《化工原理》(第三版)复习思考题及解答(3)

2018-12-24 00:00

14)承13)题,若管路及阀门开启度均保持原来情况不变,用减小泵转速的方法使流量降至8.14m3/h,则调节后的转速与原转速之比n’/n=_____________。(答:0.82) 【分析】n?/n?V?/V?8.14/9.92?0.82

15)已知单台离心泵的性能为He=42-0.01V2(V—m3/h),则两台相同的上述的泵串联或并

2联,其综合的性能分别为He,串=___________,He,并=_____________。[答:242?0.01V,

??42?0.01(V/2)2]

16)如图,当泵出口阀全开,V=25 m3/h时管路阻力∑Hf=53.4mH2O,则阀全开时的管路特性方程为____________。(答:He??6.2?0.0854VmV?m/h )

23??【分析】阀全开,

?Hf?KV2,即53.4=K(25)2,所以K=0.0854m/(m3/h)2故阀全开时

2管路特性方程为He??6.2?0.0854VmV?m/h

3??

17)单项选择题:离心泵的安装高度与________。(答:D)

11

(A)泵的结构无关 (B)液量流量无关 (C)汲入管阻力无关 (D)液体密度有关 【分析】当离心泵从低位液槽汲液,液槽的液面压强为P1(绝压),该液体在工作温度下的蒸汽压为Pv,则泵的最大安装高度为

Hgmax??p1?pv?/??g???h允-?Hf,汲

其中允许汽蚀余量?h允与泵的类型,尺寸,转速,流量有关。

18)某离心泵在高原使用,外界大气压p0=8.6 mH2O(绝压),输15℃的水,水的蒸汽压pV=1.707kPa。由工作点查得Δh允=3.5m,可算得汲入管阻力为2.3 mH2O,则最大安装高度为________m。(答:2.63) 【分析】Hgmax?p0/??g??pv/??g???h允-?Hf,汲

?8.6?1.707?103/?1000?9.81??3.5?2.3?2.63m

19)以离心泵由A槽把饱和液体输至B槽。要求流量为16 m3/h。查得该泵在该流量时 Δh允=2.4m,可算得汲入管阻力为3.3m。可判断此泵在该流量时_________发生气蚀。(答:不会)

【分析】饱和液体,即工作温度下液体的蒸汽压pv等于外压p1,于是

Hgmax??p1?pv?/??g???h允-?Hf,汲?0?2.4?3.3??5.7m从附图见,Hg=-8m,因此Hg

20)使用离心泵从此泵的位置更低的液槽汲液,不应在汲入管上装阀以调节流量,原因是_____________。(答:当阀关小时会造成气蚀)

21)往复泵属于__________类型的流体输送机械,常用于流量

_________,压头__________的场合。在固定操作条件下,通过泵体的液体流量是恒定的。当需要调节流量时,不能用调节出口阀的办法,只能用调节___________方法解决。(答:正位移,小,大,旁路阀门)

22)在风机样本中,离心式风机的性能曲线是在一定转速下,规定进口气体密度ρ=_________kg/m3条件下测得的。性能曲线共有4条,即__________、__________、__________和__________曲线。(答:1.2,HT~V,H静~V,Na~V,η~V)

23)若以下标“1”、“2”表示风机的进、出口截面,风机全风压HT为__________。(答:按风机进口截面处气体密度计的每立方米气体流过风机所提高的机械能,J/m3或Pa) 24)在全风压中,往往略去__________项。(答:位能)

25)若风机操作时进风口压强为p1,出风口压强为p2(全为绝压),进风口气体密度为ρ1,出风口气速为u2,则风机的静压强H静=_______,出口动能为_________。(答:P2-P1,u2 2?1/2)26)若风机在工作时进风口气体密度为ρ,按此密度计的风机流量为V,实测得风机全风压为HT,为了从风机样本中选择风机型号,须做参量转换。转换关系为:V样本=__________,(HT)样本/1.2=_________。(答:V?,HT?/??)

12

'

第三章 颗粒流体力学与机械分离

1) 正圆柱体颗粒,高h=2mm,底圆直径d=2mm,其等体积当量直径de,v=______mm,形状系数Ψ=________。(答:2.29,0.874) 2) 对某号筛,穿过筛孔的颗粒质量称为________,留在该号筛面上的称为_________。(答:

筛过量,筛余量) 3) 某颗粒群,依颗粒大小的差异,可粗分为三部分,其平均粒径dp,i为1.08,1.52及2.24mm

的部分的质量分数xi相应为0.31,0.55及0.14,设所有颗粒形状系数相同,则按比表面积相等原则算出的颗粒群的平均粒径为________mm。(答:1.41)

[分析] dm?1/?(x/dip,i)

4) 由固体颗粒堆积成的固定床,其空隙率ε=____________。[答:(床层体积-颗粒体积)/床层体积]

5) 对于颗粒乱堆的固定床,若颗粒足够小,可认为床层各向同性,即床层内处处_____值

相等,且床层内任一平截面上空隙面积与界面总面积之比(自由截面率)在数值上等于__________。(答:ε,ε)

6) 当流体通过多孔介质,或称流体对固定床的渗流,当雷诺数Re’<2,流动阻力属粘性阻

力时可用柯士尼公示计算流动阻力,该公式可表达为-Δpm=A__ __ __Pa。(式中A为固定床的结构参量,对一定的固定床,A为常量)(答:μ,u,L)

7) 当流体通过多孔介质,在更宽的雷诺数范围内,亦即流动阻力可包含粘性阻力及涡流阻

力时,可用欧根公式计算流动阻力。该公式可表示为-Δpm/L=A__ __+B__ __Pa.(式中A,B为固定床的不同的结构参量,对一定的固定床,A,B均为常量) (答:μ,u,ρ,u2) 8) 为了固、液分离,常用的机械分离方法是________和_______。(答:过滤,沉降) 9) 过滤是以过滤介质(如滤布,滤网)截留________的操作。滤饼过滤是指过滤过程中在

过滤介质上形成滤饼的操作。滤饼在过程中起________作用。在常见的用于固液分离的恒压差滤饼过滤中,随着过滤时间τ的延长,滤饼厚度L_____,过滤阻力(滤液流过滤布及滤饼的阻力)_______,滤液流率dv/d?_________。(v是通过滤布的液量累积量),这是个_________过程。(答:悬浮在流体中的固体颗粒,过滤介质,增加,减小,非定态)

10) 若过滤面积为Am2,经过一段时间的过滤后,得滤液量Vm3,同时生成厚度为Lm的滤饼,

滤饼空隙率为ε,固体颗粒的密度为?p㎏/m3,即可判断截留的固体质量为______㎏,与之对应的液体体积为______m3。当过滤前悬浮液的浓度以Φ㎏固/m3清夜表示,则Φ=__________。[答:LA(1??)?p,V?LA?, LA(1??)?P/(V?LA?) ]

11) 推导液体流过滤饼(固定床)的过滤基本方程式的基本假设是:液体在多孔介质中流型

属_______,依据的公式是________公式。(答:层流,柯士尼)

12) 在过滤速率方程中,对于液体流过过滤介质的阻力的处理方法是,按等阻力原则将其折

合成一层虚拟的厚度为Le的附加滤饼层,该虚拟滤饼层的结构与操作中生成的滤饼的相同。当过滤面积为A,则滤布阻力可用Le或qe表示,Le是__________,qe是_________。(答:与生成ALe滤饼层相应的滤液量,对单位过滤面积生成Le厚的滤饼所对应的滤液量)

13) 以叶滤机恒压过滤某悬浮液,已知过滤时间τ1=5min,单位过滤面积通过滤液量

q1=0.112m3/m2,滤饼厚度L1=2.0mm,当过滤累积时间τ2=10min,累积的q2=0.162 m3/m2,则过滤总共时间τ3=25min时,滤饼厚度L3=______mm。(答:4.66)

13

[分析]恒压过滤,通式为q2?2qqe?K?,代入?1,?2两时刻的值,得

2??(0.112)?2?0.112qe?K?5???? 2?(0.162)?2?0.162qe?K?10???两式联立,解得K?2.93?10m/min, qe?9.32?10?3m3/m2

2对于?3,q3?2?9.32?10?3q3?2.93?10?3?25 ?q3?0.261m3/m2

?32∵L∝q,∴L3?L1q3/q1?2.0?0.261/0.112?4.66mm

14) 承13)题,若过滤25min便停止过滤,则过滤终了时的瞬时过滤速率dq/dτ=________m3/(min·m2)。(答:5.42 ?10-3)

K2.93?10?3[分析] ???5.42?10?3m3/min?m2 ?3d?2(q?qe)2(0.261?9.32?10)15) 承14)题,若过滤停止后,即洗涤滤饼,洗涤液与滤液粘度相同,洗涤压差与过滤压差

相同,洗涤液量为总滤液量的0.12,则洗涤时间τW=______min。(答:5.78)

[分析]对叶滤机,当?w??,??pm,w???pm,E,则

dq(dq/d?)w?(dq/d?)E,??w?0.12?0.261/(5.42?10?3)?5.78min

16) 一个过滤周期包含着过滤、滤饼洗涤及清理三个阶段,三段操作时间依次为τF,τW和τR三者之和为∑τ,其中过滤阶段得滤液量v,则过滤机得生产能力G=_______m3/s.若为恒

压过滤且过滤介质阻力不计,洗涤时?W??,?Pm,W??Pm,E,则当τR=______时,生产能力最大。(答:?/??,?F??W)

17) 在一台板框压滤机中滤框有______种结构类型,滤板有_____种结构类型。(答:一,二) 18) 某板框压滤机对某料浆进行恒压过滤,滤饼充满滤框需22min,现框数加一倍,操作压

力及物性不变,则滤饼充满滤框的时间是_____min。(答:B) (A) 11 (B)22 (C)33 (D)44 19) 板框压滤机,若滤饼洗涤时,

?W??,?Pm,W??Pm,E,则

(dV/d?)w=_____(dV/d?)E。 (答:1/4)

20) 以板框压滤机恒压过滤某悬浮液,若滤布阻力不计,悬浮液浓度不变,滤液粘度不变,

仅是操作压差增加一倍,已知滤饼的压缩性指数S=0.35,则对于同一V值,增压后的

滤液流率dV/d?为原来的______倍。(答:1.57) [分析] dV/d??KA/[2(V?Ve)],K?2?pm/(?ro?)

21) 板框压滤机恒压过滤某料浆,若料浆浓度Φ减小为原来的1/2,设滤布阻力可略,滤饼比阻系数及其他操作条件不变,可略去滤饼中滤液量,则滤饼充满滤框的时间为原来条件下充满滤框时间的_____倍。(答:2)

[分析] L??q/[?p(1??)],滤饼充满框时,L=0.5框厚=定值,当?值减半,必然q

14

21?s?s值加倍。又,K?2?p1则K值加。由q2?K?即可判断,?减m/(?ro?,?值减半,

半,则?加倍

22) 回转真空过滤机在滤布阻力不计条件下的生产能力G=_____m3/s。(答:nA2?K) 23) 回转真空过滤机若增大转速,优点是________,缺点是_________。(答:增大生产能力,卸滤饼处因滤饼变薄,刮刀易损坏滤布)

24) 自由沉降是指颗粒在沉降过程中没有同其他颗粒碰撞,而且不受______与_______影响

的沉降。(答:器壁,器底)

25) 重力自由沉降速度ut是颗粒在重力场中,在流体中自由沉降且颗粒受到的______、

_______与______平衡时的恒定速度。(答:重力,浮力,曳力) 26) ρp=2600㎏/m3,dp=0.120mm的光滑圆球在20℃水中自由重力沉降速度ut=_______m/s,水

的?=1.0cp. (答:1.26) [分析]设颗粒沉降属斯托克区

2gdp(?s??)ut?18?dput?9.81?(0.120?10?3)2(2600?1000)??1.26?10?2m/s

18?0.0010.120?10?3?1.26?10?2?1000??1.51?2,计算有效

0.001校核Re,p??27) 以重力沉降室分离某悬浮系的固体颗粒,若要求大于某指定粒径的颗粒全部沉至器底,

其处理能力与设备的_____有关,与______无关。(答:水平面积,高度)

28) 某悬浮系水平流过一重力沉降室,设进沉降室时悬浮系中颗粒分布均匀。当悬浮系离开

沉降室时粒径为dp,c的颗粒正好沉降至器底,此粒径颗粒的自由沉降速度为ut,c,则dp

且自由沉降速度为ut的颗粒的收尘效率为______。(答:ut/ut,c)

29) 评价旋风分离器的主要性能指标是______与_______。(答:粒级效率,压降) 30) 含尘气体通过旋风分离器收尘,为表示其性能,常用的术语“粒级效率”是_________,“分

割粒径d50”是_________。(答:对某指定粒径的颗粒的收尘效率,粒级效率为50%的颗粒粒径)

31) 据早期对旋风分离器的除尘机理研究,认为圆筒部分外旋流是唯一的除尘区,由此导出

的“临界粒径dc”是________。(答:能全部收下的颗粒中的最小粒径)

32) 在散式流化作中,流化床的压降Δpm等于单位床层横截面积上悬浮颗粒的______。流体

空速增大,床层高度______,床层空隙率_______,压降________。(答:净重,增加,增加,不变)

33) 在聚式流化操作中,可能发生的不正常现象是______与________。(答:腾涌,沟流) 34) 起始流化速度由______床的“压降~流速”曲线交点决定,带出速度为最大流化速度,即

颗粒的_______速度。(答:固定,流化,自由沉降)

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