化工原理第四版思考题答案.docx

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1、 3-2 球形颗粒在流体中从静止开始沉降，经历哪两个阶段？何谓固体颗粒在流体中的沉降速度？沉降速度受那些因素的影响？ 答：1、加速阶段和匀速阶段；2、颗粒手里平衡时，匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度3、影响因素由沉降公式确定。（93页3-11式）3-6 球形颗粒于静止流体中在重力作用下的自由沉降都受到哪些力的作用？其沉降速度受哪 些因素影响? 答：重力，浮力，阻力；沉降速度受 颗粒密度、流体密度 、颗粒直径及阻力系数有关 3-7 利用重力降尘室分离含尘气体中的颗粒，其分离条件是什么？ 答：停留时间=沉降时间（) 3-8 何谓临界粒径？何谓临界沉降速度？ 答：能 100%除去的最小粒径；临界颗

2、粒的沉降速度。 3-9 用重力降尘室分离含尘气体中的尘粒，当临界粒径及临界沉降速度为一定值时，含尘气 体的体积流量及降尘室的底面积及高度有什么关系？ 答：成正比 3-10 当含尘气体的体积流量一定时，临界粒径及临界沉降速度及降尘室的底面积 WL 有什么 关系。 答：成反比 3-12 何谓离心分离因数？提高离心分离因数的途径有哪些？ 答：离心分离因数：同一颗粒所受到离心力及重力之比；提高角速度，半径（增大转速） 3-13 离心沉降及重力沉降有何不同？ 答：在一定的条件下，重力沉降速度是一定的，而离心沉降速度随着颗粒在半径方向上的位置不同而变化。 3-15 要提高过滤速率，可以采取哪些措施？ 答：

3、过滤速率方程 3-16 恒压过滤方程式中，操作方式的影响表现在哪里？ 答： 3-17 恒压过滤的过滤常数 K 及哪些因素有关？ 答：表明K及过滤的压力降及悬浮液性质、温度有关。 第四章 传热 4-1 根据传热机理的不同，有哪三种基本传热方式？他们的传热机理有何不同？ 答：三种基本方式：热传导、对流传热和辐射传热。 热传导（简称导热）：热量不依靠宏观混合运动而从物体中的高温区向低温区移动的过程。 在固体、液体和气体中都可以发生。 对流传热：由流体内部各部分质点发生宏观运动而引起的热量传递过程，只能发生在有流体流动的场合。热辐射：因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。可以在完全真空的地方传递而无需

4、任何介质。 4-2 傅立叶定律中的负号表示什么意思？ 答：热量传递的方向沿着温度梯度下降的方向。 4-3 固体、液体、气体三者的热导率比较，哪个大，哪个小？ 答：一般固体液体气体 4-4 纯金属及其合计比较，热导率哪个大？ 答：纯金属大于合金 4-5 非金属的保温材料的热导率为什么及密度有关？ 答：密度小，则所含的空气越多，气体的导热系数低于固体。 4-6 在厚度相同的两层平壁中的热传导，有一层的温度差较大，另一层较小。哪一层热阻大。 答：温差大的热阻大，热导率低。 4-9 对流传热速率方程 中的对流传热系数 及哪些因素有关 答：流动状态（气、液、蒸汽）、流体的性质（热导率、热容、粘度、密度）

5、、壁面形状 等 流体有无相变化、流体流动的原因、流动状态、流动物性和壁面情况（换热器结构）等都影 响对流传热系数。 4-15 同一液体，为什么沸腾时的对流传热系数比无相变化时的对流传热系数大？ 答：因为相变热比液体的热容大很多，所以沸腾时的对流传热系数比无相变化时的对流传热 系数大。 4-16 换热器中冷热流体在变温条件下操作时，为什么多采用逆流操作？在什么情况下可以采 用并流操作？ 答：逆流时的平均温度差最大，并流时的平均温度差最小，其它流向的平均温度差介于逆流 和并流两者之间，因此就传热推动力而言，逆流优于并流和其它流动型式。当换热器的传热 量 Q 即总传热系数 K 一定时，采用逆流操作，

6、所需的换热器传热面积较小。 在某些生产工艺要求下，若对流体的温度有所限制，如冷流体被加热时不得超过某一温 度，或热流体被冷却时不得低于某一温度，则宜采用并流操作。4-18 换热器的总传热系数的大小，受哪些因素影响？怎样才能有效地提高总传热系数？ 答：取决于流体的物性、传热过程的操作条件及换热器的类型等； K 值总是接近于 小的流体的对流传热系数值，关键在于提高 小一侧的对流传热系数； 减慢污垢形成速率或及时清除污垢。 4-20 何谓透热体、白体、黑体、灰体？ 答：能透过全部辐射能的物体，称为透热体；能全部反射辐射能的物体，称为白体；能全部 吸收辐射能的物体，称为黑体或绝对黑体；能够以相等的吸收

7、率吸收所有波长辐射能的物体， 称为灰体。 4-21 何谓黑度？影响固体表面黑度的主要因素有哪些？ 答：在同一温度下，实际物体的辐射能力及黑体的辐射能力之比，定义为灰体的黑度。影响固体表面黑度的主要因素有：物体的性质、温度及表面情况（如表面粗糙度及氧化 程度）。 4-26 两物体的温度分别是 200及 100，若将温度各提高 300，维持其温差不变，其辐射传热的热流量是否变化？ 答：增大 4-29 换热器的强化传热中，最有效的途径是增大总传热系数 K，如何增大 K 值？ 答：根据公式可以采取如下措施： 提过对流换热系数，尤其是提高较小一层的对流换热系数 降低污垢热阻，及时清洗换热器， 降低热传导

8、热阻，选择导热率大的材料，降低换热壁的厚度。 第五章 吸收 5-2 对于物理吸附，在一定温度下，如何判断气体在水中的溶解的难及易？ 答：溶液浓度相同时，难溶气体在溶液上方的平衡分压大。 5-3 亨利定律中的 E、H、m 三者及温度、压力有什么关系？ 答：由； 可得 5-4 气液相平衡关系中，（1）若温度升高，亨利常数将如何变化？（2）在一定温度下， 气相总压升高，相平衡常数 m 如何变化？若气相组成 y 为一定值，总压升高，液相 x 将如何 变化？ 答：（1）温度升高，亨利常数增加 （2）总压增加，m 减小；x 增加 5-5 若溶质分压为 p 的气体混合物及溶质浓度为 c 的溶液接触，如何判断

9、溶质是从气相 向液向传递还是从液向向气相传递？ 答：根据公式及的关系来判断，如果，从气相向液相传递 5-6 气体分子扩散系数及温度、压力有何关系？液体分子扩散系数及温度、粘度有何关 系？ 答：气体分子扩散系数及温度的 1.5 次方成正比，总压力成反比；液体的扩散系数及温度成正比，及粘度成反比。 5-8 何谓两相间传质的双膜理论？其基本论点是什么？ 答：（1）气液两相存在一个稳定的相界面，界面两侧存在稳定的气膜和液膜。膜内为层 流，A 以分子扩散方式通过气膜和液膜。（2）相界面处两相达平衡，无扩散阻力。（3）有效 膜以外主体中，充分湍动，溶质主要以涡流扩散的形式传质。 5-10 在气液两相传质过

10、程，什么情况下属于气膜阻力控制，什么情况下属于液膜阻力控 制？ 答:传质阻力集中于气模中属于气膜阻力控制；传质阻力集中于液膜中属于液膜阻力控制 5-12 传质单元数及传质推动力有何关系?传质单元高度及传质阻力有何关系? 答：传质推动力越小，则意味着过程的难度越大，此时所需的传质单元数也就越大。传质阻力越大，填料层有效比表面越小，则每个传质单元所相当的填料层高度就越大。 5-13 气相传质单元高度及气相总压力 p 有何关系?液相传质单元高度及液相总浓度 c 有 何关系? 答：反比；反比 第六章 蒸馏 6-1 何谓拉乌尔定律？ 答：溶液中溶剂 A 的蒸汽分压等于纯溶剂的蒸气压及其液相组成的乘积。

11、6-2 何谓理想溶液？ 答：在全部范围内符合拉乌尔定律的溶液 6-6 双组分理想溶液的相对挥发度如何计算？及什么因素有关？相对挥发度的大小对两组分的分离有何影响？ 答：，及组分种类、系统总压有关；数值越大，两组分就越容易分离。 6-7 如何应用平均相对挥发度表示平衡条件下的液相组成 x 及气相组成 y 之间的关系？ 答： ，6-9 相对挥发度=1 时，用普通精馏是否能分离混合物？ 答：不能 6-12 精馏塔的塔顶液相回流及塔底的气相回流对溶液的精馏起什么作用？ 答：提供系统所需的热量和冷量；改变产品的组分浓度。 6-14 何谓理论板？实际塔板上汽液两相传质情况及理论板有何不同？ 答：使气液两相

12、达到平衡状态的塔板称为一块理论板。实际塔板的分离程度要比理论板小。 6-15 精馏塔一般有精馏段及提馏段，他们的作用有什么不同？ 答：精馏段得到含轻组分较多的产品，提馏段得到含重组分较多的产品。 6-17 精馏塔中气相组成、液相组成及温度沿塔高是如何变化的？ 答：精馏塔中气相组成、液相组成下降；温度升高。 6-21 何谓恒摩尔流量的假设？其成立的条件是什么？在精馏塔计算中有何意义？ 答：假设如下:精馏段 每层塔板上升蒸汽的摩尔流量皆相等以V表示；每层塔板下降液体的摩尔流量相等，以L表示。提馏段 每层塔板上升蒸汽的摩尔流量皆相等，以表示；每层塔板下降液体的摩尔流量皆相等。条件：溶液中两组分的摩尔

13、汽化热相等；因气液两相温度不同而传递的热量可以忽略；精馏塔保温良好，其热量损失可以忽略。意义：使得操作线成一条直线。6-22 精馏塔的进料状态有几种？他们对精馏段及提馏段的下降液体流量及上升蒸汽流量有什么影响？答：有五种：冷液进料；饱和液体（泡点）进料；汽液混合物进料；饱和蒸汽（露点） 进料；过热蒸汽进料。影响书上250页图6-18 6-23 何谓进料状态参数？不同的进料热状态的 q 值有何不同？如何计算？ 答：单位进料流量所引起的提馏段及精馏段下降液体流量之差值。冷液进料 q1饱和液体（泡点）进料 q=1 汽液混合物进料 0q1饱和蒸汽（露点）进料 q =0 过热蒸汽进料 q 0 6-26

14、何谓塔顶液相回流比？何谓塔釜气相回流比？他们的大小有什么联系？用什么关 系式相互换算？ 答：， 6-27 精馏段操作线及提馏段操作线的斜率分别是用什么表示的，是大于1 还是小于 1， 为什么？ 6-30 何谓q 线方程？5 种进料热状态下，q 线在y-x 图上的方位如何表示？ 答： 6-31 如何在y-x 图上绘制精馏段操作线及提馏段操作线？需要已知哪些必要的数据？ 答：将精馏段操作线方程及对角线方程 联解，可得出精馏段操作线及对角线的交点 a （ 、 ）；再根据已知的 和 ，求出精馏段操作线在 轴的截距 ，依此值在 轴上标出点 ，直 线 即为精馏段操作线。 6-32 如何用图解法计算理论板数

15、，如何确定进料板位置？ 答：用图解法求理论板层数时，需先在xy 图上作出精馏段和提馏段的操作线。自对角 线上的点开始，在精馏段操作线及平衡线之间作由水平线和铅垂线构成的阶梯。当阶梯跨过 两操作线的交点d 时，改在提馏段操作线及平衡线之间绘阶梯，直至阶梯的垂线达到或跨过 点为止。 最优进料位置：塔内汽相或液相组成及进料组成相等或相近的塔板。跨越两操作线交点 的梯级，NT 最少。 6-33 如何用逐板法计算理论板数，如何确定进料板位置？ 答：精馏段：y1=xD 6-40 何谓全回流？在什么情况下应用全回流操作？ 答：若上升至塔顶的蒸汽经全凝器冷凝后，冷凝液全部回流到塔内，该回流方式称为全 回流；开

16、工、实验研究、设备异常或调试时，便于控制。 6-41 何谓最小理论板数？如何计算？有何应用？ 答：回流比愈大，完成一定的分离任务所需的理论板层数愈少。当回流比为无限大，两 操作线及对角线重合，此时，操作线距平衡线最远，汽液两相间的传质推动力最大，因此所 需的理论板层数最少，以N min 表示。 6-42 什么是最小回流比？如何计算？ 答：对于某一物系，在一定的分离任务下，所需理论板为无穷多时所对应的回流比。 6-43 适宜回流比的选取，应考虑哪些因素？适宜回流比R 通常为最小回流比Rmin 的多 少倍？ 答：对操作费用的影响，对设备费用的影响 1.1-2 倍 7-1 湿物料的对流干燥过程中，热

17、空气及湿物料之间是怎样传热及传质的？传热及传质的推动力是什么？答：传热推动力是温度差，传质推动力是分压差7-2 湿空气中湿含量的表示方法有哪几种？他们之间有什么关系？答：两种；相对湿度，湿度；7-3 表示湿空气性质的特征温度有哪几种？各自含义是什么？对于水-空气系统，他们的大小有何关系？何时相等？答：四种；干球温度t，露点，湿球温度，绝热饱和温度；不饱和空气中；在饱和湿空气中四者相等7-15 干燥试验曲线实在很定干燥下测定的。何谓恒定干燥条件？答：空气温度，湿度，流速及其及物料接触状况等保持恒定7-17 何谓物料的平衡含水量？一定的物料，在一定的空气温度下，物料的平衡含水量及空气的相对湿度有何关系？答：7-18 湿物料所含水分是结合水及非结合水之和，二者有什么区别？答：水分及物料的结合状况不同，结合水结合能力强，其蒸汽低于同温度下纯水的饱和蒸汽压，干燥困难；而非结合水附着于固体表面发的润湿水分和较大孔隙，易干燥第 5 页