化工原理第三版(陳敏恒)上、下冊(cè)課后思考題答案(精心整理版)
第一章流體流動(dòng)
1、什么是連續(xù)性假定?質(zhì)點(diǎn)的含義是什么?有什么條件?
連續(xù)性假設(shè):假定流體是由大量質(zhì)點(diǎn)組成的,彼此間沒有間隙,完全充滿所占空間的連續(xù)介質(zhì)。
質(zhì)點(diǎn)指的是一個(gè)含有大量分子的流體微團(tuán),其尺寸遠(yuǎn)小于設(shè)備尺寸,但比分子自由程卻要大得多。
2、描述流體運(yùn)動(dòng)的拉格朗日法和歐拉法有什么不同點(diǎn)?
拉格朗日法描述的是同一質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的狀態(tài);歐拉法描述的是空間各點(diǎn)的狀態(tài)及其與時(shí)間的關(guān)系。
3、粘性的物理本質(zhì)是什么?為什么溫度上升,氣體粘度上升,而液體粘度下降? 粘性的物理本質(zhì)是分子間的引力和分子的運(yùn)動(dòng)與碰撞。
通常氣體的粘度隨溫度上升而增大,因?yàn)闅怏w分子間距離較大,以分子的熱運(yùn)動(dòng)為主,溫度上升,熱運(yùn)動(dòng)加劇,粘度上升。液體的粘度隨溫度增加而減小,因?yàn)橐后w分子間距離較小,以分子間的引力為主,溫度上升,分子間的引力下降,粘度下降。
4、靜壓強(qiáng)有什么特性?
①靜止流體中,任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的壓力; ②作用于某一點(diǎn)不同方向上的靜壓強(qiáng)在數(shù)值上是相等的;
③壓強(qiáng)各向傳遞。
7、為什么高煙囪比低煙囪拔煙效果好?
由靜力學(xué)方程可以導(dǎo)出?p?H(?冷-?熱)g,所以H增加,壓差增加,拔風(fēng)量大。
8、什么叫均勻分布?什么叫均勻流段?
均勻分布指速度分布大小均勻;均勻流段指速度方向平行、無遷移加速度。
9、伯努利方程的應(yīng)用條件有哪些?
重力場(chǎng)下、不可壓縮、理想流體作定態(tài)流動(dòng),流體微元與其它微元或環(huán)境沒有能量交換時(shí),同一流線上的流體間能量的關(guān)系。
12、層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是什么?
區(qū)別是否存在流體速度u、壓強(qiáng)p的脈動(dòng)性,即是否存在流體質(zhì)點(diǎn)的脈動(dòng)性。
13、雷諾數(shù)的物理意義是什么?
物理意義是它表征了流動(dòng)流體慣性力與粘性力之比。
14、何謂泊謖葉方程?其應(yīng)用條件有哪些?
???32?lu應(yīng)用條件:不可壓縮流體在直圓管中作定態(tài)層流流動(dòng)時(shí)的阻力損失計(jì)算。 d2
15、何謂水力光滑管?何謂完全湍流粗糙管?
當(dāng)壁面凸出物低于層流內(nèi)層厚度,體現(xiàn)不出粗糙度過對(duì)阻力損失的影響時(shí),稱為水力光滑管。在Re很大,λ與Re無關(guān)的區(qū)域,稱為完全湍流粗糙管。
u?de16、非圓形管的水力當(dāng)量直徑是如何定義的?能否按計(jì)算流量? 42
4?管道截面積4Au?de?當(dāng)量直徑定義為de?。不能按該式計(jì)算流量。 浸潤周邊?4
17、在滿流的條件下,水在垂直直管中向下流動(dòng),對(duì)同一瞬時(shí)沿管長不同位子的速度而言,2
是否會(huì)因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度?
因?yàn)橘|(zhì)量守恒,直管內(nèi)不同軸向位子的速度是一樣的,不會(huì)因?yàn)橹亓Χ涌欤亓χ惑w現(xiàn)在壓強(qiáng)的變化上。
20、是否在任何管路中,流量增大阻力損失就增大;流量減小阻力損失就減小?為什么?
不一定,具體要看管路狀況是否變化。
1、系統(tǒng)與控制體
系統(tǒng)或物系是包含眾多流體質(zhì)點(diǎn)的集合。系統(tǒng)與辯解之間的分界面為系統(tǒng)的邊界。系統(tǒng)與外界可以有力的作用與能量的交換,但沒有質(zhì)量交換,系統(tǒng)的邊界隨著流體一起運(yùn)動(dòng),因而其形狀和大小都可隨時(shí)間而變化。(拉格朗日)
當(dāng)劃定一固定的空間體積來考察問題,該空間體積稱為控制體。構(gòu)成控制體空間界面稱為控制面?刂泼媸欠忾]的固定界面,流體可以自由進(jìn)出控制體,控制面上可以有力的作用與能量的交換(歐拉)
2、什么是流體流動(dòng)的邊界層?邊界層分離的條件是什么?
答案:流速降為未受邊壁影響流速(來流速度)的99%以內(nèi)的區(qū)域?yàn)檫吔鐚樱催吔缬绊懳醇暗膮^(qū)域。
流道擴(kuò)大造成逆壓強(qiáng)梯度,逆壓強(qiáng)梯度容易造成邊界層的分離,邊界層分離造成大量漩渦,大大增加機(jī)械能消耗。
3、動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒應(yīng)用于流體流動(dòng)時(shí),二者關(guān)系如何?
當(dāng)機(jī)械能守恒定律應(yīng)用于實(shí)際流體時(shí),由于流體的粘性導(dǎo)致機(jī)械能的耗損,在機(jī)械能恒算式中將出現(xiàn)Hf項(xiàng),但動(dòng)量守恒只是將力和動(dòng)量變化率聯(lián)系起來,未涉及能量和消耗問題。
4、塑性流體
只有當(dāng)施加的剪應(yīng)力大于某一臨界值(屈服應(yīng)力)后才開始流動(dòng)
5、漲塑性
在某一剪切范圍內(nèi)表現(xiàn)出剪切增稠現(xiàn)象,即粘度隨剪切率增大而升高
6、假塑性
在某一剪切率范圍內(nèi),粘度隨剪切率增高而下降的剪切稀化現(xiàn)象
7、觸變性,震凝性
隨τ作用時(shí)間延續(xù),du/dy增大,粘度變小。當(dāng)一定剪應(yīng)力τ所作用的時(shí)間足夠長后,粘度達(dá)到定態(tài)的平衡值,稱觸變性;反之,粘度隨剪切力作用時(shí)間延長而增大的行為稱震凝性。
8、粘彈性
爬捍效應(yīng),擠出脹大,無管虹吸
9、定態(tài)流動(dòng)
運(yùn)動(dòng)空間個(gè)點(diǎn)的狀態(tài)不隨時(shí)間而變化
10、何謂軌線?何謂流線?為什么流線互不相交?
軌線是某一流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡,描述的是同一質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的位置(拉格朗日) 流線上各點(diǎn)的切線表示同一時(shí)刻各點(diǎn)的速度方向,描述的是同一瞬間不同質(zhì)點(diǎn)的速度方向(歐拉)
同一點(diǎn)在指定某一時(shí)刻只有一個(gè)速度
11、動(dòng)能校正系數(shù)α為什么總是大于,等于1? 根據(jù)??udA,可知流體界面速度分布越均勻,α越小。可認(rèn)為湍流速度分布?uA3A13
是均勻的,代入上式,得α接近于1
12、流體流動(dòng)過程中,穩(wěn)定性是指什么?定態(tài)性是指什么?
穩(wěn)定性是指系統(tǒng)對(duì)外界擾動(dòng)的反應(yīng)
定態(tài)性是指有關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間的變化情況
13、因次分析法規(guī)化試驗(yàn)的主要步驟
(1)析因?qū)嶒?yàn)——尋找影響過程的主要因素
(2)規(guī)劃試驗(yàn)——減少實(shí)驗(yàn)工作量
(3)數(shù)據(jù)處理——實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確表達(dá)
14、平均流速
單位時(shí)間內(nèi)流體在流動(dòng)方向上流經(jīng)的距離稱為流速,在流體流動(dòng)中通常按流量相等的原則來確定平均流速
15、伯努利方程的物理意義
在流體流動(dòng)中,位能,壓強(qiáng)能,動(dòng)能可相互轉(zhuǎn)換,但其和保持不變
16、理想流體與非理想流體
前者粘度為零,后者為粘性流體
17、局部阻力當(dāng)量長度
近似地認(rèn)為局部阻力損失可以相當(dāng)于某個(gè)長度的直管
18、可壓縮流體
有較大的壓縮性,密度隨壓強(qiáng)變化
19、轉(zhuǎn)子流量計(jì)的特點(diǎn)
恒流速,恒壓差
第二章流體輸送機(jī)械
1、什么是液體輸送機(jī)械的壓頭或揚(yáng)程?
流體輸送機(jī)械向單位重量流體所提供的能量
2、離心泵的壓頭受哪些因素影響?
與流量,轉(zhuǎn)速,葉片形狀及直徑大小有關(guān)
3、后彎葉片有什么優(yōu)點(diǎn)?有什么缺點(diǎn)?
優(yōu)點(diǎn):后彎葉片的葉輪使流體勢(shì)能提高大于動(dòng)能提高,動(dòng)能在蝸殼中轉(zhuǎn)換成勢(shì)能時(shí)損失小,泵的效率高
缺點(diǎn):產(chǎn)生同樣理論壓頭所需泵體體積比前彎葉片的大
4、何謂“氣縛”現(xiàn)象?產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是什么?如何防止氣縛?
因泵內(nèi)流體密度小而產(chǎn)生的壓差小,無法吸上液體的現(xiàn)象
原因是:離心泵產(chǎn)生的壓差與密度成正比,密度小,壓差小,吸不上液體。
措施:灌泵,排氣
5、影響離心泵特性曲線的主要因素有哪些?
離心泵的特性曲線指He~qv,η~qv,Pa~qv。影響這些曲線的主要因素有液體密度,粘度,轉(zhuǎn)速,葉輪形狀及直徑大小
6、離心泵的工作點(diǎn)是如何確定的?有哪些調(diào)節(jié)流量的方法?
離心泵的工作點(diǎn)是由管路特性方程和泵的特性方程共同決定的
調(diào)節(jié)出口閥,改變泵的轉(zhuǎn)速
9、何謂泵的汽蝕?如何避免汽蝕?
泵的氣蝕是指液體在泵的最低壓強(qiáng)處(葉輪入口)氣化形成氣泡,又在葉輪中因壓強(qiáng)升
高而潰滅,造成液體對(duì)泵設(shè)備的沖擊,引起振動(dòng)和腐蝕的現(xiàn)象
規(guī)定泵的實(shí)際汽蝕余量必須大于允許汽蝕余量;通過計(jì)算,確定泵的實(shí)際安裝高度低于允許安裝高度
10、什么是正位移特性?
流量由泵決定,與管路特性無關(guān)
11、往復(fù)泵有無汽蝕現(xiàn)象?
有,這是由液體氣化壓強(qiáng)所決定的
12、為什么離心泵啟動(dòng)前應(yīng)關(guān)閉出口閥,而漩渦泵啟動(dòng)前應(yīng)打開出口閥?
這與功率曲線的走向有關(guān),離心泵在零流量時(shí)功率符合最小,所以在啟動(dòng)時(shí)關(guān)閉出口閥,使電機(jī)負(fù)荷最;而漩渦泵在大流量時(shí)功率負(fù)荷最小,所以啟動(dòng)時(shí)要開啟出口閥,使電機(jī)負(fù)荷最小
13、通風(fēng)機(jī)的全壓,動(dòng)風(fēng)壓各有什么含義?為什么離心泵的H與ρ無關(guān),而風(fēng)機(jī)的全壓pT與ρ有關(guān)?
通風(fēng)機(jī)給每立方米氣體加入的能量為全壓,其中動(dòng)能部分為動(dòng)風(fēng)壓。
2因單位不同,壓頭為m,全風(fēng)壓為N/m,按△P=ρgh可知h與ρ無關(guān)時(shí),△P與ρ成正
比
14、某離心通風(fēng)機(jī)用于鍋爐通風(fēng),通風(fēng)機(jī)放在爐子前與放在爐子后比較,在實(shí)際通風(fēng)的質(zhì)量流量,電機(jī)所需功率上有何不同?為什么?
風(fēng)機(jī)在前,氣體密度大,質(zhì)量流量大,電機(jī)功率負(fù)荷也大
風(fēng)機(jī)在后,氣體密度小,質(zhì)量流量小,電機(jī)功率負(fù)荷也小
1、離心泵的主要構(gòu)件
葉輪和蝸殼
2、離心泵與往復(fù)泵的比較
3、真空泵的主要特性
極限真空(殘余壓強(qiáng)),抽氣速率(抽率)
4、簡述往復(fù)泵的水錘現(xiàn)象。往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)方法有幾種?
流量的不均勻時(shí)往復(fù)泵的嚴(yán)重缺點(diǎn),它不僅是往復(fù)泵不能用于某些對(duì)流量均勻性要求較高的場(chǎng)所,而且使整個(gè)管路內(nèi)的液體處于變速運(yùn)動(dòng)狀態(tài),不但增加了能量損失,且易產(chǎn)生沖擊,造成水錘現(xiàn)象,并降低泵的吸入能力。
提高管路流量均運(yùn)行有如下方法:(1)采用多缸往復(fù)泵(2)裝置空氣室
流量調(diào)節(jié)方法:(1)旁路調(diào)節(jié)(2)改變曲柄轉(zhuǎn)速和活塞行程
第三章液體的攪拌
1、攪拌的目的是什么?
①. 加快互溶液體的混合
②. 使一種液體以液滴形式均勻分布于另一種不互溶的液體中
③. 使氣體以氣泡的形式分散于液體中
④. 使固體顆粒在液體中懸浮
⑤. 加強(qiáng)冷熱液體之間的混合以及強(qiáng)化液體與器壁的傳熱
2、為什么要提出混合尺度的概念?
因調(diào)勻度與取樣尺度有關(guān),引入混合尺度反映更全面
3、攪拌器的兩個(gè)功能是什么?改善攪拌效果的工程措施有哪些(?
(1)產(chǎn)生強(qiáng)大的總體流動(dòng)(2)產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍動(dòng)或強(qiáng)剪切力場(chǎng)
4、旋槳式,渦輪式,大葉片低轉(zhuǎn)速攪拌器,各有什么特長和缺陷?
旋槳式適用于宏觀調(diào)勻,不適用于固體顆粒懸浮液;渦輪式適用于小尺度均勻,不適用于固體顆粒懸浮液;大葉片低速攪拌器適用于高粘度液體或固體顆粒懸浮液,不適用于低粘度液體混合
5、提高液流的湍動(dòng)程度可采取哪些措施?
(1)提高轉(zhuǎn)速(2)阻止液體圓周運(yùn)動(dòng),加擋板,破壞對(duì)稱性(3)裝導(dǎo)流筒,消除短路,清除死區(qū)
6、大小不一的攪拌器能否適用同一條功率曲線?為什么?
只要幾何相似就可以使用同一根功率曲線,因?yàn)闊o因次化之后,使用了這一條件
7、選擇攪拌器放大準(zhǔn)則的基本要求是什么?
混合效果與小式相符
1、宏觀混合與微觀混合
宏觀混合是從設(shè)備尺度到微團(tuán)尺度或最小漩渦尺度考察物系的均勻性;微觀混合是從分子尺度上考察物系的均勻性
2、常用攪拌器的性能
旋槳式:直徑比容器小,轉(zhuǎn)速較高,適用于低粘度液體。主要形成大循環(huán)量的總體流動(dòng),但湍流程度不高。主要適用于大尺寸的調(diào)勻,尤其適用于要求容器上下均勻的場(chǎng)所。 渦輪式:直徑為容器直徑的0、3~0、5倍,轉(zhuǎn)速較高,適用于低粘度或中等粘度(μ
大葉片低轉(zhuǎn)速:槳葉尺寸大,轉(zhuǎn)速低,旋轉(zhuǎn)直徑約為0、5~0、8倍的攪拌釜直徑,可用于較高粘度液體的攪拌。
3、影響攪拌功率的因素
幾何因素:攪拌器的直徑d;攪拌器葉片數(shù)、形狀以及葉片長度l和寬度B;容器直徑D;容器中所裝液體的高度h;攪拌器距離容器底部的距離h1;擋板的數(shù)目及寬度b 物理因素:液體的密度?、粘度μ、攪拌器轉(zhuǎn)速n
4、攪拌功率的分配
等功率條件下,加大直徑降低轉(zhuǎn)速,更多的功率消耗于總體流動(dòng),有利于大尺度上的調(diào)勻;反之,減小直徑提高轉(zhuǎn)速,則更多的功率消耗于湍動(dòng),有利于微觀混合。
5、簡述攪拌釜中加擋板或?qū)Я魍驳闹饕饔梅謩e是什么
加擋板:有效地阻止容器內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)
導(dǎo)流筒:嚴(yán)格地控制流動(dòng)方向,既消除了短路現(xiàn)象又有助于消除死區(qū);抑制了圓周運(yùn)動(dòng)的擴(kuò)展,對(duì)增加湍動(dòng)程度,提高混合效果也有好處
6、攪拌器案工作原理可分為哪幾類?各類攪拌器的特點(diǎn)是什么?
兩大類:一類以旋槳式為代表,其工作原理與軸流泵葉輪相同,具有流量大,壓頭低的特點(diǎn),液體在攪拌釜內(nèi)主要作軸向和切向運(yùn)動(dòng);一類以渦輪式為代表,其工作原理與離心泵葉輪相似,液體在攪拌釜內(nèi)主要作徑向和切向運(yùn)動(dòng),與旋槳式相比具有流量較小,壓頭較高的特點(diǎn)。
7、攪拌器的放大準(zhǔn)則
(1)保持?jǐn)嚢枥字Z數(shù)?nd2?不變,n1d1=n2d2 22
(2)保持單位體積能耗P/V0不變,n1d1=n2d2
(3)保持葉片端部切向速度πnd不變,n1d1=n2d2
(4)保持?jǐn)嚢杵鞯牧髁亢蛪侯^之比值qV/H不變,d1/n1?d2/n2 3233
第四章流體通過顆粒層的流動(dòng)(過濾)
1、顆粒群的平均直徑以何為基準(zhǔn)?為什么?
顆粒群的平均直徑以比表面積相等為基準(zhǔn)
因?yàn)轭w粒層內(nèi)流體為爬流流動(dòng),流動(dòng)阻力主要與顆粒表面積的大小有關(guān)
2、數(shù)學(xué)模型法的主要步驟有哪些?
(1)簡化物理模型
(2)建立數(shù)學(xué)模型
(3)模型檢驗(yàn),試驗(yàn)定模型參數(shù)
3、過濾速率與哪些因素有關(guān)? 過濾速率u?dq???中,u與??,r,?,?,q,qe均有關(guān) d?r??(q?qe)
4、過濾常數(shù)有哪兩個(gè)?各與哪些因素有關(guān)?什么條件下才為常數(shù)?
K、qe。K與壓差,懸浮液濃度,濾餅比阻,濾液粘度有關(guān);
恒壓下才為常數(shù)
5、?opt對(duì)什么而言?
對(duì)生產(chǎn)能力(Q=V/??)最大而言。Q在V~?圖上體現(xiàn)為斜率,切線處可獲最大斜率,即為?opt
6、過濾面積為什么用轉(zhuǎn)鼓面積A而不用A??該機(jī)的濾餅厚度是否與生產(chǎn)能力成正比? 考察方法是跟蹤法,所以過濾面積為A,而?體現(xiàn)在過濾時(shí)間里
不,濾餅厚度?與q=qe?K
越薄
2qe與過濾介質(zhì)阻力有關(guān)。?n-qe成正比,例如,轉(zhuǎn)速越快,生產(chǎn)能力越大,濾餅
7、加快過濾速率的途徑有哪些?
改變?yōu)V餅結(jié)構(gòu),改變懸浮液中的顆粒聚集狀態(tài),動(dòng)態(tài)過濾
1、在表面過濾方式中,何謂架橋現(xiàn)象?
在過濾操作開始階段,會(huì)有部分顆粒浸入過濾介質(zhì)網(wǎng)孔中,稱為架橋現(xiàn)象
2、當(dāng)量直徑
通過試圖將非球形顆粒以某種當(dāng)量的球形顆粒代表,以使所考察的領(lǐng)域內(nèi)非球形顆粒的特型與球形顆粒等效,這一球的直徑成為當(dāng)量直徑dev=6V/?
3、形狀系數(shù)
d?d與非球形顆粒體積相等的球的表面積 ??ev
2?ev2?非球形顆粒的表面積des?des
任何非球形顆粒的形狀系數(shù)均小于1
4、分布函數(shù)
另某號(hào)篩子(尺寸為dpi)的篩過量(該篩號(hào)以下的顆粒質(zhì)量的總合)占試樣總量的分率為Fi,不同篩號(hào)的Fi與其篩孔尺寸dpi匯成的曲線,為分布函數(shù)
特性:對(duì)應(yīng)于某一尺寸dpi的Fi值表示直徑小于dpi的顆粒占全部試樣的質(zhì)量分率;在該批顆粒的最大直徑dp,max處,其分布函數(shù)為1
5、頻率函數(shù)的特性
(1)在一定粒度范圍內(nèi)的顆粒占全部顆粒的質(zhì)量分率等于該粒度范圍內(nèi)頻率函數(shù)曲線下的面積;原則上講,粒度為某一定值的顆粒的質(zhì)量分率為零。
(2)頻率函數(shù)曲線下的全部面積等于1
6、床層空隙率 描述床層中顆粒堆積的疏密程度??22床層體積?顆粒所占的體積,顆粒的形狀,粒床層體積
度分布都影響床層空隙的大小
7、床層比表面
單位床層體積(不是顆粒體積)具有的顆粒表面及為床層的比表面aB=a(1-?)
8、葉濾機(jī)、板框壓濾機(jī)
葉濾機(jī)的主要構(gòu)件是矩形或圓形濾液。操作密封,過濾面積較大(一般為20~100㎡),勞動(dòng)條件較好,在需要洗滌時(shí),洗滌液與濾液通過的途徑相同,洗滌比較均勻。濾布不用裝卸,一旦破損,更換較困難。密閉加壓的葉濾機(jī),結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,造價(jià)較高。
板框壓濾機(jī)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊,過濾面積大,主要用于過濾含固量多的懸浮液,缺點(diǎn)是裝卸、清洗大部分藉手工操作,勞動(dòng)強(qiáng)度較大。
第五章顆粒的沉降和流態(tài)化
1.曳力系數(shù)是如何定義的?它與哪些因素有關(guān)?
??FD/(Ap?u2/2)。與Rep=dpu?/?、?有關(guān)
2、斯托克斯定律區(qū)的沉降速度與各物理量的關(guān)系如何?應(yīng)用的前提是什么?顆粒的加速段在什么條件下可忽略不計(jì)?
ut?d2(?p??)g/(18?)
Re
顆粒dp很小,ut很小
3、重力降塵室的氣體處理量與哪些因素有關(guān)?降塵室的高度是否影響氣體處理量?
沉降室底面積和沉降速度
不影響。高度小會(huì)使停留時(shí)間短,但沉降距離也短了
4、評(píng)價(jià)旋風(fēng)分離器性能的主要指標(biāo)有哪兩個(gè)?
分離效率,壓降
5、為什么旋風(fēng)分離器處于低氣體負(fù)荷下操作是不適宜的?錐底為何須有良好的密封?
低負(fù)荷時(shí),沒有足夠的離心力
錐底往往負(fù)壓,若不密封會(huì)漏入氣體且將顆粒帶起
6、廣義流態(tài)化和狹義流態(tài)化的各自含義是什么?
狹義流態(tài)化指操作氣速u小于ut的流化床,廣義流化床則包括流化床,載流床和氣力輸送
7、提高流化質(zhì)量的常用措施有哪幾種?何謂內(nèi)生不穩(wěn)定?
增加分布板阻力,加內(nèi)部構(gòu)件,用小直徑寬分布顆粒,細(xì)顆粒高氣速操作
空穴的惡性循環(huán)
8、氣力輸送有哪些主要優(yōu)點(diǎn)?
系統(tǒng)可密閉;輸送管線設(shè)置比鋪設(shè)道路更方便;設(shè)備緊湊,易連續(xù)化,自動(dòng)化;同時(shí)可進(jìn)行其他單元操作
1、表面曳力,形體曳力
剪力在流動(dòng)方向上的分力延整個(gè)顆粒表面積分,得該顆粒所受剪力在流動(dòng)方向上的總合 壓力在流動(dòng)方向上的分力延整個(gè)顆粒表面積分,得該顆粒所受剪力在流動(dòng)方向上的總合
2、牛頓區(qū)
5500
(??0.44),曳力與流速的平方成正比,即服從平方定律
3、離心分離因數(shù) r?2u2
同一顆粒所受離心力與重力之比,反映離心分離設(shè)備性能的重要指標(biāo)?? ?ggr
4、總效率?0
被除下的顆粒占?xì)怏w進(jìn)口總的顆粒的質(zhì)量分率,不能準(zhǔn)確地代表旋風(fēng)分離器的分離性能
5、流化床的特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):很易獲得均勻的溫度;恒定的壓降
缺點(diǎn):不均勻的接觸,對(duì)實(shí)際過程不利,可能導(dǎo)致騰涌或節(jié)涌,和溝流
6、流化床的壓降與哪些因素有關(guān)?
???m(?p??)g可知,流化床的壓降等于單位界面床內(nèi)固體的表觀重量(即重A?p
量浮力),它與氣速無關(guān)而始終保持定值。
7、因某種原因使進(jìn)入降塵室的含塵氣體溫度升高,若氣體質(zhì)量及含塵情況不變,降塵室出口氣體的含塵量將有何變化?原因何在?
處于斯托克斯區(qū)時(shí),含塵量升高;處于牛頓定律區(qū)時(shí),含塵量降低
處于斯托克斯區(qū)時(shí),溫度改變主要通過粘度的變化而影響沉降速度。因?yàn)闅怏w年度隨溫度升高而增加,所以溫度升高時(shí)沉降速度減;處于牛頓定律區(qū)時(shí),沉降速度與粘度無關(guān),與?有一定關(guān)系,溫度升高,氣體?降低,沉降速度增大。
8、簡述旋風(fēng)分離器性能指標(biāo)中分割直徑dpc的概念
通常將經(jīng)過旋風(fēng)分離器后能被除下50%的顆粒直徑稱為分割直徑dpc,某些高效旋風(fēng)分離器的分割直徑可小至3~10?m
9、什么是顆粒的自由沉降速度?
當(dāng)一個(gè)小顆粒在靜止氣流中降落時(shí),顆粒受到重力、浮力和阻力的作用。如果重力大于浮力,顆粒就受到一個(gè)向下的合力(它等于重力與浮力之差)的作用而加速降落。隨著降落速度的增加,顆粒與空氣的摩擦阻力相應(yīng)增大,當(dāng)阻力增大到等于重力與浮力之差時(shí),顆粒所受的合力為零,因而加速度為零,此后顆粒即以加速度為零時(shí)的瞬時(shí)速度等速降落,這時(shí)顆粒的降落速度稱為自由沉降速度(Ut)
10、實(shí)際流化現(xiàn)象有哪兩種?通常,各自發(fā)生于什么系統(tǒng)?
散式流化,發(fā)生于液-固系統(tǒng);聚式流化,發(fā)生于氣-固系統(tǒng)
11、對(duì)于非球形顆粒,當(dāng)沉降處于斯托克斯定律區(qū)時(shí),試寫出顆粒的等沉降速度當(dāng)量直徑de的計(jì)算式
de?18ut? (?p??)g
12、在考慮流體通過固定床流動(dòng)的壓降時(shí),顆粒群的平均直徑是按什么原則定義的?
以比表面積相等作為準(zhǔn)則
流動(dòng)阻力主要由顆粒層內(nèi)固體表面積的大小決定,而顆粒的形狀并不重要
13、氣體中含有1~2微米直徑的固體顆粒,應(yīng)選用哪一種氣固分離方法?
第六章傳熱
1、傳熱過程有哪三種基本方式?
直接接觸式,間壁式,蓄熱式
2、傳熱按機(jī)理分為哪幾種?
傳導(dǎo),固體內(nèi)部的熱傳導(dǎo)是由于相鄰分子在碰撞時(shí)傳遞振動(dòng)能的結(jié)果;在流體特別是氣體中,除上述原因之外,連續(xù)而不規(guī)則的分子運(yùn)動(dòng)更是導(dǎo)致傳導(dǎo)的重要原因。此外,熱傳導(dǎo)也可因物體內(nèi)部自由電子的轉(zhuǎn)移而發(fā)生
對(duì)流,是流體流動(dòng)載熱與熱傳導(dǎo)聯(lián)合作用的結(jié)果
熱輻射,任何物體,只要其絕對(duì)溫度不為零度,都會(huì)不停的以電磁波的形式向外界輻射能量,同時(shí)又不斷吸收來自外界其他物體的輻射能。當(dāng)向外界輻射的能量與其從外界吸收的輻射能不相等時(shí),該物體與外界產(chǎn)生熱量的傳遞
3、物體的導(dǎo)熱系數(shù)與哪些主要因素有關(guān)?
與物態(tài),溫度有關(guān)
4、流動(dòng)對(duì)傳熱的貢獻(xiàn)主要表現(xiàn)在哪?
流動(dòng)流體的載熱:增大了壁面處的溫度梯度,使壁面熱流密度較流體靜止時(shí)為大
5、自然對(duì)流中的加熱面與冷卻面的位置應(yīng)如何放才有利于充分傳熱?
加熱面在下,制冷面在上
6、液體沸騰的必要條件有哪兩個(gè)?
過熱度、汽化核心
7、工業(yè)沸騰裝置應(yīng)在什么沸騰狀態(tài)下操作?為什么?
核狀沸騰狀態(tài),以免設(shè)備燒毀
8、沸騰給熱的強(qiáng)化可以從哪兩個(gè)方面著手?
改善加熱表面,提供更多的汽化核心;沸騰液體加添加劑,降低表面張力
9、蒸汽冷凝時(shí)為什么要定期排放不凝性氣體?
避免其積累,提高?
10、為什么低溫時(shí)熱輻射往往可以忽略,而高溫時(shí)熱輻射則往往成為主要的傳熱方式?
因Q與溫度四次方成正比,對(duì)溫度很敏感
11、影響輻射傳熱的主要因素有哪些?
溫度、黑度、角系數(shù)(幾何位置)、面積大小、中間介質(zhì)
12、為什么有相變時(shí)的對(duì)流給熱系數(shù)大于無相變時(shí)的對(duì)流給熱系數(shù)?
(1)相變熱遠(yuǎn)大于顯熱
(2)沸騰時(shí)氣泡攪動(dòng);蒸汽冷凝時(shí)液膜很薄
13、有兩把外形相同的茶壺,一把為陶瓷的,一把為銀質(zhì)的。將剛燒開的水同時(shí)充滿兩壺,實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn),陶壺內(nèi)的水溫下降比銀壺中的快,為什么?
陶壺的黑度大,輻射散熱快;銀壺黑度小,輻射散熱慢
14、若串聯(lián)傳熱過程中存在某個(gè)控制步驟,其含義是什么?
該步驟阻力遠(yuǎn)大于其他各步驟的阻力之和,傳熱速率由該步驟決定
15、傳熱基本方程中,推倒得出對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力的前提條件有哪些?
K,qm1cp1,qm2cp2沿程不變;管,殼程均為單程
17、為什么一般情況下,逆流總是優(yōu)于并流?并流適用于哪些情況?
逆流推動(dòng)力?tm大,載熱體用量少
熱敏物料加熱,控制壁溫以免過高
18、解決非定態(tài)換熱器問題的基本方程是那幾個(gè)?
傳熱基本方程,熱量衡算式,帶有溫變速率的熱量衡算式
19、在換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),為什么要限制?大于0、8
當(dāng)??0、8時(shí),溫差推動(dòng)力損失太大,?tm小,所需A變大,設(shè)備費(fèi)用增加
1、載熱體
為將冷流體加熱或熱流體冷卻,必須用另一種流體供給或取走熱量,此流體為載熱體
2、間壁式傳熱過程的三個(gè)步驟
熱流體給熱于管壁內(nèi)側(cè),熱量自管壁內(nèi)側(cè)傳導(dǎo)至管壁外側(cè),管壁外側(cè)給熱于冷流體
3、強(qiáng)制對(duì)流,自然對(duì)流
流體在外力(泵,風(fēng)機(jī)或其他勢(shì)能差)作用下產(chǎn)生的宏觀流動(dòng)
在傳熱過程中因流體冷熱部分密度不同而引起的流動(dòng)
4、雷諾數(shù)Re,努塞爾數(shù)Nu,格拉斯霍夫數(shù)Gr,普朗特?cái)?shù)Pr的物理意義
雷諾數(shù)Re表征流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
努塞爾數(shù)Nu反映對(duì)流使給熱系數(shù)增大的倍數(shù)
格拉斯霍夫數(shù)Gr表征自然對(duì)流的流動(dòng)狀態(tài)
普朗特?cái)?shù)Pr反映物性對(duì)給熱過程的影響
5、大容積自然對(duì)流的自動(dòng)模化區(qū)
7GrPr>2×10時(shí),給熱系數(shù)?與加熱面的幾何尺寸l無關(guān),此稱為自動(dòng);瘏^(qū)
6、核狀沸騰,膜狀沸騰,臨界點(diǎn)
△t>2、2℃,加熱面上有氣泡產(chǎn)生,給熱系數(shù)?隨△t急劇上升,此階段為核狀沸騰;△t增大到一定數(shù)值時(shí),加熱面上的汽化核心繼續(xù)增多,旗袍在脫離加熱面之前便相互連接,形成氣膜,把加熱面與液體隔開,隨△t的增大,給熱系數(shù)下降,此階段為不穩(wěn)定膜狀沸騰;從核狀沸騰到膜狀沸騰的轉(zhuǎn)折點(diǎn)為臨界點(diǎn)。
7、蒸汽冷凝的兩種形式
膜狀冷凝和滴狀冷凝,后者給熱系數(shù)比前者大5~10倍
8、黑度
實(shí)際物體與同溫度黑體的輻射能力的比值??E/E0
9、冷、熱流體流動(dòng)通道的選擇原則
(1)不潔凈和易結(jié)垢的液體宜在管程
(2)腐蝕性流體宜在管程
(3)壓強(qiáng)高的流體宜在管內(nèi)
(4)飽和蒸汽宜走殼程
(5)被冷卻的流體宜走殼程
(6)若兩流體溫差較大,對(duì)于剛性結(jié)構(gòu)的換熱器,宜將給熱系數(shù)大的流體通入殼程
(7)流量小而粘度大的流體一般以殼程為宜
10、簡述輻射傳熱中黑體和灰體的概念
吸收率等于1的物體稱為黑體;對(duì)各種波長輻射能均能同樣吸收的理想物體稱為灰體
第七章蒸發(fā)
1、蒸發(fā)操作不同于一般環(huán)熱過程的主要點(diǎn)有哪些?
溶質(zhì)常析出在加熱面上形成垢層;熱敏性物質(zhì)停留時(shí)間不得過長;與其他單元操作相比節(jié)能更重要
2、提高蒸發(fā)器內(nèi)液體循環(huán)速度的意義在哪?循環(huán)型蒸發(fā)器中,降低單程氣化率的目的是什么?
不僅提高?,更重要在于降低單程氣化率
減緩結(jié)垢現(xiàn)象
3、為什么要盡可能擴(kuò)大管內(nèi)沸騰時(shí)的汽液環(huán)狀流動(dòng)的區(qū)域
因?yàn)樵搮^(qū)域的給熱系數(shù)?最大
5、提高蒸發(fā)器生產(chǎn)強(qiáng)度的途徑有哪些?
U上升,降低單程氣化率,K上升;提高真空度,t下降,增加傳熱推動(dòng)力
6、分析比較單效蒸發(fā)器的間歇蒸發(fā)和連續(xù)蒸發(fā)的生產(chǎn)能力的大小。設(shè)原料液濃度,溫度,完成液濃度,加熱蒸汽壓強(qiáng)以及冷凝器操作壓強(qiáng)均相等
單效間歇蒸發(fā)器?小,生產(chǎn)能力大
7、多效蒸發(fā)的效數(shù)受哪些限制
經(jīng)濟(jì)上限制:W/D的上升達(dá)不到與效數(shù)成正比,W/A的下降與效數(shù)成反比快;技術(shù)上限制:??必須小于T-t0,而T-t0是有限的
8、比較單效與多效蒸發(fā)之優(yōu)缺點(diǎn)
單效蒸發(fā)生產(chǎn)強(qiáng)度高,設(shè)備費(fèi)用低,經(jīng)濟(jì)性低。多效蒸發(fā)經(jīng)濟(jì)性高
1、蒸發(fā)操作節(jié)能的措施
除采用多效蒸發(fā)外,還可從下面三個(gè)方面入手:二次蒸汽的利用,冷凝水的利用,熱泵蒸發(fā)。
第八章氣體吸收
1、吸收的目的和基本依據(jù)是什么?吸收的主要操作費(fèi)用花費(fèi)在哪?
吸收的目的是分離氣體混合物。
基本依據(jù)是氣體混合物中各組份在溶劑中的溶解度不同。
操作費(fèi)用主要花費(fèi)在溶劑再生,溶劑損失。
2、選擇吸收溶劑的主要依據(jù)是什么?什么是溶劑的選擇性?
溶解度大,選擇性高,再生方便,蒸汽壓低損失小。
溶劑對(duì)溶質(zhì)溶解度大,對(duì)其他組份溶解度小。
3、E,m,H三者各自與溫度、總壓有何關(guān)系?
m=E/P=HCM/P,m、E、H均隨溫度上升而增大,E、H基本上與總壓無關(guān),m反比于總壓。
4、工業(yè)吸收過程氣液接觸的方式有哪兩種?
級(jí)式接觸和微分接觸。
5、擴(kuò)散流JA,凈物流N,主體流動(dòng)NM,傳遞速率NA相互之間有什么聯(lián)系和區(qū)別?
N=NM+JA+JB,NA=JA+NMCA/CM。
JA、JB濃度梯度引起;NM微壓力差引起;NA溶質(zhì)傳遞,考察所需。
6、漂流因子有什么含義?等分子反向擴(kuò)散時(shí)有無漂流因子?為什么?
P/PBm表示了主體流動(dòng)對(duì)傳質(zhì)的貢獻(xiàn)。
無漂流因子。因?yàn)闆]有主體流動(dòng)。
7、氣體分子擴(kuò)散系數(shù)與溫度、壓力有何關(guān)系?液體分子擴(kuò)散系數(shù)與溫度、粘度有何關(guān)系?
D氣∝T1、81/P,D液∝T/μ。
8、修伍德數(shù)、施密特?cái)?shù)的物理含義是什么?
Sh=kd/D表征對(duì)流傳質(zhì)速率與擴(kuò)散傳質(zhì)速率之比。
Sc=μ/ρD表征動(dòng)量擴(kuò)散系數(shù)與分子擴(kuò)散系數(shù)之比。
9、傳質(zhì)理論中,有效膜理論與表面更新理論有何主要區(qū)別?
表面更新理論考慮到微元傳質(zhì)的非定態(tài)性,從k∝D推進(jìn)到k∝D0、5。
10、傳質(zhì)過程中,什么時(shí)侯氣相阻力控制?什么時(shí)侯液相阻力控制?
mky>kx時(shí),液相阻力控制。
11、低濃度氣體吸收有哪些特點(diǎn)?數(shù)學(xué)描述中為什么沒有總物料的衡算式?
①G、L為常量,②等溫過程,③傳質(zhì)系數(shù)沿塔高不變。
12、吸收塔高度計(jì)算中,將NOG與HOG分開,有什么優(yōu)點(diǎn)?
分離任務(wù)難易與設(shè)備效能高低相對(duì)分開,便于分析。
13、建立操作線方程的依據(jù)是什么?
塔段的物料衡算。
14、什么是返混?
返混是少量流體自身由下游返回至上游的現(xiàn)象。
15、何謂最小液氣比?操作型計(jì)算中有無此類?
完成指定分離任務(wù)所需塔高為無窮大時(shí)的'液氣比。無。
16、x2max與(L/G)min是如何受到技術(shù)上的限制的?技術(shù)上的限制主要是指哪兩個(gè)制約條件?
通常,x2max=y2/m,(L/G)min=(y1-y2)/(x1e-x2)。
相平衡和物料衡算。
17、有哪幾種NOG的計(jì)算方法?用對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法和吸收因數(shù)法求NOG的條件各是什么?
對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法,吸收因數(shù)法,數(shù)值積分法。相平衡分別為直線和過原點(diǎn)直線。
18、HOG的物理含義是什么?常用吸收設(shè)備的HOG約為多少?
氣體流經(jīng)這一單元高度塔段的濃度變化等于該單元內(nèi)的平均推動(dòng)力。0、15~1、5m。
19、吸收劑的進(jìn)塔條件有哪三個(gè)要素?操作中調(diào)節(jié)這三要素,分別對(duì)吸收結(jié)果有何影響?
t、x2、L。t↓,x2↓,L↑均有利于吸收。
20、吸收過程的數(shù)學(xué)描述與傳熱過程的數(shù)學(xué)描述有什么聯(lián)系與區(qū)別?
傳熱過程數(shù)學(xué)描述可視作m=1時(shí)的吸收過程的情況。
21、高濃度氣體吸收的主要特點(diǎn)有哪些?
①G、L沿程變化,②非等溫,③傳質(zhì)分系數(shù)與濃度有關(guān)。
22、化學(xué)吸收與物理吸收的本質(zhì)區(qū)別是什么?化學(xué)吸收有何特點(diǎn)?
溶質(zhì)是否與液相組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
高的選擇性,較高的吸收速率,降低平衡濃度ye。
23、化學(xué)吸收過程中,何時(shí)成為容積過程?何時(shí)成為表面過程?
快反應(yīng)使吸收成表面過程;慢反應(yīng)使吸收成容積過程。
第九章精餾
1、蒸餾的目的是什么?蒸餾操作的基本依據(jù)是什么?
分離液體混合物。
液體中各組分揮發(fā)度的不同。
2、蒸餾的主要操作費(fèi)用花費(fèi)在何處?
加熱和冷卻的費(fèi)用。
3、雙組份汽液兩相平衡共存時(shí)自由度為多少?
自由度為F=2(P一定,t~x或y;t一定,P~x或y);P一定后,F(xiàn)=1。
4、何謂泡點(diǎn)、露點(diǎn)?對(duì)于一定的組成和壓力,兩者大小關(guān)系如何?
泡點(diǎn)指液相混合物加熱至出現(xiàn)第一個(gè)汽泡時(shí)的溫度。露點(diǎn)指氣相混合物冷卻至出現(xiàn)第一個(gè)液滴時(shí)的溫度。
對(duì)于一定的組成和壓力,露點(diǎn)大于或等于泡點(diǎn)。
5、非理想物系何時(shí)出現(xiàn)最低恒沸點(diǎn),何時(shí)出現(xiàn)最高恒沸點(diǎn)?
強(qiáng)正偏差出現(xiàn)最低恒沸點(diǎn);強(qiáng)負(fù)偏差出現(xiàn)最高恒沸點(diǎn)。
6、常用的活度系數(shù)關(guān)聯(lián)式有哪幾個(gè)?
范拉方程、馬古斯方程。
7、總壓對(duì)相對(duì)揮發(fā)度有何影響?
P↑、α↓。
8、為什么α=1時(shí)不能用普通精餾的方法分離混合物?
因?yàn)榇藭r(shí)y=x,沒有實(shí)現(xiàn)相對(duì)分離。
9、平衡蒸餾與簡單蒸餾有何不同?
平衡蒸餾是連續(xù)操作且一級(jí)平衡;簡單蒸餾是間歇操作且瞬時(shí)一級(jí)平衡。
10、為什么說回流液的逐板下降和蒸汽逐板上升是實(shí)現(xiàn)精餾的必要條件?
唯其如此,才能實(shí)現(xiàn)汽液兩相充分接觸、傳質(zhì),實(shí)現(xiàn)高純度分離,否則,僅為一級(jí)平衡。
11、什么是理論板?默弗里板效率有什么含義?
離開該板的汽液兩相達(dá)到相平衡的理想化塔板。
經(jīng)過一塊塔板之后的實(shí)際增濃與理想增濃之比。
12、恒摩爾流假設(shè)指什么?其成立的主要條件是什么?
在沒有加料、出料的情況下,塔段內(nèi)的汽相或液相摩爾流量各自不變。
組分摩爾汽化熱相近,熱損失不計(jì),顯熱差不計(jì)。
13、q值的含義是什么?根據(jù)q的取值范圍,有哪幾種加料熱狀態(tài)?
一摩爾加料加熱至飽和汽體所需熱量與摩爾汽化潛熱之比。它表明加料熱狀態(tài)。 五種:過熱蒸汽,飽和蒸汽,汽液混和物,飽和液體,冷液。
14、建立操作線的依據(jù)是什么?操作線為直線的條件是什么?
塔段物料衡算。
液汽比為常數(shù)(恒摩爾流)。
15、用芬斯克方程所求出的N是什么條件下的理論板數(shù)?
全回流條件下,塔頂塔低濃度達(dá)到要求時(shí)的最少理論板數(shù)。
16、何謂最小回流比?挾點(diǎn)恒濃區(qū)的特征是什么?
達(dá)到指定分離要求所需理論板數(shù)為無窮多時(shí)的回流比,是設(shè)計(jì)型計(jì)算特有的。
氣液兩相濃度在恒濃區(qū)幾乎不變。
17、最適宜回流比的選取須考慮哪些因素?
設(shè)備費(fèi)、操作費(fèi)之和最小。
18、精餾過程能否在填料塔內(nèi)進(jìn)行?
能。
19、何謂靈敏板?
塔板溫度對(duì)外界干擾反映最靈敏的塔板。
20、間歇精餾與連續(xù)精餾相比有何特點(diǎn)?適用于什么場(chǎng)合?
操作靈活。
適用于小批量物料分離。
21、恒沸精餾與萃取精餾的主要異同點(diǎn)是什么?
相同點(diǎn):都加入第三組份改變相對(duì)揮發(fā)度;
區(qū)別:①前者生成新的最低恒沸物,加入組分塔從塔頂出;后者不形成新恒沸物,加入組分從塔底出。②操作方式前者可間隙,較方便。③前者消耗熱量在汽化潛熱,后者在顯熱,消耗熱量較少。
22、如何選擇多組分精餾的流程方案?
選擇多組分精餾的流程方案需考慮①經(jīng)濟(jì)上優(yōu)化;②物性;③產(chǎn)品純度。
23、何謂輕關(guān)鍵組分、重關(guān)鍵組分?何謂輕組分、重組分?
對(duì)分離起控制作用的兩個(gè)組分為關(guān)鍵組分,揮發(fā)度大的為輕關(guān)鍵組分;揮發(fā)度小的為重關(guān)鍵組分。
比輕關(guān)鍵組分更易揮發(fā)的為輕組分;比重關(guān)鍵組分更難揮發(fā)的為重組分。
24、清晰分割法、全回流近似法各有什么假定?
清晰分割法假定輕組分在塔底的濃度為零,重組分在塔頂?shù)臐舛葹榱恪?/p>
全回流近似法假定塔頂、塔底的濃度分布與全回流時(shí)相近。
25、芬斯克-恩德伍德-吉利蘭捷算法的主要步驟有哪些?
①全塔物料衡算,得塔頂、塔底濃度;
②確定平均α,用芬斯克方程算最少理論板數(shù)Nmin;
③用恩德伍德公式計(jì)算Rmin,R;
④查吉利蘭圖,算N;
⑤以加料組成、塔頂組成,用芬斯克方程、恩德伍德公式、吉利蘭圖,算加料位置。
第十章氣液傳質(zhì)設(shè)備
1、板式塔的設(shè)計(jì)意圖是什么?對(duì)傳質(zhì)過程最有利的理想流動(dòng)條件是什么?
①氣液兩相在塔板上充分接觸,②總體上氣液逆流,提供最大推動(dòng)力。
總體兩相逆流,每塊板上均勻錯(cuò)流。
2、鼓泡、泡沫、噴射這三種氣液接觸狀態(tài)各有什么特點(diǎn)?
鼓泡狀態(tài):氣量低,氣泡數(shù)量少,液層清晰。泡沫狀態(tài):氣量較大,液體大部分以液膜形式存在于氣泡之間,但仍為連續(xù)相。噴射狀態(tài):氣量很大,液體以液滴形式存在,氣相為連續(xù)相。
3、何謂轉(zhuǎn)相點(diǎn)?
由泡沫狀態(tài)轉(zhuǎn)為噴射狀態(tài)的臨界點(diǎn)。
4、板式塔內(nèi)有哪些主要的非理想流動(dòng)?
液沫夾帶、氣泡夾帶、氣體的不均勻流動(dòng)、液體的不均勻流動(dòng)。
5、夾帶液泛與溢流液泛有何區(qū)別?
是由過量液沫夾帶引起還是由溢流管降液困難造成的。
6、板式塔的不正常操作現(xiàn)象有哪幾種?
夾帶液泛、溢流液泛、漏液。
7、為什么有時(shí)實(shí)際塔板的默弗里板效率會(huì)大于1?
因?yàn)閷?shí)際塔板上液體并不是完全混和(返混)的,而理論板以板上液體完全混和(返混)為假定。
8、濕板效率與默弗里板效率的實(shí)際意義有何不同?
濕板效率與默弗里板效率的差別在于前者考慮了液沫夾帶對(duì)板效的影響,可用表觀操作線進(jìn)行的圖解求算,而后者沒有。
9、為什么既使塔內(nèi)各板效率相等,全塔效率在數(shù)值上也不等于板效率?
因兩者定義基準(zhǔn)不同。
10、篩板塔負(fù)荷性能圖受哪幾個(gè)條件約束?何謂操作彈性?
①過量液沫夾帶;②漏液;③溢流液泛;④液量下限(how≥6mm);⑤液量上限(HTAf/Lmax≦3~5s)。上、下操作極限的氣體流量之比。
11、評(píng)價(jià)塔板優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)有哪些?
①通過能力;②板效率;③板壓降;④操作彈性;⑤結(jié)構(gòu)簡單成本低。
12、什么系統(tǒng)噴射狀態(tài)操作有利?什么系統(tǒng)泡沫狀態(tài)操作有利?
用x表示重組分摩爾分率,且重組分從氣相傳至液相時(shí),噴射狀態(tài)對(duì)負(fù)系統(tǒng)(dσ/dx0)有利。
13、填料的主要特性可用哪些特征數(shù)字來表示?有哪些常用填料?
①比表面積a,②空隙率ε,③填料的幾何形狀。
拉西環(huán),鮑爾環(huán),弧鞍形填料,矩鞍形填料,階梯形填料,網(wǎng)體填料等。
14、何謂載點(diǎn)、泛點(diǎn)?
填料塔內(nèi)隨著氣速逐漸由小到大,氣液兩相流動(dòng)的交互影響開始變得比較顯著時(shí)的操作狀態(tài)為載點(diǎn);氣速進(jìn)一步增大至出現(xiàn)壓降陡增的轉(zhuǎn)折點(diǎn)即為泛點(diǎn)。
15、何謂等板高度HETP?
分離效果相當(dāng)于一塊理論板的填料層高度。
16、填料塔、板式塔各適用于什么場(chǎng)合?
填料塔操作范圍小,宜處理不易聚合的清潔物料,不易中間換熱,處理量較小,造價(jià)便宜,較宜處理易起泡、腐蝕性、熱敏性物料,能適應(yīng)真空操作。板式塔適合于要求操作范圍大,易聚合或含固體懸浮物,處理量較大,設(shè)計(jì)要求比較準(zhǔn)確的場(chǎng)合。
第十一章液液萃取
1、萃取的目的是什么?原理是什么?
分離液液混合物。
各組分溶解度的不同。
2、溶劑的必要條件是什么?
①與物料中的B組份不完全互溶,②對(duì)A組份具有選擇性的溶解度。
3、萃取過程與吸收過程的主要差別有哪些?
①萃取中稀釋劑B組分往往部分互溶,平衡線為曲線,使過程變得復(fù)雜;
②萃取Δρ,σ較小,使不易分相,設(shè)備變得復(fù)雜。
4、什么情況下選擇萃取分離而不選擇精餾分離?
①出現(xiàn)共沸,或α
5、什么是臨界混溶點(diǎn)?是否在溶解度曲線的最高點(diǎn)?
相平衡的兩相無限趨近變成一相時(shí)的組成所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。不一定是。
6、分配系數(shù)等于1能否進(jìn)行萃取分離操作?萃取液、萃余液各指什么?
能。萃取相、萃余相各自脫溶后為萃取液、萃余液。
7、何謂選擇性系數(shù)?β=1意味著什么?β=∞意味著什么?
β=(yA/yB)/(xA/xB)。
β=1不可用萃取方法分離。
β=∞為B、S完全不互溶物系。
8、萃取操作溫度選高些好還是低些好?
溫度低B、S互溶度小,相平衡有利些,但粘度等對(duì)操作不利,所以要適當(dāng)選擇。
9、多級(jí)逆流萃取中(S/F)min如何確定?
通過計(jì)算可以確定,當(dāng)達(dá)到指定濃度所需理論級(jí)為無窮多時(shí),相應(yīng)的S/F為(S/F)min。
10、液液傳質(zhì)設(shè)備的主要技術(shù)性能有哪些?它們與設(shè)備尺寸有何關(guān)系?
兩相極限通過能力;傳質(zhì)系數(shù)Kya或HETP。
前者決定了設(shè)備的直徑D,后者決定了塔高。
11、什么是萃取塔設(shè)備的特性速度、臨界滯液率、液泛、兩相極限速度?
兩相速度達(dá)到極大時(shí),部分分散相液滴被連續(xù)相帶走,而使分散相流量減少的狀況稱為液泛。此時(shí)的分散相滯液率為臨界滯液率,兩相的空塔速度為兩相極限速度。
12、何謂界面騷動(dòng)現(xiàn)象?它對(duì)液液傳質(zhì)過程有何影響?
因傳質(zhì)引起界面張力分布不均而造成的界面不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。
①提高傳質(zhì)系數(shù);②影響液滴的合并、分散。
13、傳質(zhì)方向、界面張力隨濃度變化的趨勢(shì)對(duì)液滴合并與再分散有何影響?
當(dāng)dσ/dx>0時(shí),d→c(分散相向連續(xù)相傳質(zhì))有利于液滴分散;
當(dāng)dσ/dx
14、分散相的選擇應(yīng)考慮哪些因素?
應(yīng)考慮:dσ/dx的正負(fù),兩相流量比,粘度大小,潤濕性,安全性等。
15.什么是超臨界萃?超臨界萃取的基本流程是怎樣的?
用超臨界流體作溶劑進(jìn)行萃取。
等溫變壓,等壓變溫。
16.液膜萃取的基本原理是什么?液膜萃取按操作方式可分為哪兩種類型?
在液膜的兩邊同時(shí)進(jìn)行萃取和反萃取。乳狀液膜、支撐液膜。
第十二章其它傳質(zhì)分離方法
1.結(jié)晶有哪幾種基本方法?溶液結(jié)晶操作的基本原理是什么?
溶液結(jié)晶,熔融結(jié)晶,升華結(jié)晶,反應(yīng)沉淀。
溶液的過飽和。
2.溶液結(jié)晶操作有哪幾種方法造成過飽和度?
冷卻,蒸發(fā)濃縮。
3.與精餾操作相比,結(jié)晶操作有哪些特點(diǎn)?
分離純度高,溫度低,相變熱小。
4.什么是晶格、晶系、晶習(xí)?
晶體微觀粒子幾何排列的最小單元。按晶格結(jié)構(gòu)分類。形成不同晶體外形的習(xí)性。
5.超溶解度曲線與溶解度曲線有什么關(guān)系?溶液有哪幾種狀態(tài)?什么是穩(wěn)定區(qū)、介穩(wěn)區(qū)、不穩(wěn)區(qū)?
在一定溫度下,開始析出結(jié)晶的溶液濃度大于溶解度,所以,超溶解度曲線在溶解度曲線上面。
飽和,不飽和,過飽和狀態(tài)。
當(dāng)溶液濃度處于不飽和狀態(tài),屬于穩(wěn)定區(qū)。當(dāng)溶液濃度介于超溶解度曲線和溶解度曲線之間,屬于介穩(wěn)區(qū)。當(dāng)溶液濃度大于超溶解度曲線濃度時(shí),屬于不穩(wěn)區(qū)。
6.溶液結(jié)晶要經(jīng)歷哪兩個(gè)階段?
晶核生成,晶體成長。
7.晶核的生成有哪幾種方式?
初級(jí)均相成核,初級(jí)非均相成核,二次成核。
8.什么是再結(jié)晶現(xiàn)象?
小晶體溶解與大晶體成長同時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象。
9.過飽和度對(duì)晶核生成速率與晶體成長速率各自有何影響?
過飽和度ΔC大,有利于成核;過飽和度ΔC小,有利于晶體成長。
10.選擇結(jié)晶設(shè)備時(shí)要考慮哪些因素?
選擇時(shí)要考慮溶解度曲線的斜率,能耗,物性,產(chǎn)品粒度,處理量等。
11.什么是吸附現(xiàn)象?吸附分離的基本原理是什么?
流體中的吸附質(zhì)借助于范德華力而富集于吸附劑固體表面的現(xiàn)象。
吸附劑對(duì)流體中各組分選擇性的吸附。
12.有哪幾種常用的吸附解吸循環(huán)操作?
變溫,變壓,變濃度,置換。
13.有哪幾種常用的吸附劑?各有什么特點(diǎn)?什么是分子篩?
活性炭,硅膠,活性氧化鋁,活性土,沸石分子篩,吸附樹脂等。
活性炭親有機(jī)物,硅膠極性、親水,活性氧化鋁極性、親水,活性土極性,沸石分子篩極性可改變、篩選分子、選擇性強(qiáng),吸附樹脂可引入不同的官能團(tuán)。
分子篩是晶格結(jié)構(gòu)一定,微孔大小均一,能起篩選分子作用的吸附劑。
14.工業(yè)吸附對(duì)吸附劑有哪些基本要求?
內(nèi)表面大,活性高,選擇性高,有一定的機(jī)械強(qiáng)度、粒度,化學(xué)穩(wěn)定性好。
15.有利的吸附等溫線有什么特點(diǎn)?
隨著流體相濃度的增加,吸附等溫線斜率降低。
16.如何用實(shí)驗(yàn)確定朗格繆爾模型參數(shù)?
先將朗格繆爾模型線性化,然后實(shí)測(cè)p、x,確定參數(shù)xm、kL。
17.吸附床中的傳質(zhì)擴(kuò)散可分為哪幾種方式?
分子擴(kuò)散,努森擴(kuò)散,表面擴(kuò)散,固體(晶體)擴(kuò)散。
18.吸附過程有哪幾個(gè)傳質(zhì)步驟?
外擴(kuò)散,內(nèi)擴(kuò)散,吸附。
19.何謂負(fù)荷曲線、透過曲線?什么是透過點(diǎn)、飽和點(diǎn)?
固定床吸附器中,固體相濃度隨距離的變化曲線稱為負(fù)荷曲線。出口濃度隨時(shí)間的變化稱為透過曲線。
透過曲線中,出口濃度達(dá)到5%進(jìn)口濃度時(shí),對(duì)應(yīng)的點(diǎn)稱為透過點(diǎn);出口濃度達(dá)到95%進(jìn)口濃度時(shí),對(duì)應(yīng)的點(diǎn)稱為飽和點(diǎn)。
20.固定床吸附塔中吸附劑利用率與哪些因素有關(guān)?
傳質(zhì)速率,流體流速,相平衡。
21.常用的吸附分離設(shè)備有哪幾種類型
固定床,攪拌釜,流化床。
22.什么是膜分離?有哪幾種常用的膜分離過程?
利用固體膜對(duì)流體混合物各組分的選擇性滲透,實(shí)現(xiàn)分離。
反滲透,超濾,電滲析,氣體滲透分離。
23.膜分離有哪些特點(diǎn)?分離過程對(duì)膜有哪些基本要求?
不發(fā)生相變化,能耗低,常溫操作,適用范圍廣,裝置簡單。
截留率,透過速率,截留分子量。
24.常用的膜分離器有哪些類型?
平板式,管式,螺旋卷式,中空纖維式。
25.反滲透的基本原理是什么?
施加的壓差大于溶液的滲透壓差。
26.什么是濃差極化?
溶質(zhì)在膜表面被截留,形成高濃度區(qū)的現(xiàn)象。
27.超濾的分離機(jī)理是什么?
膜孔的篩分作用,或各組分通過的速率不同。
28.電滲析的分離機(jī)理是什么?陰膜、陽膜各有什么特點(diǎn)?
離子交換膜使電解質(zhì)離子選擇性透過。
陰膜帶正電,只讓陰離子通過;陽膜帶負(fù)電,只讓陽離子通過;
29.氣體混合物膜分離的機(jī)理是什么?
努森流的分離作用;均質(zhì)膜的溶解、擴(kuò)散、解吸。
第十三章熱質(zhì)同時(shí)傳遞
1、熱質(zhì)同時(shí)傳遞的過程可分為哪兩類?
①以傳熱為主,如直接接觸換熱;②以傳質(zhì)為主,如增減濕。
2、傳質(zhì)方向或傳熱方向發(fā)生逆轉(zhuǎn)的原因和條件是什么?
氣相的獨(dú)立變量有兩個(gè)(t,p),液相的獨(dú)立變量只有一個(gè)(θ決定pe)。一個(gè)過程的繼續(xù)打破另一過程的瞬時(shí)平衡。
3、熱質(zhì)同時(shí)傳遞的過程極限有什么新特點(diǎn)?
可以θ≠t,p≠pe(如:大量氣,少量水)。
4、濕球溫度tw受哪些因素影響?絕熱飽和溫度tas與tw在物理含義上有何差別?
t、H、P。t↑,tw↑;H↑,tw↑;P↓,tw↓。tas由熱量衡算和物料衡算導(dǎo)出,屬于靜力學(xué);tW是傳熱傳質(zhì)速率均衡的結(jié)果,屬動(dòng)力學(xué)。
5、以焓差為推動(dòng)力計(jì)算涼水塔高有什么條件?
忽略液量變化dL,且α/kH≈CH。
第十四章固體干燥
1、通常物料去濕的方法有哪些?
機(jī)械去濕、吸附或抽真空去濕、供熱干燥等。
2、對(duì)流干燥過程的特點(diǎn)是什么?
熱質(zhì)同時(shí)傳遞。
3、對(duì)流干燥的操作費(fèi)用主要在哪里?
空氣預(yù)熱。
4、通常露點(diǎn)溫度、濕球溫度、干球溫度的大小關(guān)系如何?什么時(shí)侯三者相等?
td≤tW≤t。υ=100%時(shí),td=tW=t。
5、結(jié)合水與非結(jié)合水有什么區(qū)別?
平衡水蒸汽壓開始小于飽和蒸汽壓的含水量為結(jié)合水,超出部分為非結(jié)合水。
6、何謂平衡含水量、自由含水量?
指定空氣條件下的被干燥極限為平衡含水量,超出的那部分含水為自由含水量。
7、何謂臨界含水量?它受哪些因素影響?
由恒速段向降速段轉(zhuǎn)折的對(duì)應(yīng)含水量為臨界含水量。
物料本身性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、分散程度、干燥介質(zhì)(u、t、H)。
結(jié)構(gòu)松、顆粒小、u↓、t↓、H↑、都會(huì)使Xc↓。
8、干燥速率對(duì)產(chǎn)品物料的性質(zhì)會(huì)有什么影響?
干燥速率太大會(huì)引起物料表面結(jié)殼,收縮變形,開裂等等。
9、連續(xù)干燥過程的熱效率是如何定義的?
熱效率η=汽化水分、物料升溫需熱/供熱。
10、理想干燥過程有哪些假定條件?
①預(yù)熱段、升溫段、熱損失忽略不計(jì);②水分都在表面汽化段除去。
11、為提高干燥熱效率可采取有哪些措施?
提高進(jìn)口氣溫t1,降低出口氣溫t2,采用中間加熱,廢氣再循環(huán)。
12、評(píng)價(jià)干燥器技術(shù)性能的主要指標(biāo)有哪些?
①對(duì)物料的適應(yīng)性②設(shè)備的生產(chǎn)能力③能耗的經(jīng)濟(jì)性(熱效率)。
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