夏清主编的《化工原理》(第2版)上册-配套题库-章节题库-第3章 非均相物系的分离和固体流态化【圣才

第3章　非均相物系的分离和固体流态化
一、选择题
1．沉降过程中，雷诺准数越大，流体粘度对沉降速度的影响（ ）。

A ．越大
B ．越小
C ．不确定
D ．无影响
【答案】B
【解析】沉降过程中，随着雷诺数的增大，由流体黏性引起的表面摩擦力逐渐减弱，由边界层分离所引起的形体阻力逐渐增强。

2．在设计降尘室时，所依据的基本关系是
，其中u t 是指（ ）。

A ．颗粒的平均沉降速度
B ．要求被除去的最小颗粒的沉降速度
C ．平均粒径大小的颗粒的沉降速度
【答案】B 【解析】在重力沉降过程中，沉降速度应该根据需要完全分离下来的最小颗粒尺寸计算。

此外，气体在沉降室中的速度不应过高，一般应保证气体流动的雷诺数处于层流区，以免干扰颗粒的沉降或把已沉降下来的颗粒重新扬起。

3．降尘室的生产能力与（ ）有关。

A ．颗粒的u t 和降尘室的高度H
B ．沉降面积A 和u t
C ．沉降面积A
D ．u t 、A 及H
【答案】B
【解析】降尘室的生产能力V ＝blu t ，其中面积A ＝bl 。

二、填空题
1．某回转真空过滤机，忽略滤布阻力，当转速n ＝4r/min 时，滤饼厚度为
5.66mm 。

其他条件不变，当转速n ,＝2r/min 时，滤饼厚度约为_______mm 。

【答案】8mm
【解析】。

'''n A Q nA Q δδ==2．聚式流化床操作是否正常可以通过床层压降的变化来进行判断。

当发生腾涌时，床层压降__________；发生沟流时，床层压降__________。

【答案】变大 变小
【解析】出现腾涌现象，由于颗粒层与器壁摩擦，致使压强降大于理论值；若压强降比正常操作时低，产生了沟流现象，实际压强降与正常压强降偏离的大小反应了沟流现象的严重程度。

3．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，该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为____________。

【答案】42.43m
μ【解析】，代入数据。

4．用板框压滤机过滤水悬浮液，当悬浮液的温度提高时，过滤速率将____________；当悬浮液的浓度提高时，过滤速率将____________；若滤饼不可压缩，当操作压力加倍时，过滤速率将____________。

【答案】增大 减小 加倍【解析】～K ，K ～。

温度升高，粘度减小，速率增大；浓度增大，r 增大，K dV d θ
1μ减小，速率减小；
～K,K ～，压力加倍，速率加倍；dV d θP ∆5．若颗粒在离心力场和重力场中沉降均服从stokes 定律，设颗粒在离心分离器中的切向速度为15m/s ，分离器直径为0.6m ，则分离因子K c 为_______。

【答案】38.23
【解析】，代入数据。

2T c u K gR
=6．球形颗粒在流体中自由沉降时，当Re____________时，沉降过程符合Stokes 定律，其沉降速度表示为____________；当Re____________时，沉降过程符合Newton 定律，其沉
降速度表示为____________。

【答案】＜＜1 ＜＜410-e R 310e R 5
210⨯【解析】＜
＜1，层流区，符合Stokes 定律，其沉降速度表示为
410-e R ＜＜，湍流区，符合牛顿定律，其沉降速度表示为
310e R 52
10⨯t u =7．球形颗粒在20℃空气中沉降（设沉降过程符合stocks 定律），其他条件不变，空气温度上升时，沉降速度将______；若该颗粒在水中沉降，当水温升高，其沉降速度将______。

【答案】减小 增大
【解析】由于气体的粘度随着温度的升高而升高，根据斯托克斯方程可知，
()218s d g u ρρμ-=，空气沉降速度将减小。

而液体的粘度随温度的升高而降低，所以当该颗粒在水中沉降时，沉降速度将升高。

8．用压滤机分离悬浮物，忽略过滤介质阻力，滤饼不可压缩。

过滤时间增加一倍，滤液量增加到原来的______；过滤面积增加一倍，滤液量增加至______。

【答案】1.414 原来的两倍
【解析】由过滤方程V 2＝KA 2θ可以很容易算出。

9．流化床中有两个不同的流化形式，即______和______。

【答案】散式流化 聚式流化
【解析】流化床有散式流化和聚式流化两种形式。

散式流化过程中，固体颗粒均匀地分散在流花介质中，故又称均匀流化。

通常两相密度差小的系统趋向散式流化，故大多数液-固流化属于“散式流化”。

而对于密度差较大的系统，则趋向于聚式流化。

10．恒压过滤，如V e ＝0（介质阻力不计），滤饼不可压缩。

过滤压差增大一倍时，
同一过滤时刻所得滤液量为原来的______倍；若滤液体积增大一倍，则过滤时间为原来的______倍。

4
【解析】根据公式，得。

22V
KA θ
=()2
22''4V V V V θθ====11．一球形石英粒子在空气中作滞流自由沉降。

若空气温度由20℃提高到50℃，气体的粘度______，则沉降速度将______。

【答案】增大 减小
【解析】气体的粘度随温度的增大而增大的，液体的粘度随温度的增大而减小。

根据斯托克斯沉降方程可知，气体粘度增大，沉降速度降低。

三、计算题
1．用板框过滤机恒压过滤某一悬浮液，当过滤时间为1800s 时得到的总滤液量为
，当过滤时间为3600s 时结束过滤，并得到总的滤液量为。

接着在相同的压力下用的清水进行洗涤，试计算所需的洗涤时间，设介质阻力忽略不计。

解：
V 2＝KA 2t 代入数据： KA 2＝0.0356 m 4·s －1，因板框过滤机的洗涤速率是过滤终了时速度的1/4，
t w ＝2
W w 811=V =3/=7425s d 80.0356dt W V KA V V ⎛⎫⨯ ⎪⎛⎫⎝⎭
⎪⎝⎭2．一真空度为80kPa 的回转真空过滤机的转鼓面积为3m 2，用来过滤悬浮液。

当其转速为0.8转/min 时，每小时得到的滤液量为60m 3，滤饼在转鼓表面的厚度为10mm 。

因为工艺改变使悬浮液流量增加一倍。

假如将过滤机的转速提高一倍，操作压强是否要改变？改变多少？滤饼厚度是否改变？其值为多少？（设过滤介质阻力可忽略，滤饼不可压缩）
解：
（1）生产能力其中，465Q =12's p K r μν
-∆=因滤饼不可压缩，故，由题意可知：
0s K p =∝∆
，1212
Q Q ==则，又则。

112214
K n K n =212n n =，212122280160K K p p Kpa =∆=∆=⨯=，（2）由滤液体积与滤饼厚度可知且LA V ν=60Q nV
=得
11112222
6011602Q n V V Q n V V ===，故滤饼厚度不变为10mm 。