化工原理分章试题与解答第三章
化工原理 第三章作业答案
1、拟采用降尘室回收常压炉气中所含的球形固体颗粒。
降尘室底面积为10m 2，宽和高均为2m 。
操作条件下，气体的密度为0.75kg/m 3，粘度为2.6×10－5Pa ·s ；固体的密度为3000 kg/m 3；降尘室的生产能力为3 m 3/s 。
试求：1）理论上能完全捕集下来的最小颗粒直径；2）粒径为40μm 的颗粒的回收百分率；3）如欲完全回收直径为10μm 的尘粒，在原降尘室内需设置多少层水平隔板？解：1）在降尘室中能够完全被分离出来的最小颗粒的沉降速度为3.0103===bl V u s t m/s由于粒径为待求参数，故需采用试差法。
假设沉降在层流区，则可用斯托克斯公式求最小颗粒直径，即()μm 1.69m 1091.681.930003.0106.2181855min =⨯=⨯⨯⨯⨯=-=--g u d s t ρρμ 核算沉降流型 Re t 598.0106.275.03.01091.655min =⨯⨯⨯⨯==--μρt u d原设在层流区沉降正确，求得的最小粒径有效。
2）40μm 颗粒的回收百分率假设颗粒在炉气中的分布是均匀的，则在气体的停留时间内颗粒的沉降高度与降尘室高度之比即为该尺寸颗粒被分离下来的分率。
由于各种尺寸颗粒在降尘室内的停留时间均相同，故40μm 颗粒的回收率也可用其沉降速度u't 与69.1μm 颗粒的沉降速度u t 之比来确定，在斯托克斯定律区则为回收率= u't / u t =(d'/d min )2=(40/69.1)2=0.335即回收率为33.5%。
3）需设置的水平隔板层数由上面计算可知，10μm 颗粒的沉降必在层流区，可用斯托克斯公式计算沉降速度，即()()352621029.6106.21881.93000101018---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯≈-=μρρg d u s t m/s所以 69.4611029.610313=-⨯⨯=-=-t s blu V n ，取47层隔板间距为042.014721=+=+=n H h m核算气体在多层降尘室内的流型：若忽略隔板厚度所占的空间，则气体的流速为75.0223=⨯==bH V u s m/s ()()m 082.0042.022042.02424=+⨯⨯=+=h b bh d e 所以 Re 1774106.275.075.0082.05=⨯⨯⨯==-μρu d e即气体在降尘室的流动为层流，设计合理。
化工原理考试题及答案
第三章沉降与过滤一、填空题或选择1. 悬浮液属液态非均相物系，此中分别内相是指_____________ ；分别外相是指______________________________。
*** 答案 ***固体微粒，包围在微粒四周的液体2. 含尘气体中的尘粒称为（）。
A.连续相；B.分别相；C.非均相。
***答案 *** B3. 悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会遇到_____________ 三个力的作用。
当此三个力的______________ 时，微粒即作匀速沉降运动。
此时微粒相关于流体的运动速度，称为____________。
*** 答案 ***重力、阻力、浮力代数和为零沉降速度4.自由沉降是 ___________________________________ 。
***答案 ***沉降过程颗粒互不扰乱的沉降5. 当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep 相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________。
球形粒子的球形度为_________。
*** 答案***小 16. 沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在_________ 力或 __________ 力的作用下，沿受力方向发生运动而___________，进而与流体分别的过程。
*** 答案 ***重离心堆积7. 球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________。
滞流沉降时，其阻力系数=____________.*** 答案 ***粒子所受协力的代数和为零24/ Rep8.降尘宝做成多层的目 ____________________________________ 。
***答案 ***增大沉降面积，提升生产能力。
9.气体的净制按操作原理可分为________________________________________________________. 旋风分别器属 _________________ 。
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化工原理考试题及答案第三章非均相分离姓名 ____________ 班级 ____________ 学号 _____________ 成绩 ______________一、填空题：1. （ 2 分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________ ；分散外相是指______________________________ 。
*** 答案 ***固体微粒，包围在微粒周围的液体2.（ 3 分）悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________ 三个力的作用。
当此三个力的______________ 时，微粒即作匀速沉降运动。
此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。
*** 答案 ***重力、阻力、浮力代数和为零沉降速度3. （ 2 分）自由沉降是___________________________________。
***答案 ***沉降过程颗粒互不干扰的沉降4. （ 2 分）当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。
球形粒子的球形度为_________ 。
*** 答案 ***小15. （ 2 分）沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在_________ 力或 __________ 力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。
*** 答案 ***重离心沉积6. （ 3 分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。
滞流沉降时，其阻力系数=____________.*** 答案 ***粒子所受合力的代数和为零24/ Rep7.（ 2 分）降尘宝做成多层的目的是 ____________________________________ 。
***答案 ***增大沉降面积，提高生产能力。
8.（ 3 分）气体的净制按操作原理可分为________________________________________________________. 旋风分离器属 _________________ 。
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化工原理考试题及答案第三章非均相分离姓名____________班级____________学号_____________成绩______________一、填空题：1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指 ______________________________。
***答案*** 固体微粒，包围在微粒周围的液体2.（3分）悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。
当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。
此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。
***答案*** 重力、阻力、浮力代数和为零沉降速度3.（2分）自由沉降是 ___________________________________ 。
***答案*** 沉降过程颗粒互不干扰的沉降4.（2分）当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。
球形粒子的球形度为_________ 。
***答案*** 小 15.（2分）沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在 _________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。
***答案*** 重离心沉积6.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。
滞流沉降时，其阻力系数=____________.***答案*** 粒子所受合力的代数和为零 24/ Rep7.（2分）降尘宝做成多层的目的是____________________________________ 。
***答案*** 增大沉降面积，提高生产能力。
8.（3分）气体的净制按操作原理可分为_____________________________________ ___________________.旋风分离器属_________________ 。
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化工原理考试题及答案第三章非均相分离姓名____________班级____________学号_____________成绩______________一、填空题：1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指______________________________。
***答案*** 固体微粒，包围在微粒周围的液体2.（3分）悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。
当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。
此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。
***答案*** 重力、阻力、浮力代数和为零沉降速度3.（2分）自由沉降是 ___________________________________ 。
***答案*** 沉降过程颗粒互不干扰的沉降4.（2分）当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。
球形粒子的球形度为_________ 。
***答案*** 小 15.（2分）沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在 _________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。
***答案*** 重离心沉积6.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。
滞流沉降时，其阻力系数=____________.***答案*** 粒子所受合力的代数和为零 24/ Rep7.（2分）降尘宝做成多层的目的是____________________________________ 。
***答案*** 增大沉降面积，提高生产能力。
8.（3分）气体的净制按操作原理可分为________________________________________________________.旋风分离器属_________________ 。
化工原理：(含答案)第三章 非均相物系的分离
第三章 非均相物系的分离一、填空题：1．⑴一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气温度由20°C 升至50°C ，则其沉降速度将 。
⑵降尘室的生产能力只与降尘室的 和 有关，而与 无关。
解⑴下降 ⑵长度 宽度 高度2．①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 ，气流速度 ，生产能力 。
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；在湍流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的 次方成正比。
解①增加一倍 ， 减少一倍 ， 不变 ②2 ， 1/2沉降操作是指在某种 中利用分散相和连续相之间的 差异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。
沉降过程有 沉降和 沉降两种方式。
答案：力场；密度；重力；离心3．已知q 为单位过滤面积所得滤液体积V/S ，e e e S V q V /，为为过滤介质的当量滤液体积（滤液体积为e V 时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力），在恒定过滤时，测得2003740/+=∆∆q q τ，过滤常数K ＝ ，e q = 。
解0.000535 ， 0.05354．⑴间歇过滤机的生产能力可写为Q ＝V/∑τ，此外V 为 ，∑τ表示一个操作循环所需的 ，∑τ等于一个操作循环中 ， 和 三项之和。
一个操作循环中得到的滤液体积 ，总时间 ，过滤时间τ ，洗涤时间τw ， 辅助时间τD⑵．一个过滤操作周期中，“过滤时间越长，生产能力越大”的看法是 ，“过滤时间越短，生产能力越大”的看法是 。
过滤时间有一个 值，此时过滤机生产能力为 。
不正确的 ，不正确的 ， 最适宜 ， 最大⑶．过滤机操作循环中，如辅助时间τ越长则最宜的过滤时间将 。
⑶ 越长(4). 实现过滤操作的外力可以是 、 或 。
答案：重力；压强差；惯性离心力5．⑴在过滤的大部分时间中， 起到了主要过滤介质的作用。
⑵最常见的间歇式过滤机有 和 连续式过滤机有 。
⑶在一套板框过滤机中，板有 种构造，框有 种构造。
化工原理考试题及答案
化工原理考试题及答案第三章非均相分离姓名____________班级____________学号_____________成绩______________一、填空题：1.2分悬浮液属液态非均相物系,其中分散内相是指_____________；分散外相是指______________________________;答案固体微粒, 包围在微粒周围的液体2.3分悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下,沿重力方向作自由沿降时,会受到_____________三个力的作用;当此三个力的______________时,微粒即作匀速沉降运动;此时微粒相对于流体的运动速度,称为____________ ;答案重力、阻力、浮力代数和为零沉降速度3.2分自由沉降是 ___________________________________ ;答案沉降过程颗粒互不干扰的沉降4.2分当微粒在介质中作自由沉降时,若粒子沉降的Rep相同时,球形度越大的微粒,介质阻力系数越________ ;球形粒子的球形度为_________ ;答案小 15.2分沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒,在 _________力或__________力的作用下,沿受力方向发生运动而___________ ,从而与流体分离的过程;答案重离心沉积6.3分球形粒子在介质中自由沉降时,匀速沉降的条件是_______________ ;滞流沉降时,其阻力系数=____________.答案粒子所受合力的代数和为零 24/ Rep7.2分降尘宝做成多层的目的是____________________________________ ;答案增大沉降面积,提高生产能力;8.3分气体的净制按操作原理可分为_____________________________________ ___________________.旋风分离器属_________________ ;答案重力沉降、离心沉降、过滤离心沉降9.2分过滤是一种分离悬浮在____________________的操作;答案液体或气体中固体微粒10.2分过滤速率是指___________________________ ;在恒压过滤时,过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ ;答案单位时间内通过单位面积的滤液体积变慢11.2分悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是___________________________ ___________________________________________________;答案在滤饼中形成骨架,使滤渣疏松,孔隙率加大,滤液得以畅流12.2分过滤阻力由两方面因素决定：一方面是滤液本身的性质,即其_________；另一方面是滤渣层本身的性质,即_______ ;答案μ γL13.2分板框压滤机每个操作循环由______________________________________五个阶段组成;答案装合板框、过滤、洗涤、卸渣、整理14.4分板框压滤机主要由____________________________________________,三种板按 ________________的顺序排列组成;答案滤板、滤框、主梁或支架压紧装置等组成1—2—3—2—1—2—3—2—115.3分某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25 mm,若该机有10块框,其过滤面积约为_________________ m;答案16.4分板框压滤机采用横穿洗涤滤渣,此时洗穿过____层滤布及____个滤框厚度的滤渣,流经过长度约为过滤终了滤液流动路程的____倍,而供洗液流通的面积又仅为过滤面积的____;答案二; 一; 二 ; 二分之一17.3分转鼓真空过滤机,转鼓每旋转一周,过滤面积,的任一部分都顺次经历___________________________________________等五个阶段;答案过滤、吸干、洗涤、吹松、卸渣18.3分离心分离因数是指_____________________________________________ ___________________;为了提高离心机的分离效率,通常使离心机的___________增高,而将它的________减少;答案物料在离心力场中所受的离心力与重力之比; 转速直径适当19.2分离心机的分离因数越大,则分离效果越__________；要提高离心机的分离效果,一般采用________________的离心机;答案好 ; 高转速 ; 小直径20.3分某悬浮液在离心机内进行离心分离时,若微粒的离心加速度达到,则离心机的分离因数等于__________;答案 1000二、选择题：1.2分欲提高降尘宝的生产能力,主要的措施是 ;A. 提高降尘宝的高度；B. 延长沉降时间；C. 增大沉降面积答案 C2.2分为使离心机有较大的分离因数和保证转鼓有关足够的机械强度,应采用的转鼓;A. 高转速、大直径；B. 高转速、小直径；C. 低转速、大直径；D. 低转速,小直径；答案 B3.2分用板框压滤机恒压过滤某一滤浆滤渣为不可压缩,且忽略介质阻力,若过滤时间相同,要使其得到的滤液量增加一倍的方法有 ;A. 将过滤面积增加一倍；B. 将过滤压差增加一倍；C. 将滤浆温度到高一倍;答案 A4.2分板框压滤机组合时应将板、框按顺序置于机架上;…………；C. 3121212 (3)答案 B5.2分有一高温含尘气流,尘粒的平均直径在2～3μm,现要达到较好的除尘效果,可采的除尘设备;A. 降尘室；B. 旋风分离器；C. 湿法除尘；D. 袋滤器答案 C6.2分当固体微粒在大气中沉降是层流区域时,以的大小对沉降速度的影响最为显着;A. 颗粒密度；B. 空气粘度；C. 颗粒直径答案 C7.2分卧式刮刀卸料离心机按操作原理分应属于离心机;A. 沉降式B. 过滤式C. 分离式答案 B8.2分分离效率最高的气体净制设备是 ;A. 袋滤器；B. 文丘里除尘器；C. 泡沫除尘器答案 A9.2分若气体中所含微粒的最小直径为1μm,并含有少量水分,现要将此气体进行净制,并希望分离效率达99%,则应选用 ;A. 袋滤器；B. 文丘里除尘器；C. 泡沫除尘器答案 B10.2分当微粒与流体的相对运动属于滞流时,旋转半径为1m,切线速度为,同一微粒在上述条件下的离心沉降速度等于重力沉降速度的 ;A. 2倍；B. 10倍；C. 倍答案 C11.2分为提高旋风分离器的效率,当气体处理量较大时,应采用 ;A. 几个小直径的分离器并联；B. 大直径的分离；C. 几个小直径的分离器串联;答案 A12.2分颗粒的重力沉降在层流区域时,尘气的除尘以为好;A. 冷却后进行；B. 加热后进行；C. 不必换热,马上进行分离;答案 A13.2分旋风分离器的临界粒径是指能完全分离出来的粒径;A. 最小；B. 最大；C. 平均；答案 A14.2分旋风分离器主要是利用的作用使颗粒沉降而达到分离;A. 重力；B. 惯性离心力；C. 静电场答案 B15.2分离心机的分离因数α愈大,表明它的分离能力愈 ;A. 差；B. 强；C. 低答案 B16.2分恒压过滤时过滤速率随过程的进行而不断 ;A. 加快；B. 减慢；C. 不变答案 B17.2分要使微粒从气流中除去的条件,必须使微粒在降尘室内的停留时间微粒的沉降时间;A. ≥；B. ≤；C. ＜；D. ＞答案 A18.2分板框过滤机采用横穿法洗涤滤渣时,若洗涤压差等于最终过滤压差,洗涤液粘度等于滤液粘度,则其洗涤速率为过滤终了速率的倍;A. 1；B. ；C.答案 C19.2分现有一乳浊液要进行分离操作,可采用 ;A. 沉降器；B. 三足式离心机；C. 碟式离心机;答案 C20.2分含尘气体中的尘粒称为 ;A. 连续相；B. 分散相；C. 非均相;答案 B三、判断题：1.2分离心机的分离因数α愈大,表明它的分离能力愈强;答案√2.2分通过旋风分离器能够完全分离出来的最大颗粒直径,称临界颗粒直径;答案×3.2分固体颗粒在大气中沉防是层流区域时,以颗粒直径的大小对沉降速度的影响最为显着;答案√4.2分旋风分离器是利用惯性离心力作用来净制气的设备;答案√5.2分若洗涤压差与过滤压差相等,洗水粘度与滤液粘度相同时,对转筒真空过滤机来说,洗涤速率=过滤未速度;答案√6.2分沉降器的生产能力与沉降高度有关;7.2分恒压过滤过程的过滤速度是恒定的;答案×8.2分要使固体颗粒在沉降器内从流体中分离出来,颗粒沉降所需要的时间必须大于颗粒在器内的停留时间;答案×9.2分为提高旋风分离器的分离效率,当气体处理量大时,解决的方法有：一是用几个直径小的分离器并联操作;答案√10.2分在气一固分离过程,为了增大沉降速度U,必须使气体的温度升高;答案×11.2分颗粒的自由沉降速度U小于扰沉降速度;答案×12.2分通常气体的净制宜在低温下进行；而悬浮液的分离宜在高温下进行;答案√√13.2分粒子的离心沉降速度与重力沉降速度一样,是一个不变值;答案×14.2分做板框压滤机的过滤实验时,滤液的流动路线与洗水的流动路线是相同的;答案×15.2分板框压滤机采用横穿法洗涤时,若洗涤压差=最终过滤压差,洗涤液粘度=滤液粘度,则其洗涤速率=1/4过滤终了速率;16.2分物料在离心机内进行分离时,其离心加速度与重力加速度的比值,称为离心分离因数;答案√17.2分滤渣的比阻越大,说明越容易过滤;答案×18.2分恒压过滤时过滤速率随过程的进行不断下降;答案√19.2分袋滤器可用于除去含微粒直径小至1μm的湿气体的净制;答案×20.2分欲提高降尘室的生产能力一倍,应将降尘室的高度增加一倍;答案×四、问答题：1.8分为什么工业上气体的除尘常放在冷却之后进行而在悬浮液的过滤分离中,滤浆却不宜在冷却后才进行过滤答案由沉降公式u=dρ－ρg/18μ可见,U与μ成反比,对于气体温度升,高其粘度增大,温度下降,粘度减少;所以对气体的除尘常放在冷却后进行,这样可增大沉降速度U;而悬浮液的过滤,过滤速率为dv/Adq=△P/rμL,即粘度为过滤阻力;当悬浮液的温度降低时,粘度却增大,为提高过滤速率,所以不宜冷却后过滤;2.8分试分析提高过滤速率的因素答案过滤速率为dv/Adθ=△P/rμL推动力/阻力提高过滤速率的方法有：1提高推动力△P,即增加液柱压力；增大悬浮液上面压力；在过滤介质下面抽真空;2降低阻力,即提高温度使粘度下降；适当控制滤渣厚度；必要时可加助滤剂;3.8分影响重力沉降速度的主要因素是什么为了增大沉降速度以提高除尘器的生产能力,你认为可以采取什么措施答案由重力沉降式U=dρs-ρg/18μ可见,影响重力沉降速度U的主要是d和μU∝d,U∝1/μ,为提高U,在条件允许的情况下,可用湿法增大颗粒直径;这样可大大增大U,较可行的办法是让含尘气体先冷却,使其粘度下降,也可使U增大;4.8分为什么旋风分离器的直径D不宜太大当处理的含尘气体量大时,采用旋风分高器除尘,要达到工业要求的分离效果,应采取什么措施答案旋风分离器的临界直径d=9μB/πNUρ,可见D↑时,B也↑B=D/4,此时d也↑,则分离效率η↑,为提高分离效率,不宜采用D太大的分离器;为果气体处理大时,可采用几个小直径的旋风分离器并联操作,这样则可达到要求的分离效果;5.8分为什么板框压滤机洗涤速率近似等于过滤终了时过滤速率的四分之一倍答案由于洗涤液通过两层过滤介质和整层滤渣层的厚度,而过滤终了时滤液只通过一层过滤介质和滤渣层厚度的一半,即洗涤液流动距离比滤液长1倍,其阻力也就大1倍,故dv/dqw就慢了倍；又因洗涤液的流通面积此滤液的流通面积少1倍,这样dv/dqw又慢了;基于上述两个原因,故当洗涤压差与过滤终了时压差相同时,且洗涤液的粘度与滤液粘度相近时,则dv/dθw≈1/4dv/dθ6．影响颗粒沉降速度的因素都有哪些答：影响颗粒沉降速度包括如下几个方面：颗粒的因素：尺寸、形状、密度、是否变形等；介质的因素：流体的状态气体还是液体、密度、粘度等；环境因素：温度影响ρ、μ、压力、颗粒的浓度浓度大到一定程度使发生干扰沉降等设备因素：体现为壁效应;7．多层沉降室和旋风分离器组设计的依据是什么答：1多层沉降室设计的依据是沉降室生产能力的表达式,即VS=blut根据此式,VS与设备高度无关,而只是底面积bl和ut的函数;对指定的颗粒,在设备总高度不变条件下,设备n层水平隔板,即使底面积增加nbl倍,从而使生产能力达到原来的n＋1倍;如果生产能力保持不变,多层降尘室可使更小的颗粒得以分离,提高除尘效率;2旋风分离组设计的依据是临界粒径定义式,即当颗粒尺寸及介质被指定之后,B的减小可使dc降低,即分离效果提高;B和旋风分离器的直径成一定比例;在要求生产能力比较大时,采用若干个小旋风分离器,在保证生产能力前提下,提高了除尘效果;8．若分别采用下列各项措施,试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化;已知滤布阻力可以忽略,滤饼不可压缩;转筒尺寸按比例增大50％;答：根据题给条件,转筒真空过滤机生产能力的表达式为而A=πDL转筒尺寸按比例增大50％;新设备的过滤面积为A’=2A=即生产能力为原来的倍,净增125％,需要换设备;9．若分别采用下列各项措施,试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化;已知滤布阻力可以忽略,转筒浸没度增大50％;答：根据题给条件,转筒真空过滤机生产能力的表达式为而A=πDL转筒浸没度增大50％即生产能力净增％;增大浸没度不利于洗涤;10．若分别采用下列各项措施,试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化;已知滤布阻力可以忽略,操作真空度增大50％;答：根据题给条件,转筒真空过滤机生产能力的表达式为而A=πDL操作真空度增大50％增大真空度使为原来的倍,则效果同加大浸没度50％,即生产能力提高了％;加大真空度受操作温度及原来真空度大小的制约;11．若分别采用下列各项措施,试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化;已知滤布阻力可以忽略,转速增大50％;滤浆中固体的体积分率由10％提高至15％;Xv的加大使v加大,两种工况下的v分别为a 则即生产能力以滤液体积计下降％12．若分别采用下列各项措施,试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化;已知滤布阻力可以忽略,滤浆中固相体积分率由10％增稠至15％,已知滤饼中固相体积分率为60％;根据题给条件,转筒真空过滤机生产能力的表达式为而A=πDL升温,使滤液粘度减小50％;再分析上述各种措施的可行性;升温,使粘度下降50％;答：根据题给条件,转筒真空过滤机生产能力的表达式为而A=πDL由式a可知则即可使生产能力提高％;但温度提高,将使真空度难以保持;工业生产中,欲提高生产能力,往往是几个方法的组合;13．何谓流化质量提高流化质量的措施有哪些答：流化质量是指流化床均匀的程度,即气体分布和气固接触的均匀程度;提高流化质量的着眼点在于抑制聚式流化床内在不稳定性,即抑制床层中空穴所引发的沟流、节涌现象;1分布板应有足够的流动阻力;一般其值 ,绝对值不低于;2设置床层的内部构件;包括挡网、挡板、垂直管束等;为减小床层的轴向温度差,挡板直径应略小于设备直径,使固体颗粒能够进行循环流动;3采用小粒径、宽分布的颗粒,细粉能起到“润滑”作用,可提高流化质量;4细颗粒高气速流化床提供气固两相较大的接触面积,改善两相接触的均匀性,同时高气速可减小设备尺寸;五、计算题：3-1 某烧碱厂拟采用重力沉降净化粗盐水,粗盐水密度为31200m kg 黏度为s mPa •3.2,其中固体颗粒可视为球形,密度取32640m kg ;求直径为mm 1.0颗粒的沉降速度;解：在沉降区域未知的情况下,先假设沉降处于层流区,应用斯托克斯公式： 校核流型 2178.0103.212001041.310Re 334<=⨯⨯⨯⨯==---μt p t u d层流区假设成立,s mm u t 41.3=即为所求;3-2 某烧碱厂拟采用重力沉降净化粗盐水,粗盐水密度为31200m kg 黏度为s mPa •3.2,其中固体颗粒可视为球形,密度取32640m kg ;沉降速度为s m 02.0的颗粒直径;解：假设沉降在层流区,()μ182-=p pt gd u ;校核流型 253.2103.2120002.01042.2Re 34>=⨯⨯⨯⨯==--μt p t u d原假设不成立;设沉降为过渡区;()()()m g u d p t p 46.116.034.04.16.116.04.04.11059.21200264081.9103.21200153.002.0153.0--⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛= μ校核流型 70.2103.2120002.01059.2Re 34=⨯⨯⨯⨯==--μt p t u d 过渡区假设成立,mm d p 259.0=即为所求;3-3 长3m 、宽、高2m 的降尘室与锅炉烟气排出口相接;操作条件下,锅炉烟气量为s m 35.2,气体密度为3720.0m kg ,黏度为s Pa •⨯-5106.2,飞灰可看作球型颗粒,密度为32200m kg ;求临界直径;解： s m BL V u tc 347.034.25.2max =⨯==假设沉降处于层流区, 校核流型 2834.0106.2720.0347.01068.8Re 55<=⨯⨯⨯⨯==--μtc pc t u d 故m d pc μ8.86=即为所求;3-4 长3m 、宽、高2m 的降尘室与锅炉烟气排出口相接;操作条件下,锅炉烟气量为m 35.2,气体密度为3720.0m kg ,黏度为s Pa •⨯-5106.2,飞灰可看作球型颗粒,密度为32200m kg ;要求m μ75以上飞灰完全被分离下来,锅炉的烟气量不得超过多少;解：已知m μ75,由上题知沉降必在层流区; 校核气流速度： s m s m BH V u 5.139.024.287.1max <≈⨯==3-5 过滤固相浓度%1=c 的碳酸钙悬浮液,颗粒的真实密度32710m kg p = ,清液密度31000m kg = ,滤饼含液量46.0=ϖ,求滤饼与滤液的体积比ν;解： 设滤饼的表现密度为c ,3m kg ,且颗粒与液体均不可压缩,则根据总体积为分体积之和的关系,可得：所以：31517100046.0271046.011m kg c =⎪⎭⎫⎝⎛+-= 每获得31m 滤液,应处理的悬浮液体积为()ν+1,其中固体颗粒的质量为：()p c ν+1每获得31m 滤液得到的滤饼质量为()c ν,其中固体颗粒的质量为：()ϖν-1c 射固体颗粒全部被截留,则()()C B =,有()pc pc c --=ϖν1将已知值代入上式：()30342.0271001.046.011517271001.0m =⨯--⨯⨯=ν滤饼/3m 滤液;3-6 过滤面积为25m 的转股真空过滤机,操作真空度为a kp 54,浸没度为1/3,每分钟转数为;操作条件下的过滤常数K 为s m 26109.2-⨯,e q 为233108.1m m -⨯,求()h m V t 3;解：()⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⨯-⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯=---3236108.1108.118.0109.23160518.060t V3-7 一填充床含有不同大小的颗粒,计mm 10的占15%,mm 20的占25%,mm 40的占40%,mm 70的占20%,以上均为质量百分率;设球型度均为,试计算平均等比表面积当量直径;解：筛分法得到的颗粒尺寸为等比表面积当量直径ai d ,则平均等比表面积当量直径为3-8 以圆柱形烟囱高m 30,直径m 0.1,当风以每小时km 50横向掠过时,试求拽力系数与该烟囱所受的拽力,设空气温度C ︒25;解： C ︒25空气：3185.1m kg = ,cP 31035.18-⨯=μ 空气的流速：s m u 89.133600/10503=⨯= 查拽力系数图,对圆柱体38.0=ξ拽力：()N u Ap F D 130389.13185.121300.138.0222=⨯⨯⨯⨯⨯=••= ξ 3-9 密度为32000m kg 的圆球在C ︒20的水中沉浮,试求其在服从斯托克斯范围内的最大直径和最大沉降速度;解：C ︒20水：32.998m kg = ,s Pa •⨯=-310005.1μ 颗粒：32000m kg s =在斯托克斯定律范围内：1Re ≤=μud p p即110005.12.9983≤⨯⨯-u d p取1Re =p ,则s m m u d p /10006.16•⨯=•- 又()23254330010005.11881.92.9982000p pt d d u =⨯⨯⨯-=-3-10 一种测定黏度的仪器由一钢球和玻璃筒组成;测试是筒内装被测液体,记录钢球下落一定距离的时间,球的直径为mm 6,下落距离为mm 20,测试一种糖浆时,记下的时间间隔为s 32.7,此糖浆的密度为3/1300m kg ,钢球的密度为3/7900m kg ,求此糖浆的黏度;解：钢球的沉降速度：s m H u tt /0273.032.72.0===τ 设沉降处于层流区,根据斯托克斯定律： 核1045.074.413000273.0006.0Re :Re <=⨯⨯==μt s p p u d所以,假设在层流区沉降正确,糖浆的黏度为cP 4740;3-11 试求密度为3/2000m kg 的球型粒子在C ︒15空气中自由沉降室服从斯托克斯定律的最大粒径;解：C ︒15空气：3/226.1m kg = ,s Pa •⨯=-3100179.0μ当1Re =p 时,()μμ182gd d u s s s t -== 3-12 试求密度为3/2000m kg 的球型粒子在C ︒15空气中自由沉降室服从牛顿定律的最小颗粒直径;解：C ︒15空气：3/226.1m kg = ,s Pa •⨯=-3100179.0μ服从牛顿定律的最小颗粒直径：1000Re ==μst p d u同时()g d d u ss s t -==74.11000μ3-13 某悬浮液在以过滤面积为2500cm 的恒压压滤机内进行试验,所用真空度为mmHg 500柱,在十分钟内获得滤液为ml 500,求过滤常数K 及k ;滤饼不可压缩,滤布阻力不计解：因滤布阻力不计,则过滤常数为 又滤饼不可压缩,则3-14 某板框压滤机在恒压过滤一小时后,共获得滤液311m ,停止过滤后用33m 清水其黏度与滤液相同于同样压力下对滤饼进行洗涤;设滤布阻力可忽略,求洗涤时间;解：因洗涤水黏度与滤液黏度相同,洗涤压差也与过滤压差相同,且滤布阻力可忽略,则洗涤时间为3-15 用一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液,要求经过三个小时能获得34m 滤液,若已知过滤常数h m K /1048.123-⨯=,滤布阻力略不计,若滤框尺寸为mm mm mm 3010001000⨯⨯,则需要滤框和滤板各几块;解：滤布阻力忽略不计时恒压过滤方程 故过滤面积230.6031048.14m K V A =⨯⨯==-τ框数30112602=⨯⨯==ab A n 板数311=+n3-16 用一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液,要求经过三个小时能获得34m 滤液,若已知过滤常数h m K /1048.123-⨯=,滤布阻力略不计,过滤终了用水进行洗涤,洗涤水黏度与滤液相同,洗涤压力与过滤压力相同,若洗涤水量为34.0m ,求洗涤时间;解：因洗涤水黏度与滤液相同,洗涤压力与过滤压力相同,介质阻力可忽略,则洗涤时间为：3-17 用一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液,要求经过三个小时能获得34m 滤液,若已知过滤常数h m K /1048.123-⨯=,滤布阻力略不计,若辅助时间为一小时,求该压滤机的生产能力; 解：压滤机生产能力为3-18 一只含尘气体中尘粒的密度为3/2300m kg ,气体流率为h m /10003,密度为3/674.0m kg ,黏度为26/106.3m s N •⨯-;采用标准型旋风分离器进行除尘,若分离器的直径为mm 400,估算临界粒径;解：标准型旋风分离器的结构尺寸为 1.044.04===D B ,m D A 2.024.02=== 进口气速：s m B A V u s /9.132.01.03600/1000=⨯=•=,取5.3=N 故临界直径：m m u N B d s c μπμ6.9106.99.1323005.314.31.0106.39965=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==-- 3-19 一只含尘气体中尘粒的密度为3/2300m kg ,气体流率为h m /10003,密度为3/674.0m kg ,黏度为26/106.3m s N •⨯-;采用标准型旋风分离器进行除尘,若分离器的直径为mm 400,估算气体的阻力;解： 标准型旋风分离器的结构尺寸为 1.044.04===D B ,m D A 2.024.02=== 标准型旋风分离器()82/4.01.02.01616221=⨯⨯==D AB ζ阻力：O mmH m N u P 22221.53/5219.13674.021821==⨯⨯⨯=•=∆ ζ3-20 用一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液,要求经过三个小时能获得34m 滤液,若已知过滤常数h m K /1048.123-⨯=,滤布阻力略不计,1若滤框尺寸为mm mm mm 3010001000⨯⨯,则需要滤框和滤板各几块;2过滤终了用水进行洗涤,洗涤水黏度与滤液相同,洗涤压力与过滤压力相同,若洗涤水量为34.0m ,求洗涤时间;解：滤布阻力忽略不计时恒压过滤方程故过滤面积230.6031048.14m K V A =⨯⨯==-τ 框数30112602=⨯⨯==ab A n 板数311=+n2因洗涤水黏度与滤液相同,洗涤压力与过滤压力相同,介质阻力可忽略,则洗涤时间为：。
(完整版)新版化工原理习题答案(03)第三章非均相混合物分离及固体流态化-题解
第三章 非均相混合物分离及固体流态化1．颗粒在流体中做自由沉降，试计算（1）密度为2 650 kg/m 3，直径为0.04 mm 的球形石英颗粒在20 ℃空气中自由沉降，沉降速度是多少？（2）密度为2 650 kg/m 3，球形度6.0=φ的非球形颗粒在20 ℃清水中的沉降速度为0.1 m/ s ，颗粒的等体积当量直径是多少？（3）密度为7 900 kg/m 3，直径为6.35 mm 的钢球在密度为1 600 kg/m 3的液体中沉降150 mm 所需的时间为7.32 s ，液体的黏度是多少？解：（1）假设为滞流沉降，则：2s t ()18d u ρρμ-= 查附录20 ℃空气31.205kg/m ρ=，s Pa 1081.15⋅⨯=-μ，所以，()()()m 1276.0s m 1081.11881.9205.126501004.018523s 2t =⨯⨯⨯-⨯⨯=-=--μρρg d u 核算流型：3t 51.2050.12760.04100.3411.8110du Re ρμ--⨯⨯⨯===<⨯ 所以，原假设正确，沉降速度为0.1276 m/s 。
（2）采用摩擦数群法()()s 123t 523434 1.81102650 1.2059.81431.93 1.2050.1g Re u μρρξρ---=⨯⨯-⨯==⨯⨯ 依6.0=φ，9.431Re 1=-ξ，查出：t e t 0.3u d Re ρμ==，所以： 55e 0.3 1.8110 4.50610m 45μm 1.2050.1d --⨯⨯==⨯=⨯ （3）假设为滞流沉降，得：2s t()18d g u ρρμ-= 其中 s m 02049.0s m 32.715.0t ===θh u将已知数据代入上式得：()s Pa 757.6s Pa 02049.01881.91600790000635.02⋅=⋅⨯⨯-=μ 核算流型t 0.006350.020*******.0308116.757du Re ρμ⨯⨯===< 2．用降尘室除去气体中的固体杂质，降尘室长5 m ，宽5 m ，高4.2 m ，固体杂质为球形颗粒，密度为3000 kg/m 3。
化工原理分章试题与解答 第三章分析
第三章一、填空题1．某颗粒的重力沉降服从斯托克斯定律，若在水中的沉降速度为u 1,在空气中为u 2，则u 1 u 2；若在热空气中的沉降速度为u 3，冷空气中为u 4，则u 3 u 4。
(＞，＜，＝) 答：μρρ18)(2-=s t g d u ，因为水的粘度大于空气的粘度，所以21u u <热空气的粘度大于冷空气的粘度，所以43u u <2．用降尘室除去烟气中的尘粒，因某种原因使进入降尘室的烟气温度上升，若气体质量流量不变，含尘情况不变，降尘室出口气体含尘量将 （上升、下降、不变），导致此变化的原因是1） ；2） 。
答：上升，原因：粘度上升，尘降速度下降；体积流量上升，停留时间减少。
3．含尘气体在降尘室中除尘，当气体压强增加，而气体温度、质量流量均不变时，颗粒的沉降速度 ，气体的体积流量 ，气体停留时间 ，可100%除去的最小粒径min d 。
（增大、减小、不变） 答：减小、减小、增大，减小。
ρξρρ3)(4-=s t dg u ，压强增加，气体的密度增大，故沉降速度减小， 压强增加，p nRTV =，所以气体的体积流量减小，气体的停留时间A V L u L t s /==，气体体积流量减小，故停留时间变大。
最小粒径在斯托克斯区)(18min ρρμ-=s t g u d ，沉降速度下降，故最小粒径减小。
4．一般而言，同一含尘气以同样气速进入短粗型旋风分离器时压降为P 1，总效率为1η，通过细长型旋风分离器时压降为P 2，总效率为2η，则：P 1 P 2，1η 2η。
答：小于，小于5．某板框过滤机恒压操作过滤某悬浮液，滤框充满滤饼所需过滤时间为τ，试推算下列情况下的过滤时间τ'为原来过滤时间τ的倍数：1）0=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ；2）5.0=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ；3）1=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ；1）0. 5；2）0.707；3）1s p -∆∝1)/(1τ，可得上述结果。
化工原理期末考试第三章练习题及答案
第三章 非均相物系分离一、填空1．描述单个非球形颗粒的形状和大小的主要参数为 球形度 ， 当量直径 。
2．固体颗粒在气体中自由沉降时所受的力有 重力 ， 浮力 ， 阻力力。
固体颗粒的自由沉降分为 加速 阶段、 匀速 阶段。
3．降尘室的设计原则是 气体的停留时间 大于等于颗粒的沉降时间。
4．理论上降尘室的生产能力与 底面积 和 沉降速度 有关，而与 高度 无关。
5．过滤方式主要有 饼层过滤 、 深床过滤 、 膜过滤 。
6．板框过滤机由810mm ×810 mm ×25 mm 的20个框组成，则其过滤面积为 。
7．板框过滤机处理某悬浮液，已知过滤终了时的过滤速率E d dV )(θ为0.04s m /3，先采用横穿洗涤法洗涤10min ，洗涤时操作压力差与过滤时相同，洗水和滤液为相同温度的水，则洗涤速率W d dV )(θ为 0.01 s m /3，所消耗的洗水的体积为 6 3m 。
9．用38个635mm ×635 mm ×25 mm 的框构成的板框过滤机过滤某悬浮液，操作条件下的恒压过滤方程为：θ4210306.0-⨯=+q q ，式中q 的单位s m /3，θ的单位是秒。
则过滤常数K= ，e V = 。
10．流体通过固体颗粒床层时，当气体大于 临界速度 速度、小于 颗粒带出 速度时，固体颗粒床层为流化床。
11．流化床的两种流化形式为 、 。
12．流化床的不正常现象有 腾涌 、 沟流 。
13. 气力输送按气流压力分类，可分为 吸引式 和 压送式 。
按气流中固相浓度分类，可分为 稀相输送 和 密相输送 。
二、选择1.颗粒的球形度越 ② ， 说明颗粒越接近于球形。
①接近0 ②接近 1 ③ 大2. 在重力场中，微小颗粒的沉降速度与 ④ 无关。
①颗粒的几何形状 ， ②颗粒的几何尺寸 ， ③流体与颗粒的密度 ④流体流速3.处于理想流化床的流化床阶段，随着气速的增大，床层高度： ① ，床层压降③ 。
经典化工原理考试题及答案
化工原理考试题及答案第三章非均相分离姓名____________班级____________学号_____________成绩______________一、填空题：1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指 ______________________________。
***答案*** 固体微粒，包围在微粒周围的液体2.（3分）悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。
当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。
此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。
***答案*** 重力、阻力、浮力代数和为零沉降速度3.（2分）自由沉降是 ___________________________________ 。
***答案*** 沉降过程颗粒互不干扰的沉降4.（2分）当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。
球形粒子的球形度为_________ 。
***答案*** 小 15.（2分）沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在 _________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。
***答案*** 重离心沉积6.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。
滞流沉降时，其阻力系数=____________.***答案*** 粒子所受合力的代数和为零 24/ Rep7.（2分）降尘宝做成多层的目的是____________________________________ 。
***答案*** 增大沉降面积，提高生产能力。
8.（3分）气体的净制按操作原理可分为________________________________________________________.旋风分离器属_________________ 。
新版化工原理习题答案(03)第三章_非均相混合物分离与固体流态化_题解
第三章非均相混合物分离及固体流态化1 .颗粒在流体中做自由沉降，试计算（1）密度为2 650 kg/m3，直径为0.04 mm的球形石英颗粒在 20 C 空气中自由沉降，沉降速度是多少？ （ 2 ）密度为2 650 kg/m 3,球形度 0.6的非球形颗粒在 20 C 清水中的沉降速度为 0.1 m/ s ，颗粒的等体积当量直径是多少？ （ 3）密度为7 900 kg/m 的液体中沉降150 mm 所需的时间为解：（1 ）假设为滞流沉降，则：d 2（ s）U t—183 20.04 10 3 1818 1.81 10 5核算流型:查附录20 C 空气31.205kg/m,1.81 10 5 Pa s ，所以,Re du t1.205 0.1276 0.04 10 3 1.81 10 50.34 所以，原假设正确，沉降速度为（2 ）采用摩擦数群法 0.1276 m/s s g 2 3 3 U t4 1.81 105 2650 Re 1- 1依 0.6, Re 1 431.9 , ,0.3 1.81 10 5 d e1.205 0.1(3 )假设为滞流沉降，得:d 2( s )g 18u t0.13431.9查出：Utde / R q ( 4.506105m 451.205 9.81 3 1.2052所以:其中u t h 0.15 7.32m s 0.02049m s 将已知数据代入上式得： 0.006352 7900 1600 9.81Pa s 18 0.02049 6.757Pa s核算流型 Re 4 O'00635O'02049 16006.7572 •用降尘室除去气体中的固体杂质，降尘室长 球形颗粒，密度为 3000 kg/m3。
气体的处理量为 0.030815 m , 3000 宽5 m ，高4.2 m ，固体杂质为（标准）m 3/h 。
试求理论上能完3，直径为6.35 mm 的钢球在密度为 1 600 kg/m7.32 s ，液体的黏度是多少?18 2650 12059^ms 0.1276ms全除去的最小颗粒直径。
(整理)第三章习题化工原理
第三章沉降与过滤一、填空题或选择1.悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指 ______________________________。
***答案*** 固体微粒，包围在微粒周围的液体2.含尘气体中的尘粒称为（）。
A. 连续相；B. 分散相；C. 非均相。
***答案*** B3.悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。
当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。
此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。
***答案*** 重力、阻力、浮力代数和为零沉降速度4.自由沉降是 ___________________________________ 。
***答案*** 沉降过程颗粒互不干扰的沉降5.当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。
球形粒子的球形度为_________ 。
***答案*** 小 16.沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在 _________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。
***答案*** 重离心沉积7.球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。
滞流沉降时，其阻力系数=____________.***答案*** 粒子所受合力的代数和为零 24/ Rep8.降尘宝做成多层的目____________________________________ 。
***答案*** 增大沉降面积，提高生产能力。
9.气体的净制按操作原理可分为________________________________________________________.旋风分离器属_________________ 。
化工原理考试题及答案
第三章沉降与过滤一、填空题或选择1.悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指 ______________________________。
***答案*** 固体微粒，包围在微粒周围的液体2.含尘气体中的尘粒称为（）。
A. 连续相；B. 分散相；C. 非均相。
***答案*** B3.悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。
当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。
此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。
***答案*** 重力、阻力、浮力代数和为零沉降速度4.自由沉降是 ___________________________________ 。
***答案*** 沉降过程颗粒互不干扰的沉降5.当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。
球形粒子的球形度为_________ 。
***答案*** 小 16.沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在 _________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。
***答案*** 重离心沉积7.球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。
滞流沉降时，其阻力系数=____________.***答案*** 粒子所受合力的代数和为零 24/ Rep8.降尘宝做成多层的目____________________________________ 。
***答案*** 增大沉降面积，提高生产能力。
9.气体的净制按操作原理可分为________________________________________________________.旋风分离器属_________________ 。
化工原理第3章课后习题参考答案
第三章非均相物系的分离和固体流态化3. 在底面积为40m²的除尘室内回收气体中的球形固体颗粒。
气体的处理量为3600m³/h，固体的密度ρs=3600kg/m³，操作条件下气体的密度ρ=1.06kg/m³，粘度为3.4×10-5Pa•s。
试求理论上完全除去的最小颗粒直径。
解：理论上完全除去的最小颗粒直径与沉降速度有关。
需根据沉降速度求。
1）沉降速度可根据生产能力计算ut = Vs/A= (3600/3600)/40 = 0.025m/s （注意单位换算）2）根据沉降速度计算理论上完全除去的最小颗粒直径。
沉降速度的计算公式与沉降雷诺数有关。
（参考教材P148）。
假设气体流处在滞流区则可以按ut = d2（ρs- ρ）g/18μ进行计算∴dmin2 = 18μ/（ρs- ρ）g ·ut可以得到dmin= 0.175×10-4 m=17.53）核算Ret = dminutρ/μ< 1 ，符合假设的滞流区∴能完全除去的颗粒的最小直径d = 0.175×10-4 m = 17.5 μm5. 含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m³，气体流量为1000m³/h，粘度为3.6×10-5Pa•s密度为0.674kg/m³，采用如图3-8所示的标准型旋风分离器进行除尘。
若分离器圆筒直径为0.4m，试估算其临界直径，分割粒径及压强降。
解：P158图3-7可知，对标准旋风分离器有：Ne = 5 ，ξ= 8.0 B = D/4 ，h = D/2(1) 临界直径根据dc = [9μB/(πNeρsui )]1/2 计算颗粒的临界直径其中：μ=3.6×10-5Pa•s；B = D/4=0.1m；Ne = 5；ρs=2300kg/m³；将以上各参数代入，可得dc = *9μB/(πNeρsui )+1/2 = *9×3.6×10×0.25×0.4/(3.14×5×2300×13.89)+1/2= 8.04×10-6 m = 8.04 μm（2）分割粒径根据d50 = 0.27[μD/ut（ρs- ρ）]1/2 计算颗粒的分割粒径∴d50 = 0.27[3.6×10-5×0.4/(13.889×2300)]1/2= 0.00573×10-3m = 5.73μm（3）压强降根据△P = ξ·ρui2/2 计算压强降∴△P = 8.0×0.674×13.8892/2 = 520 Pa7、实验室用一片过滤面积为0.1m2的滤叶对某种颗粒在水中的悬浮液进行实验，滤叶内部真空读为500mmHg，过滤5min的滤液1L，又过滤5min的滤液0.6L，若再过滤5min得滤液多少？已知：恒压过滤，△P =500mmHg ，A=0.1m，θ1=5min时，V1=1L；θ2=5min+5min=10min 时，V2=1L+0.6L=1.6L求：△θ3=5min时，△V3=？解：分析：此题关键是要得到虚拟滤液体积，这就需要充分利用已知条件，列方程求解思路：V2 + 2VVe= KA2θ（式中V和θ是累计滤液体积和累计过滤时间），要求△V3，需求θ3=15min时的累计滤液体积V3=？则需先求Ve和K。
化工原理第三章习题及答案
第三章 机械分离一、名词解释（每题2分）1. 非均相混合物物系组成不同，分布不均匀，组分之间有相界面2. 斯托克斯式r u d u ts r 2218)(⋅-=μρρ3. 球形度s ϕ非球形粒子体积相同的球形颗粒的面积与球形颗粒总面积的比值4. 离心分离因数离心加速度与重力加速度的比值5. 临界直径dc离心分离器分离颗粒最小直径6．过滤利用多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作7. 过滤速率单位时间所产生的滤液量8. 过滤周期间歇过滤中过滤、洗涤、拆装、清理完成一次过滤所用时间9. 过滤机生产能力过滤机单位时间产生滤液体积10. 浸没度转筒过滤机浸没角度与圆周角比值二、单选择题（每题2分）1、自由沉降的意思是_______。
Ａ颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计Ｂ颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度Ｃ颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用Ｄ颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程D 2、颗粒的沉降速度不是指_______。
Ａ等速运动段的颗粒降落的速度Ｂ加速运动段任一时刻颗粒的降落速度Ｃ加速运动段结束时颗粒的降落速度Ｄ净重力（重力减去浮力）与流体阻力平衡时颗粒的降落速度B3、对于恒压过滤_______。
A 滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的√2倍B 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍C 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍D 当介质阻力不计时,滤液体积增大一倍,则过滤时间增大至原来的4倍D4、恒压过滤时，如介质阻力不计，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___ 。
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2倍Ｄ增大至原来的1.5倍C5、以下过滤机是连续式过滤机_______。
Ａ箱式叶滤机Ｂ真空叶滤机Ｃ回转真空过滤机Ｄ板框压滤机 C6、过滤推动力一般是指______。
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B7、回转真空过滤机中是以下部件使过滤室在不同部位时，能自动地进行相应的不同操作：______。
化工原理分章试题与解答 第三章
第三章一、填空题1．某颗粒的重力沉降服从斯托克斯定律，若在水中的沉降速度为u 1,在空气中为u 2，则u 1 u 2；若在热空气中的沉降速度为u 3，冷空气中为u 4，则u 3 u 4。
(＞，＜，＝) 答：μρρ18)(2-=s t g d u ，因为水的粘度大于空气的粘度，所以21u u <热空气的粘度大于冷空气的粘度，所以43u u <2．用降尘室除去烟气中的尘粒，因某种原因使进入降尘室的烟气温度上升，若气体质量流量不变，含尘情况不变，降尘室出口气体含尘量将 （上升、下降、不变），导致此变化的原因是1） ；2） 。
答：上升，原因：粘度上升，尘降速度下降；体积流量上升，停留时间减少。
3．含尘气体在降尘室中除尘，当气体压强增加，而气体温度、质量流量均不变时，颗粒的沉降速度 ，气体的体积流量 ，气体停留时间 ，可100%除去的最小粒径min d 。
（增大、减小、不变）答：减小、减小、增大，减小。
ρξρρ3)(4-=s t dg u ，压强增加，气体的密度增大，故沉降速度减小， 压强增加，p nRTV =，所以气体的体积流量减小，气体的停留时间A V L u L t s /==，气体体积流量减小，故停留时间变大。
最小粒径在斯托克斯区)(18min ρρμ-=s t g u d ，沉降速度下降，故最小粒径减小。
4．一般而言，同一含尘气以同样气速进入短粗型旋风分离器时压降为P 1，总效率为1η，通过细长型旋风分离器时压降为P 2，总效率为2η，则：P 1 P 2，1η 2η。
答：小于，小于5．某板框过滤机恒压操作过滤某悬浮液，滤框充满滤饼所需过滤时间为τ，试推算下列情况下的过滤时间τ'为原来过滤时间τ的倍数：1）0=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ；2）5.0=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ；3）1=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ；1）0. 5；2）0.707；3）1s p -∆∝1)/(1τ，可得上述结果。
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一、填空题1 •某颗粒的重力沉降服从斯托克斯定律，若在水中的沉降速度为U1,在空气中为U2,则U1 _________ U2；若在热空气中的沉降速度为U3,冷空气中为U4,则U3 _________________ U4< (>,<,=)2d g('s - ')ut答：1^ ，因为水的粘度大于空气的粘度，所以U1 ：： U2热空气的粘度大于冷空气的粘度，所以U3 ；：： U42•用降尘室除去烟气中的尘粒，因某种原因使进入降尘室的烟气温度上升，若气体质量流量不变，含尘情况不变，降尘室出口气体含尘量将_________ (上升、下降、不变)，导致此变化的原因是1) ____________________________ ; 2) __________________________ 。
答：上升，原因：粘度上升，尘降速度下降；体积流量上升，停留时间减少。
3•含尘气体在降尘室中除尘，当气体压强增加，而气体温度、质量流量均不变时，颗粒的沉降速度____________ ，气体的体积流量___________ ，气体停留时间_____ ，可100%除去的最小粒径d min_____________________ 。
(增大、减小、不变)答：减小、减小、增大，减小。
U t，压强增加，气体的密度增大，故沉降速度减小,气体的停留时间U V s /A，气体体积流量减小，故停留时间变大。
4•一般而言，同一含尘气以同样气速进入短粗型旋风分离器时压降为P i ,总效率为1，通过细长型旋风分离器时压降为 P 2,总效率为2，贝归P i5 •某板框过滤机恒压操作过滤某悬浮液，滤框充满滤饼所需过滤时间为T ，试推 F 列情况下的过滤时间「为原来过滤时间T 的倍数:："/（巾）2，可得上述结果。
压强增加，P ，所以气体的体积流量减小,dmin二1&U最小粒径在斯托克斯区.g （亠-'），沉降速度下降，故最小粒径减小。
P 2,1) s=0，压差提高一倍，其他条件不变, T；2) s=0.5，压差提高一倍，其他条件不变, 3) s = 1，压差提高一倍，其他条件不变, 1) 0. 5; 2) 0.707; 3) 16•某旋风分离器的分离因数k=100,旋转半径R=0.3m,则切向速度u t =m/s 。
答：17.1m/s7 •对板框式过滤机，洗涤面积 A 和过滤面积A 的定量关系为，洗水走过的A 1 A dV ） 1（dV ） 答案：_2A ； Lw =2L ；（齐）W= ：（dT ）E8 •转筒真空过滤机，转速越大，则生产能力就越 ________ ，每转一周所获得的滤 液量就越 ______ ，形成的滤饼厚度越 _______ ，过滤阻力越 ______ 。
答案：大；少；薄；小分析：由转筒真空过滤机的生产能力Q =4 6 5K n（忽略介质阻力）9.一降尘室长5M,宽2.5M,高1.1M,中间装有10块隔板，隔板间距为0.1M,现颗粒 最小直径10 Jm ,其沉降速度为0.01m/s 欲将最小直径的颗粒全部沉降下来，含尘 气体的最大流速不能超过 _____________ m/s3理由：1）最大生产能力V-11 5 2.5 0.0^ 1.375m /sV 1.375u = ----=-------- = 0.5m / s最大流速 H b 1.1 2.5L H5 0.1u - 0.5m/s或：u U0 u 0.01 10.恒压过滤时，过滤面积不变，当滤液粘度增加时，在相同过滤时间内，过滤常数K 将变 ____ ，滤液体积将变距离L w和滤液在过滤终了时走过的距离L 的定量关系为匹）,洗涤速率（dr WdV和终了时的过滤速率（^）E的定量关系为3将廿1 =20min V 1 =8m 代入，得KA82答：小，小K =2k ：p 1^,k—叽，粘度增加，故K 变小;2 2(V V e)二KA (二Ve )，滤液体积减小 、选择题1 •以下说法正确的是 B 过滤速率与过滤面积的平方成正比 D 过滤速率与滤布阻力成正比答案：B分析：可由过滤基本方程直接求得 dr V e8m 3，若再过滤20min 可再得滤液答案:C分析:由恒压过滤方程v 22VVe = KA 2二由题知Ve=Q 则有 V 2二KA 2'A 过滤速率与过滤面积成正比 C 过滤速率与滤液体积成正比2.用板框过滤机进行恒压过滤,若介质阻力可忽略不计，过滤20min 可得滤液A 8m 3B 4m 33 C 3.3m 33D 11.3m 33贝 y V 2 —V r = 11.3 —8 = 3.3m应注意恒压过滤方程中V 、二是指从初始0起点 态计得的累积量。
3.含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降，理论上完全除去的粒子最小 粒径为30何，现气体的额处理量增大1倍，则该降尘室理论上能完全除去的最 小粒径为 ______ 。
1/2A 2X 30 mB 1/2 X 30C 30D 2 X 30 m答案：D分析：降尘室最大处理量Vs 与能被完全除去最小颗粒的沉降速度 5有以下关V s = Au tdmin4.下面哪个是过滤的推动力答: D贝广2 =40min 时---- 82V2”「20 心心3U t =d 2（「s - '）gA 液体经过过滤机的压强降;B 滤饼两侧的压差;C 介质两侧的压差;D 介质两侧的压差加上滤饼两侧的压差5 •恒压过滤时，当过滤时间增加1倍则过滤速率为原来的_________ 。
（介质阻力可忽略，滤饼不可压缩）A 21/2倍B 2-1/2倍C 2倍D 1/2倍答案：B分析：恒压过滤方程为： 2 q 2qq e 二 Kr (a)dq Kdr - 2(q qe) (b)过滤基本方程为将q e=°代入两式，然后再将（a）代入（b）有dq K 1- =——d v 2、K 二「6•降尘室的生产能力取决于 _。
A 降尘面积和降尘室高度B 沉降面积和能1°°%除去的最小颗粒的沉降速度C 降尘室长度和能1°°%除去的最小颗粒的沉降速度D 降尘室的宽度和长度答：B7•对标准旋风分离器系列，下列说法哪一个是正确的A 尺寸大，则处理量大，但压降大；B尺寸大，则分离效率高，但压降小；C 尺寸小，则处理量小，但分离效率高;D 尺寸小，则分离效率差，但压降大答：C8•设降尘室的长、宽、高分别为L、S、H （单位均为m）,颗粒的沉降速度为u t （m/s）,气体的体积流量为Vs，则颗粒能在降尘室分离的条件是_____ 。
A H/u t > LbH/Vs；B H/u t< LbH/Vs；C L/u t W LbH/Vs；D L/u t > LbH/Vs答：B9._____________________ 下列说法中正确的是oA 离心沉降速度u r和重力沉降速度u t是恒定的；B离心沉降速度u r和重力沉降速度u t不是恒定的；C 离心沉降速度u r不是恒定值，而重力沉降速度 u t是恒定值；D 离心沉降速度u r是恒定值，而重力沉降速度 u t不是恒定值答案：C分析：离心沉降速度 u r随颗粒在离心力场中的位置（R）而变。
而重力沉降速度u t与位置无关。
因为决定u r的是离心加速度R，它是一个变量，与位置有关。
而决定u t的是加速度g，它是一常量。
10.____________________________________________________ 欲对含尘气体进行气固分离，若气体的处理量较大时。
应_____________________ ，可获得较好的分离效果。
A采用一个尺寸较大的旋风分离器B采用多个尺寸较小的旋风分离器串联C 采用多个尺寸较小的旋风分离器并联D不用旋风分离器，该用其它分离设备答：C三、计算题1.用板框压滤机在恒压强差下过滤某种悬浮液，测得过滤方程式为:2 -5 2V +V=5 X 105A29 试求：⑴欲在30min内获得5m滤液，需要边框尺寸为 635mm X 635mm X 25mm的滤框若干个；⑵过滤常数K、q e、玉。
解：1、所需滤框数由已知的过滤时间和相应的滤液体积，利用恒压过滤方程求过滤面积。
再由滤框尺寸确定所需的滤框数将有关数据代入恒压过滤方程式并整理得到又 A =2 0.6352n52+55 10^ 30 60-18.26m22 2n =A/2 0.635 =18.26/2 0.635 = 22.64实取23个框，则实际过滤面积为：A =2 0.635223 =18.55m22、过滤常数K、qe及0e根据恒压过滤方程式确定过滤常数 K、Ve,恒压过滤方程式V22VV e =KA2r与题给恒压过滤方程相比可得，K =5 10$m2/s32V e =1 V e =0.5m2q e 二V e/A =0.5/18.55 =0.027m /m2 2 5入=q e /K = 0.027 /5 10 = 14.6s2 •实验室用一片过滤面积为 0.1m2的滤叶对某种悬浮液进行实验，滤叶内部真空度为8X 104Pa,测出q e为0.01m3/m2,0e为20s，且知每获1升滤液，便在滤叶表面积累1mm厚的滤渣，今选用板框过滤机在 3.2X 105Pa的表压下过滤该悬浮液，所用过滤介质与实验相同，该压滤机滤框为正方形，其边长为810mm，框厚为42mm，共20个框，滤饼不可压缩。
试求：⑴ 滤框完全充满滤饼所需的过滤时间；⑵ 若滤饼洗涤与装卸时间为0.5h,求以滤液体积计的生产能力。
解：1）滤框完全充满滤饼所需的过滤时间B过滤面积：A =212 n= 2 0.812 20 = 26.24m 2 滤饼体积： V c =l 2b n = 0.812 0.042 20 = 0.551m 2q = V =竺！ 0.21m 3/m 2A 26.24 真空度为8>d04Pa ，即也p=8"04Pa q e = 0.01m 3 / m 2, v e= 20sK 命(竺)=0.5 10』(3・2 105) =2 10*m 2/sA p 0.8 汉 1052）过滤机的生产能力4.71m 3/h 0.67 0.53 •某板框压滤机的过滤面积为0.6m 2，在恒压下过滤某悬浮液，3小时后得滤液 60m 3,若滤饼不可压缩，且过滤介质可忽略不计，试求:⑴ 若其他条件不变，过滤面积加倍，可得多少滤液? 0.1 0.001 0.001 =0.1m 3滤饼/m 3滤液 滤液体积=5.51m 30.01220= 0.5 10*m 2/s 0.012上=5s2 10•、2 过滤时间: 丁 _(q q e )2 - =(0.21 0.01)2 / 一5= 2145s = 0.67h 2 10 0.551⑵ 若其他条件不变，过滤时间缩短1.5h,可得多少滤液？⑶ 若其他条件不变，过滤的压差加倍，可得多少滤液？⑷ 若在原表压下过滤3h，用4m3的水洗涤滤饼需多长时间？设滤液与水的性质相近。