化工原理-沉降與過濾習(xí)題及答案

化工原理--沉降與過濾習(xí)題及答案化工原理--沉降與過濾習(xí)題及答案化工原理--沉降與過濾習(xí)題及答案化工原理--沉降與過濾習(xí)題及答案編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編:沉降與過濾一章習(xí)題及答案一、選擇題1、一密度為7800kg/m3的小鋼球在相對密度為的某液體中的自由沉降速度為在20℃水中沉降速度的1/4000，則此溶液的粘度為（設(shè)沉降區(qū)為層流20℃水密度kg/m3粘度為×10-5Pa·s4000mPa·s；40mPa·s；Pa·s；3382mPa·s2、含塵氣體在降塵室內(nèi)按斯托克斯定律進(jìn)行沉降。理論上能完全除去30μm的粒子，現(xiàn)氣體處理量增大1倍，則該降塵室理論上能完全除去的最小粒徑為。DA．；B。；C。；D。3、降塵室的生產(chǎn)能力取決于。BA．沉降面積和降塵室高度；B．沉降面積和能100%除去的最小顆粒的沉降速度；C．降塵室長度和能100%除去的最小顆粒的沉降速度；D．降塵室的寬度和高度。4、降塵室的特點(diǎn)是。D結(jié)構(gòu)簡單，流體阻力小，分離效率高，但體積龐大；結(jié)構(gòu)簡單，分離效率高，但流體阻力大，體積龐大；結(jié)構(gòu)簡單，分離效率高，體積小，但流體阻力大；結(jié)構(gòu)簡單，流體阻力小，但體積龐大，分離效率低5、在降塵室中，塵粒的沉降速度與下列因素?zé)o關(guān)。CA．顆粒的幾何尺寸B．顆粒與流體的密度C．流體的水平流速；D．顆粒的形狀6、在討論旋風(fēng)分離器分離性能時，臨界粒徑這一術(shù)語是指。CA．旋風(fēng)分離器效率最高時的旋風(fēng)分離器的直徑;B.旋風(fēng)分離器允許的最小直徑;C.旋風(fēng)分離器能夠全部分離出來的最小顆粒的直徑;D.能保持滯流流型時的最大顆粒直徑7、旋風(fēng)分離器的總的分離效率是指。DA.顆粒群中具有平均直徑的粒子的分離效率;B.顆粒群中最小粒子的分離效率;C.不同粒級(直徑范圍)粒子分離效率之和;D.全部顆粒中被分離下來的部分所占的質(zhì)量分率8、對標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器系列，下述說法哪一個是正確的。CA．尺寸大，則處理量大，但壓降也大；B．尺寸大，則分離效率高，且壓降??；C．尺寸小，則處理量小，分離效率高；D．尺寸小，則分離效率差，且壓降大。9、恒壓過濾時，如濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力可忽略，當(dāng)操作壓差增加1倍，則過濾速率為原來的。BA.1倍；B.2倍；C.倍；2倍10、助濾劑應(yīng)具有以下性質(zhì)。BA.顆粒均勻、柔軟、可壓縮;B.顆粒均勻、堅硬、不可壓縮;C.粒度分布廣、堅硬、不可壓縮;D.顆粒均勻、可壓縮、易變形11、助濾劑的作用是。B降低濾液粘度，減少流動阻力；形成疏松餅層，使濾液得以暢流；幫助介質(zhì)攔截固體顆粒；使得濾餅密實(shí)并具有一定的剛性12、下面哪一個是轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的特點(diǎn)。BA．面積大，處理量大；B．面積小，處理量大；C．壓差小，處理量??；D．壓差大，面積小13、以下說法是正確的。BA.過濾速率與A(過濾面積)成正比;B.過濾速率與A2成正比;C.過濾速率與濾液體積成正比;D.過濾速率與濾布阻力成反比14、恒壓過濾，如介質(zhì)阻力不計，過濾壓差增大一倍時，同一過濾時刻所得濾液量。C增大至原來的2倍;B.增大至原來的4倍;C.增大至原來的倍;D.增大至原來的倍15、過濾推動力一般是指。BA．過濾介質(zhì)兩邊的壓差；B.過濾介質(zhì)與濾餅構(gòu)成的過濾層兩邊的壓差;C.濾餅兩面的壓差;D.液體進(jìn)出過濾機(jī)的壓差16、恒壓板框過濾機(jī)，當(dāng)操作壓差增大1倍時，則在同樣的時間里所得濾液量將（忽略介質(zhì)阻力）。A A．增大至原來的倍； B．增大至原來的2倍；Ｃ．增大至原來的4倍；D．不變17、若沉降室高度降低，則沉降時間；生產(chǎn)能力。A.不變；B.增加；C.下降；D.不確定。C；A18、顆粒在靜止的流體中沉降時，在相同的Re下，顆粒的球形度越小，阻力系數(shù)。AA.越大；B.越?。籆.不變；D.不確定二、填空題1、一球形石英顆粒，分別在空氣和水中按斯托克斯定律沉降，若系統(tǒng)溫度升高，則其在空氣中的沉降速度將，在水中的沉降速度將。下降，增大2、在滯流(層流)區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的次方成正比。23、降塵室的生產(chǎn)能力與降塵室的和（）有關(guān)。長度寬度4、已知某沉降室在操作條件下的氣體流率為3600m3/h，沉降室長、寬、高尺寸為=5,則其沉降速度為。5、在除去某粒徑的顆粒時，若降塵室的高度增加一倍，氣流速度。減少一倍6、若降塵室的高度增加，則沉降時間，氣流速度，生產(chǎn)能力。增加；下降；不變7、一降塵室長8m，寬4m，高，中間裝有14塊隔板，隔板間距為?，F(xiàn)顆粒最小直徑為12m，其沉降速度為m15m4m2m150℃12500m31600mm5mm20℃20℃的水:,氣體的密度為m3(有效重量指重力減浮力)解:∵∴解得：設(shè)球形顆粒在水中的沉降為層流,則在水中沉降速度:校核：＜1假設(shè)正確.則此顆粒在氣體中的沉降速度為4、有一降塵室，長6m，寬3m，共20層，每層100mm，用以除去爐氣中的礦塵，礦塵密度，爐氣密度，粘度，現(xiàn)要除去爐氣中10以上的顆粒，試求：為完成上述任務(wù)，可允許的最大氣流速度為多少每小時最多可送入爐氣若干若取消隔板，為完成任務(wù)該降塵室的最大處理量為多少解：（1）設(shè)沉降區(qū)為滯流，則因?yàn)閯t假設(shè)正確由降塵室的分離條件，有（2）=（3）可見加隔板可提高生產(chǎn)能力，但隔板間距不能過小，過小會影響出灰和干擾沉降。5、一降塵室，長5，寬3，高4，內(nèi)部用隔板分成20層，用來除去煙氣中以上的顆粒。已知煙氣密度為，粘度為，塵粒密度為4300，試求可處理的煙氣量。解：設(shè)沉降區(qū)為層流，則驗(yàn)算故假設(shè)正確總處理量為6、一降塵室長5m，寬3m，高4m，內(nèi)部用隔板分成20層，用來回收含塵氣體中的球形固體顆粒，操作條件下含塵氣體的流量為36000，氣體密度，粘度。塵粒密度，試求理論上能100%除去的最小顆粒直徑。解：降塵室總面積生產(chǎn)能力的計算式為注意式中u0為能100%除去的最小顆粒的沉降速度，而A應(yīng)為總沉降面積。解出設(shè)沉降區(qū)為層流，則有=驗(yàn)算Re0==故假設(shè)正確7、在(2atm)操作壓力下用板框過濾機(jī)處理某物料，操作周期為3h，其中過濾，濾餅不需洗滌。已知每獲1m3濾液得濾餅,操作條件下過濾常數(shù)，介質(zhì)阻力可忽略，濾餅不可壓縮。試計算：若要求每周期獲的濾餅，需多大過濾面積若選用板框長寬的規(guī)格為，則框數(shù)及框厚分別為多少解：（1）所以A===(2)A=所以=取15個所以==應(yīng)注意每個框的兩側(cè)都有濾布，故計算面積時要在n個框面積的基礎(chǔ)上再乘以2。8、一小型板框壓濾機(jī)有5個框，長寬各為m,在300kPa(表壓)下恒壓過濾2h，濾餅充滿濾框，且得濾液80L,每次洗滌與裝卸時間各為h。若濾餅不可壓縮，且過濾介質(zhì)阻力可忽略不計。求：(1)洗滌速率為多少m3/（）(2)若操作壓強(qiáng)增加一倍，其它條件不變，過濾機(jī)的生產(chǎn)能力為多少解：（1）洗滌速率因過濾介質(zhì)阻力可忽略不計，即q2=Kτ過濾面積 A=5××2=m2單位過濾面積上的濾液量 q=V/A=80×10-3/=m3/m2過濾常數(shù) K=q2/τ=2=m2/h過濾終了時的速率(dq/dτ)E=K/2q=(2×=m/h洗滌速率(dq/dτ)W=(dq/dτ)E=×=m/h(2)Δp’=2Δp時的生產(chǎn)能力因?yàn)V餅不可壓縮,所以K’=KΔp’/Δp=2K=2×=m2/h因在原板框壓濾機(jī)過濾，懸浮液濃度未變，則當(dāng)5個板框充滿濾餅時所得濾液量仍為V’=m3,故此時所用的過濾時間為τ=q’2/K’=q2/K==1h生產(chǎn)能力Q=V’/(τ+τw+τD)=(1++=m3濾液/h9、在一板框過濾機(jī)上過濾某種懸浮液，在1atm表壓下20分鐘在每1m2過濾面積上得到的濾液,再過濾20分鐘又得濾液。試求共過濾1小時可得總濾液量為若干m3解:當(dāng)時,q1=m2時,q2=+=m2代入恒壓過濾方程時可得:聯(lián)立解得：由此當(dāng)過濾1小時后,可得濾液量:解得:q=m2即每m2過濾面積過濾1小時后可得濾液為10、一轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)，其直徑和長度均為1m，用來過濾某懸浮液。原工況下每轉(zhuǎn)一周需時1min，操作真空度為(500mmHg)，每小時可得濾液60，濾餅厚度為12mm，新工況下要求生產(chǎn)能力提高1倍，操作真空度提高至(650mmHg)，已知濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力可忽略。試求：新工況過濾機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少（2）新工況所生成的濾餅厚度為多少解：（1）=0所以設(shè)浸沒度為，轉(zhuǎn)速為n(r/min)則轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周所需時間為，其中轉(zhuǎn)筒整個面積浸入濾槽即過濾時間為所以故Q=60nV=60A所以由題知S=0及故(2)設(shè)濾餅的厚度為，則有所以11、采用降塵室回收常壓爐氣中所含球形固體顆粒。降塵室底面積為10㎡，高。操作條件下氣體密度為m3，粘度為，顆粒密度為3000kg/m3。氣體體積流量為5m3（1）可完全回收的最小顆粒直徑；（2）如將降塵室改為多層以完全回收20的顆粒，求多層降塵室的層數(shù)及板間距。解：（1）設(shè)沉降運(yùn)動處在層流區(qū)，則能完全回收的最小顆粒直徑：校核：最小顆粒的沉降速度：，近似認(rèn)為沉降運(yùn)動處于層流區(qū)。（2）20的顆粒也要能全部回收，所需要的降塵面積可按下式計算（既然直徑為的顆粒尚能處于層流區(qū)，則20的顆粒沉降也一定處在層流區(qū)）：需要降塵面積為153㎡，所以降塵室應(yīng)改為16層（15塊隔板），實(shí)際降塵面積為160㎡。層間距為。點(diǎn)評：就設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)而言，降塵室的處理量主要取決于其底面積而與高度無關(guān)；由本題可以看出，當(dāng)處理量一定時，完全分離出更小的的粒徑就必須擴(kuò)大降塵室的底面積，這是通過多層結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。12、用一板框壓濾機(jī)在300kPa的壓強(qiáng)差下過濾某懸浮液。已知過濾常數(shù)，。要求每一操作周期得8m3的濾液，過濾時間為小時。設(shè)濾餅不可壓縮，且濾餅與濾液的體積之比為。試求（1）過濾面積；（2）若操作壓強(qiáng)差提高至600kPa?，F(xiàn)有一板框過濾機(jī)，每框的尺寸為mm，若要求每個周期仍得到8m3濾液，則至少需要多少個框才能滿足要求又過濾時間為多少解：（1）恒壓過濾方程，其中，于是：（2）恒壓過濾方程反映的是濾液體積、過濾時間和過濾面積之間的關(guān)系。在這一問，過濾面積和過濾時間均為所求。因此用該方程不能解決這一問題。事實(shí)上，濾液體積已知且濾渣與濾液體積比也已知，則濾餅體積可求，由濾餅體積及每框的容積可求框數(shù)（因?yàn)槊總€操作周期中濾餅充滿框后才停止過濾）。濾餅體積=?？驍?shù)=，取操作壓強(qiáng)提高至600kPa，由于濾餅不可壓縮，過濾常數(shù)與壓差成正比，于是。不變。實(shí)際過濾面積為：由恒壓過濾方程可計算過濾時間：點(diǎn)評：過濾面積的求取屬設(shè)計型計算，可通過過濾方程式直接解決；設(shè)計條件和操作條件的差異應(yīng)在過濾常數(shù)上加以體現(xiàn)。當(dāng)過濾壓差增大時，用較小的過濾面積在基本相同的時間內(nèi)就能得到相同的濾液量。13、用板框過濾機(jī)在恒壓下過濾懸浮液。若濾餅不可壓縮，且過濾介質(zhì)阻力可忽略不計。（1）當(dāng)其它條件不變，過濾面積加倍，則獲得的濾液量為原來的多少倍（2）當(dāng)其它條件不變，過濾時間減半，則獲得的濾液量為原來的多少倍（3）當(dāng)其它條件不變，過濾壓強(qiáng)差加倍，則獲得的濾液量為原來的多少倍解：（1）過濾介質(zhì)阻力忽略不計，則恒壓過濾方程可變?yōu)椋?，于是?）（3）由于濾餅不可壓縮，壓縮性指數(shù)，因此壓強(qiáng)增加濾餅比阻不變，由過濾常的定義可知，。于是14、恒壓過濾某懸浮液，已知過濾5min得濾液1L，若又過濾5min后，試求：1.得到濾液量（L）；2.過濾速率（L/min）。設(shè)：過濾介質(zhì)阻力可忽略。解：過濾介質(zhì)阻力可忽略時的恒壓過濾方程為則（1）（2）兩式相除得（3）依題意L由（3）式得LLL/min兩顆直徑不同的玻璃球分別在水中和空氣中以相同的速度自由沉降。已知玻璃球的密度為2500kg/m3，水的密度為m3，水的粘度為10-3Pas，空氣的密度為m3，空氣的粘度為10-5Pas。（1）若在層流區(qū)重力沉降，則水中顆粒直徑與空氣中顆粒直徑之比為B。A．B．C．D．（2）若在層流區(qū)離心沉降，已知旋風(fēng)分離因數(shù)與旋液分離因數(shù)之比為2，則水中顆粒直徑與空氣中顆粒直徑之比為D。A．B．C．D．解：(1)由得所以(2)由，得，所以16、某一球形顆粒在空氣中自由重力沉降。已知該顆粒的密度為5000kg/m3，空氣的密度為m3，空氣的粘度為10-5Pas在層流區(qū)沉降的最大顆粒直徑為B10-5m。A．B．C．D．在湍流區(qū)沉降的最小顆粒直徑為C10-3m。A．B．C．D．解：(1)由得而所以(2)由得所以17、對不可壓縮濾餅先進(jìn)行恒速過濾后進(jìn)行恒壓過濾。（1）恒速過濾時，已知過濾時間為100s時，過濾壓力差為3104Pa；過濾時間為500s時，過濾壓力差為9104Pa。則過濾時間為300s時，過濾壓力差為C。A．4104PaB．5104PaC．6104PaD．7104Pa（2）若恒速過濾300s后改為恒壓過濾，且已知恒速過濾結(jié)束時所得濾液體積為，過濾面積為1m2，恒壓過濾常數(shù)為K=510-3m2/s，qe=0m3/m2(過濾介質(zhì)的阻力可以忽略)。則再恒壓過濾300s后，又得濾液體積為D。A．B．C．D．解：(1)由得兩式相減，得，所以所以(2)由得18、對某懸浮液進(jìn)行恒壓過濾。已知過濾時間為300s時，所得濾液體積為，且過濾面積為1m2，恒壓過濾常數(shù)K=510-3m2/s。若要再得濾液體積，則又需過濾時間為A．505s