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化工原理

第三章沉降与过滤练习题

一、填空：

1、旋风分离器分离的是混合物，旋液分离器分离的是混合物，它们都属于混合物。

2、过滤操作有两种方式过滤和过滤。

4、恒压过滤时，过滤速度随时间增加而，洗涤速率随时间增加而，操作压差将随时间增加而。

（A、增加B、减少C、不变）

5、板框压滤机的洗涤速率是过滤终了速率的倍，叶滤机的洗涤速率是过滤终了速率的倍。

6、恒压过滤某悬浮液，过滤1小时得滤液10m3,，若不计介质阻力，再过滤2小时可共得滤液m3。

8、离心分离因数Kc=，其值大小表示性能。

二、计算

1、密度为1030Kg/m3、直径为400μm的球形颗粒在150℃的热空气中降落，求其沉降速度。

（1.8m/s）

2、求直径为80μm的玻璃球在20℃水中等自由沉降速度，已知玻璃球的密度2500Kg/m3，水的密度为1000Kg/m3，水在20℃时的黏度为0.001Pas（5.23×10-3m/s）

3、密度为2500Kg/m3的玻璃球在20℃的水中和空气中以相同的速度沉降，求在这两种介质中沉降的颗粒直径之比值，假设沉降处于斯托克斯区。

（9.61）

4、一种测定粘度的仪器由一钢球及玻璃筒组成，测试时筒内充满被测液体，记录钢球下落一定距离的时间，球的直径为6mm，下落距离为200mm，测试一种糖浆时记下的时间间隔为7.32s，此糖浆密度为1300Kg/m3，钢球的密度为7900Kg/m3，求此糖浆的粘度。

（4.74Pas）

5、直径为0.08mm，密度为2469Kg/m3的玻璃球在温度300K和101.3kpa的空气中沉降。

计算自由沉降速度。

另有球形闪锌矿颗粒，密度为1000Kg/m3，同样在空气中沉降，若其自由沉降速度与上述玻璃球相同，计算该颗粒的直径。

（0.443m/s，6.05×10-5m）

6、悬浮液中固体颗粒浓度为0.025kg悬浮液，滤液密度为1120m3，湿滤渣与其中固体的质量之比为2.5kg/kg，试求与1m3滤液相对应得干滤渣量ω，Kg/m3（29.9）

7、一叶滤机过滤面积为0.2m2，过滤压差为200KPa，过滤开始1小时得滤液20m3，又过滤1小时，又得滤液10m3，此时过滤终止，在原压差下用5m3水洗涤滤饼，求洗涤时间。

（0.583h）

8、板框压滤机过滤面积为0.2m2，过滤压差为202Kpa，过滤开始2小时得滤液40m3,过滤介质阻力忽略不计，问：

1）若其它条件不变，面积加倍可得多少滤液？

2）若其它条件不变，过滤压差加倍，可得多少滤液？

3）若过滤2小时后，在原压差下用5m3水洗涤滤饼，求洗涤时间为多少？

（80m3，56.6m3，2h）

9、某降尘室长3米，在常压下处理2500m3/h含尘气体，设颗粒为球形，密度为2400Kg/m3，气体密度为1Kg/m3，粘度为2×10-5pa.s，如果该降尘室能够除去的最小颗粒直径为4×10-5m，降尘室宽为多少？

（2.2m）

10、有一重力降尘室长4m，宽2m，高2.5m，内部用隔板分成25层，炉气进入降尘室时的密度为0.5Kg/m3，粘度为0.035cP，炉气所含尘粒密度为4500Kg/m3。

现要用此降尘室分离100μm以上的颗粒，求可处理的炉气流量。

（140m3/s）

11、用以多层降尘室除去炉气中等矿尘。

矿尘最小粒径为8μm，密度为4000Kg/m3。

降尘室长4.1m，宽1.8m，高4.2m，其它温度为427℃，黏度为3.4×10-5pa.s，密度为0.5Kg/m3。

若每小时的炉气量为2160m3（标准态），试确定降尘室内隔板凳间接及层数。

（0.083m，50层）

12、降尘室总高4m，宽1.7m，高4.55m，其中安装39块隔板，每块隔板管道为0.1m。

现每小时通过降尘室的含尘气体为2000m3（标准态），气体密度为1.6Kg/m3（标准态），气体温度为400℃，此时气体黏度为3×10-5pa.s，尘粒的密度为3700Kg/m3，求此降尘室内沉降等最小尘粒的直径。

（8.12μm）

13、某降尘室长11m、宽6m、高4m，沿降尘室高度的中间加一层隔板，故尘粒在降尘室内的降落高度为2m。

尘粒密度为1600Kg/m3，烟道气的温度为150℃，气密度1.2Kg/m3，风机气量为12500标准m3/h，核算该降尘室能否沉降35μm以上等尘粒。

（能）

14、拟在9.81kpa的恒定压强下过滤某一悬浮液，过滤常数K为4.42×10-3m2/s。

已知水得黏度为1×10-3pa.s，过滤介质阻力可忽略不计，求

（1）每平方米过滤面积上获得1.5m3滤液所需的过滤时间；

（2）若将此过滤时间延长一倍，可再得滤液多少？

第五章吸收习题

填空与选择

1.用亨利系数E表达的亨利定律表达式为_______________.在常压下,20℃时,氨在空气中的分压为69.6mmHg,与之平衡的氨水浓度为10（kgNH3（100kg）-1H2O）.此时亨利系数E=________,相平衡常数m=______.

2.对于难溶气体，吸收时属于控制的吸收，强化吸收的手段是。

3.吸收操作中，温度不变，压力增大，可使相平衡常数，传质推动力。

4.某气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用常数表示，而操作线的斜率可用表示。

5.吸收是指的过程，解吸是指的过程。

6溶解度很大的气体，吸收时属于控制，强化吸收的手段是。

7在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将，操作线将平衡线。

8写出三种常见填料的名称_______________、________、______.。

9对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增加时，亨利系数，相平衡常数m，溶解度系数H（增加、减少、不变）。

10在一逆流吸收塔中，吸收剂温度降低，其它条件不变，此时塔顶气体出口浓度出塔溶液组成。

11吸收塔的操作线是直线，主要基于如下原因（）。

A物理吸收B化学吸收C高浓度物理吸收D低浓度物理吸收

12吸收操作的作用是分离（）。

A气体混合物B液体混合物C互不相溶的液体混合物D气液混合物

13.通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，则下列那种情况正确（）。

A.回收率趋向最高B.吸收推动力趋向最大

C.操作最为经济D.填料层高度趋向无穷大

14根据双膜理论，吸收质从气相主体转移到液相主体整个过程的阻力可归结为（）。

A.两相界面存在的阻力B.气液两相主体中的扩散的阻力

C.气液两相滞流层中分子扩散的阻力D.气相主体的涡流扩散阻力

15根据双膜理论，当被吸收组分在液体中溶解度很小时，以液相浓度表示得传质总系数KL（）

A.大于液相传质分系数kLB.近似等于液相传质分系数kL

C.大于气相传质分系数kGD.近似等于气相传质分系数kG

计算题

1、吸收塔处理1500m3混合气，其中含溶质组分A1.5kmol,操作温度25℃，压强为105KPa，试求混合气中组分A的摩尔分率y和摩尔比Y（y＝0.0236,Y=0.0242）。

2、已知在101.33kPa及20℃时，测得氨在水中的平衡数据为：

溶液上方氨平衡分压为0.8kPa，气体在液体中溶解度为1g（NH3）/100g（H2O）。

试求溶液的亨利系数E、平衡常数m以及溶解度系数H。

假定该溶液服从亨利定律（E=76.3kPam=0.076H=0.728kmol/kN.m）。

3、常压、25℃下某已知体系的平衡关系符合亨利定律，亨利系数E为

大气压，溶质A的分压为0.54大气压的混合气体分别与三种溶液接触：

①溶质A浓度为

的水溶液；②溶质A浓度为

的水溶液；③溶质A浓度为

的水溶液。

试判断上述三种情况下溶质A在二相间的转移方向。

4、在常压逆流吸收塔中，以清水吸收空气～氨气混合气中的氨气。

已知进塔气体中含NH35%，出塔气体中含NH30.5%（以上均为体积%），出塔液体中NH3组成为0.01（摩尔分率），气液平衡关系为Y=2.5X（式中X,Y为摩尔比），试求塔顶和塔底处以ΔY表示的气相推动力（ΔY1=0.0273ΔY2=0.00526）。

5、在常压逆流操作的吸收塔中，用清水吸收混合气体中溶质A。

已知操作温度为30℃，混合气体处理量为1000m3/h，进塔气体中组分A的体积分率为0.05，吸收率为90%，清水用量为120kmol/h，试求塔底吸收液的组成。

（X1=0.015）

6、在逆流吸收塔中，进塔气相组成Y1=0.01（摩尔比），吸收率为99%，操作条件下相平衡关系为Y=1.0X（式中X，Y为摩尔比），试求下列情况下的气相总传质单元数NOG；

（1）进塔液相为纯溶剂，

=1.25；

（2）进塔液相为纯溶剂，

=1.0。

（

（1）NOG=15

（2）NOG=99）

7、在逆流操作的填料塔中，用清水吸收空气中得氨，要求氨的回收率为0.99，已知吸收塔中填料层高度为4.5m，实际的吸收剂用量为最小用量的1.4倍，操作条件下的平衡关系可表示为Y=mX（Y，X为摩尔比）试求填料塔的气相传质单元高度。

（HOG=0.374m）

8、在逆流填料吸收塔中，用清水吸收空气---氨气混合气中得氨气。

进塔气体组成为Y1=0.026（摩尔比，下同），出塔气体组成Y2=0.0026，混合气体流量为100标准m3/h，清水用量为0.1m3/h。

操作压力为0.95atm，亨利系数为0.5atm，平衡关系为直线。

填料层高度为1.2m，塔内径为0.2m。

试求吸收塔的气相总体积吸收系数KYa。

（KYa=374kmol/m3.h）

9、在逆流填料吸收塔中，用纯溶剂吸收某混合气中的溶质。

在常压、27℃下操作时混合气流量为1200m3/h，进塔气体组成为0.05（摩尔分率）。

塔截面积为0.8m2，填料层高度为4m，气相体积总系数KYa为100kmol/m3.h，气液平衡关系为直线，且吸收因数A=1，试求出塔气体组成Y2和回收率η。

（Y2=0.00387,η=0.926）

10、以清水在填料塔内逆流吸收空气～氨混合气中的氨，进塔气中含氨4.0%（体积），要求回收率

为0.96，气相流率G为0.035kmol/m2.s。

采用的液气比为最小液气比的1.6倍，平衡关系为Y*=0.92X，总传质系数KYa为

。

试求：

①塔底液相浓度X1；②所需填料层高度Z。

（X1=0.0283;Z=5.22m）

11、在一逆流接触的填料吸收塔中，用纯水吸收空气～氨混合气中的氨，入塔气体中含NH39%，要求吸收率为95%，吸收剂用量为最小用量的1.2倍，操作条件下的平衡关系为Y*=1.2X。

传质单元高度为0.8m。

试求：

①填料层高度Z。

（Z=7.843m）

12、在常压逆流填料吸收塔中，用清水吸收焦炉气中氨，焦炉气处理量为500标准m3/h，进塔气体组成y1为0.0132（摩尔分率）　。

氨的回收率为0.99。

水的用量为最小用量的1.5倍。

焦炉气入塔温度为30℃，空塔气速为1.1m/s。

操作条件下平衡关系为Y*=1.2X（X,Y为摩尔比）。

气相体积总吸收系数KYa为200kmol/m3.h，试求：

（１）气相总传质单元数NOG；（２）填料层高度Z。

（NOG=10.74;Z=7.68m）

13、在常压逆流填料吸收塔中，用循环吸收剂吸收混合气中的SO2。

进塔吸收剂流量为2000kmol/h，其组成为0.5g（SO2）/100g（H2O）；混合气流量为90kmol/h，其组成为0.09（SO2摩尔分率），吸收率为0.8。

在操作条件下物系平衡关系为（Y*=18X–0.01）式中Y,X为摩尔比。

试分别用平均推动力法和吸收因数法求出气相总传质单元数NOG。

（NOG=6.65）

14、在常压操作的填料吸收塔中，用清水吸收焦炉气中的氨。

焦炉气处理量为6000m3（标准）/h，进塔气体中氨的含量为3%（摩尔分率），氨的吸收率为98%，水的用量为最小用量的1.6倍，操作条件下的平衡关系为Y*=1.2X，气相总传质单元高度为0.65m。

试求：

（1）出塔溶液的组成

（2）填料层高度（X1=0.0161；Z=5.27m）

15、某混合气含溶质A3%（摩尔分率），在常压下用清水逆流吸收，回收率为99%，已知在操作条件下平衡关系为Y*=2.0X，混合气体流率为G=0.02kmol/m2.s，气相体积传质系数为KYa=0.04kmol/m3.s。

如果取液气比为最小液气比的1.5倍试求：

（！

）出塔溶液的组成

（2）填料层高度（X1=0.0103,Z=5.204m）

16、用纯溶剂吸收某混合气体中的可溶组分。

进塔气体浓度为0.048（摩尔分率），要求回收率

为92%。

取液气比为最小液气比的1.6倍。

气液逆流，平衡关系Y*=2.5X，气相总传质单元高度为0.62米。

试求填料层高

。

（2.985m）

17、一逆流操作的常压填料吸收塔，用清水吸收混合气中的氨气。

混合气流量为2500m3/h（标准状态），该混合气中氨的浓度为15g/m3，要求回收率不低于98%，操作条件下的相平衡关系为Y=1.2X，吸收剂用量为3.6m3/h。

试求：

（1）吸收液出塔浓度（摩尔比）；

（2）操作液气比为最小液气比的若干倍。

（0.01083；1.554）

18、在30℃、常压操作的填料吸收塔中，用清水吸收焦炉气中的氨。

焦炉气处理量为6000m3（标）/h。

进塔气体中氨的含量为3%（体积%），要求氨的吸收率不低于98%。

水的用量为最小用量的1.6倍，空塔气速取1.0m/s。

已知操作条件下的平衡关系为Y=1.2X，气相体积吸收总系数KYa=0.06kmol/（m3.s）。

试求：

（1）分别用对数平均推动力法及吸收因数法求气相总传质单元数；

（2）填料层高度。

（8.1；5.2m）

19、一吸收塔中用清水吸收混合气体中的A组分。

进塔气体中含A2.5%（体积%），A组分的吸收率为75%。

水的用量为最小用量的1.5倍。

塔内气液两相逆流流动。

操作条件下的相平衡方程为Y=1.6X。

试求：

（1）气相总传质单元数NOG；

（2）若A组分的吸收率要求提高到95%，其它条件不变，气相总传质单元数又为若干。

（2.59；6.4）

20、在一填料塔中用清水逆流吸收空气-氨混合气体中的氨。

入塔混合气体含氨5%（摩尔分率，下同），要求氨的回收率不低于95%，出塔吸收液含氨不低于4%，操作条件下气液平衡关系为Y=0.95X，求

（1）最小液气比及适宜液气比；

（2）总传质单元数；（3）若填料层为无限高时，出塔气体和液体的极限组成。

（0.9、1.19；7.84；0、0.044）

第七章干燥习题

填空与选择

1.饱和空气在恒压下冷却，温度由ｔ1降至ｔ2，此时其相对湿度，湿球温度，.露点。

2.若维持不饱和空气的湿度H不变，提高空气的干球温度，则空气的湿球温度，露点，相对湿度。

（变大,变小,不变,不确定）

3干燥操作中，干燥介质（不饱和湿空气）经预热器后湿度，温度。

当物料在恒定干燥条件下用空气进行恒速对流干燥时，物料的表面温度等于温度。

4已知在ｔ＝50℃、P＝1atm时，空气中水蒸汽分压Pv＝55.3mmHg，则该空气的湿含量H＝；相对湿度Φ＝；（50℃时,水的饱和蒸汽压为92.51mmHg）

5当空气的温度t、湿度H一定时，某物料的平衡含水量为X*，若空气的湿度H下降，则平衡含水量。

6恒定干燥条件下，恒速干燥阶段属于控制阶段，降速干燥阶段属于控制阶段。

7物料中结和水分的多少与性质有关。

8物料中平衡水分的多少与性质和性质有关。

9恒速干燥阶段除去的水分为，降速干燥阶段除去的水分为和，整个干燥过程除去的水分是。

10常压下，湿度H一定的湿空气，当气体温度t升高时，其露点td将，而当总压P增大时，td将。

11空气的饱和湿度Hs是湿空气的如下参数的函数：

（）。

A.总压及干球温度；B.总压及湿球温度；

C.总压及露点；D.湿球温度及焓。

12.已知湿空气的下列哪两个参数，利用t-H图或H-I图，可以查得其他未知参数（）。

A.（tw,t）B.（td,H）C.（p,H）D.（I,tw）

13.空气温度为ｔd，湿度为Hd，相对湿度为Φ的湿空气，

经一间接蒸汽加热的预热器后，空气的温度为ｔ1，湿度为H1，

相对湿度为Φ1，则（）

A.H1＞HdB.φd＞φ1C.H1＜HdD.φd＜φ1

14.对于一定干球温度的空气，当其相对湿度愈低时，其湿球温度：

（）。

A.愈高B.愈低C.不变D.不一定，尚与其它因素有关。

15.湿空气通过换热器预热时，该过程的经历为（）

A.等焓过程B.等相对湿度过程C.等容过程D.等湿度过程

计算题

1、湿空气总压力101.33Pa，干球温度为40℃，露点为25℃,试求:

（1）水气分压；

（2）湿度；（3）相对湿度；（4）焓。

（P=3.17kPa；H=0.02kg/kg绝干气；φ=0.43；I=92KJ/kg绝干气）

2、湿空气总压为50kPa，干球温度为60℃，相对湿度为40%，试求:

（1）水气分压；

（2）湿度；（3）湿比容。

（P=7.97kPa;H=0.118kg/kg绝干气;VH=2.27m3/kg绝干气）

3、去湿设备中将空气中的部分蒸汽除去，操作压力为101.33kPa。

空气进口温度为20℃，水蒸气分压为6.62kPa，出口处水蒸气分压为1.4kPa。

试计算每100m3进口空气所除去的水分量。

（3.92kg水）

4、用一干燥器干燥某物料，已知湿物料处理量为1000kg/h，含水量由40%干燥至5%（均为湿基）。

试计算干燥水分量和干燥收率为94%时的产品量。

（368.4kg/h；594kg/h）

5、用连续干燥器干燥某物料，已知湿物料处理量为0.3kg/s,物料由含水量40%干燥到5%（均为湿基）,试求绝干物料量Gc水分蒸发量W及干燥产品量G2。

（Gc=0.18kg/s；W=0.111kg/s；G2=0.19kg/s）

6、在常压连续干燥器中干燥某湿物料,每小时处理物料1000kg,经干燥后物料含水量由40%降至5%（均为湿基）。

进干燥器空气温度为10℃,其中所含水气分压为1.0kPa，空气在40℃、Φ=70%下离开干燥器。

试求所需新鲜空气量,kg/s。

40℃下水饱和蒸气压为7.4kPa。

（L=3.783kg/s）

7、某物料在连续理想干燥器中进行干燥。

物料处理量为1kg/s,物料含水量由5%降到1%（均为湿基）。

空气初始温度为20℃,湿度为0.005kg/kg绝干气,空气进干燥器时温度为150℃,出干燥器时温度为70℃。

试求:

（1）空气消耗量；

（2）预热器传热量。

（L=1.3kg绝干气/s;；Qp=173kw）

8、利用气流干燥器将含水量20%的物料干燥到5%（均为湿基）。

已知湿物料处理量为1000kg/h。

空气初始温度为20℃，湿度为0.011kg/kg绝干气,空气经预热后进入干燥器,空气离开干燥器时温度为60℃、湿度为0.04kg/kg绝干气,并为等焓干燥过程。

试求

（1）空气量,m3/h（按进预热器状态计）；

（2）进干燥器时空气温度；（3）预热器传热量。

（V=4592m3/h；t1=133℃；Qp=170kw）

9、在恒定干燥条件下干燥某湿物料。

降速阶段干燥速率曲线为直线,且已知恒速阶段干燥速率Uc为1.5kg/（m2.h），临界含水量Xc为0.2（干基,下同）,平衡含水量X*为0.05,单位干燥面积的绝干物料量Gc/A为40kg绝干料/m2.湿物料质量为2000kg.试求将该物料由含水量X1=0.38降到X2=0.1时所需的干燥时间。

（τ=9.19h）

10、在常压连续干燥器中干燥某固体湿物料。

已知新鲜空气温度为15℃、湿度为0.0073kg水/kg干空气、焓为35KJ/干空气，该空气在预热器中预热至90℃后进入干燥器，离开干燥器的废气温度为50℃，湿度为0.023kg水/kg干空气，固体湿物料初始含水量为13%（湿基，下同），干燥产品含水量为0.99%。

干燥产品量为237kg/h。

试求：

（1）经预热后湿空气的湿度和焓；

（2）干燥过程中除去的水分量；（3）绝干空气消耗量；（4）预热器传热量。

（H=0.0073k水/干空气、I=110.3KJ/kg干空气；W=32.62kg水/h；L=2078kg干空气/h；Qp=43.5kw）

11、物料在常压理想干燥器中进行干燥，湿物料的流率为

，初始湿含量（湿基，下同）为3.5%，干燥产品的湿含量为0.5%。

空气状况为：

初始温度为25℃、湿度为

，经预热后进干燥器的温度为160℃，如果离开干燥器的温度选定为60℃，试分别计算需要的空气消耗量及预热器的传热量。

（L=0.767kg/h；Qp=105.55W）

12、某湿物料在恒定干燥条件下经过5.5小时的干燥，其干基含水量自0.35降至0.10，若在相同干燥条件下，需要物料含水量从0.35降至0.05，试求干燥时间。

物料的临界含水量为0.15，平衡含水量为0.04，假设在将速阶段中干燥速率与物料自由含水量

成正比。

（τ=9.57h）

13、在恒定干燥条件下的箱式干燥器内，将湿物料由湿基含水量25%干燥到6%，湿物料的处理量为150㎏，实验测得：

临界干基含水量为0.2，试计算

（1）总共除去的水分；

（2）在恒速阶段和降速阶段各除去多少水分（W=30.32kg；W1=15kg；W2=15.32kg）。