化工原理--沉降与过滤习题及答案 联系客服

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沉降与过滤一章习题及答案

一、选择题

1、 一密度为7800 kg/m3 的小钢球在相对密度为1.2的某液体中的自由沉降速度为在20℃水中沉降速度的1/4000,则此溶液的粘度为 (设沉降区为层流20℃水密度998.2

3-5

kg/m粘度为100.5×10 Pa·s)。A A? 4000 mPa·s; B? 40 mPa·s; C? 33.82 Pa·s; D? 3382 mPa·s 2、含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降。理论上能完全除去30μm的粒子,现气体处理量增大1倍,则该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为 。D

A.2?30?m; B。1/2?3?m;C。30?m; D。2?30?m 3、降尘室的生产能力取决于 。 B

A.沉降面积和降尘室高度;B.沉降面积和能100%除去的最小颗粒的沉降速度; C.降尘室长度和能100%除去的最小颗粒的沉降速度;D.降尘室的宽度和高度。

4、降尘室的特点是 。D

A. 结构简单,流体阻力小,分离效率高,但体积庞大; B. 结构简单,分离效率高,但流体阻力大,体积庞大; C. 结构简单,分离效率高,体积小,但流体阻力大; D. 结构简单,流体阻力小,但体积庞大,分离效率低

5、在降尘室中,尘粒的沉降速度与下列因素 无关。C A.颗粒的几何尺寸 B.颗粒与流体的密度 C.流体的水平流速; D.颗粒的形状

6、在讨论旋风分离器分离性能时,临界粒径这一术语是指 。C

A.旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径; B. 旋风分离器允许的最小直径; C. 旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径; D. 能保持滞流流型时的最大颗粒直径 7、旋风分离器的总的分离效率是指 。D

A. 颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率; B. 颗粒群中最小粒子的分离效率; C. 不同粒级(直径范围)粒子分离效率之和; D. 全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率

8、对标准旋风分离器系列,下述说法哪一个是正确的 。C

A.尺寸大,则处理量大,但压降也大; B.尺寸大,则分离效率高,且压降小; C.尺寸小,则处理量小,分离效率高; D.尺寸小,则分离效率差,且压降大。

9、恒压过滤时, 如滤饼不可压缩,介质阻力可忽略,当操作压差增加1倍,则过滤速率为原来的 。 B

A. 1 倍; B. 2 倍; C.2倍; D.1/2倍

10、助滤剂应具有以下性质 。B

A. 颗粒均匀、柔软、可压缩; B. 颗粒均匀、坚硬、不可压缩; C. 粒度分布广、坚硬、不可压缩; D. 颗粒均匀、可压缩、易变形 11、助滤剂的作用是 。B

A. 降低滤液粘度,减少流动阻力; B. 形成疏松饼层,使滤液得以畅流; C. 帮助介质拦截固体颗粒;

D. 使得滤饼密实并具有一定的刚性

12、下面哪一个是转筒真空过滤机的特点 。B

A.面积大,处理量大;B.面积小,处理量大;C.压差小,处理量小;D.压差大,面积小

13、以下说法是正确的 。B

A. 过滤速率与A(过滤面积)成正比; B. 过滤速率与A2成正比; C. 过滤速率与滤液体积成正比; D. 过滤速率与滤布阻力成反比 14、恒压过滤,如介质阻力不计,过滤压差增大一倍时,同一过滤时刻所得滤液量 。

1

C

A. 增大至原来的2倍; B. 增大至原来的4倍; C. 增大至原来的倍; D. 增大

至原来的1.5倍

15、过滤推动力一般是指 。 B

A.过滤介质两边的压差;B. 过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差; C. 滤饼两面的压差; D. 液体进出过滤机的压差

16、恒压板框过滤机,当操作压差增大1倍时,则在同样的时间里所得滤液量将 (忽略介质阻力) 。 A

A.增大至原来的2倍; B.增大至原来的 2倍 ; C.增大至原来的 4 倍; D.不变

17、若沉降室高度降低,则沉降时间 ;生产能力 。

A. 不变; B. 增加; C. 下降; D. 不确定。 C ;A

18、颗粒在静止的流体中沉降时,在相同的Re下,颗粒的球形度越小,阻力系数 。A

A.越大; B.越小; C.不变; D.不确定

二、填空题

1、一球形石英颗粒,分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降,若系统温度升高,则其在空气中的沉降速度将 ,在水中的沉降速度将 。下降,增大 2、在滞流(层流)区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的 次方成正比。 2

3、降尘室的生产能力与降尘室的 和( ) 有关。 长度 宽度

3

4、已知某沉降室在操作条件下的气体流率为3600m/h,沉降室长、宽、高尺寸为

L?b?H=5?3?2,则其沉降速度为 m/s。0.067

5、在除去某粒径的颗粒时,若降尘室的高度增加一倍,气流速度 。减少一倍 6、若降尘室的高度增加,则沉降时间 ,气流速度 ,生产能力 。增加;下降;不变

7、一降尘室长8m,宽4m,高1.5m,中间装有14块隔板,隔板间距为0.1m。现颗粒最小直径为12?m,其沉降速度为0.02 m/s,欲将最小直径的颗粒全部沉降下来, 则含尘气体的最大流速不能超过 m/s。1.6

8、在旋风分离器中,某球形颗粒的旋转半径为0.4 m, 切向速度为15 m/s。当颗粒与流体的相对运动属层流时,其分离因数C为 。57

9、选择旋风分离器型式及决定其主要尺寸的根据是 ; ; 。气体处理量,分离效率,允许压降

10、通常, 非均相物系的离心沉降是在旋风分离器中进行, 悬浮物系一般可在旋液分离器或沉降离心机中进行。气固;液固

11、已知q为单位过滤面积所得滤液体积V/A,qe为Ve/A,Ve为过滤介质的当量滤液体积(滤液体积为Ve时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力),在恒压过滤时,测得 Δ?/Δq=3740q+200 则过滤常数K = ( )。 0.000535 12、实现过滤操作的外力可以是 、 或 。重力;压强差;惯性离心力

13、在饼层过滤中,真正发挥拦截颗粒作用的主要是 而不是 。滤饼层;过滤介质

14、对恒压过滤,当过滤面积增大一倍时,如滤饼可压缩,则过滤速率增大为原来的 倍。 四

15、用板框式过滤机进行恒压过滤操作,随着过滤时间的增加,滤液量 ,生产能力 。增加;不变 16、对恒压过滤,介质阻力可以忽略时,过滤量增大一倍,则过滤速率为原来的 。 二分之一

17、沉降操作是指在外力场作用下,利用分散相和连续相之间的密度差异,使之发生相对运动而实现非均相混合物分离的操作。

2

K

18、用板框过滤机过滤某种悬浮液。测得恒压过滤方程为q2?0.02q?4?10?5?(θ的单位为s),则K为 m2/s,qe为 m3/ m2,?e为 s。4?10?5,0.01, 2.5

19、在重力沉降操作中,影响沉降速度的因素主要有 、

和 。颗粒体积分数、器壁效应 和 颗粒形状 20、球形颗粒在20oC空气中沉降,当空气温度上升时,沉降速度将 下降 (设沉降

过程符合stocks定律); 若该颗粒在20oC水中沉降,沉降速度将 下降 ,当水温

上升时,沉降速度将 上升 。

21、在除去某粒径的颗粒时,若降尘室的高度增加一倍,则沉降时间(增加一倍),气流速度 (减少一倍),生产能力 (不变)。 三、问答题

1.何谓自由沉降速度?试推导其计算式。

2.写出计算自由沉降速度的斯托克斯公式,说明此公式的应用条件,简述计算沉降速度要用试差法的理由。

3.层流区内,温度升高时,同一固体颗粒在液体或气体中的沉降速度增大还是减小? 试说明理由。 4.降尘室的生产能力与哪些因素有关?为什么降尘室通常制成扁平形或多层?降尘室适用于分离直径为多大的颗粒?降尘室的高度如何确定? 5.何谓离心分离因数?何谓离心沉降速度?它与重力沉降速度相比有什么不同?离心沉降速度有哪几种主要类型?

6.旋风分离器的生产能力及效率受哪些因素的影响?何谓临界粒径dc?旋风分离器性能主要用什么来衡量?它一般适用于分离直径多少的颗粒?两台尺寸相同的旋风分离器串联可否提高除尘效率?选用旋风分离器的依据是什么? 7.何谓滤浆、滤饼、滤液、过滤介质和助滤剂?

8.写出不可压缩滤饼的过滤基本方程式。推导恒压过滤方程式。简述过滤常数K和qe的实验测定方法。

9.简述影响过滤机生产能力的主要因素及提高之途径(以板框过滤机、不可压缩性滤 饼为例)。简述板框过滤机的结构、操作和洗涤过程,并分析其特点。 10.简述叶滤机和转筒真空过滤机的结构、操作和洗涤过程,并分析其特点。

11.离心沉降和离心过滤(以离心过滤机为例)在原理和结构上是否相同?为什么?离心分离因数的大小说明什么?

12.简述惯性分离器、袋滤器和静电除尘器的简单结构、工作原理、操作特点和应用范围。

13.流体通过颗粒床层时可能出现几种情况?何谓散式流态化和聚式流态化?聚式流态 化会出现什么不正常现象?流化床正常操作速度的范围如何确定?

14.何谓临界流化速度(即起始流化速度)和带出速度?何谓流化数? 15.流化床压降由何而定?是否随床层空塔速度而改变? 四、计算题

1、某一锅炉房的烟气沉降室,长、宽、高分别为11×6×4 m,沿沉降室高度的中间加一层隔板,故尘粒在沉降室内的降落高度为2m。烟气温度为150℃,沉降室烟气流量12500m3标准)/ h,试核算沿降室能否沉降35μm以上的尘粒。 已知ρ尘粒 = 1600 kg/m3,ρ烟气 = 1.29 kg/m,μ烟气 = 0.0225cp 解:

设沉降在滞流状态下进行,Re <1,且因 ρ尘粒>>ρ烟气,故斯托克斯公式可简化为: u0 = d尘粒2ρ尘粒g/18μ烟气

3

= (35×10-6)2×1600×9.81/ (18×2.25×10-5) = 0.0474 m/s

检验:Re = d尘粒u0ρ烟气/μ烟气

= 35×10-6×0.0474×1.29/(2.25×10-5) = 0.095<1

故采用计算式正确,则35mm以上粒子的沉降时间为: θ沉降 = 2/0.0474 = 42.2s

又,烟气流速u = [(12500/(4×6×3600))×[(273+150)/273] = 0.224 m/s

烟气在沉降室内停留时间:θ停留 = 11/0.224 = 49.1s 即θ停留>θ沉降

∴35mm以上尘粒可在该室沉降

2、相对密度7.9,直径2.5 mm的钢球,在某粘稠油品(相对密度0.9)中以5mm/s的速度匀速沉降。试求该油品的粘度。 解:

设沉降以滞流状态进行,则:

2

μ油品 = d钢球 (ρ钢球-ρ油品)g/(18 u钢球)

= (0.0025)2×(7900-900)×9.81/(18×0.005) = 4.77Pa?s

验算:Re = d钢球u钢球ρ油品/μ油品 = 0.0025×0.005×900/4.77

-3

= 2.36×10<1 假设正确

3、直径为30?m的球形颗粒,于大气压及20℃下在某气体中的沉降速度为在水中沉降速度的88倍, 又知此颗粒在此气体中的有效重量为水中有效重量的1.6倍。试求此颗粒在此气体中的沉降速度.

20℃的水:??1CP,??1000kg/m

气体的密度为1.2kg/m3 (有效重量指重力减浮力)

解: ∵ ∴

(???水)g??1000)g?3(???气)g1.6

3(?(??1.2)g1.6 解得:

设球形颗粒在水中的沉降为层流, 则在水中沉降速度:

u01?d(?s??1)g18?12?s?2665kg/m?(30?10?6?6)(2665?1000)?9.8118?10?32?8.17?10?4m/s

?4?10 校核:

假设正确.

则此颗粒在气体中的沉降速度为

u?88uRe1?du01??30?10?8.17?10?3?1000?0.0245<1

01 024、有一降尘室,长6m,宽3m,共20层,每层100mm,用以除去炉气中的矿尘,矿

?88?0.0245?2.16m/s

3尘密度

10?m以上的颗粒,试求:

(1)为完成上述任务,可允许的最大气流速度为多少? (2)每小时最多可送入炉气若干?

?s?3000kg/m,炉气密度0.5kg/m,粘度0.035mPa?s,现要除去炉气中

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