表示： ρb =（1－ε）ρs （3-31） 三、床层的各向同性工业上，小颗粒的床层用乱堆方法堆成，而非球形颗粒的定向是随机的，因而可认为床层是各向同性。
4-3流体通过固定床的压降.ppt
3. 模型的检验和模型参数的估计 (1) Kozeny方程 Kozeny实验得到
K K 5 .0 R e deu u 1 R e 4 a( 1) R e 2
把 代入得：
2 2 P ( 1 ) a K u ——Kozeny方程 3 L
4. 因次分析法和数学模型法的比较（自学）
(2) Ergun方程
4 . 17 0 . 29 Ergun实验得到 R e 2 ( 1 ) ( 1 ) 2 1 5 0 32 u 1 . 7 5 3 u L d d p p
R e 0 . 1 7 4 2 0 (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
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。
虚拟细管的当量直径：
4 通 道 截 面 积 l 床 层 的 流 通 空 间 e 4 d e 润 湿 周 边 l 细 管 的 全 部 内 表 面 e
以1m3床层体积为计算基准 2 le u1 p hf u1——流体在细管内的流速 de 2 u u ——空床流速 (表观流速) u u u 1 1
u2 ( ) le ( le ε a ( 1 ) 1 )a 2 ( ) 3 u L L 2 4 8 L le ( 1 )a 2 u 3 8 L
最新流体通过颗粒层的流动
4.1 单颗粒与颗粒群的几何特性
4.1.1 单颗粒
球型：
S 6 d p ,V d , S d , a 6 V dp
3 p 2 p
单颗粒 非球型：当量直径
体积等效 表面积等效
dev
3
6V
S
des
比表面积等效 dea 6 6V a S 非球型颗粒的三种当量直径互不相等，有如下关系
d 6 V d ,S ,a 6 dev
3 ev 2 ev
4.1.2颗粒群的特性
主要考察两个方面：粒度分布和平均直径 （1）颗粒粒度测量方法：筛分法，沉降法，电阻变化 法及显微镜法等。 （2）平均直径 由比表面积相等的原则 a总=S总/ V总=6/dm 而 mi / p 6m m 2
（2）床层的一维简化物理模型
建立简化的物理模型是工程问题处理方法之一。 颗粒床层简化模型有一维、二维和三维模型，但 在工程上使用最广、最为成熟的是一维模型。 1）简化的依据：过程的特殊性——爬流 流体通过颗粒层的流动一般是很缓慢的，呈爬流 状态，不存在边界层脱体，爬流是此过程所特有 的。因此流动压降主要来自表面摩擦，它只与流 体通道的表面积成正比，而与通道的形状几乎无 关，亦即只与颗粒的表面积成正比，而与颗粒的 形状是球形、菱形、方形还是流线形无关。
l u hf d 2
2
范宁方式能否用于计算流体通过固定颗粒床层的 压降呢？ （1）流体通过固定颗粒床层压降直接计算时存 在的困难 当流体通过固定颗粒床层时，由于颗粒层内的颗 粒大小不均匀，形状不规则，所形成的通道是弯 弯曲曲的、变截面的、纵横交错的网状结构。 弯曲、变截面的网状结构成为了颗粒层内流体通 道的特点，也成为了压降（流动阻力）直接计算 的困难。因为用范宁公式计算时，无法确定通过 颗粒层的流体通道的边界尺寸。
华东理工大学化工原理简答题真题汇总
第一章流体流动1.何谓轨线？何谓流线？为什么流线互不相交？99答：轨线是同一流体质点在不同时刻所占空间位置的连线；流线是采用欧拉法考察的结果，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，流线互不相交。
2.动能校正系数α为什么总是大于、等于1的？试说明理由？003.简述数学模型法规划实验的主要步骤。
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，按以下主要步骤进展工作：①将复杂的真实过程本身化简成易于用数学方程式描述的物理模型；②将所得到的物理模型进展数学描述即建立数学模型；③通过实验对数学模型的合理性进展检验并测定模型参数。
4.流体流动过程中，稳定性是指什么？定态性是指什么？015.简述因次论指导下的实验研究方法的主要步骤。
01、04答：因次分析法的具体步骤：①找出影响过程的独立变量；②确定独立变量所涉及的根本因次；③构造因变量和自变量的函数式，通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依据物理方程的因次一致性原那么和π定理得到准数方程；⑥通过实验归纳总结准数方程的具体函数式。
6.层流与湍流的本质区别是什么？02答：湍流的最根本特征是出现了径向的速度脉动。
当流体在管层流时，只有轴向速度而无径向速度，牛顿型流体服从牛顿粘性定律；然而在湍流时，流体质点沿管道流动的同时还出现了径向的随机脉动，这种脉动加速了径向的动量、热量和质量的传质，动量的传递不仅起因于分子运动，而来源于流体质点的横向脉动速度。
7.非牛顿流体中，塑性流体的特点是什么？02、05、06、10答：含固体量较多的悬浮体常表现出塑性的力学特征，即只有当施加的剪应力大于某一临界值〔屈服应力〕之后才开场流动，流动发生后，通常具有剪切稀化性质，也可能在某一剪切率围有剪切增稠现象。
8.什么是流体流动的边界层？边界层别离的条件是什么？03答：由于流体粘性的作用，靠近壁面的流体将相继受阻而降速，随着流体沿壁面前流动，流体受影响的区域逐渐扩大，而流速降为未受边壁影响流速的99%以的区域即为边界层。
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h f
u
le u12 de 2
∵ε = 流体通过的空隙面积 / 床层截面积 流量 V = 流体通过的空隙面积*u1 = 床层截面*u 床层截面积*ε* u1 = 床层截面*u u =εu1 即： u1 = ε/ u de = 4ε/aB = 4ε/a(1-ε)
L
h f
1) 床层的简化物理模型
1) 床层的简化物理模型:将床层中的不规则通 道简化成 长度为L的一组平行细管. 规定： （1）细管的内表面积等于床层颗粒的全部表面积；
（2）细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙容积。
1) 床层的简化物理模型
2）虚拟细管的当量直径de, 细管长度为Le de = 4×通道的截面积/润湿周边 分子、分母同乘Le， de = 4×通道的截面积× Le / 润湿周边× Le = 4×床层的流动空间体积 / 细管的全部内表面 以1m3床层体积为基准 则：床层的流动空间体积 =ε ∵ 1m3床层的床层表面 = aB ∴ de = 4ε/aB = 4ε/a(1-ε)
流速较低时 0.5
p L
(1 )
3
u
2
Re
p L
deu1 4
u (1 )
2 (1 )2 K 3
u
3) 模型参数λ’的估值
欧根方程
λ’ = 4.17 / Re’+ 0.29 代入得 (4-27) 或(4-28) 式（4－28）称为欧根方程,其实验范围为Re’= 0．17～420。 当Re’＜3时，等式右方第二项可以略去； 当Re’＞100时，右方第一项可以略去。 欧很方程的误差约为士25％，且不适用于细 长物体及环状
2) 流体压降的数学楼型
上述简化的物理模型，已将流体通过具有复杂几 何边界的床层的压降简化为通过均匀圆管的压降。 对此，不难应用现有的理论作出如下数学描述： 如水平直管的压降 2
hf
le u1 de 2
式中u1为流体在细管内的流速。可取为实际填充 床中颗粒空隙间的流速， 它与空床流速（表观流速）u的关系为 ε = 流体通过的空隙面积 / 床层截面积 流量 V = 流体通过的空隙面积u1 = 床层截面u ∴ u =εu1
4．3 流体通过固定床 的压降
固定床中颗粒间的空隙形成许多可供流体通过的 细小通道，这些通道是曲折而且互相交联的。同 时，这些通道的截面大小和形状又是很不规则的。 流体通过如此复杂的通道时的阻力（压降）自然 很难进行理论计算，必须依靠实验来解决问题。
4· 3· l
1)
颗粒床层的简化模型
床层的简化物理模型 2) 流体压降的数学楼型 3) 模型参数λ’的估值
le u12 de 2
( )
Le (1 ) 8L 3
u
2
2) 流体压降的数学楼型
忽略位能时
L
p L
L
( )
Le 8L
(1 )
令
3
u
2
忽略位能时
L
p L
Le 8L
p L
(1 )
3
u
2
3) 模型参数λ’的估值
康采尼（Kozeny）方程:
欧根方程
3) 模型参数λ’的估值
康采尼（Kozeny）方程:
康采尼研究发现:
流速较低时 λ’ = K’/ Re’ (4-23) 式中K’称为康采尼常数，其值为5．0，Re’ 称为床层雷诺数，由下式定义
Re
deu1 4
u (1 )
3) 模型参数λ’的估值
对于不同的床层，康采尼常数的
可能误差不超过10％，这表明上 述的简化模型是 实际过程的合理简化。如图实验 也险验了简化模型的合理性。 将式（4－23）代入（4－22）得
L
2 (1 )2 K 3
u
此式称为康采尼方程。它仅适用于低雷 诺数范围（Re’<2）
3) 模型参数λ’的估值
1) 床层的简化物理模型
现可将床层中的不规则通道简化成长度为L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面； （2）细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙 容积。 根据上述假定，可求得这些虚拟细管的当量直径 de, 细管长度为Le de = 4×通道的截面积/润湿周边
1) 床层的简化物理模型
分子、分母同乘Le，则有 de = 4×通道的截面积Le / 润湿周边Le = 4×床层的流动空间 / 细管的全部内表面 以1m3床层体积为基准，则床层的流动空间为ε， 每m3床层的颗粒表面即为床层的比表面aB，因此， de = 4ε/aB = 4ε/a(1-ε) 按此简化模型，流体通过固定床的压降等同于流 体通过一组当量直径为de，长度为Le的细管的压 降。
1) 床层的简化物理模型
因为流体通过颗粒层的流动时，单位体积床层所 具有的表面积对流动阻力有决定性的作用。这样， 为解决压降问题，可在保证单位体积表面积相等 的前提下，将颗粒层内的实际流动过程大幅度的 简化（见图4-4），使之可以用数学方程式加以描 述。经简化而得到的等效流动过程称之为原真实 流动过程的物理模型。
2) 流体压降的数学楼型
L
( )
Le 8L
(1 )
3
u
2
令：λ’
= λLe / 8L 当重力可以忽略时， △Ψ/L ≈ △p /L 为简化起见△Ψ在本章中均称为压降。
2) 流体压降的数学楼型
∵ 水平直管的压降 u1：流体在细管内的流速 设：空床流速（表观流速）为