第三章 颗粒流体力学与机械分离

1) 正圆柱体颗粒，高h=2mm，底圆直径d=2mm，其等体积当量直径de,v=______mm,形状系数Ψ=________。（答：2.29，0.874） 2) 对某号筛，穿过筛孔的颗粒质量称为________，留在该号筛面上的称为_________。（答：

筛过量，筛余量） 3) 某颗粒群，依颗粒大小的差异，可粗分为三部分，其平均粒径dp,i为1.08，1.52及2.24mm

的部分的质量分数xi相应为0.31，0.55及0.14，设所有颗粒形状系数相同，则按比表面积相等原则算出的颗粒群的平均粒径为________mm。（答：1.41）

[分析] dm?1/?(x/dip,i)

4) 由固体颗粒堆积成的固定床，其空隙率ε=____________。[答：(床层体积-颗粒体积)/床层体积]

5) 对于颗粒乱堆的固定床，若颗粒足够小，可认为床层各向同性，即床层内处处_____值

相等，且床层内任一平截面上空隙面积与界面总面积之比（自由截面率）在数值上等于__________。（答：ε，ε）

6) 当流体通过多孔介质，或称流体对固定床的渗流，当雷诺数Re’<2，流动阻力属粘性阻

力时可用柯士尼公示计算流动阻力，该公式可表达为-Δpm=A__ __ __Pa。（式中A为固定床的结构参量，对一定的固定床，A为常量）（答：μ，u，L）

7) 当流体通过多孔介质，在更宽的雷诺数范围内，亦即流动阻力可包含粘性阻力及涡流阻

力时，可用欧根公式计算流动阻力。该公式可表示为-Δpm/L=A__ __+B__ __Pa.(式中A,B为固定床的不同的结构参量，对一定的固定床，A,B均为常量) （答：μ，u，ρ，u2） 8) 为了固、液分离，常用的机械分离方法是________和_______。（答：过滤，沉降） 9) 过滤是以过滤介质（如滤布，滤网）截留________的操作。滤饼过滤是指过滤过程中在

过滤介质上形成滤饼的操作。滤饼在过程中起________作用。在常见的用于固液分离的恒压差滤饼过滤中，随着过滤时间τ的延长，滤饼厚度L_____,过滤阻力（滤液流过滤布及滤饼的阻力）_______，滤液流率dv/d?_________。（v是通过滤布的液量累积量），这是个_________过程。（答：悬浮在流体中的固体颗粒，过滤介质，增加，减小，非定态）

10) 若过滤面积为Am2,经过一段时间的过滤后，得滤液量Vm3,同时生成厚度为Lm的滤饼，

滤饼空隙率为ε，固体颗粒的密度为?p㎏/m3，即可判断截留的固体质量为______㎏，与之对应的液体体积为______m3。当过滤前悬浮液的浓度以Φ㎏固/m3清夜表示，则Φ=__________。[答：LA(1??)?p，V?LA?, LA(1??)?P/(V?LA?) ]

11) 推导液体流过滤饼（固定床）的过滤基本方程式的基本假设是：液体在多孔介质中流型

属_______，依据的公式是________公式。（答：层流，柯士尼）

12) 在过滤速率方程中，对于液体流过过滤介质的阻力的处理方法是，按等阻力原则将其折

合成一层虚拟的厚度为Le的附加滤饼层，该虚拟滤饼层的结构与操作中生成的滤饼的相同。当过滤面积为A，则滤布阻力可用Le或qe表示，Le是__________，qe是_________。（答：与生成ALe滤饼层相应的滤液量，对单位过滤面积生成Le厚的滤饼所对应的滤液量）

13) 以叶滤机恒压过滤某悬浮液，已知过滤时间τ1=5min，单位过滤面积通过滤液量

q1=0.112m3/m2,滤饼厚度L1=2.0mm，当过滤累积时间τ2=10min，累积的q2=0.162 m3/m2,则过滤总共时间τ3=25min时，滤饼厚度L3=______mm。（答：4.66）

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2[分析]恒压过滤，通式为q?2qqe?K?，代入?1，?2两时刻的值，得

2??(0.112)?2?0.112qe?K?5???? 2?(0.162)?2?0.162qe?K?10????332?32两式联立，解得K?2.93?10m/min, qe?9.32?10m/m 2?3?332对于?3,q3?2?9.32?10q3?2.93?10?25 ?q3?0.261m/m

∵L∝q，∴L3?L1q3/q1?2.0?0.261/0.112?4.66mm

14) 承13）题，若过滤25min便停止过滤，则过滤终了时的瞬时过滤速率

dq/dτ=________m3/(min·m2)。（答：5.42 ?10-3）

K2.93?10?3[分析] ???5.42?10?3m3/min?m2 ?3d?2(q?qe)2(0.261?9.32?10)15) 承14）题，若过滤停止后，即洗涤滤饼，洗涤液与滤液粘度相同，洗涤压差与过滤压差

相同，洗涤液量为总滤液量的0.12，则洗涤时间τW=______min。（答：5.78）

[分析]对叶滤机，当?w??,??pm,w???pm,E，则

dq(dq/d?)w?(dq/d?)E,??w?0.12?0.261/(5.42?10?3)?5.78min

16) 一个过滤周期包含着过滤、滤饼洗涤及清理三个阶段，三段操作时间依次为τF，τW和τR三者之和为∑τ，其中过滤阶段得滤液量v，则过滤机得生产能力G=_______m3/s.若为恒

压过滤且过滤介质阻力不计，洗涤时?W??,?Pm,W??Pm,E,则当τR=______时，生产能力最大。（答：?/??,?F??W）

17) 在一台板框压滤机中滤框有______种结构类型，滤板有_____种结构类型。（答：一，二） 18) 某板框压滤机对某料浆进行恒压过滤，滤饼充满滤框需22min，现框数加一倍，操作压

力及物性不变，则滤饼充满滤框的时间是_____min。（答：B） （A） 11 （B）22 （C）33 （D）44

19) 板框压滤机，若滤饼洗涤时，?W??,?Pm,W??Pm,E，则

(dV/d?)w=_____(dV/d?)E。 （答：1/4）

20) 以板框压滤机恒压过滤某悬浮液，若滤布阻力不计，悬浮液浓度不变，滤液粘度不变，

仅是操作压差增加一倍，已知滤饼的压缩性指数S=0.35，则对于同一V值，增压后的

滤液流率dV/d?为原来的______倍。（答：1.57）

21?s[分析] dV/d??KA/[2(V?Ve)],K?2?pm/(?ro?)

21) 板框压滤机恒压过滤某料浆，若料浆浓度Φ减小为原来的1/2，设滤布阻力可略，滤饼

比阻系数及其他操作条件不变，可略去滤饼中滤液量，则滤饼充满滤框的时间为原来条件下充满滤框时间的_____倍。（答：2）

[分析] L??q/[?p(1??)]，滤饼充满框时，L=0.5框厚=定值，当?值减半，必然q

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1?s2值加倍。又，K?2?pm/(?ro?，?值减半，则K值加。由q?K?即可判断，?减

半，则?加倍

22) 回转真空过滤机在滤布阻力不计条件下的生产能力G=_____m3/s。（答：nA2?K） 23) 回转真空过滤机若增大转速，优点是________，缺点是_________。（答：增大生产能力，

卸滤饼处因滤饼变薄，刮刀易损坏滤布）

24) 自由沉降是指颗粒在沉降过程中没有同其他颗粒碰撞，而且不受______与_______影响

的沉降。（答：器壁，器底）

25) 重力自由沉降速度ut是颗粒在重力场中，在流体中自由沉降且颗粒受到的______、

_______与______平衡时的恒定速度。（答：重力，浮力，曳力） 26) ρp=2600㎏/m3,dp=0.120mm的光滑圆球在20℃水中自由重力沉降速度ut=_______m/s,水

的?=1.0cp. （答：1.26） [分析]设颗粒沉降属斯托克区

2gdp(?s??)ut?18?dput?9.81?(0.120?10?3)2(2600?1000)??1.26?10?2m/s

18?0.0010.120?10?3?1.26?10?2?1000??1.51?2，计算有效

0.001校核Re,p??27) 以重力沉降室分离某悬浮系的固体颗粒，若要求大于某指定粒径的颗粒全部沉至器底，

其处理能力与设备的_____有关，与______无关。（答：水平面积，高度）

28) 某悬浮系水平流过一重力沉降室，设进沉降室时悬浮系中颗粒分布均匀。当悬浮系离开

沉降室时粒径为dp,c的颗粒正好沉降至器底，此粒径颗粒的自由沉降速度为ut,c,则dp

且自由沉降速度为ut的颗粒的收尘效率为______。（答：ut/ut,c）

29) 评价旋风分离器的主要性能指标是______与_______。（答：粒级效率，压降） 30) 含尘气体通过旋风分离器收尘，为表示其性能，常用的术语“粒级效率”是_________，“分

割粒径d50”是_________。（答：对某指定粒径的颗粒的收尘效率，粒级效率为50%的颗粒粒径）

31) 据早期对旋风分离器的除尘机理研究，认为圆筒部分外旋流是唯一的除尘区，由此导出

的“临界粒径dc”是________。（答：能全部收下的颗粒中的最小粒径）

32) 在散式流化作中，流化床的压降Δpm等于单位床层横截面积上悬浮颗粒的______。流体

空速增大，床层高度______，床层空隙率_______，压降________。（答：净重，增加，增加，不变）

33) 在聚式流化操作中，可能发生的不正常现象是______与________。（答：腾涌，沟流） 34) 起始流化速度由______床的“压降～流速”曲线交点决定，带出速度为最大流化速度，即

颗粒的_______速度。（答：固定，流化，自由沉降）

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第四章 传热及换热器

1）传热是以_________为推动力的能量传递过程。（答：温度差） 2）传热的基本方式有________、_________、_________三种。（答：导热，对流传热，热辐射）

3）热冷流体热交换的类型有三种，即__________式、_______式及_________式。（答：间壁，直接接触，蓄热）

4）常见的加热剂有_______、_______、及_________等。常用的冷却剂有________、______及________等。（答：水蒸气，热水，矿物油，冷水，空气，冷冻盐水）

5）对某换热设备，单位时间热冷流体间传递的热量称为__________，常以Q表示，单位为W。单位时间、单位传热面积传递的热量称为__________,常以q表示，单位是W/m2。（答：传热热率或热负荷，传热通量） 6）某传热过程测得控制体内某一点位置的温度随时间而变，即可判断该传热过程为________过程。（答：非定态）

7）定态、一维导热、傅里叶定律的表达式是dQ=__________.（答：???dA?dt/dn） 8）导热系数λ的单位是___________。使用此单位时，普通碳钢、不锈钢、空气在常温、常压下的λ值分别为___________、__________、____________。（答：W/(m·℃)，45，16，0.02）

9）对于大多数物质，导热系数λ与温度t（℃）的关系为λt=____________。（答：?o(1?at)） 10）温度升高金属的导热系数λ值__________，液体的λ值__________，空气的λ值___________。（答：减小，减小，增大）

11）面积A=0.05m2，壁厚为3.0mm的金属平壁，其导热系数λ=45W/(m·℃)。若壁的两侧面温度分别为104℃和103.6℃，则传热速率Q=_______W。（答：300） [分析] Q???A??t/??45*0.050*(104?103.6)/(3.0*10)?300W

12)Φ48×3.5mm钢管外包以8mm厚的保温层，保温层的导热系数λ=0.12W/(m·℃)，管内壁及保温层外侧温度分别为120℃及60℃，则每米管长的散热速率Q/L=_________W/m。（答：157） [分析]

?32?(t1?t3)Q2?(120?60)???157W/mL(1/?)ln(d2/d1)?(1/?2)ln(d3/d2)(1/45)ln(48/41)?(1/0.12)ln(64/48)13）对流给热共分为四种类型即_______、_______、_________和_______给热。（答：强制对流、自然对流、液体沸腾、蒸汽冷凝） 14）对于无相变的对流给热，以特征数表示的一般函数式为Nu=f(____,______,______).（答：Re，Gr，Pr）

15) Gr=______ ,表示______热过程的影响。（答：gl??t/v，自然对流运动） 16）Pr=_________,表示_________对给热过程的影响。（答：Cp??/?，流体物性） 17）Nu=___________,表示______________________________________。（答：?l/?，给热速率与相同条件下按导热计的导热速率之比） 18）水从Φ60×3.5mm钢管内流过且被加热，已知水的Pr=4.32，Re=1.44×105,λ=0.634W/(m·℃)，则水对管壁的给热系数α=__________ W/(m·℃). （答：6.613×103）

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