1王志魁流體流動分知識點復習題期末復習用

1、【密度】某煙道氣（可視為理想氣體混合物）的組成中含 C02為13%, H20為11%,N2為76%，溫度為400'C，壓強為98.64kPa。若以上百分數(shù)為體積百分率，該混合氣體的平均分子量為 ，密度為;若以上百分數(shù)為質(zhì)量百分率，該混合氣體的平均分子量為 ，密度為。解：當所給條件為體積百分率時M 0.13 44 0.11 18 0.76 28 28.98pMRT98.64 28.988.314 6730.511 kg/m當所給條件為質(zhì)量百分率時10.13/ 44 0.11/180.76/2827.62 g/molpMRT98.64 27.628.314 6730.487 kg/m【表壓

2、、絕壓及真空度】某容器內(nèi)的絕對壓強為200 kPa,當?shù)卮髿鈮簽?01.3 kPa，則表壓為98.7kPa；另一容器內(nèi)的絕對壓強為85.5 kPa，當?shù)卮髿鈩t表壓為 -14.8 kPa ，真空度為 14.8 kPa ?！菊扯取繜o粘性的流體，稱為 流體。（理想）一般情況下，溫度升高，氣體的粘度 ，液體的粘度 。（增大 減?。┱扯鹊奈锢硪饬x是。（促使流體流動產(chǎn)生單位速度梯度的剪應力）流體流動時產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的根本原因是流體具有粘性?！具m宜流速計算】內(nèi)徑為 27mm的處來水管其設(shè)計輸水能力宜為_1.036.18 m 3/h _。解：水的適宜流流速范圍為0.53m/s，故其流量宜為 0.785 X 0.

3、027 2 X 0.50.785 X 0.027 2 X 3即1.036.18 m 3/h【連續(xù)性方程】以下方程中哪一個方程適用于可壓縮流體？ BA. p u常數(shù)B. p Ai常數(shù)C.U1A1=U2A2D.u1d12=u2d22【伯努利方程】柏努利方程是以1kg不可壓縮流體為基準推導出的，若用于可壓縮流體時必須符合 的條件。答案：Rpl 100% 20%要求式中分母P1用絕壓P1若忽略A、B間的阻力損失，試判斷 B玻璃管水面所處的刻度。A.位置a B. 位置b C. 位置c（流動型態(tài)與速度分布】當 20C的甘油（密度為1261 kg/m3,粘度為1.499 cP），流經(jīng)內(nèi)徑為100 mm的圓形

4、直管時，其平均流速為1m/s,其雷諾數(shù)為 ，流動形態(tài)為 ，管中心處的最大流速為 。（84123湍流1.25）流體在圓管內(nèi)流動時，管中心處流速最大，若為層流流動，平均流速與管中心的最大流速的關(guān)系為U=0.5 Umax；若為湍流流動，平均流速與管中心的最大流速的關(guān)系為U=0.8 Umaxo層流與湍流的本質(zhì)區(qū)另寸是層流無徑向流動，而湍流有徑向流動 o【邊界層】在化工過程中，流動邊界層分離的弊端主要是 ；其可能的好處則表現(xiàn)在o （增大阻力損失促進傳熱與傳質(zhì)）流體在管內(nèi)作湍流流動時，層流內(nèi)層的厚度隨 Re數(shù)的增大而減薄。層流內(nèi)層越薄，流體的湍動程度越強o【摩擦系數(shù)】流體在管內(nèi)作湍流流動時（不是阻力平方區(qū)

5、），其摩擦系數(shù)入隨 和而變。（雷諾數(shù) 管子的相對粗糙度）流體在管內(nèi)的流動進入充分湍流區(qū)時，其摩擦系數(shù)入僅與有關(guān)。（管子的相對粗糙度）【因次分析】量綱（因次）分析法的主要依據(jù)是_因次一致性或量綱一次性方程 _ _?！咀枇p失的計算】流體在圓管內(nèi)作層流流動，如將速度增加一倍，則阻力為原來的_倍。（2）流體在水平等徑直管中流動時的摩擦阻力損失hf所損失的是機械能中的 項。（壓強能）32倍。水在圓形直管中作完全湍流時，當輸送量、管長和管子的相對粗糙度不變，僅將其管徑縮小一半，則阻力變?yōu)樵瓉淼乃沙诤阋何坏母呶徊弁ㄟ^一管道流向壓力恒定的反應器，當管道上的閥門開度減小后，水流過直管的摩擦系數(shù)（增大不變）

6、，管道總阻力損失如右圖所示：已知:1000kg m 3空氣 1.29kg m3, R=51mm,則厶 p=2,E = （兩測壓點A.B間位差不計）(i )gR(1000 1.29) 9.810.051499.7 Pap 499.710002 499.7/1000 /12下圖中高位槽液面保持恒定，液體以一定流量流經(jīng)管路, 差計讀數(shù)R1= R2； （2）液體通過ab與cd段能量損失ab段流動能量損失ab與cd兩段長度相等，管徑與管壁粗糙度相同，則 o hf ab= hfcd； （3） ab與cd兩段壓差()。(1) U 形壓o A pab<A pcd； (4) R1值表示【流量計】測流體流量

7、時，隨著流體流量的增大，轉(zhuǎn)子流量計兩端壓差值不變，孔板流量計兩端壓差值增大轉(zhuǎn)子流量計的主要特點是 _恒流速、恒壓差、變截面 ，孔板流量計的主要特點是 變流速、變壓差、恒截面. 用皮托管來測量氣體流速時，其測岀來的流速是指皮托管頭部所處位置上氣體的點速度。.沖壓頭_，流體流過測速管側(cè)壁小孔的測壓管液位代表動壓頭孔板流量計的孔流系數(shù) Co,當Re數(shù)增大，其值 先減小，當Re數(shù)增大到一定值時， Co保持為定值 。 在測速管中，測壓孔正對水流方向的測壓管液位代表綜合計算題1所示。輸送用泵將20 'C的水從敞口貯槽送至表壓為1.5 X 105 Pa的密閉容器，兩槽液面均恒定不變，各部分相對位置如

8、附圖1 .【靜力學方程與伯努利方程的綜合應用】如圖所示，用泵將水由低位槽打到高位槽（兩水槽均敞口，且液面保持不變 ）。已知兩槽液面距離為20 m，管路全部阻力損失為 5 m水柱，泵出口管路內(nèi)徑為 50 mm，其上裝有U型管壓力計，AB長為6 m，壓力計讀數(shù)R為40 mmHg，R'為1200 mmHg，H為1mH20。設(shè)摩擦系數(shù)為0.02。求： 泵所需的外加功（J/kg）: 管路中水的流速（m/s）；3）A截面的表壓強（kPa ）。解：計算泵所需的外加功以低位槽液面（1-1面）為位能基準面，在低位槽液面（1-1面）與高位槽液面（2-2面）間列柏努利方程:P12ULhe9乙2P22U2hf

9、,12gz12222hegZzjP2P1U2U1hf,122P2P1Pa,Z；2zj20m,U20,U10,H 打 25he9.81 20 0 0 9.81 5 245.3 J/kg 計算管路中水的流速以A-A面為位能基準面，在 A-A面與B-B面間列柏努利方程:gzA Pa2Ua2gzBPb2Ub2h f ,A B因為u1 u2，所以gzAPagzBPbhf,A Bh f ,A B(PagZA) (PbgZB)由壓差計的原理(pagzA) (PbgzB) ( i )gR所以hf,A(i )gR(136001000) 9.81 0.0410004.94 kJ/kg又因為hf,A B2lA B

10、U0.0260.054.942.03 m/s解得：計算A截面的壓強由第一個U形壓差計Pa(i)gRPbg(ZB Za)對第二個U形壓差計PbPcg(HZbZa)PaigRg(H ZbZa)Pb（表）igRg(HZbZa)所以Pa(表)(i)gRigRgHg(ZB Za)g(ZBZa)(i )gR igR gH(13600 1000) 9.81 0.04 13600 9.81 1.21000 9.81 11.552 105Pa利用位差輸液如本題附圖所示，水從貯水箱A經(jīng)異徑水平管B及C流至大氣中。已知水箱內(nèi)液面與管子中心線間的垂直距離為5.5m，保持恒定，管段b的直徑為管段C的兩倍。水流經(jīng)b、C段

11、的摩擦阻力分別為hf,B 15J/kg,hf,C 15J /kg。由水箱至C至外界的出口損失不能忽略。試求:管段B及由管段B至管段C的突然縮小損失可以忽略，而管段（1 ）水在管路C中的流速；（2）水在管路B中的流速；（3）管段B末端內(nèi)側(cè)的壓強。補充水C '2解：（1）水在管路C中的流速在水箱1-1面入管C出口內(nèi)側(cè)2-2面間列柏努利方程，以水平管中心線為位能基準面:gz1P12U12gz2P2Wf,1z-i5.5 m ；p10(表壓)；比 0 ；Z20 ；p20(表壓)；u2uCWf,1215 30 45 J/kg2uC9.81 5.5452uC 4.232 m/s(2)水在管路B中的流

12、速2 2uB uC(dC/dB)4.232/41.058 m/s(3)管段b末端內(nèi)側(cè)的壓強面與管B出口內(nèi)側(cè)3-3面間列柏努利方程，以水平管中心線為位能基準面:P12U1P32U3Wf,13gz12gz32z-i5.5 m ；P10（表壓）；u10；Z30 ； uWf,1315 J/kg9.815.52P31.0581510002管段B末端內(nèi)側(cè)的壓強P33.84104Pa在水箱1-131.058 m/s【離心泵的工作原理】離心泵采用后彎葉片的原因是 。（后彎葉片比前彎葉片能量利用率咼）1. 離心泵葉輪按有無蓋板可分為開式葉輪、閉式葉輪和半閉式葉輪。2. 離心泵的泵殼制成蝸殼形，其作用有二：（1）

13、匯集液體_，轉(zhuǎn)能裝置，即使部分動能轉(zhuǎn)換為靜壓能【離心泵的性能參數(shù)與特性曲線】產(chǎn)品樣本上離心泵的性能曲線是在一定的下，輸送時的性能曲線。（轉(zhuǎn)速20 C清水）3. 離心泵的揚程（又稱壓頭）意指。4. 離心泵銘牌上標明的流量是指效率最高時的流量_。5. 離心泵的性能曲線通常包括He：qV曲線、Pa:qV和 :qV曲線。產(chǎn)品樣本上離心泵的性能曲線是在一定的一轉(zhuǎn)速_下，輸送_ 20 C清水時的性能曲線。6. 離心泵的能量損失包括容積損失，機械損失和水力損失。7. 離心泵的性能參數(shù)包括流量，揚程（壓頭），效率，軸功率，汽蝕余量。8. 離心泵在一定轉(zhuǎn)速下的最高效率點稱為設(shè)計點?！倦x心泵的安裝高度】9. 離心

14、泵啟動后不輸液，其原因可能是吸入管漏液或灌液不夠、安裝高度過高、堵塞和電機接線錯誤。10. 當離心泵葉輪入口處壓強等于或小于被輸送液體在工作溫度下的飽和蒸汽壓時，液體將部分汽化，致使離心泵不能正常操作，此種現(xiàn)象稱為 現(xiàn)象。（汽蝕）11. 離心泵在啟動之前應向泵內(nèi)充滿被輸送的液體，目的是防止 現(xiàn)象。（氣縛）12. 造成離心泵氣縛的原因是泵內(nèi)流體平均密度太小。13. 某泵在運行后發(fā)現(xiàn)有氣縛現(xiàn)象，應采取何措施一停泵，向泵內(nèi)灌液。14. 離心泵的安裝高度與 。DA.泵的結(jié)構(gòu)無關(guān)B.液體流量無關(guān)C.吸入管路的阻力無關(guān)D.被輸送流體的密度有關(guān)【離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)】15. 離心泵的工作點是 泵的特性曲

15、線與 _管路特性曲線的交點。16. 離心泵的流量調(diào)節(jié)實際上是改變泵的 點。（工作）17. 離心泵采用并聯(lián)操作的目的是 _提高流量 _；離心泵采用串聯(lián)操作的目的是一提高揚程_ _。18. 用離心泵把江水送至敞口高位槽，若管路條件不變，而江面下降，則泵的輸液量 ，軸功率。（減小減?。┙猓汗苈诽匦苑匠蘃z P 5 g當江面下降時，z,管路特性曲線上移，工作點對應的流量J ,揚程f,軸功率J。19.用離心泵向鍋爐供水，若鍋爐中的壓力突然升高，則泵提供的流量，揚程。解：管路特性方程 Hz P g g當鍋爐中的壓力突然升高時，p ,管路特性曲線上移,工作點對應的流量J ,揚程f。20.離心泵的出口流量調(diào)節(jié)

16、閥安裝在離心泵管路上，關(guān)小出口閥門后，真空表的讀數(shù)，壓力表的讀數(shù)。（出口減小 增大）21. 在輸送機械的流量調(diào)節(jié)中，旁路閥門的調(diào)節(jié)方法通常用于 類型的輸送機械。（正位移泵）22. 若被輸送流體的粘度增大，則離心泵的揚程 ，流量，效率。（降低降低降低）23. 在離心泵的選型時，除應滿足系統(tǒng)所需之流量和揚程外，還應使該泵在高效區(qū)工作。24. 離心泵在一定的管路系統(tǒng)工作，如被輸送液體的密度發(fā)生變化 （液體其余性質(zhì)不變）則（D ）。A.任何情況下?lián)P程與p無關(guān)B.只有當 z（ Z2 Z1 0）時揚程與p無關(guān)C.只有在阻力損失為0時揚程與p無關(guān) D. 只有當 p( p2p1) 0時揚程與p無關(guān)【流體輸送機

17、械的的操作、往復泵及其他類型化工泵】25. 啟動離心泵前應關(guān)閉出口閥，以減小啟動電流， 保護電機。停泵前先關(guān)閉出口閥是為防止高壓液體倒流入泵損壞葉輪。26. 離心泵開泵之前要先灌液，目的是防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生。()X27. 為減少吸入管路的阻力損失，一般應使吸入管徑小于排出管徑()X28. 當關(guān)小離心泵的出口閥時，泵的揚程增大了，其升揚高度提高了()。 X29. 若將同一轉(zhuǎn)速的同一型號離心泵分別裝在一條阻力很大，一條阻力很小的管路中進行性能測量時，其測出泵的性能曲線就不一樣(),其實際供給管路的最大流量也不一樣()O x V復習題、填空題1. 懸浮液中加入助濾劑進行過濾的目的是 O滯流沉降時，其阻

18、力2. 球形粒子在介質(zhì)中自由沉降時，勻速沉降的條件是系數(shù)=.3. 板框壓濾機每個操作循環(huán)由 五個階段組成。4. 板框壓濾機主要由 ，三種板按的順序排列組成。5. 板框壓濾機采用橫穿洗滌濾渣，此時洗液穿過 層濾布及 個濾框厚度的濾渣，流經(jīng)過長度約為過濾終了濾液流動路程的 倍，而供洗液流通的面積又僅為過濾面積的2.粒子所受合力的代數(shù)和為零，24/ Rep。主梁(或支架)壓緊裝置等組成，參考答案：卸渣、整理。4.濾板、 二；一；二；二分之一。1. 在濾餅中形成骨架，使濾渣疏松，孔隙率加大，濾液得以暢流。3. 裝合板框、過濾、洗滌、1 2 3 2 1 23 2 1。5.、選擇題1. 回轉(zhuǎn)真空過濾機的轉(zhuǎn)

19、速越快， 過濾阻力越()。(A)少，薄，小(C)多，薄，小 (D)2. 離心沉降速度是(A)顆粒運動的絕對速度(C)切向速度單位時間所獲得的濾液量就越)，形成的濾餅層厚度就越 (),多,)(B)少，厚，大 薄，大(B)徑向速度(D)氣流速度3. 在恒壓過濾操作中，忽略過濾介質(zhì)的阻力，且過濾面積恒定,成正比，而對一定的濾液量則需要的過濾時間與過濾面積的(C)1,1/2(D)1/2,1則所得的濾液量與過濾時間的 )次方成反比。() 次方(A)1/2,2(B)2,1/24.助濾劑應具有以下特性(A) 顆粒均勻，柔軟，可壓縮(B) 顆粒均勻，堅硬，不可壓縮(C) 顆粒分布廣，堅硬，不可壓縮(D) 顆粒

20、均勻，可壓縮，易變形5 濾液在濾餅層中的流動屬于流動。(A)層流(B)湍流(C)過渡流(D)不確定6.降塵室的生產(chǎn)能力只與降塵室有關(guān)，而與()無關(guān)。(A)長度、寬度、高度(B)長度、高度、寬度(C)寬度、高度、長度(D)寬度、長度、面積7 固體顆粒在流體中運動，所受的阻力是()(A)表皮阻力(B)形體阻力(C)表皮阻力和形體阻力參考答案1.C;2.B3.C4.B5.A 6.A7.C顆粒的自由沉降是指顆粒間不發(fā)生碰撞或接觸等相互影響的情況下的沉降過程。在重力場中，微小顆粒的沉降速度與顆粒的幾何形狀、尺寸大小、流體與顆粒的密度有關(guān)，而與流體的 速度無關(guān)。層流區(qū)沉降速度的計算球形粒子在介質(zhì)中自由沉降

21、時，勻速沉降的條件是 。滯流沉降時，其阻力系數(shù)答案：粒子所受合力的代數(shù)和為零24/ Rep例1.兩顆直徑不同的玻璃球分別在水中和空氣中以相同的速度自由沉降。已知玻璃球的密度為 2 500 kg/m3，水的密度為998.2 kg/m3，水的粘度為1.005 10-3 Pa s，空氣的密度為1.205 kg/m3，空氣的粘度為1.81 10-5 Pas。若在層流區(qū)重力沉降，則水中顆粒直徑與空氣中顆粒直徑之比為。d：p g18答案：9.612解：由utdP18 ut所以業(yè) p2500任5燭10；9.612(dp)a” p w a V 2500 998.2 1.81 10 52 .降塵室的顆粒分離的條

22、件與生產(chǎn)能力例1.降塵室內(nèi)，顆?？杀环蛛x的必要條件是 ;而氣體的流動應控制在 流型。答案：氣體在降塵室內(nèi)的停留時間顆粒的沉降時間，滯(層)流降塵室做成多層的目的是 。答案：增大沉降面積，提高生產(chǎn)能力例2.含塵氣體通過長4 m，寬3 m，高1 m的降塵室，已知顆粒的沉降速度為0.25 m/s，則降塵室的生產(chǎn)能力為答案：3 m3/s qVA底 ut欲提高降塵室的生產(chǎn)能力，主要的措施是(C )。A.提高降塵寶的高度；B.延長沉降時間；C.增大沉降面積沉降速度一定時，降塵室的生產(chǎn)能力與底面積有關(guān)，而與其高度無關(guān)。答案：離心過濾，離心沉降含塵氣體中塵粒直徑壓75um以上的，一般應選用 除塵；若塵粒直徑在

23、5卩m以上，可選用或;塵粒直徑在1卩m以下，可選用 。答案：降塵室旋風分離器泡沫除塵器袋濾器1. 熱量衡算例 冷熱水通過間壁換熱器換熱，熱水進口溫度為 溫度為53C,冷水進口溫度為 15 C,出口。答：5%分析:tlQh QcT2 t2 t190 5053 15Qh90504038400.052. 總傳熱系數(shù)熱傳導例 在包有兩層相同厚度保溫材料的圓形管道上，應該將導熱系數(shù)小的 材料包在內(nèi)層，其原因是減少熱損失，降低壁面溫度。例 平壁定態(tài)傳熱過程， 通過三層厚度相同的不同材料,每層間溫度變化為tit3t2，則每層導熱系90 C,出口溫度為 50 C,冷熱水的流量相同，且假定冷熱水的物性相同，則熱

24、損失占傳熱量的數(shù)的順序為i 32，以及每層熱阻的大小順序R1例 隨著溫度的增加，空氣的粘度 ，空氣的導熱系數(shù) 。答：增大 增大例對流給熱系數(shù)各準數(shù)的含義努塞爾準數(shù)Nu對流傳熱與厚度為I的流體層的熱傳導之比。Nu越大，對流傳熱的強度越大。它反映了固體壁面處的無因次溫度梯度的大小。雷諾準數(shù)Re慣性力與粘性力之比。普蘭特準數(shù)Pr反映物性影響的準數(shù)。格拉斯霍夫準數(shù) Gr 反映自然對流影響的準數(shù)例（給熱系數(shù)的計算）一定流量的液體在一25 mm X 2.5 mm的直管內(nèi)作湍流流動，其對流傳熱系數(shù)i=1 000W/m 2C ;若流量與物性都不變，改用一19 mm X 2 mm的直管，則其 將變?yōu)閃/m 2

25、C ;若管子規(guī)格信用仍為25 mm X 2.5 mm，但流量增加1倍，貝U將變?yōu)閃/m2C。答：1678例（傳熱過程的強化） 在蒸汽一空氣間壁換熱過程中，為強化傳熱，在工程上可采用提高空氣流速，不能采用 提高蒸氣流速或 提高蒸汽壓強。例（壁溫與總傳熱系數(shù)的計算）在列管式換熱器中，用飽和蒸汽加熱空氣，此時傳熱管的壁溫接近 的溫度，總傳熱系數(shù) K接近的對流給熱系數(shù)。答：蒸汽，空氣例圓筒壁總傳熱系數(shù)K與間壁兩側(cè)對流傳熱系數(shù)a，a以及間壁導熱系數(shù)入的關(guān)系為。當間壁管規(guī)格為0 108X 4,導熱系數(shù)為45W m-1 K-1時，管內(nèi)外兩側(cè)的對流傳熱系數(shù)分別為8 000 W m-2 K-1和1200W m-

26、2 K-1 時，總傳熱系數(shù) K1=W m-2 K-1，總傳熱系數(shù) a=W m-2 K-1。侮1d2dod21答：-Tn -1018 943K 21 d1 2d123. 傳熱平均溫差4. 設(shè)計型計算例 用冷卻水將一定量的熱流體由 100 C冷卻到40 C，冷卻水初溫為15C，在設(shè)計列管式換熱器時，采用兩種方案比較，方案I是令冷卻水終溫為30C，方案H是令冷卻水終溫為35C，則用水量 W1_W2,所需傳熱面積A1A 2。答：> <5. 操作型計算例 套管冷凝器的內(nèi)管走空氣，管間走飽和水蒸汽，如果蒸汽壓力一定，空氣進口溫度一定，那么當空氣流0 8Tt1KA分析：K qm ,所以當空氣流量

27、增加時，傳熱系數(shù)增大。ln -在設(shè)備不變，且忽Tt2qm2Cp2略物性隨溫度的變化時，增大空氣流量，則有KA()I即T；而T與t1不變，所以t2減小。Tqm2Cp2t2量增加時，傳熱系數(shù)K應 增大空氣出口溫度 減??；壁溫應略有減小Tw一 T 一 t，因 2 =1,故 Tw1 2 1 21 2一T ;當空氣流量增加,1 22 f,所以壁溫略有減小。例 在反應器的單根冷卻蛇管內(nèi)通冷卻水，其進、出口溫度分別為t 1、t 2,蛇管外有熱流體穩(wěn)定流過，借攪拌器作用，使熱流體保持均勻溫度 T（T為熱流體出口溫度），如冷卻蛇管長度增大一倍，其它條件不變，則出口水溫t 2應。答：增大分析：In生，因操作條件不

28、變，A增大，所以（一L） f,即 1 f。因t與t1不變，所以T t2 qm2cp2qm2 Cp2T t2t2增大。6. 換熱器例（流體流動通道的選擇）在確定列管換熱器冷熱流體的流動途徑時，一般來說，蒸汽走 ;易結(jié)垢的流體走;高壓流體走 ;有腐蝕性流體走 ;粘度大或流量小的流體走管 。答：管外（殼程）管內(nèi)（管程）管內(nèi)（管程）管內(nèi)（管程）管外（殼程）例 舉出五種間壁式換熱器 ; ; ; ; 。提高間壁式換熱器傳熱系數(shù)的主要方法是。答：夾套式，蛇管式，套管式，列管式，板式，螺旋板式，板翅式等任選五種。提高傳熱系數(shù)的主要途徑是提高流體流速，增強人工擾動；防止結(jié)垢，及時清除污垢。例 列管式換熱器的殼程

29、內(nèi)設(shè)置折流擋板的作用在于 ，折流擋板的形狀有 , 等。答：提高殼程流體的流速，使殼程對流傳熱系數(shù)提高，圓缺形（弓形），圓盤和環(huán)形。例 列管換熱器管程常用流速范圍為：一般液體 ，氣體。答：0.53m.s-1 530m.s-1例翅片管換熱器的翅片應安裝在a小的一側(cè) 。15.2/101.3解：m1.095xe15/17/(15/17 100/18)例對接近常壓的低濃度溶質(zhì)的氣液平衡系統(tǒng)，當溫度和壓力不變，而液相總濃度增加時，其亨利系數(shù)H_,溶解度系數(shù)H將，亨利系數(shù)E將，相平衡常數(shù)m將。答：減小增大 不變 不變3. 傳質(zhì)速率例單向擴散中漂流因子1。例 當溫度升高時，溶質(zhì)在氣相中的分子擴散系數(shù)將_，在液

30、相中的分子擴散系數(shù)將 。答：增大增大例 若亨利系數(shù)E值很大，依據(jù)雙膜理論，則可判斷過程的吸收速率為液膜控制。例 當吸收質(zhì)在液相中的溶解度甚大時，吸收過程主要受 控制，此時，總傳質(zhì)系數(shù)Ky近似等于 ，提高吸收速率，則應該設(shè)法減小 或增大，舉例： 。當吸收質(zhì)在液相中的溶解度甚小時，吸收過程主要受 控制，此時，總傳質(zhì)系數(shù)Kx近似等于 ，提高吸收速率，則應該設(shè)法減小 或增大，舉例：。答：氣膜 ky氣膜阻力氣相的湍動程度用水吸收氨液膜 kx液膜阻力液相的湍動程度用水吸收CO2例低濃度氣體吸收中，已知平衡關(guān)系為y=2x, kxa=0.2 kmol/m3.s, kya=2 x10-5kmol/m 3.s,則

31、此體系屬控制。答：氣膜或氣相阻力例 吸收系數(shù)的準數(shù)關(guān)聯(lián)式中，反映物性影響的準數(shù)是Sc .例簡述雙膜理論的基本論點？答：其基本論點如下：相互接觸的氣、液流體間存在著穩(wěn)態(tài)的相界面，界面兩側(cè)分別存在氣膜和液膜，吸收質(zhì)以分子擴散方式通過此兩膜層。 在相界面處，氣液兩相處于平衡。 膜內(nèi)流體呈 滯流流動，膜外流體呈湍流流動，全部組成變化集中在兩個有效膜層內(nèi)。例根據(jù)雙膜理論，吸收質(zhì)從氣相主體轉(zhuǎn)移到液相主體整個過程的阻力可歸結(jié)為氣液兩相滯流層(或?qū)恿鲗?中分子擴散的阻力。例 雙膜理論是將整個相際傳質(zhì)過程簡化為經(jīng)由。4. 吸收過程的數(shù)學描述解: Nogy1 y2y1 y20.9y2 mx20.9例用純?nèi)軇┪漳?/p>

32、氣體混合物中的可溶組分，回收率為90% mV/L=1,則傳質(zhì)單元數(shù) Nog= 9。例傳質(zhì)單元數(shù)與設(shè)備形式無關(guān)，只與物系相平衡及進出口濃度有關(guān)。傳質(zhì)單元高度取決于物系、設(shè)備、填料幾何特性和氣、液流率等操作條件例對數(shù)平均推動力法的適用條件是：在吸收操作所涉及的組成范圍內(nèi)，平衡線和操作線均為直線5. 設(shè)計型計算例 通常所討論的吸收操作中，當吸收劑用量趨于最小用量時，則吸收推動力趨向零，填料層高度趨向無窮 大。例 影響最小液氣比的因素為：物系的相平衡和分離要求。6. 操作型計算例某逆流吸收塔，用 純?nèi)軇┪栈旌蠚庵幸兹芙M分， 設(shè)備高為無窮大，入塔y1 8% （體積分數(shù)），平衡關(guān)系y 2x。試問：（1）

33、若液氣比（摩爾比，下同）為2.5，吸收率=%; （2）若液氣比為1.5，吸收率:%。答:100% 75%解：設(shè)備高為無窮大 意味著塔內(nèi)某一截面的氣液兩相達到平衡，即必有一操作點落在平衡線上。L/G 2.5時，L/G m ,氣液兩相在塔頂達到平衡，y2 y2e mx2 0,所以吸收率為100%L/G 1.5時,L/G m,氣液兩相在塔底達到平衡,為 心 /m 0.08/2 0.04,Ly2 y1 G（X1e X2）0.08 1.5（0.040）0.02所以吸收率上£0.08 0.020.75y-i0.08例 用氣體吸收方法分離某氣體混合物，已知氣液平衡關(guān)系符合亨利定律，塔設(shè)備為無窮高，

34、吸收因子A=3/2 ,則y1y1e,y2y2e；若其他操作條件不變，但操作壓力減小了1/3,則y1y1e,y2y2e。答：大于等于等于等于分析：確定氣液兩相達到平衡的截面，即確定落在平衡線上的操作點。因A （L/G）/m 3/ 2 1 L /G m，落于平衡線的操作點必是塔頂組成點，見附圖a；當壓力減小1/3時，m E/p因E僅與溫度有關(guān)，所以 m m衛(wèi)3 mp 2/32A A3 -1因此時平衡線與操作線的斜率相等，而塔高為無窮高，只有一種可能，那就是操作m 23線與平衡線重合。例 操作條件：入塔氣體流量、溶質(zhì)濃度；入塔吸收劑流量、溶質(zhì)濃度；溫度、壓強操作中的吸收塔，若其他操作條件不變，僅降低

35、吸收劑入塔濃度，則出塔氣體濃度，吸收率將 出塔吸收液濃度 ;而當用清水作吸收劑時，若其他操作條件不變，僅降低入塔氣體濃度，則吸收率將 答案：減小，增大，減小，不變 分析：當吸收劑入塔濃度下降時方法一：塔內(nèi)傳質(zhì)推動力增大，傳質(zhì)效果提高，從而使氣體出塔濃度下降，吸收率增大。方法二：原工況：Z HogNog 新工況：Z HogNog因氣液流量及操作溫度、壓力不變，所以傳質(zhì)單元高度不變，傳質(zhì)單元數(shù)也不變，即%mx>% mx2y1mix?bm(x2 x2)y2mx2y2 mx2y2 mx2y2y2 m(x2 X2)m(x2 x2)1y2y2bm(x2X2)m(x2X2)(1)b因(X2 X2)0

36、b>1G 1)0y2y2 0由物料衡算的近似式 Gy1LXX2)L(X1X2)有 X1 J用清水作吸收劑時 x20因為Z、Hog不變，可知Nog也不變,1y- mx211 S f mG 十、 十、由 NogIn(1 S)丄12 Sln(S)及S不變，可知不變。1 Sy2 mx21 S 1L例 正常操作的逆流吸收塔，因故吸收劑入塔量減少，以致液氣比小于原定的最小液氣比，則V2,X1。答：y2 f , X1 f解：原工況 H Hog Nog新工況 H Hog Nog 因氣體處理量、填料種類及高度不變，所以Hog Hog N og Nog但S mG SmG，所以 里止 里止 即y fLLy2

37、m為y2 mx>由物料衡算的近似式Gy1 L(x1 x2) L (x1 x2)有x1 f例 對一定操作條件下的填料吸收塔，如將塔料層增高一些，則塔的Hog將, Nog將.答：不變 增大解：原工況 H HogNog 新工況 H HogNog因氣體處理量、填料種類不變，則Hog Hog，所以Nog Nog例 在常壓下用水逆流吸空氣中的 CO,若將用水量增加則出口氣體中的CO含量將，氣相總傳質(zhì)系數(shù)Kya將 ，岀塔液體中CO濃度將。答：減少增加減小11m分析：，當用水量f時，液膜阻力J,所以總阻力J,總傳質(zhì)系數(shù)f;KykykxGy1L(x,X2) , L f, X1 J例影響溶質(zhì)吸收率的因素有哪

38、些？吸收塔在操作過程中可調(diào)節(jié)的因素是什么？答：影響溶質(zhì)吸收率的因素有：物系本身的性質(zhì)，設(shè)備情況(結(jié)構(gòu)，傳質(zhì)面積等)及操作條件(溫度，壓強,液相流量及入口組成。因為氣相入口條件不能隨意改變，塔設(shè)備又固定，所以吸收塔在操作過程中可調(diào)節(jié)的因素只能改變吸收劑的入口條件，包括 流量，組成和溫度 三個因素。復習題1蒸餾概述蒸餾操作是借混合液中各組分揮發(fā)性的差異而達到分離目的。輕組分：混合物中的易揮發(fā)組分；重組分：混合物中的難揮發(fā)組分例：蒸餾是分離 的一種方法，其分離依據(jù)是混合物中各組分的 ，分離的條件是。答：均相液體混合物，揮發(fā)性差異，造成氣液兩相系統(tǒng)精餾操作壓力的選擇減壓蒸餾：降低了液體的沸點。應用場合

39、：分離沸點較高的熱敏性混合液，混合物沸點過高的物系（避免采 用高溫載熱體）。加壓蒸餾：提高冷凝溫度避免使用冷凍劑。應用場合：分離常壓下呈氣態(tài)的物系，餾出物的冷凝溫度過低的 物系。舉例：脫丙烷塔操作壓力提高到1 765kPa時，冷凝溫度約為 50C，便可使用江河水或循環(huán)水進行冷卻，石油氣常壓呈氣態(tài)，必須采用加壓蒸餾。2雙組分溶液的氣液相平衡例：當混合物在t-x-y圖中的氣液共存區(qū)內(nèi)時，氣液兩相溫度 ，但氣相組成 液相組成，而兩相的量可根據(jù) 來確定。答：相等，大于，杠桿規(guī)則例：當氣液兩相組成相同時，則氣相露點溫度 液相泡點溫度。答：大于例：雙組分溶液的相對揮發(fā)度a是溶液中的揮發(fā)度對_的揮發(fā)度之比，

40、若a=1表示。物系的/直愈大，在x-y圖中的平衡曲線愈 對角線。答：易揮發(fā)組分，難揮發(fā)組分，不能用普通蒸餾方法分離，遠離理想溶液的含義例：理想溶液滿足拉烏爾定律，也滿足亨利定律；非理想稀溶液滿足亨利定律，但不滿足拉烏爾定律；服從亨利定律并不說明溶液的理想性，服從拉烏爾定律才表明溶液的理想性例：精餾塔分離某二元物系，當操作壓強降低時，系統(tǒng)的相對揮發(fā)度a，溶液的泡點，塔頂蒸汽冷凝溫度。答：增大，減小，減小例已知75 C時甲醇（A）、水（B）的飽和蒸汽壓為 PA°=149.6kPa , pB°=38.5kPa,平衡的氣液兩相濃度分別為 y=0.729 , x=0.4,則其相對揮發(fā)

41、度之值為 .（4.035）3平衡蒸餾與簡單蒸餾簡單蒸餾過程中，釜內(nèi)易揮發(fā)組分濃度_，其沸點則答：不斷降低不斷升高4精餾例：精餾塔的作用是 。答：提供氣液接觸進行傳熱和傳質(zhì)的場所。例：在連續(xù)精餾塔內(nèi)，加料板以上的塔段稱為 ，其作用是；加料板以下的塔段（包括加料板）稱為，其作用是。答：精餾段提濃上升蒸汽中易揮發(fā)組分提餾段 提濃下降液體中難揮發(fā)組分例：離開理論板時，氣液兩相達到 狀態(tài)，即兩相相等，互成平衡。答：平衡 溫度 組成例：精餾塔的塔頂溫度總是低于塔底溫度，其原因有（1 ） 和（2） 。答：塔頂易揮發(fā)組分含量高塔底壓力高于塔頂加料熱狀態(tài)參數(shù)q的計算例：已知汽液混合物進料中，汽相與液相的摩爾數(shù)之

42、比為3:2，易揮發(fā)組分的摩爾分數(shù)為0.3，則q=。答：0.4（q=2/（3+2）=0.4）例：精餾塔有 進料熱狀況，其中以 _進料q值最大，進料溫度 泡點溫度。答：五種 冷液體 小于對于不同的進料熱狀況，Xq、yq與XF的L與L , V與V的關(guān)系為(1)冷液進料：Xq >xf , yq_ > xf , q>1,L > L+F, V V V ；(2)飽和液體進料：Xq= XF,yq_> XF ；q= 1,L = L+F, V= V ；(3)氣液混合物進料:XqV XF , yq>XF0<q<1,L > L, V > V ；(4)飽和蒸汽

43、進料：Xq_V XF , yq= XF ；q=0,L =L, V= V +F ；(5)過熱蒸汽進料：XqV XF , yqV XF ；q<0,L V L, V > V +F ；操作線方程例：某連續(xù)精餾塔，已知其精餾段操作線方程為 y=0.80x+0.172，且塔頂產(chǎn)品量為100 kmol/h，則餾出液組成XD ，塔頂上升蒸汽量V 。答：0.86, 500 kmol/h例：某連續(xù)精餾塔中，若精餾段操作線方程的截距等于零，則回流比等于，餾出液流量等于 ,操作線方程為 。答 : 8零yn+1=Xn例：在操作的精餾塔中，第一板及第二板氣液兩相組成分別為y1,x1及y2,x2 （自塔頂開始計

44、數(shù)），則它們的大小順序為。答：y1 > y2> X1 > X2例：精餾的兩操作線都是直線，主要是基于恒摩爾流假設(shè)5雙組分精餾的設(shè)計型計算例：精餾過程回流比R的定義式為 ;對于一定的分離任務來說，當R=時，所需理論板數(shù)為最少，此種操作稱為 ；而R=時，所需理論板數(shù)為8。答案：丄 8 全回流RmD例：完成某分離任務需理論板數(shù)為Nt=7 （包括再沸器），若Et=50%，則塔內(nèi)需實際板數(shù)（不包括再沸器）為（）答： 12 層 （7-1） /0.5=12例：在精餾操作中，若進料位置過高，會造成釜殘了例：精餾塔采用全回流時，其兩操作線與對角線重合最優(yōu)加料位置例：精餾計算中，以下說法正確的是

45、 。A.再沸器算一塊理論板B.分凝器算一塊理論板C.加料板算一塊理論板 答：A、B例：圖解法求理論板時與下列參數(shù)F、Xf、q、XD、XW、a中的哪一個量無關(guān)？F例：設(shè)計精餾塔時，若將塔釜由原來的直接蒸汽加熱改為間接蒸汽加熱，而保持進料量、進料量、進料熱狀 況、塔頂餾出液量、餾出液濃度及回流比等不變，則提餾段操作線斜率，殘液濃度 。；變大變小不變不確定6雙組分精餾的操作型計算操作條件變化對產(chǎn)品質(zhì)量的影響例：操作間接蒸汽加熱的連續(xù)精餾塔時，由于某種原因，再沸器中加熱蒸汽壓力下降而使提餾段上升蒸汽流量V下降，而進料熱狀況q、濃度Xf及進料量F不變，同時回流量L恒定，則餾出液濃度xd及流量D、殘液濃度

46、xw的變化趨勢為：xd、D、xw。(變大,變小，不變，不確定)答：xd增大、D減小、xw增大L L qF L 不變 解：W D=F-W F不變 DV L w VL不變 V減小 L /VL不變 D減小 L/V L/(L D) 1/(1 D /L)假設(shè)xd減小，則xw減小，此時塔板數(shù)將小于實際板數(shù)，假設(shè)不成立；同理，xd不變也不成立，所以 xd增大，xw也增大。例：精餾操作時，增大回流比R,其他操作條件不變，則精餾段液氣比L/V()，餾出液組成 Xd (),釜殘液組成 xw ( ).答： 增加 增加 減小例：精餾塔的設(shè)計中，若進料熱狀況由原來的飽和蒸氣進料改為飽和液體進料，其他條件維持不變，則所需

47、 的理論塔板數(shù) NT( )，提餾段下降液體流量( )。答：減小 增加、選擇題1. 將充分潤濕的物料置于高溫氣體中，氣體的運動速度很小，可近似地視為靜止。 當物料溫度達到穩(wěn)定時，物料溫度 與濕球溫度 tw 相比較，正確的是 ()。(A)tw(B) tw (C)tw(D)tw kH Hw H rw /2. 不飽和濕空氣在預熱過程中，濕度 ()，相對濕度 ()，焓 ()。(A) 增大(B) 減小(C) 不變(D) 不確定3. 在總壓一定的條件下，以下參數(shù)對中不能確定空氣的露點的是 ()。(A) 干球溫度與濕球溫度(C) 濕度與相對濕度(B) 濕球溫度與焓(D) 絕熱飽和溫度與濕度4. 對某空氣水系統(tǒng)

48、，空氣的相對濕度為50%，則該空氣的干球溫度t,濕球溫度tw，絕熱飽和溫度tas及露點溫度 td 之間的關(guān)系為 ()。(A)ttwtastd(B)ttwtastd(C) ttwtastd(D) ttwtastd5. 將不飽和空氣在恒壓下冷卻至露點溫度以下，則相對濕度 ()，濕度 ()，濕球溫度 ()。(A) 增大(B) 減小(C) 不變(D) 不確定6. 在一定空氣狀態(tài)下,用對流干燥方法將某濕物料干燥至低于臨界含水量,能除去的水分為(),不能除去的水分為 ()；在恒速段除去的水分為 (),在降速段除去的水分為 ()。(A) 平衡水分(B) 結(jié)合水分(C) 非結(jié)合水分(D) 自由水分7. 在一定

49、的干燥速率下,同一物料的厚度增加,物料的臨界含水量 (),干燥所需的時間 ()；干燥壓力、物料厚度、物料與空氣的接觸方式及空氣的濕度不變,提高空氣的溫度,則恒速段的干燥速率(),物料的臨界含水量 (),物料中的平衡水分 ()。(A) 增加(B) 減少(C) 不變(D) 不確定8. 在恒定干燥條件下,將含水25%(濕基,下同 )的濕物料進行干燥,開始時干燥速率恒定。當干燥至含水8%時,干燥速率開始下降,再繼續(xù)干燥至物料恒重,并測得此時物料含水量為0.08%,則物料的臨界含水量為(),平衡含水量為 ()。(A) 25%(B) 8%(C) 0.08%(D) 7.92%9. 用一定狀態(tài)的空氣（濕球溫度

50、為tw，露點為td）干燥某物料。已知物料的臨界含水量為20%（濕基）?，F(xiàn)將該物料從初始含水量0.3（干基，下同）干燥至0.23，則此時物料表面溫度滿足（）；若將物料進一步干燥至0.05，則物料表面溫度滿足（）。（A）tw（B）tw（C）tw（D）td（E） td（F）td10. 用空氣作介質(zhì)干燥熱敏性物料，且干燥處于降速階段，欲縮短干燥時間，則可采取的措施是（）。（A）提高空氣的溫度（B）增大干燥面積、減薄物料厚度（C）提高空氣的流速（D）降低空氣的相對濕度二、填空題1. 干燥過程是 相結(jié)合的過程，傳質(zhì)方向為 ，傳熱方向為 。2. 在總壓101.33 kPa,溫度20C下（已知20C下水的飽和

51、蒸汽壓為2.334 kPa）,某濕空氣的水汽分壓為1.603kPa,現(xiàn)空氣溫度保持不變，將總壓升高到250 kPa,則該空氣的水汽分壓為 。3. 當濕空氣的總壓一定時，相對濕度僅與及有關(guān)。4. 恒速干燥階段物料表面的溫度等于 。該階段除去的物料中的水的平衡蒸汽壓等于。 影響恒速階段干燥速率的因素的有100%時，平衡含水量5. 已知在常壓、25C下水分在某濕物料與空氣之間的平衡關(guān)系為：相對濕度X* 100%0.025kg水/kg絕干料；相對濕度 50%時，平衡含水量X* 0.009 kg水/kg絕干料?，F(xiàn)將濕基含水量為20%的該物料，與25C、 50%的空氣接觸，則該物料的自由含水量為 kg水/

52、kg絕干料，非結(jié)合水分量為kg水/kg絕干料。6. 進干燥器的氣體狀態(tài)一定，干燥任務一定。若干燥器內(nèi)部無補充加熱，則氣體離開干燥器的濕度H越大,干燥器的熱效率越 ，傳質(zhì)推動力越 。7. 降低廢氣出口溫度可以提高干燥器的熱效率，但廢氣在離開設(shè)備之前的溫度的限制是，原因是8. 在測量濕球溫度時，空氣速度需大于5 m/s,這是為了 。9. 物料的平衡水分-10. 當某物料的干燥過程存在較長的降速階段時，氣流干燥器和流化床干燥器兩者中選用較為有利，原因是 。參考答案：一、選擇題1. A2. C ； B；A3. B4. .B5. A ； B ； B6. D ； A ； C； CD7. A ；A ； A ； A ； B8. B；C9. C； A10. B二、填空題1. 熱量傳遞