化工原理复习题

生物化工原理复习

填空题

1. 测速管和孔板流量计均属于 型流量计，是用变动压强差来反映流量的；转子流量计是属于定压强差流量计，是通过 来反映流量的。

2. 离心泵特征曲线包括 、 和?-Q三条曲线。

3. 选用旋风分离器的主要依据是 即生产能力、允许的压强降；要求达到的 。

4. 传热的基本方式有 三种；牛顿冷却定律表达式为

其中温度差代表流体温度和壁面温度差；一般用在 传热方式。

5. 蒸发既是一个传热过程，又是一个溶剂汽化，产生大量蒸汽的传质过程，因此要保障蒸发的连续进行，必须做到两个方面：（1）不断地向溶液提供热量， ；（2）及时移走产生的蒸汽，否则 ，使 。 6. 对于饱和湿空气，则湿球温度与干球温度以及露点三者 ；在一定温度和压力下，以湿空气作干燥介质，当所用空气的相对湿度?减少时，则湿物料的平衡水分相应 ，其自由水分相应 。

7. 在本课程的学习中，以 种传递现象的基本原理为主线，以物料衡算、 、平衡关系、传递速率、 等基本概念为理论依据，掌握单元操作通用的学习方法和分析问题的能力，增加解决工程实际问题的能力。

8.若C※-C≈Ci-C，则该吸收过程为 控制，若P-P※≈P-pi，则该吸收过程为 控制。

9. 理想流体的伯努利方程式为 ，它包括单位质量所具有的位能、 、和动能，三者之和称为总机械能或总能量。

10. 降尘室操作时，气体的流动应控制在 流型；降沉室内，颗粒可被分离的必要条件是 。

11. 在吸收单元操作中，混合气体从 引入吸收塔，向上流动；吸收剂从塔顶 引入， 流动。 吸收液从塔底引出，尾气从塔顶引出。

12. 固体颗粒在气流干燥器中经历 和 两个运动阶段，其中----- 是最有效的干燥区域。

13. 气液两相呈相平衡状态时，气液两相温度 ，但气相组成

装 订 线

液相组成；气液两相组成相同时，则气相露点温度 液相泡点温度。

14. 滤饼过滤是指 ，深床过滤是指 。

15. 液体在大容器内沸腾时，随着温度差（tW-tS）的不同，出现 、 核状沸腾和 不同的沸腾状态，在工业上，一般采用 。

2简答题

1. 通过什么试验获得雷诺准数的？如何用雷诺准数数值判断流型？

雷诺准数是通过著名的雷诺实验获得的，它是由d、u、?和μ四个物理量关联成的无因次数群，它的表达形式为：Re＝du?/μ；雷诺用水为介质，在玻璃管内做实验，发现在某种情况下水的质点为彼此平行于管中心线的直线运动，在另一种情况下水的质点向流动总方向流动的同时还作不规则的杂乱流动。

由实验知，如流体在直管内流过，当Re?2000时，流动总量是滞流；当Re?=4000时，流动届属于湍流，当Re=2000-4000时，可能是滞流，也可能是湍流，极不稳定，易受外界条件干扰，如轻微的振动、管径突然变大或突然缩小等，都会促使流动变为湍流，故在生产中常将Re?2000（或者3000）视为湍流。

2. 为什么填料吸收塔通常采用逆流操作？

填料塔内的气-液两相流动方式（逆流、并流），一般情况下，塔内液体作为分散相，依靠重力作用自上而下流动，气体靠压力差作用流经全塔，逆流时气体自塔底进入而自塔顶排出，并流时则相反；在两相进出口浓度相同的条件下，逆流方式可获得较大的平均推动力，能有效地提高过程速率。同时降至塔底的液体与刚刚进塔的混合气体接触，有利于提高出塔吸收液的浓度，从而减少吸收剂的耗用量。

升至塔顶的气体与刚进塔的吸收剂相接触，有利于降低出塔气体的浓度，从而提高溶质的吸收率，因此填料吸收塔通常采用逆流操作。

3. 吸收与蒸馏有何相同点和不同点？

吸收和蒸馏都是分离均相物系的气一液传质操作，但是，两者有以下主要差别：

① 为使均相混合物分离成较纯组分，必须造成第二个物相。蒸馏是通过加热或冷却的办法，使混合物系产生第二个物相；吸收则是从外界引入另一相物质(吸收剂)形成两相系统。因此，通过蒸馏操作可以获得较纯的组分，而在吸收操作中因溶质进入溶剂，故不能得到纯净组分。在大多数吸收操作中，为了取得较纯的溶质组分及吸收剂的再生利用，通常采用吸收和脱吸联合操作流程。

② 传质机理不同，蒸馏进行的是等分子反向扩散过程，液相部分气化和气相部分冷凝同时发生，即易挥发组分和难挥发组分同时向着彼此相反方向传递。吸收进行的是单向扩散过程，即一组分通过另一“停滞”组分扩散。即只有溶质组分由气相进入液相的单相传递，而气相中的惰性组分及液相中的溶剂组分则处于“停滞”状态。

1. 拟采用降尘室回收常压炉气中所含的固体颗粒，降尘室底面积为10m2，宽和高均为2m，炉气处理量为4m3/s。操作条件下气体密度为0.75kg/m3，粘度2.6×10-5Pa〃s,固体密度为 3000kg/m3。求(1)理论上能完全捕集下来的最小粒径；(2)粒径为40μm颗粒的回收百分率；(3)若完全回收直径为15μm的尘粒，对降尘室应作如何改进?

2.某湿物料在气流干燥管内进行干燥，湿物料的处理量为0.5kg/s，湿物料的含水量为5％，干燥后物料的含水量为1％（皆为湿基）。空气的初始温度为20℃，湿含量为0.005kg/kg。若将空气预热至150℃进入干燥器，并假设物料所有水分皆在表面汽化阶段除去，干燥管保温良好，试求：

1.当气体出口温度选定为70℃，预热器提供的热量及热效率？ 2.当气体的出口温度为42℃，预热器提供的热量及热效率有何变化？

3.若气体离开干燥管后，因在管道及旋风分离器中散热温度下降了10℃，试判断上述第一种情况物料是否会发生返潮的现象？（当t2=60℃时，干燥器出口空气中水汽分压为5.59KPa）

3. 从矿石焙烧炉送出的气体含体积分数为9%的SO2，其余视为惰性气体。冷却后送入吸收塔，用水吸收其中所含SO2的95%。吸收塔的操作温度为30℃压力为100kpa。每小时的处理的炉气量为1000m3/h（30℃、100kPa时的体积流量），所用液气比为最小值的1.2倍。求（1）每小时的用水量，（2）出塔时水溶液组成。平衡关系数据为：

液相中SO2的溶解度/kg（SO2）.[100kg(H2O)] 气液相中SO2平衡分压/kPa

-1

7.5 5.0 2.5 1.5 1.0 10.5

0.5 4.8

0.2 1.57

0.1 0.63

91.7 60.3 28.8 16.7

4.拟采用降尘室回收常压炉气中所含的固体颗粒，降尘室底面积为10m2，宽和高均为2m，炉气处理量为4m3/s。操作条件下气体密度为0.75kg/m3，粘度2.6×10-5Pa〃s,固体密度为 3000kg/m3。求(1)理论上能完全捕集下来的最小粒径；(2)

粒径为40μm颗粒的回收百分率；(3)若完全回收直径为15μm的尘粒，对降尘室应作如何改进?

5. 某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥，湿物料的流量为1kg/s，初始湿基含水量为3.5%，干燥产品的湿基含水量为0.5%。空气状况为：初始温度为25℃，湿度为0.005kg/kg干空气，经预热后进干燥器的温度为140℃，若离开干燥器的温度选定为60℃和40℃，

试分别计算需要的空气消耗量及预热器的传热速率。

又若空气在干燥器的后续设备中温度下降了10℃，试分析以上两种情况下物料是否返潮？假设干燥器为理想干燥器。

6. 由矿石焙烧炉出来的气体进入填料吸收塔中，用水洗涤以除去其中的SO2，炉气量为1000m3/h，炉气温度为20℃。炉气中含有9%（体积分数）SO2，其余可视为惰性气体（其性质认为与空气相同）。要求SO2的回收率为90%。吸收剂的用量为最小用量的1.3倍。已知操作压力为101.33kPa，温度为20℃。在此条件下，SO2在水中的溶解度（当Y1为0.099时，X1*?0.0032。试求： kmol/h）

1) 当吸收剂入塔组成（X2?0.0003）时，吸收剂的用量（kg/h）及离

塔溶液组成X1各为多少？

2) 吸收剂若为清水，即X2?0，回收率不变，出塔溶液组成X1为多少？

此时吸收剂的用量比（1）项中的用量大还是小？

1.解：(1)能完全分离出的最小颗粒的沉降速度 ut=VS/bl=4/10=0.4m/s 232u3?0.4?0.75t K'???0.047?0.056?5(?S??)g?(3000?0.75)?9.81?2.6?10

故沉降属于滞流区，因而能除去最小颗粒直径为 18?ut18?2.6?10?5?0.4?5d???8?10m?80?mmin (?S??)g(3000?0.75)?9.81

(2)直径为40μm的颗粒必在滞流区沉降，其沉降速度ut′：

因气体通过降尘室的时间为：

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