化工原理第四版思考题答案

1、化工原理第四版思考题答案3- 2 球形颗粒在流体中从静止开始沉降， 经历 哪两个阶段？何谓固体颗粒在流体中的沉降速 度？沉降速度受那些因素的影响？ 答：1、加速阶段和匀速阶段； 2、颗粒手里平衡 时，匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度 t 3、 影响因素由沉降公式确定 dp、 p、 以及 。（93页 3-11 式）3- 6 球形颗粒于静止流体中在重力作用下的自 由沉降都受到哪些力的作用？其沉降速度受哪 些因素影响 ?答：重力，浮力，阻力；沉降速度受 颗粒密度、 流体密度 、颗粒直径及阻力系数有关3- 7 利用重力降尘室分离含尘气体中的颗粒， 其分离条件是什么？答：停留时间 =沉降时间（ uL

2、uH ）u u t3- 8 何谓临界粒径？何谓临界沉降速度？ 答：能 100% 除去的最小粒径； 临界颗粒的沉降 速度。3- 9 用重力降尘室分离含尘气体中的尘粒， 当临 界粒径与临界沉降速度为一定值时，含尘气 体 的体积流量与降尘室的底面积及高度有什么关系？答：成正比 qVs utWL3- 10 当含尘气体的体积流量一定时，临界粒径 及临界沉降速度与降尘室的底面积 WL 有什么 关系。 答：成反比3- 12 何谓离心分离因数？提高离心分离因数的 途径有哪些？ 答：离心分离因数： 同一颗粒所受到离心力与重 力之比；提高角速度，半径（增大转速）3- 13 离心沉降与重力沉降有何不同？ 答：在一定

3、的条件下，重力沉降速度是一定的， 而离心沉降速度随着颗粒在半径方向上的位置 不同而变化3- 15 要提高过滤速率，可以采取哪些措施？答：过滤速率方程dV A P d V Ve3-16 恒压过滤方程式中，操作方式的影响表现 在哪里？ 答：3-17 恒压过滤的过滤常数 K 与哪些因素有 关？答： K 2 P 表明 K 与过滤的压力降及悬浮液性 质、温度有关 第四章 传热4- 1 根据传热机理的不同， 有哪三种基本传热方 式？他们的传热机理有何不同？ 答：三种基本方式：热传导、对流传热和辐射传 热。 热传导（简称导热） ：热量不依靠宏观混 合运动而从物体中的高温区向低温区移动的过 程。 在固体、液体

4、和气体中都可以发生。 对 流传热：由流体内部各部分质点发生宏观运动而 引起的热量传递过程， 只能发生在有流体流动的 场合。热辐射：因热的原因而产生的电磁波在 空间的传递。可以在完全真空的地方传递而无需 任何介质。4- 2 傅立叶定律中的负号表示什么意思？ 答：热量传递的方向沿着温度梯度下降的方向。4- 3 固体、液体、气体三者的热导率比较，哪个 大，哪个小？ 答：一般固体 液体 气体4- 4 纯金属与其合计比较，热导率哪个大？ 答：纯金属大于合金4- 5 非金属的保温材料的热导率为什么与密度 有关？ 答：密度小，则所含的空气越多，气体的导热系数低于固体。4- 6 在厚度相同的两层平壁中的热传导

5、， 有一层 的温度差较大，另一层较小。哪一层热阻大。 答： 温差大的热阻大，热导率低。4- 9 对流传热速率方程 中的对流传热系数 与哪些因素有关答：流动状态 （气、液、蒸汽）、流体的性质 （热 导率、热容、粘度、密度） 、壁面形状 等 流体 有无相变化、流体流动的原因、流动状态、流动 物性和壁面情况（换热器结构）等都影 响对流 传热系数。 4- 15 同一液体，为什么沸腾时的对流传热系数 比无相变化时的对流传热系数大？ 答：因为相变热比液体的热容大很多， 所以沸腾 时的对流传热系数比无相变化时的对流传热 系 数大。4- 16 换热器中冷热流体在变温条件下操作时， 为什么多采用逆流操作？在什么

6、情况下可以采 用并流操作？ 答：逆流时的平均温度差最大， 并流时的平均温 度差最小，其它流向的平均温度差介于逆流 和 并流两者之间， 因此就传热推动力而言， 逆流优 于并流和其它流动型式。当换热器的传热 量 Q 即总传热系数 K 一定时，采用逆流操作，所需 的换热器传热面积较小。 在某些生产工艺要求 下，若对流体的温度有所限制， 如冷流体被加热 时不得超过某一温 度，或热流体被冷却时不得 低于某一温度，则宜采用并流操作。4-18 换热器的总传热系数的大小，受哪些因素 影响？怎样才能有效地提高总传热系数？ 答： 取决于流体的物性、 传热过程的操作条件及换热 器的类型等； K 值总是接近于 小的流

7、体的 对流传热系数值，关键在于提高 小一侧的对 流传热系数； 减慢污垢形成速率或及时清除污 垢。4-20 何谓透热体、白体、黑体、灰体？ 答：能透过全部辐射能的物体，称为透热体；能 全部反射辐射能的物体，称为白体；能全部 吸 收辐射能的物体， 称为黑体或绝对黑体； 能够以 相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体， 称 为灰体。4-21 何谓黑度？影响固体表面黑度的主要因素 有哪些？答：在同一温度下， 实际物体的辐射能力与黑体 的辐射能力之比， 定义为灰体的黑度。 影响固体 表面黑度的主要因素有： 物体的性质、 温度及表 面情况（如表面粗糙度及氧化 程度）。4-26 两物体的温度分别是 200及

8、100，若 将温度各提高 300，维持其温差不变， 其辐射 传热的热流量是否变化？ 答：增大4-29 换热器的强化传热中，最有效的途径是增 大总传热系数 K ，如何增大 K 值？ 答：根据公式可以采取如下措施： 提过对流换 热系数，尤其是提高较小一层的对流换热系数 降低污垢热阻，及时清洗换热器， 降低热传导 热阻，选择导热率大的材料， 降低换热壁的厚度。 第五章 吸收5- 2 对于物理吸附，在一定温度下，如何判断气 体在水中的溶解的难与易？ 答：溶液浓度相同时， 难溶气体在溶液上方的平 衡分压大。5- 3 亨利定律中的 E、H、m 三者与温度、 压力 有什么关系？答：由 m Ep ； 可得p5

9、- 4 气液相平衡关系中，（1）若温度升高，亨利 常数将如何变化？（ 2）在一定温度下， 气相总 压升高， 相平衡常数 m 如何变化？若气相组成 y 为一定值， 总压升高， 液相 x 将如何 变化？ 答：（ 1）温度升高，亨利常数增加 （2）总压增 加，m 减小； x 增加5- 5 若溶质分压为 p 的气体混合物与溶质浓度 为 c 的溶液接触， 如何判断溶质是从气相 向液 向传递还是从液向向气相传递？ 答：根据公式与的关系来判断，如果 y y* ，从气 相向液相传递5- 6 气体分子扩散系数与温度、 压力有何关系？ 液体分子扩散系数与温度、粘度有何关 系？ 答：气体分子扩散系数与温度的 1.5

10、 次方成正 比，总压力成反比； 液体的扩散系数与温度成正 比，与粘度成反比。5- 8 何谓两相间传质的双膜理论？其基本论点 是什么？ 答：（1）气液两相存在一个稳定的相界面，界面 两侧存在稳定的气膜和液膜。 膜内为层 流，A 以 分子扩散方式通过气膜和液膜。 （ 2）相界面处两 相达平衡，无扩散阻力。 （3）有效 膜以外主体 中，充分湍动，溶质主要以涡流扩散的形式传质。5- 10 在气液两相传质过程，什么情况下属于气 膜阻力控制，什么情况下属于液膜阻力控 制？ 答:传质阻力集中于气模中属于气膜阻力控制； 传质阻力集中于液膜中属于液膜阻力控制5- 12 传质单元数与传质推动力有何关系 ?传质 单

11、元高度与传质阻力有何关系 ? 答：传质推动力越小，则意味着过程的难度越大， 此时所需的传质单元数也就越大。传质阻力越 大，填料层有效比表面越小， 则每个传质单元所 相当的填料层高度就越大。5- 13 气相传质单元高度与气相总压力 p 有何 关系 ?液相传质单元高度与液相总浓度 c 有 何 关系?答：HOG pKGGa 反比； HOL cKLLa 反比第六章 蒸馏6- 1 何谓拉乌尔定律？ 答：溶液中溶剂 A 的蒸汽分压等于纯溶剂的蒸 气压与其液相组成的乘积。6-2 何谓理想溶液？ 答：在全部范围内符合拉乌尔定律的溶液6- 6 双组分理想溶液的相对挥发度如何计算？与什么因素有关？相对挥发度的大小

12、对两组分 的分离有何影响？答： pp。A ，与组分种类、系统总压有关；数值越 pB大，两组分就越容易分离。6- 7 如何应用平均相对挥发度表示平衡条件下 的液相组成 x 与气相组成 y 之间的关系？ 答： y 1（ x-1）x ，x （- y-1）y6- 9 相对挥发度 =1 时，用普通精馏是否能分离 混合物？答：不能6- 12 精馏塔的塔顶液相回流及塔底的气相回流 对溶液的精馏起什么作用？ 答：提供系统所需的热量和冷量； 改变产品的组 分浓度。6- 14 何谓理论板？实际塔板上汽液两相传质情 况与理论板有何不同？ 答：使气液两相达到平衡状态的塔板称为一块理 论板。实际塔板的分离程度要比理论板

13、小。6- 15 精馏塔一般有精馏段与提馏段，他们的作 用有什么不同？答：精馏段得到含轻组分较多的产品， 提馏段得 到含重组分较多的产品。6- 17 精馏塔中气相组成、液相组成及温度沿塔 高是如何变化的？ 答：精馏塔中气相组成、液相组成下降；温度升 高。6- 21 何谓恒摩尔流量的假设？其成立的条件是 什么？在精馏塔计算中有何意义？ 答：假设如下 :精馏段 每层塔板上升蒸汽的摩 尔流量皆相等以 V 表示；每层塔板下降液体的 摩尔流量相等，以 L 表示。提馏段 每层塔板 上升蒸汽的摩尔流量皆相等，以 V, 表示；每层塔 板下降液体的摩尔流量皆相等。 条件：溶液中两 组分的摩尔汽化热相等； 因气液两

14、相温度不同而 传递的热量可以忽略； 精馏塔保温良好， 其热量 损失可以忽略。意义：使得操作线成一条直线。6-22 精馏塔的进料状态有几种？他们对精馏段 及提馏段的下降液体流量及上升蒸汽流量有什 么影响？答：有五种：冷液进料； 饱和液体（泡点）进料； 汽液混合物进料；饱和蒸汽（露点） 进料；过 热蒸汽进料。影响书上 250 页图 6-186-23 何谓进料状态参数？不同的进料热状态的q 值有何不同？如何计算？ 答：单位进料流量所引起的提馏段与精馏段下降 液体流量之差值。冷液进料 q1 饱和液体（泡点）进料 q=1 汽液混合物进料 0q1 饱和蒸汽（露点）进料 q =0 过热蒸汽进料 q 06-2

15、6 何谓塔顶液相回流比？何谓塔釜气相回流 比？他们的大小有什么联系？用什么关 系式相互换算？答：LR DL ，VRW6-27 精馏段操作线与提馏段操作线的斜率分别 是用什么表示的，是大于 1 还是小于 1， 为什么？6-30 何谓 q 线方程？ 5 种进料热状态下， q 线 在 y-x 图上的方位如何表示？答：6-31 如何在 y-x 图上绘制精馏段操作线及提馏 段操作线？需要已知哪些必要的数据？ 答：将精馏段操作线方程与对角线方程 联解， 可得出精馏段操作线与对角线的交点 a （ 、 ）；再根据已知的 和 ，求出精馏段操作 线在 轴的截距 ，依此值在 轴上标出点 ，直 线 即为精馏段操作线。

16、6-32 如何用图解法计算理论板数，如何确定进 料板位置？ 答：用图解法求理论板层数时， 需先在 xy 图 上作出精馏段和提馏段的操作线。自对角 线上的点开始， 在精馏段操作线与平衡线之间作 由水平线和铅垂线构成的阶梯。当阶梯跨过 两操作线的交点 d 时，改在提馏段操作线与平 衡线之间绘阶梯，直至阶梯的垂线达到或跨过 点为止。最优进料位置： 塔内汽相或液相组成与进料组成 相等或相近的塔板。跨越两操作线交点 的梯级， NT 最少。6-33 如何用逐板法计算理论板数，如何确定进 料板位置？答：精馏段： y1=xD6-40 何谓全回流？在什么情况下应用全回流操 作？答：若上升至塔顶的蒸汽经全凝器冷凝

17、后， 冷凝 液全部回流到塔内，该回流方式称为全 回流；开工、实验研究、设备异常或调试时，便 于控制。6-41 何谓最小理论板数？如何计算？有何应 用？ 答：回流比愈大，完成一定的分离任务所 需的理论板层数愈少。当回流比为无限大，两 操作线与对角线重合， 此时，操作线距平衡线最 远，汽液两相间的传质推动力最大，因此所 需的理论板层数最少，以 N min 表示。6-42 什么是最小回流比？如何计算？ 答：对于某一物系，在一定的分离任务下，所需 理论板为无穷多时所对应的回流比。6-43 适宜回流比的选取，应考虑哪些因素？适 宜回流比 R 通常为最小回流比 Rmin 的多 少倍？答：对操作费用的影响， 对设备费用的影响 1.1-2 倍7- 1 湿物料的对流干燥过程中， 热空气与湿物料 之间是怎样传热与传质的？传热与传质的推动 力是什么？答：传热推动力是温度差， 传质推动力是分压差7- 2 湿空气中湿含量的表示方法有哪几种？他 们之间有什么关系？答：两种；相对湿度，湿度；H 0.622 p s p- p s7- 3 表示湿空气性质的特征温度有哪几种？各 自含义是什么？对于水 -空气系统，他们的大小 有何关系？何时相等？ 答：四种；干球温度 t，露点 td，湿球温