【正文】 體中顆粒物濃度較高或過濾速度較慢、濾餅容易形成的情況下。深層過濾通常發(fā)生在以固體顆粒為過濾介質(zhì)的過濾操作中，過濾時，顆粒物進入過濾介質(zhì)層，在攔截、慣性碰撞、擴散沉淀等作用下顆粒物附著在介質(zhì)表面而與流體分開。深沉過濾一般適用于過濾流體中顆粒物濃度較低的場合。計算題（60分）六．在兩個蒸發(fā)器中，每小時將5000kg的無機鹽水溶液從12％（質(zhì)量％）濃縮到30%。第二蒸發(fā)器比第一蒸發(fā)器多蒸出5%的水分。試求：（15分）（1）各蒸發(fā)器每小時蒸出水分的量；（2）第一蒸發(fā)器送出的溶液濃度。解： 由于連續(xù)操作，以1小時為基準。對鹽作物料衡算：對總物料作衡算：代入已知數(shù)據(jù)，得：由題意知：求第一個蒸發(fā)器送出的溶液濃度，選擇第一個蒸發(fā)器為衡算范圍。對鹽作物料衡算：對總物料作衡算：代入已知數(shù)據(jù)，得：解得：七．如圖所示，從城市給水管網(wǎng)中引一支管，并在端點B處分成兩路分別向一樓和二樓供水（20℃, ρ=）。105Pa（表壓），支管管徑均為32mm，，管段AB、BC、BD的長度各為20m、8m和13m（包括除閥門和管出口損失以外的所有局部損失的當量長度），假設(shè)總管壓力恒定。試求：（20分）（1）當一樓閥門全開時，二樓是否有水？（2），求增壓水泵的揚程。解：（1）假設(shè)二樓有水，并設(shè)流速為u2，此時一樓的流速為u1以AC所在平面為基準面，在A、C斷面之間建立伯努利方程，有uA2/2＋pA/ρ＝u12/2＋p1/ρ＋gz2＋ΣhfAC因為 uA＝u1＝0；p1＝0則有 pA/ρ＝ΣhfAC （1）在A、D斷面之間建立伯努利方程，即uA2/2＋pA/ρ＝u22/2＋p2/ρ＋gz2＋ΣhfADuA＝u2＝0；p2＝0；z2＝3m pA/ρ＝ΣhfAD＋gz2 （2）聯(lián)立兩式得 ΣhfBC＝ΣhfBD＋gz2 （3）（8m/＋＋1）u12/2＝（13m/＋＋1）u22/2＋3m所以有u1min2/2＝Σhfmin＝（28m/＋＋1）u1min2/2＝ m2/s2＜pA/ρ所以二樓有水。（2），u2＝代入（3）式（8m/＋＋1）u12/2＝（13m/＋＋1）u22/2＋3m可得u1＝此時AB段流速為 u0＝ΣhfAC＝20m/（）2/2＋（8m/＋＋1）（）2/2＝ m2/s2＋ m2/s2＝ m2/s2pA/ρ＝105Pa/（）＝ m2/s2因為ΣhfAC pA/ρ所以不需要增壓水泵。八．擬采用降塵室除去常壓爐氣中的球形塵粒。降塵室的寬和長分別為2m和6m,氣體處理量為1標m3/s，爐氣溫度為427℃，相應(yīng)的密度ρ=，粘度μ=，固體密度ρS=4000kg/m3，試求：（25分）（1）降塵室的總高度H；（2）理論上能完全分離下來的最小顆粒尺寸；（3）粒徑為40μm的顆粒的回收百分率；（4）欲使粒徑為10μm的顆粒完全分離下來，需在降塵室內(nèi)設(shè)置幾層水平隔板？ 解：（1）降塵室的總高度H（2）理論上能完全出去的最小顆粒尺寸用試差法由ut求dmin。假設(shè)沉降在斯托克斯區(qū) 核算沉降流型 ∴原假設(shè)正確 （3）粒徑為40μm的顆粒的回收百分率粒徑為40μm的顆粒定在滯流區(qū) ，其沉降速度 氣體通過降沉室的時間為： 直徑為40μm的顆粒在12s內(nèi)的沉降高度為： 假設(shè)顆粒在降塵室入口處的爐氣中是均勻分布的，則顆粒在降塵室內(nèi)的沉降高度與降塵室高度之比約等于該尺寸顆粒被分離下來的百分率。直徑為40μm的顆粒被回收的百分率為： （4）水平隔板層數(shù)由規(guī)定需要完全除去的最小粒徑求沉降速度， 再由生產(chǎn)能力和底面積求得多層降塵室的水平隔板層數(shù)。 粒徑為10μm的顆粒的沉降必在滯流區(qū)， 取33層 板間距為 三、簡述溫室效應(yīng)產(chǎn)生的機理。（6分）根據(jù)太陽表面和地球表面的溫度計算可得太陽輻射為短波，地表輻射為長波。而地球表面的溫室氣體對于短波的吸收小，對于長波的吸收大，從而大大削弱了地表的對外輻射，從而導致溫室效應(yīng)。四、為什么多孔材料具有保溫性能？保溫材料為什么需要防潮？（6分）多孔材料的孔隙中保留大量氣體，氣體的導熱系數(shù)小，從而起到保溫效果。水的導熱系數(shù)較大，如果保溫材料受潮，將會增大整體的導熱系數(shù)，從而使得保溫性能降低，所以要防潮。五、某工業(yè)廢氣中含有氨，擬采用吸收法進行預處理。根據(jù)你所學的知識，分析提高去除效率的方法。（8分）增大推動力：化學吸收，逆流；增大傳質(zhì)系數(shù)：加大流速，增加擾動或加填料；增大接觸面積：液滴。六、試比較深層過濾和表面過濾的特點和差異。（8分）表面過濾發(fā)生在過濾介質(zhì)的表面，待過濾流體中的固體顆粒被過濾介質(zhì)截留，并在其表面逐漸累積成濾餅，濾餅亦起過濾作用。表面過濾通常發(fā)生在過濾流體中顆粒物濃度較高或過濾速度較慢、濾餅容易形成的情況下。深層過濾通常發(fā)生在以固體顆粒為過濾介質(zhì)的過濾操作中，過濾時，顆粒物進入過濾介質(zhì)層，在攔截、慣性碰撞、擴散沉淀等作用下顆粒物附著在介質(zhì)表面而與流體分開。深沉過濾一般適用于過濾流體中顆粒物濃度較低的場合。計算題六、如圖所示，從城市給水管網(wǎng)中引一支管，并在端點B處分成兩路分別向一樓和二樓供水（20℃, ρ=）。105Pa（表壓），支管管徑均為32mm，，管段AB、BC、BD的長度各為20m、8m和13m（包括除閥門和管出口損失以外的所有局部損失的當量長度），假設(shè)總管壓力恒定。試求：（20分）（1）當一樓閥門全開時，二樓是否有水？（2），求增壓水泵的揚程。解：（1）假設(shè)二樓有水，并設(shè)流速為u2，此時一樓的流速為u1以AC所在平面為基準面，在A、C斷面之間建立伯努利方程，有uA2/2＋pA/ρ＝u12/2＋p1/ρ＋gz2＋ΣhfAC因為 uA＝u1＝0；p1＝0則有 pA/ρ＝ΣhfAC （1）在A、D斷面之間建立伯努利方程，即uA2/2＋pA/ρ＝u22/2＋p2/ρ＋gz2＋ΣhfADuA＝u2＝0；p2＝0；z2＝3m pA/ρ＝ΣhfAD＋gz2 （2）聯(lián)立兩式得 ΣhfBC＝ΣhfBD＋gz2 （3）（8m/＋＋1）u12/2＝（13m/＋＋1）u22/2＋3m所以有u1min2/2＝Σhfmin＝（28m/＋＋1）u1min2/2＝ m2/s2＜pA/ρ所以二樓有水。（2），u2＝代入（3）式（8m/＋＋1）u12/2＝（13m/＋＋1）u22/2＋3m可得u1＝此時AB段流速為 u0＝ΣhfAC＝20m/（）2/2＋（8m/＋＋1）（）2/2＝ m2/s2＋ m2/s2＝ m2/s2pA/ρ＝105Pa/（）＝ m2/s2因為ΣhfAC pA/ρ 所以不需要增壓水泵。七、在換熱器中用冷水冷卻煤油。水在直徑為φ192mm的鋼管內(nèi)流動，水的對流傳熱系數(shù)為3490 W/（m2K），煤油的對流傳熱系數(shù)為458 W/（m2K）。換熱器使用一段時間后，管壁兩側(cè)均產(chǎn)生污垢， m2K/K/W，管壁的導熱系數(shù)為45 W/（mK）。若將鋼管視為薄管壁，試求：（16分）（1）基于管外表面積的總傳熱系數(shù)；（2）產(chǎn)生污垢后熱阻增加的百分數(shù)。解：（1）將鋼管視為薄管壁則有K＝（m2K）（2）產(chǎn)生污垢后增加的熱阻百分比為注：視為薄管壁，有5％左右的數(shù)值誤差。八、擬采用降塵室除去常壓爐氣中的球形塵粒。降塵室的寬和長分別為2m和6m,氣體處理量為1標m3/s，爐氣溫度為427℃，相應(yīng)的密度ρ=，粘度μ=，固體密度ρS=4000kg/m3，試求：（20分）（1）降塵室的總高度H；（2）理論上能完全分離下來的最小顆粒尺寸；（3）粒徑為40μm的顆粒的回收百分率；（4）欲使粒徑10μm的顆粒完全分離下來，需在降塵室內(nèi)設(shè)置幾層水平隔板？解：（1）降塵室的總高度H（2）理論上能完全出去的最小顆粒尺寸用試差法由ut求dmin。假設(shè)沉降在斯托克斯區(qū) 核算沉降流型 ∴原假設(shè)正確 （3）粒徑為40μm的顆粒的回收百分率粒徑為40μm的顆粒定在滯流區(qū) ，其沉降速度 氣體通過降沉室的時間為： 直徑為40μm的顆粒在12s內(nèi)的沉降高度為： 假設(shè)顆粒在降塵室入口處的爐氣中是均勻分布的，則顆粒在降塵室內(nèi)的沉降高度與降塵室高度之比約等于該尺寸顆粒被分離下來的百分率。直徑為40μm的顆粒被回收的百分率為： （4）水平隔板層數(shù)由規(guī)定需要完全除去的最小粒徑求沉降速度， 再由生產(chǎn)能力和底面積求得多層降塵室的水平隔板層數(shù)。 粒徑為10μm的顆粒的沉降必在滯流區(qū)， 取33層 板間距為 38