第三章非均相物系的分离练习题

思考题与习题绪论一、填空1 同一台设备的设计可能有多种方案，通常要用（）来确定最终的方案。

2 单元操作中常用的五个基本概念包括（）、（）、（）、（）和（）。

3 奶粉的生产主要包括（）、（）、（）、（）、（）等单元操作。

二、简答1 什么是单元操作？食品加工中常用的单元操作有哪些？2 “三传理论”是指什么？与单元操作有什么关系？3 如何理解单元操作中常用的五个基本概念？4 举例说明三传理论在实际工作中的应用。

5 简述食品工程原理在食品工业中的作用、地位。

三、计算1 将5kg得蔗糖溶解在20kg的水中，试计算溶液的浓度，分别用质量分数、摩尔分数、摩尔浓度表示。

已知20％蔗糖溶液的密度为1070kg/m3。

2 在含盐黄油生产过程中，将60%(质量分数)的食盐溶液添加到黄油中。

最终产品的水分含量为15.8%，含盐量1.4%，试计算原料黄油中含水量。

3 将固形物含量为7.08%的鲜橘汁引入真空蒸发器进行浓缩，得固形物含量为58%得浓橘汁。

若鲜橘汁进料流量为1000kg/h，计算生产浓橘汁和蒸出水的量。

4 在空气预热器中用蒸气将流量1000kg/h，30℃的空气预热至66℃，所用加热蒸气温度143.4℃，离开预热器的温度为138.8℃。

求蒸气消耗量。

5 在碳酸饮料的生产过程中，已知在0℃和1atm下，1体积的水可以溶解3体积的二氧化碳。

试计算该饮料中CO2的(1)质量分数；(2)摩尔分数。

忽略CO2和水以外的任何组分。

6 采用发酵罐连续发酵生产酵母。

20m3发酵灌内发酵液流体发酵时间为16h。

初始接种物中含有1.2%的酵母细胞，将其稀释成2%菌悬液接种到发酵灌中。

在发酵罐内，酵母以每2.9h 增长一倍的生长速度稳定增长。

从发酵罐中流出的发酵液进入连续离心分离器中，生产出来的酵母悬浮液含有7%的酵母，占发酵液中总酵母的97%。

试计算从离心机中分离出来的酵母悬浮液的流量F以及残留发酵液的流量W(假设发酵液的密度为1000kg/m3)。

《化工原理》重点介绍各主要化工单元操作的基本原理、典型设备和相关汁算，内容包括绪论、流体流动、流体输送机械、非均相物系分离、传热、蒸发、吸收、蒸馏、干燥以及附录。

1.以流体流动(动量传递)为基础阐述流体输送、非均相物系分离相关单元操作；2.以热量传递为基础阐述换热器及蒸发单元操作；3.以质量传递为基础阐述吸收、精馏传质单元操作，4.具有热量、质量同时传递特点的干燥操作。

5.以物料衡算、能量衡算为主线，强调应用基本概念和原理分析、解决工程实际问题。

《化工原理》考试大纲考试内容：流体流动、流体输送机械、非均相物系的分离、传热、蒸馏、吸收、蒸馏和吸收塔设备、干燥、蒸发。

考试要求：一、流体流动（以柏努利方程为主线）通过本章的学习，掌握流体流动的基本规律、管内流动的规律，并应用这些原理和规律去分析和解决流动过程中的有关问题。

1、掌握流体静力学基本方程式及其应用；2、掌握连续性方程式及其应用；3、掌握柏努利方程的物理意义、应用范围及其解题计算；4、掌握流体阻力、流量、雷诺系数等之间的关系；5、掌握流动类型及其判断依据；6、掌握管路计算方法；7、掌握主要流量测量手段的基本原理、适用范围；8、了解管路串、并联的阻力、流量的关系。

二、流体输送机械通过本章的学习，了解掌握管路系统对输送机械的要求。

1、掌握常用泵的主要性能参数、特性曲线；2、掌握常用泵的使用操作要点，如串并联、开启、关闭等；3、了解常用泵和风机的基本性能和适用范围。

三、非均相物系的分离通过本章的学习，了解掌握沉降和过滤两种机械分离操作的基本原理、典型设备的结构与特性。

1、掌握沉降分离的原理、沉降过程及影响因素；2、掌握斯托克斯公式；3、掌握除尘设备的基本原理和选型；4、了解各种机械分离方法的优缺点及其适用范围；四、传热通过本章的学习，了解掌握传热的基本原理、传热规律，并运用其去分析和计算传热过程的有关问题。

1、掌握传热的基本方程式；2、掌握各种传热、导热系数的定义、单位及其差异；3、掌握单、多壁圆筒热传导速率方程及其应用；4、掌握列管换热器的计算；5、掌握强化换热的手段；6、了解傅立叶定律和辐射速率方程；7、了解边界层和保温层基本概念。

思考题与习题绪论一、填空1 同一台设备的设计可能有多种方案，通常要用（）来确定最终的方案。

2 单元操作中常用的五个基本概念包括（）、（）、（）、（）和（）。

3 奶粉的生产主要包括（）、（）、（）、（）、（）等单元操作。

二、简答1 什么是单元操作？食品加工中常用的单元操作有哪些？2 “三传理论”是指什么？与单元操作有什么关系？3 如何理解单元操作中常用的五个基本概念？4 举例说明三传理论在实际工作中的应用。

5 简述食品工程原理在食品工业中的作用、地位。

三、计算1 将5kg得蔗糖溶解在20kg的水中，试计算溶液的浓度，分别用质量分数、摩尔分数、摩尔浓度表示。

已知20％蔗糖溶液的密度为1070kg/m3。

2 在含盐黄油生产过程中，将60%(质量分数)的食盐溶液添加到黄油中。

最终产品的水分含量为15.8%，含盐量1.4%，试计算原料黄油中含水量。

3 将固形物含量为7.08%的鲜橘汁引入真空蒸发器进行浓缩，得固形物含量为58%得浓橘汁。

若鲜橘汁进料流量为1000kg/h，计算生产浓橘汁和蒸出水的量。

4 在空气预热器中用蒸气将流量1000kg/h，30℃的空气预热至66℃，所用加热蒸气温度143.4℃，离开预热器的温度为138.8℃。

求蒸气消耗量。

5 在碳酸饮料的生产过程中，已知在0℃和1atm下，1体积的水可以溶解3体积的二氧化碳。

试计算该饮料中CO2的(1)质量分数；(2)摩尔分数。

忽略CO2和水以外的任何组分。

6 采用发酵罐连续发酵生产酵母。

20m3发酵灌内发酵液流体发酵时间为16h。

初始接种物中含有1.2%的酵母细胞，将其稀释成2%菌悬液接种到发酵灌中。

在发酵罐内，酵母以每2.9h 增长一倍的生长速度稳定增长。

从发酵罐中流出的发酵液进入连续离心分离器中，生产出来的酵母悬浮液含有7%的酵母，占发酵液中总酵母的97%。

试计算从离心机中分离出来的酵母悬浮液的流量F以及残留发酵液的流量W(假设发酵液的密度为1000kg/m3)。

思考题与习题绪论一、填空1 同一台设备的设计可能有多种方案，通常要用（）来确定最终的方案。

2 单元操作中常用的五个基本概念包括（）、（）、（）、（）和（）。

3 奶粉的生产主要包括（）、（）、（）、（）、（）等单元操作。

二、简答1 什么是单元操作？食品加工中常用的单元操作有哪些？2 “三传理论”是指什么？与单元操作有什么关系？3 如何理解单元操作中常用的五个基本概念？4 举例说明三传理论在实际工作中的应用。

5 简述食品工程原理在食品工业中的作用、地位。

三、计算1 将5kg得蔗糖溶解在20kg的水中，试计算溶液的浓度，分别用质量分数、摩尔分数、摩尔浓度表示。

已知20％蔗糖溶液的密度为1070kg/m3。

2 在含盐黄油生产过程中，将60%(质量分数)的食盐溶液添加到黄油中。

最终产品的水分含量为15.8%，含盐量1.4%，试计算原料黄油中含水量。

3 将固形物含量为7.08%的鲜橘汁引入真空蒸发器进行浓缩，得固形物含量为58%得浓橘汁。

若鲜橘汁进料流量为1000kg/h，计算生产浓橘汁和蒸出水的量。

4 在空气预热器中用蒸气将流量1000kg/h，30℃的空气预热至66℃，所用加热蒸气温度143.4℃，离开预热器的温度为138.8℃。

求蒸气消耗量。

5 在碳酸饮料的生产过程中，已知在0℃和1atm下，1体积的水可以溶解3体积的二氧化碳。

试计算该饮料中CO2的(1)质量分数；(2)摩尔分数。

忽略CO2和水以外的任何组分。

6 采用发酵罐连续发酵生产酵母。

20m3发酵灌内发酵液流体发酵时间为16h。

初始接种物中含有1.2%的酵母细胞，将其稀释成2%菌悬液接种到发酵灌中。

在发酵罐内，酵母以每2.9h 增长一倍的生长速度稳定增长。

从发酵罐中流出的发酵液进入连续离心分离器中，生产出来的酵母悬浮液含有7%的酵母，占发酵液中总酵母的97%。

试计算从离心机中分离出来的酵母悬浮液的流量F以及残留发酵液的流量W(假设发酵液的密度为1000kg/m3)。

思考题与习题绪论一、填空1 同一台设备的设计可能有多种方案，通常要用（）来确定最终的方案。

2 单元操作中常用的五个基本概念包括（）、（）、（）、（）和（）。

3 奶粉的生产主要包括（）、（）、（）、（）、（）等单元操作。

二、简答1 什么是单元操作？食品加工中常用的单元操作有哪些？2 “三传理论”是指什么？与单元操作有什么关系？3 如何理解单元操作中常用的五个基本概念？4 举例说明三传理论在实际工作中的应用。

5 简述食品工程原理在食品工业中的作用、地位。

三、计算1 将5kg得蔗糖溶解在20kg的水中，试计算溶液的浓度，分别用质量分数、摩尔分数、摩尔浓度表示。

已知20％蔗糖溶液的密度为1070kg/m3。

2 在含盐黄油生产过程中，将60%(质量分数)的食盐溶液添加到黄油中。

最终产品的水分含量为15.8%，含盐量1.4%，试计算原料黄油中含水量。

3 将固形物含量为7.08%的鲜橘汁引入真空蒸发器进行浓缩，得固形物含量为58%得浓橘汁。

若鲜橘汁进料流量为1000kg/h，计算生产浓橘汁和蒸出水的量。

4 在空气预热器中用蒸气将流量1000kg/h，30℃的空气预热至66℃，所用加热蒸气温度143.4℃，离开预热器的温度为138.8℃。

求蒸气消耗量。

5 在碳酸饮料的生产过程中，已知在0℃和1atm下，1体积的水可以溶解3体积的二氧化碳。

试计算该饮料中CO2的(1)质量分数；(2)摩尔分数。

忽略CO2和水以外的任何组分。

6 采用发酵罐连续发酵生产酵母。

20m3发酵灌内发酵液流体发酵时间为16h。

初始接种物中含有1.2%的酵母细胞，将其稀释成2%菌悬液接种到发酵灌中。

在发酵罐内，酵母以每2.9h 增长一倍的生长速度稳定增长。

从发酵罐中流出的发酵液进入连续离心分离器中，生产出来的酵母悬浮液含有7%的酵母，占发酵液中总酵母的97%。

试计算从离心机中分离出来的酵母悬浮液的流量F以及残留发酵液的流量W(假设发酵液的密度为1000kg/m3)。

《食品工程原理》练习题提示第一章 流体流动 一、填空题1、50.44mmHg （真空度）；149.8mmHg （表压）。

2、时间，流动系统内无质量积累，ρ1u 1A 1=ρ2u 2A 2。

3、1.6×10-4m 3/s4、总机械能，沿程阻力，局部阻力。

5、泵的特性曲线，管路特性曲线，工作点。

6、扬程，流量，转速。

7、管路特性曲线，效率点。

8、吸上真空度法，汽蚀余量法。

9、泵的特性曲线，管路特性曲线，最高效率点。

10．1/16，1/32，流体有粘性。

12、20)(2u gR ρρρζ-=13、扬程增大倍数为1倍，1.2倍。

14、用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化。

15、计量泵、齿轮泵、螺杆泵。

16、在叶轮入口处由离心力所产生的真空度不够大 , 不足以吸上液体；泵内灌液。

17、叶轮入口处的压力等于液体的饱和蒸汽压，使液体发生部分汽化。

18、减小吸入管路的阻力；增大供液池上方压力。

19、旁路调节、改变活塞冲程、活塞往复次数。

20、泵内灌液；关闭出口阀；出口阀。

21、一次方；二次方。

22、静压头。

23、点速度，平均速度。

二、选择题 1、D ；2、C3、某设备进出口的压力分别为220mmHg （真空度）及 1.6kgf/cm 2（表压），若当地大气压为760mmHg ，则该设备进出口压力差为（ c ）C 、1.86×105Pa4、关于流体流动的连续方程式：A 1u 1ρ1=A 2u 2ρ2，下列说法正确的是（ A ） A 、它只适用于管内流体的稳定流动 B 、它只适用于不可压缩理想流体C 、它只适用于管内流体的不稳定流动D 、它是流体流动的普遍性方程，可适用于一切流体流动5、B ；6、D ；7、A ；8、D ；9、B ；10、C ；11、D ；12、C ；13、D ；14、D ；15．Ｄ。

三、问答题1．回答文氏管的工作原理和应用。

（P46） 四、计算题1、解：根据题意，设贮槽液面为1-1`面，管出口截面为2-2`面，列柏努方程：Z 1+g P ρ1+g u 221+H=Z 2+g P ρ2+gu222+∑f h液柱）绝压绝压m H s m dQu h u KPa P KPa P m Z m Z f (7.225.481.9284.181.91010022018)/(84.105.0436001345.4,0),(220)(100,20,22322212121=+⨯+⨯-+=∴=⨯⨯========∑ππ2、解：选择泵排出口液面为1-1`面及出口管液面为2-2`面， 由1-1`面2-2`面列柏努利方程：gZ 1+ρ1P +221u+We=gZ 2+ρ2P +222u +∑f L因为u 1=u 2=0，∑++-=fLP Z Z g P ρρ2121)(∑∑∑∑+=+=222221u u d l L L Lf f fζλ，代入数字可得∑=23.18f L)(10313.123.189851081.986.0381.9985541Pa P ⨯=⨯+⨯⨯+⨯⨯=∴3、解：根据题意，设高位槽液面为1-1`面，管出口截面为2-2`面，列柏努利方程：Z 1+g P ρ1+g u 221=Z 2+g P ρ2+gu222+∑hf)/(61.2,23181.92)231(25231,0,0,522222212121s m u u u u g u u h u P P m Z Z f =∴++⨯=++=+=====-∑)/(7.864)/(24.0106.1414.361.243322h m s m d u uA Q ==⨯⨯=⨯==∴π4（P78习题1）、解：根据题意，由柏努利方程，得：2920800,221222122u u u u P-=∴-=∆ρ 又21221221259,259)2012()(u u d d u u =∴===代入上式 )/(413.12s m u =∴)/(10599.1)012.0(414.3413.1434222222s m d u A u Q -⨯=⨯⨯=⨯==∴π5（P79习题11）、解：如图，由1-1`和2-2`列柏努利方程：Z 1+g P ρ1+g u 221+H=Z 2+g P ρ2+gu222+∑f h又因为Z 2-Z 1=2，P 1=P 2，u 1=0∑∑++=++∆=∴f f h guh g u Z H 2222222又42221039.1007.0124091.2027.0Re ),/(91.2027.04360064⨯=⨯⨯===⨯⨯==u du s m d Qu ρππ039.0,0074.0027.00002.0=∴==λεd291.2)26(291.2027.050039.0222321222⨯+⨯++⨯+⨯⨯=+=∴∑∑ζζζζζλu u d l L f代入数字可得结果为364.4(J/㎏)所以 H=2+)(58.3981.94.36481.9291.22m =+⨯6、解：列泵进口和出口间的能量方程Z 1+g P ρ1+g u 221+H=Z 2+g P ρ2+gu222+∑f hZ2-Z1=0.7m,u1=u2,p1=-140mmHg,p2=1.9atm,∑fh≈0则%6.60%100120023.223600/1281.91000%10023.2281.91000101325760/1401013259.17.0=⨯⨯⨯⨯=⨯==⨯⨯+⨯+=P P mH e η第二章 传热一、填空题 1、)ln()()(12211221t T t T t T t T -----；2、热传导，牛顿冷却，无因次准数；3、对流传热，热传导； 4、传热系数，传热面积，传热温差（对数平均温差）。

第一章 流体流动1、本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960kg/m 3的油品,油面高于罐底9.6m ,油面上方为常压.在罐侧壁的下部有一直径为760mm 的圆孔,其中心距罐底800mm ,孔盖用14mm 的钢制螺钉紧固。

若螺钉材料的工作应力取×106 Pa ,问至少需要几个螺钉?答:至少要8个2、列管换热器的管束由121根φ25mm ×2.5mm 的钢管组成.空气以9 m/s 速度在列管内流动.空气在管内的平均温度为50℃,压强为196×103 Pa (表压),当地大气压为×103Pa 。

试求:(1)空气的质量流量；(2)操作条件下空气的体积流量；(3)将(2)计算结果换算为标准状况下空气的体积流量。

答: (1)1.09kg/s (2)0.343m 3/s (3)0.843 m 3/s3、高位槽内的水面高于地面8m ,水从φ108×4 mm 的管道中流出,管路出口高于地面2m.在本题特定条件下,水流经系统的能量损失可按∑h f =计算(不包括出口阻力损失)，其中u 为水在管内的流速，m/s 。

试计算(1)A-A ’截面处水的流速； (2)水的流量，以m 3/h 计。

答: (1)2.9 m/s (2)82m 3/h4、用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部,槽内水位维持恒定.各部分相对位置如本题附图所示.管路的直径为φ76mm×2.5mm ,在操作条件下,泵入口处真空表的读数为×103 Pa ；水流经吸入管与排水管(不包括喷头)的能量损失可分别按∑h f ,1=2u 2与∑h f ,2=10u 2 计算,由于管径不变,故式中u 为吸入或排出管的流速m/s.排水管与喷头连接处的压强为×103 Pa(表压)。

试求泵的有效功率。

答: (1) N e =5. 本题附图所示为冷冻盐水循环系统.盐水的密度为1 100kg/m 3,循环量为36 m 3/h.管路的直径相同,盐水由A 流经两个换热器而至B 的能量损失为kg ,由B 流至A 的能量损失为49 J/kg,试计算(1)若泵的效率为70%时,泵的轴功率为若干kw? (2)若A 处的压强表读数为×103 Pa 时, B 处的压强表读数为若干?答: (1) (2) ×104Pa(表压)习题1 附图习题3 附图 习题4 附图 习题5 附图第二章流体输送机械1、在用水测定离心泵性能实验中,当流量为26 m3/h时,泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152kPa和,轴功率为,转速为2 900 r/min.若真空表和压强表两侧压口间的垂直距离分别为0.4 m ,泵的进、出口管径相同,两侧压口间管路流动阻力可忽略不计.试计算该泵的效率,并列出该效率下泵的性能。

第一章 流体流动一、 填空或选择1．牛顿粘性定律的表达式为 du dyτμ=，该式应用条件为 牛顿型 流体作_层流 流动。

在SI 制中，粘度的单位是 Pa·s ，在cgs 制中，粘度的单位是 泊 。

2．某设备的表压强为100kPa ，则它的绝对压强为_201.33 kPa ；另一设备的真空度为400mmHg ，则它的绝对压强为_360mmHg 。

（当地大气压为101.33 kPa ）3．流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布侧形是_抛物线 型曲线。

其管中心最大流速为平均流速的_2 倍，摩擦系数λ与Re 关系为64Reλ=。

层流区又称为阻力的 一次方区 。

4．流体在钢管内作湍流流动时，摩擦系数λ与_Re_和_ε/d 有关；若其作完全湍流，则λ仅与_ε/d 有关。

完全湍流又称为阻力的 平方区 。

5．流体作湍流流动时，邻近管壁处存在一_层流底层_，雷诺数愈大，湍流程度愈剧烈，则该层厚度_越薄 ；流动阻力 越大 。

6．因次分析的依据是_因次一致性原则 。

7．从液面恒定的高位槽向常压容器加水，若将放水管路上的阀门开度关小，则管内水流量将_减小 ，管路的局部阻力将_增大 ，直管阻力将_减小 ，管路总阻力将_恒定 。

8．根据流体力学原理设计的流量（流速）计中，用于测定大直径气体管路截面上速度分布的是 测速管（皮托管） ；恒压差流流量计有 转子流量计 ；恒截面差压流量计有 孔板流量计和文丘里流量计 ；能量损失最大的是 孔板流量计 ；对流量变化反映最灵敏的是孔板流量计。

A ．孔板流量计B ．文丘里流量计C ．皮托管D ．转子流量计9．当量直径的定义式为4⨯流通截面积润湿周边，水力半径为_1/4_倍当量直径。

10．直管阻力的计算式22f l u p d ρλ∆=； 局部阻力的计算式有22f u p ρξ∆= 和22e f l u p d ρλ∆=。

11．水流经图示的管路系统从细管喷出。

已知d 1管段的压头损失H f1=1m （包括局部阻力）d 2管段的压头损失H f,2=2m （不包括出口损失）。

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。

第三章 非 均 相 分 离§1 概述非均相分离的分类在日常生活中， 水泥厂上空总是粉尘飞扬，火力发电厂的烟囱时不时也是黑烟滚滚，这些就是污染环境的含粉尘气体。

如何去除排放气体中的粉尘呢？这就是本章要解决的非均相物系分离的问题。

关于分离的操作有均相物系——传质操作（如蒸馏、吸收、萃取、干燥等）和非均相物系——机械操作（如沉降、过滤等）。

1. 非均相物系：存在相界面。

对悬浮物有分分散相与连续相。

2. 常见非均相物系分离操作有：1）沉降物系置于力场，两相沿受力方向产生相对运动而分离，即沉降。

包括重力沉降——重力场，颗粒自上而下运动。

离心沉降——离心力场，颗粒自旋转中心向外沿运动。

2）过滤：利用多孔的介质，将颗粒截留于介质上方达到液体与固体分离3）湿法净制：“洗涤”气体4）静电除尘：高压直流电场中，带电粒子定向运动，聚集分离。

非均相物系分离的目的有：①回收分散物质，例如从结晶器排出的母液中分离出晶粒；②净制分散介质，例如除去含尘气体中的尘粒；③劳动保护和环境卫生等。

因此，非均相物系的分离，在工业生产中具有重要的意义。

本章讨论：重力沉降，离心沉降及过滤三个单元操作。

§2 重力沉降一、重力沉降速度t u自由沉降：单一颗粒或充分分散的颗粒群（颗粒间不接触）在粘性流体中沉降。

重力沉降速度——指自由沉降达匀速沉降时的速度。

一． 球形颗粒沉降速度计算式推导：球形颗粒在自由沉降中所受三力，如图3-1所示：图3-1 颗粒在流体中的受力情况（1） 重力：g d mg F s g ρπ36==， N ；（2） 浮力：g d F b ρπ36=, N ；（3） 阻力：颗粒阻力可仿照管内流动阻力的计算式，即参考局部阻力计算式，得：ρζρρζA F u A F p h u h d t d f t f =⇒⋅=∆=⇒=2222 242222t t d u d u A F ⋅⋅=⋅⋅⋅=∴ρπζρζ 由于是匀速运动，合力为零：d b g F F F =-24662233t s u d g d g d ρπξρπρπ=-ξρρρ3)(4g d u s t -=∴ …………（Ⅰ） 式中， d ——球形颗粒直径，m ； ξ——阻力系数 ；s ρ，ρ——颗粒与流体密度，3-⋅m kg ；A ——颗粒在沉降方向上投影面积， 2m ；下面的关键是求阻力系数 ξ 。

第一章 流体流动1、本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960kg/m 3的油品,油面高于罐底9.6m ,油面上方为常压.在罐侧壁的下部有一直径为760mm 的圆孔,其中心距罐底800mm ,孔盖用14mm 的钢制螺钉紧固。

若螺钉材料的工作应力取32.23×106 Pa ,问至少需要几个螺钉? 答:至少要8个2、列管换热器的管束由121根φ25mm ×2.5mm 的钢管组成.空气以9 m/s 速度在列管内流动.空气在管内的平均温度为50℃,压强为196×103 Pa (表压),当地大气压为98.7×103 Pa 。

试求:(1)空气的质量流量；(2)操作条件下空气的体积流量；(3)将(2)计算结果换算为标准状况下空气的体积流量。

答: (1)1.09kg/s (2)0.343m 3/s (3)0.843 m 3/s3、高位槽内的水面高于地面8m ,水从φ108×4 mm 的管道中流出,管路出口高于地面2m.在本题特定条件下,水流经系统的能量损失可按∑h f =6.5u 2计算(不包括出口阻力损失)，其中u 为水在管内的流速，m/s 。

试计算(1)A-A ’截面处水的流速； (2)水的流量，以m 3/h 计。

答: (1)2.9 m/s (2)82m 3/h4、用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部,槽内水位维持恒定.各部分相对位置如本题附图所示.管路的直径为φ76mm×2.5mm ,在操作条件下,泵入口处真空表的读数为24.66×103Pa ；水流经吸入管与排水管(不包括喷头)的能量损失可分别按∑h f ,1=2u 2与∑h f ,2=10u 2 计算,由于管径不变,故式中u 为吸入或排出管的流速m/s.排水管与喷头连接处的压强为98.07×103 Pa(表压)。

试求泵的有效功率。

答: (1) N e =2.26kw5. 本题附图所示为冷冻盐水循环系统.盐水的密度为1 100kg/m 3,循环量为36 m 3/h.管路的直径相同,盐水由A 流经两个换热器而至B 的能量损失为98.1J/kg ,由B 流至A 的能量损失为49 J/kg,试计算(1)若泵的效率为70%时,泵的轴功率为若干kw? (2)若A 处的压强表读数为245.2×103 Pa 时, B 处的压强表读数为若干?答: (1)2.31kw (2) 6.2×104Pa(表压)习题 1 附图习题3 附图 习题4 附图习题5 附图第二章流体输送机械1、在用水测定离心泵性能实验中,当流量为26 m3/h时,泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152kPa和24.7kPa,轴功率为2.45kw,转速为2 900 r/min.若真空表和压强表两侧压口间的垂直距离分别为0.4 m ,泵的进、出口管径相同,两侧压口间管路流动阻力可忽略不计.试计算该泵的效率,并列出该效率下泵的性能。