化工原理习题

1、概念题示例与分析一.填空题2-1 一球形石英颗粒，分別在空气和水中按斯托克斯定律沉降，若系统温度升髙，则其在水中的 沉降速度将,在空气中的沉降速度将答案：下降，增大2分析：由斯托克斯定律切=（0 _心18“对空气系统，/Q,故ut U对水系统，水的密度随温度的变化可忽略，故同样有 工旦U可见无论是气体还是液体，温度的改变主要是通过粘度变化来影响沉降速度。气体粘度随温度 升高而增加，故沉降速度下降：液体粘度随温度升髙而减小，故沉降速度增大。但要注意此结论是通 过斯托克斯定律得出，其他情况还需要具体分析。22若降尘室的髙度增加，则沉降时间,气流速度，生产能力o答案：增加：下降：不变分析：因沉降距离

2、增加，故沉降时间将增加。降尘室髙度的增加使气体在降尘室内的流道截而 增大，故气流速度下降。生产能力的计算公式为：可见，降尘室的生产能力只决定于沉降而积和沉降速度而与降尘室的高度无关。2-3选择旋风分离器型式及决定其主要尺寸的根据是: : ，答案：气体处理量，分离效率，允许压降2-4通常，非均相物系的离心沉降是在旋风分离器中进行，悬浮物系一般可在旋液分离器或沉降离心机中进行。答案：气固：液固2-5、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2-6 阶段中颗粒相对于流体的运动速度称为沉降速度，由于

3、这个速度是阶段终了时颗粒相 对于流体的速度，故又称为“终端速度”。答案：等速：加速2-7影响沉降速度的主要因素有 :答案：颗粒的体积浓度：器壁效应：颗粒形状2-8降尘室通常只适合用于分离粒度大于的粗颗粒，一般作为预除尘使用。答案：50 m2-9旋风分离器的总效率是指,粒级效率是指，答案：全部颗粒中被分离下来的质量分率：各种粒度被分离下来的质量分率2J0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2-111业上常用的过滤介质主要有,，-答案：织物介质；堆积介质：多孔固体介质2-12在饼层过滤中，真正发挥拦截颗粒作用的主要是而不是。答案：滤饼层：过滤介质2-13离心机是利用惯性离心

4、力分离液态非均相混合物的机械。它与旋液分离器的主要区别在于离 心力是由而产生的。答案：设备本身旋转2-14 一降尘室长8m,宽4m,高l5n）,中间装有14块隔板，隔板间距为01恥现颗粒最小直径为 其沉降速度为0. 02m/s,欲将最小直径的颗粒全部沉降下来，则含尘气体的最人流速不m/s o能超过答案：1.6分析：由降尘室的分离条件L 8max“ max =77/ =-x0.02 = l.6口 J 知H 。1m/ s:转速一定的离2-15当进气II气速一定时，旋风分离器的直径越人，其分离因数越心分离机随着转鼓直径的增犬其分离因数越o答案：下降；增加分析：一般小颗粒沉降才考虑离心沉降，而小颗粒沉

5、降一般都处于斯托克斯定律 区，故分离因数为对旋风分离器，当进口气速一定时，由上式可知Kc与R成反比。对转速一定的离心机，灯与成正比，分离因数可写成r巾三Kc = 可见Kc与R成正比。g2-16用板框式过滤机进行恒压过滤操作，随着过滤时间的增加，滤液 量,生产能力O答案：增加；不变分析：由恒压过滤方程v2 + 2VVe= KA2O可知滤液量随过滤时间的增大而增加。VV而间歇过滤机的生产能力Q = - =-1& + % + 巴 D可知生产能力只与操作周期有关。2-17转筒真空过滤机，转速为n(r/min),转鼓表面积为A,转鼓的沉浸度为 则过滤周期为(min),在一个过滤周期中过滤时间为(min)

6、,过滤面积为on n増加2倍,答案:分析:所以所以2-192-18在恒压操作一个周期中，巳知过滤时间为B ,获得的滤液号为V ,现仅将过滤压差 则过滤时间变为(设滤饼不可压缩，且介质阻力不计)o0_亍由恒压过滤方程V2 = 2也4；!8 =常数0 _ Ap _ 1 Ap*_ 3含尘气体在某降尘室停留时间为6s时，可使直径为80“m尘粒的70%得以沉降下来。现将生产能力提髙1倍(气速乃在正常操作的允许范围内)，则该直径颗粒可分离的百分率为。答案：35%分析：一般尘粒在气体中的分布是均匀的，对于直径小于能够100%被沉降下来的最小粒径的颗 粒来说，它能够被分离的百分数等于它在停留时间内的沉降距离与

7、降尘室高度之比。所以在原操作条 件下，即在6s的停留时间内，S0/H尘粒的沉降距离为降尘室高度的70%。现生产能力提髙1倍， 其他条件不变，则气速增大1倍，停留时间减半，为3s。则该颗粒的沉降距离为原来的1/2,即为降尘室髙度的乎=35%,此即新工况下该颗粒可分离的百分率.2-20已知某沉降室在操作条件下的气体流率为3600/沪/力，沉降室长、宽、髙尺寸为 厶x b x H =5 x 3 x 2,则其沉降速度为答案：分析：mis o2-210.067由匕=九门 _ V5_ 3600/3600 _nn ,u f0.067in / s1 A 5x3对板框式过滤机，洗涤而积Ay和过滤而积4的定量关系

8、为，洗水走过的距离厶,和滤，洗涤速率（劣几和终了时的过滤速率（籌人的液在过滤终了时走过的距离乙的定量关系为定量关系为答案.A =-A- L = 2L （）=丄（空）、”2”，dO）w 4；分析：由板框过滤机的结构及操作原理，可知该装置的洗涤方式属横穿洗涤法。 故洗涤面积为过滤面积的1/2,洗涤路径为2倍滤液路径。再过滤基本方程 务=警（略去介质阻力） dO prL显然洗涤速率为终了过滤速率的l/4o，洗水走过的距离，洗涤速率（穿）W与过du2-22对叶滤机，洗涤面积4,和过滤面积A的定量关系为厶V和滤液在过滤终了时走过的距离L的定量关系为滤终了时的过滤速率（咯L的定量关系为Cclu答案：Ay

9、= A ；厶w = L ；（乔）w =（万Re分析：由叶滤机的结构及操作原理，可知洗涤液所走途径就是过滤终了时滤液所 走的途径，属置换洗涤法。2-23在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为（）.4叫切向速度为15m/so当颗 粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数K。为答案：57分析：心，152 _57u, Rg 0.4x9.812-24为过滤某种悬浮液，按生产任务要求,经计算应用选用一台BMS30-635/25 型板框压滤机（框內边长635mm,过滤面积30m2,框厚25mm） o现有一台过滤机是 BMS30-635/45型的，除框厚45mm外，其他规格与前者相同，问能否用该过滤机代 替原选

10、用型号的过滤机o答案：不能分析：过滤机的选择主要取决于生产任务。所用滤框尺寸及数量必须同时满足两个要求：一是 具有所需的过滤而积；二是恰能容纳一个操作循环所形成的滤饼。上述两个过滤机过滤面积相同，但框厚不同，故不能互相代用。2-25在恒速过滤过程中，当滤液体积增大1倍则操作压差将增大。设介质阻力可忽略，滤饼为不可压缩。答案：1倍。分析：出过滤基本方程及题给条件，有=常数dO2（ + 么）得恒速过滤方程 q2 +qqe=O = kpls 0 因为 么=05 = 0所以q = kep 或 V2 = kA20Ap5 2由题总有K = 2% Q = 2Q所以2-26若介质阻力可以忽略，对恒压过滤，滤液

11、量增大1倍，则过滤速率将答案：减小1倍分析：由过滤基本方程所以dV A2K2（v+vc）由题知 V = 0 V2 = 2VldV _ A2K _ 1 y/V2 - 27转筒貞空过滤机，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.答案：大：少：薄；小 分总 由直筒上空L滤机的生产能力0 = 465用亦（忽略介质阻力）可知转速增大使生产能力提高，但同时每转一周所需时间将减少，每周过滤时间也相应减少，致 使每周所获滤液量减少，滤饼变薄，阻力变小。2-28重力沉降速度随着颗粒宜径的增加而o答案：增大分析：由沉降速度的计算公式4gd（Q-MV对一定的物系，与d及：

12、有关。己知除湍流区与无关外，其他情况/ 将随d的增加而下降，所以，随d的增加而增大。二、单项选择题2-29 一密度为7800 kgZ 的小钢球在相对密度为12的某液体中的自由沉降速度为在20 C水中沉降速度的1/4000,则此溶液的粘度为 （设沉降区为层流）oA 4000?Pd$： B 40mPas； C 33 82Pds： D 3382?Pa$ 答案：D分析：由题总知斯托克斯定律适用，则根据题给条件可列出下式d 2 （7800 1200）g _ d（7800 1000）g18/7_4000 X18xl解岀 “=3382?P7S此法常用来测粘度。2-30用板框式过滤机进行恒压过滤，若介质阻力可

13、忽略不计，过滤20min可得滤液8，若再 过滤20min可再得滤液-A. 8/W3 :B. 4/H3 :C. 5. 3/H3 :D. 11. 3/沪答案:C分析：出恒圧过滤方程 由题知 Ve=O,则有V2=KA20Q-将辽岭如代入，得k宀亦则 2 = 40 niui 时则匕一 =113 8 = 5引沪应注意恒压过滤方程中V、0是指从初始（0起点）态计得的累积量。2-31在一个过滤周期中，为了达到最大生产能力。A.过滤时间应大于辅助时间：B.过滤时间应小于辅助时间。C.过滤时间应等于辅助时间D.过滤加洗涤所需时间等于1/2周期。答案:D分析：对于最佳周期，应有2-32含尘气体在降尘室内按斯托克斯

14、定律进行沉降。理论上能完全除去30加的粒子，现气体处理 量增大1倍，则该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为。A 2x3O/z?7?: B。l/2x3/on : C。30/?: D。2 x 3O/7?答案：D分析：降尘室最大处理量Vs与能被完全除去最小颗粒的沉降速度切有以下关系 由=心f 18/2-33下述说法中正确的是A.过滤速率与过滤而积成正比B.过滤速率与过滤而积的平方成正比; C.过滤速率与滤布阻力成反比：D.过滤速率与操作压差的平方成正比; 答案：B分析：可由过滤基本方程直接求得dV _ KA22(V + Ve)2 3 4恒压板框过滤机,当操作压差增大1倍时，则在同样的时间里所得滤液虽

15、:将（忽略介质阻力）。A.增大至原来的血倍：C增大至原来的4倍； 答案：A 分析：出恒压过滤方程及题给条件有B.增大至原来的2倍：D.不变V2 =K0 = 2kAp0V OC2-3 5下而哪个是过滤推动力A.液体经过滤机的压强降B.滤饼两侧的压差；C.介质两侧的压差；D.介质两侧压差加上滤饼两侧压差答案：D分析：由过滤基本方程的推导可知过滤推动力是指滤饼两侧压差加上介质两侧压差：过 滤阻力为滤饼阻力加上介质阻力。2-36在降尘室中，尘粒的沉降速度下列因素无关。A颗粒的几何尺寸B.颗粒与流体的密度C.流体的水平流速：D.颗粒的形状 答案：C、分析：由表而光滑球形颗粒自由沉降速度公式可知答案应为C

16、2-37设降尘室的长宽高分别为L、S、H （单位均为m）,颗粒的沉降为气体的体积流量为Vs ，则颗粒能在降尘室分离的条件是H LbHLbHC.L HhH5冬D.L HbH答案：BV分析：气体的水平流速为严：bHH 颗粒的沉降时间为%气体在降沉室的停留时间为时分离条件为沉降时间小于停留时间。所以有 k = 5.35 x 10“st03a05081 2-571 回转貞空过滤机，回转一周所需时间为T,转鼓的表而积为S、转鼓的沉浸度为0,则一个过滤周 期中，过滤时间为过滤而积为2.转鼓沉浸度是与的比值3 当介质阻力不计时回转貞空过滤机的生产能力与转速的次方成正比解：（1） T （pS（2）浸入悬浮液的

17、表面转鼓表面（3）1tO3aO5O82 2-5821 间歇过滤机的生产能力可写为e = V/Zr,此处V为表示一个操作循环所需的口 等于一个操作循环中和三项之和.2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3.过滤机操作循环中，如辅助时间孑卩越长则最宜的过滤时间将解：(1) 一个周期滤液量时间辅助时间(2) 错误的 错误的(3) 越长tO3aO5O83 2-591 对不可压缩性滤饼dV/d T正比于AP的 方过滤时间洗涤时间最佳最大生产能力方,对可压缩滤饼dv/d r正比于AP的2 对恒压过滤，介质阻力

18、可以忽略时，过滤量增大一倍,则过滤速率为原来的3对恒压过滤，当过滤而积S增大一倍时，如滤饼不可压缩，则过滤速率增大为原来的 倍,如滤饼可压缩，过滤速率增大为原来的倍(1-S)次2理由： = f，V加倍，纟I为原来的丄倍dO 2VdO22过滤速率$= 一，而VV=AyA0dO 2(V + Ve)e解：(1) 一次(2)12(3) 2理由:A加倍，孚为原来的2倍，与滤饼是否可压缩无关。 dOtO3aO5O84 2-601 回转真空过滤机，整个转鼓回转操作时大致可分为和四个区域2 回转真空过滤机每通过以上四个区域一次,完成一个工作是这一部件使过滤室在不同部位时，能自动地进行相应不同操作.3 叶滤机过

19、滤时,固体颗粒留在滤叶的部，而滤液穿过滤布由滤叶部抽出解：(1)过滤区 洗涤区吸干吹松区 卸渣区(2)周期分配头(3)外部内部tO3aO5O85 2-611 非球形颗粒的形状系数(球形度)是表示颗粒与它的定义是2已知非球形颗粒的体积为V,则该颗粒的等体积球径(当量直径中最常用的一种)为解：(1)球形颗粒的差异程度 与非球形颗粒体积相等的球形颗粒的表而积和非球形颗粒的表而积 之比6V -(2) 6/p=(_)3 7ttO3aO5O86 2-621 设颗粒的比表而积为6床层的空隙率为E,则床层的比表而积qb为2 颗粒的粒度分布逾不均匀，所形成床层的空隙率越在器壁附近床层空隙率较，床层中心处则空隙率

20、较3按0$ = Ap/A定义的球形度(此处下标p代表球形粒子)，最大值为乞越小则颗粒形状与球形相差越解：(1) a(- E) (2)小大小 (3) 1 大t03a50882-631 最常见的间歇式 过滤机有和连续式过滤机有2.在一套板框过滤机中，板有种结构，框有种结构3 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的滤饼，而洗涤时，洗涤液则穿过厚度为的滤饼洗涤液穿过的滤布而积等于解：（1）板框过滤机叶滤机真空转筒过滤机（2） 2 1（3）丄框厚框厚 丄的过滤时的滤布而积2 2t03b05004 2-641）降尘室与沉降槽均为气固或液固两相分离设备，它们的生产能力与该设

21、备的有关，与无关2）旋风分离器当切向进口气速相同时，随着旋风分离器的直径越大，其离心分离因数越，而离心分离机随着转鼓直径的增大其离心分离因数越解：（1）底而积髙度 （2）小大tO3bO5OO6 2-651）除去液体中混杂的固体颗粒，在化工生产中可以采用等方法（列举三种方法）2）旋风分离器性能的好坏，主要以來衡屋。逾小，说明其分离性能愈好。解：（1）沉降过滤离心分离（2）临界直径临界直径tO3bO5OO8 2-661）分离因数的定义为Kc=2）含尘气体通过长为4M，宽为3M咼为1M的除尘室，已知颗粒的沉降速度为003nVs,则该除尘室的生产能力为rvv2解：（1） 036加/$gtO3bO5OO

22、9 2-671）一降尘室长5M,宽2.5M咼1.1M冲间装有10块隔板，隔板间距为0.1M现颗粒最小直径10 其沉降速度为O.OlnVs,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ms o2） 般认为硫化床正常操作的流速范围在和之间解05m/s（2）最小流化速度带出速度理由：1）最大生产能力V = 11x5x2.5x0.01 = l375d/s最大流速一 v =Hb=1375 =0.5 必l.lx2.5或： = = u 0.5n?/su Uq u 0.01t03b05010 2-681）恒压过滤操作，一个周期中，过滤时间为J获滤液量为V,现将过滤压差增加一倍，其他条件不变，则过

23、滤时间变为（设滤饼不可压缩且介质阻力不计）2）在恒圧过滤时，如过滤介质阻力忽略不计，且过滤而积恒定,则所得的滤液量与过滤时间的次方成正比，而对一定的滤液量则需要的过滤时间与过滤而积的次方成比.依据式.解：（1） -T丄2 反恒压过滤方程2 2理由：(1)V2 =KA2t 9 当竺-=2时, P K(2) V2 =KA2t 1当 A 一定时，V = Jkat x r2当v定时，r =V解:（1）完全最小颗粒直径分离性能好坏（2）散式流态化聚式流态化tO3bO5O16 2-741）.1粒子沉降过程分阶段和阶段,沉降速度是抬时相对于的速度解：加速度 恒速颗粒在恒速阶段流体tO3bO5O17 2-75

24、 转筒貞空过滤机，转速越快,每获得的滤液量就越单位时间获得的滤液量就越,形成的滤饼层厚度越，过滤阻力越 表示旋风分离器分离性能的两种不同方式是用和用表示解：（1）小大薄 小（2）临界直径分离效率（3）床层中颗粒之间的空隙与整个床层体积之比t03b05018 2-761）床层空隙率的定义是：g=（用文字表达）细2）颗粒运动时所受的阻力有两部分构成，即和 降尘的沉降速度应根据待分离颗粒的决定 分离因数Kc表示它是反映离心机分离性能的重要指标.解：（1）床层颗粒之间的空隙与整个床层体积之比（2）表皮阻力形状阻力（3）最小直径（4）离心力与重力之比tO3bO5O19 2-771）重力沉降速度随着颗粒直

25、径的增加而1 KA严 A2tO3bO5Oll 2-691）流体通过颗粒床层时，随流速从小到大可能出现的三种状况是2） 当颗粒层处于流化阶段，床层的压降约等于解：（1）固定床阶段流化床阶段气流输送阶段（2）单位而积床层的重虽tO3bO5O12 2-701） 化工设备中用到离心沉降原理的设备有,和等2）基本的过滤操作有和两种解：（1）旋风分离器旋液分离器沉降式离心机（2）滤饼过滤深层过滤t03b05013 2-711）选择（或设计）旋风分离器时要依据和2）流化床中出现的不正常现象有和解（1）气体处理量容许的压力降以及所要求的分离效果（2）腾涌现象沟流现象t03b05014 2-721）板框过滤机的

26、洗涤速率为最终过滤速率的2）计算颗粒沉降速度Ut的斯托克斯式，此式适用于的情况解:1“哄出 418/pt03b05015 2-731）旋风分离器性能之一的临界粒径，是指在旋风分离中能被分离下来的，其大小是判断旋风分离器的重要依据2）流化床中有两种不同的流化形式，即和2) 恒压过滤时，滤浆温度降低，则滤液粘度，过滤速率3) 两种不同的流化形式是流化和流化解：(1)增大 (2)越大 越小 (3)散式 聚式tO3O5O21 2-781) 黄铁矿燃烧炉气，流量为2000n?/h，用旋风分离器进行分离，除尘效率为95%,压强降2) 为lOOOPa,因生产减产，炉气减为15000n?/h,但炉气含尘情况不

27、变，此时旋风分离器的除尘效率【压强降为Pa.解：降低临界直径增大理由:(1)而tO3bO5O9O 2-791. 当介质阻力忽略不计时，恒压过滤方程是描述之间的关系的方程式，它的方程式，它的图形是一条通过原点的线2当介质阻力不能忽略不计时，恒压过滤方程是描述之间关系的方程式，它的图形是一纟(-re -Vc)点为点的线0解：(1)滤液量和过滤时间抛物线 (2)滤液量与过滤时间 顶 抛物x03a05091 2-801. 在滞流区颗粒的沉降速度正比于A. (Ps 一 Q)的1/2次方 B. “的零次方C.粒子直径的0.5次方D.粒子直径的平方2. 自由沉降的总思是(A) 颗粒在沉降过程中受到的流体阻力

28、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，没有离心力的作用(D) 颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程。x03a05092 2-811 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) 加速运动段结朿时颗粒的降落速度(D) 净重力(重力减去浮力)与流体阻力平衡是颗粒的降落速度2 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) 与颗粒的表而积成正比(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x03a05093 2-821对于恒压过滤(A) 滤液体

29、积增大一倍则过滤时间增大为原来的V2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之原来的4倍(D) 当介质阻力不及时，滤液体积增大一倍，则过滤时间增大至原来的V2倍2. 回转貞空过滤机洗涤速率与最终过滤速率之比为(A) 1(B) 1/2(C) 1/4(D) 1/3x03a05094 2-831 以下说法是正确的(A) 过滤速率S与(过滤而积)成正比(B) 过滤而积与S，成正比(C) 过滤速率与滤液体积成正比(D) 过滤速率与滤布阻力成反比2 叶滤机洗涤速率与最终过滤速率的比值为(A) 1/2(B) 1/4(C) 1/3(D) 1xO3aO5O95

30、2-841过滤介质阻力不计，滤饼不可压缩进行恒速过滤时，如滤液量增大一倍.(A) 操作压差增大至原来的V2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3在恒压过滤时，如介质阻力不计，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) 增大至原来的迈倍(D) 增大至原来的1.5倍xO3aO5O96 2-851 以下过滤机是连续过滤机(A) 箱式叶滤机(B) 真空叶滤机(C) 回转貞空叶滤机(D) 般框压滤机2 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圧差(C) 滤饼两边的压差(D) 液体进出过滤机的圧差xO3aO5O97 2-861 回转貞空过滤机中是以下部件是过滤是在不同部位时，能自动的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2.板框压滤机没有以下特点(A) 所需辅助设备少(B) 过滤而积大(C) 结构简单(D) 洗涤特别均匀xO3aO5O98 2-871 扳框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的(A) 一倍一半(C) 四倍(D) 四分之一2 扳框圧滤机中(A) 框有两种不同的构造(B) 板有两种不同的构造(C) 板和框都有两种