化工原理非均相物系的分离和固体流态化习题

8．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 ut（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/ut≥LbH/Vs； B H/ut≤LbH/Vs； C L/ut≤LbH/Vs； D L/ut≥LbH/Vs 。
9．下列说法中正确的是
。
A 离心沉降速度 ur 和重力沉降速度 ut 是恒定的； B 离心沉降速度 ur 和重力沉降速度 ut 不是恒定的； C 离心沉降速度 ur 不是恒定值，而重力沉降速度 ut 是恒定值； D 离心沉降速度 ur 是恒定值，而重力沉降速度 ut 不是恒定值 ，可获得较好
1 2 。
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 为原来过滤时间τ 的倍数： 1） s 0 ，压差提高一倍，其他条件不变， = 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， = τ ； τ ； τ ； m/s。
dq K 1 d 2 K
6.B 7.C 8.B 9.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
2 uT
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。
与题给恒压过滤方程相比可得，
K 5 10 5 m 2 / s
2Ve 1 ， Ve 0.5m 3
q e Ve / A 0.5 / 18 .55 0.027 m 3 / m 2
e q e2 / K 0.027 2 / 5 10 5 14 .6 s
2. 1）滤框完全充满滤饼所需的过滤时间θ
第三章非均相物系的分离和固体流态化
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 (＞，＜，＝) 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 下降、不变） ，导致此变化的原因是 1） ；2） （上升、 。 u2； 若在热空气中的沉降速度为 u3， 冷空气中为 u4， 则 u3 u4。
选择题
1.B 2.C
dV KA2 可由过滤基本方程直接求得 d 2(V Ve )
由恒压过滤方程
V 2 2VVe KA 2
由题知
Ve 0, 则有
V 2 KA2
将 1 20 min V1 8m 代入, 得
3
KA 2
82 20
则 2 40 min 时 则
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 间 ，气体的体积流量 ，气体停留时
，可 100%除去的最小粒径 d m in
。 （增大、减小、不变）
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 P1，总效 率为 1 ，通过细长型旋风分离器时压降为 P2，总效率为 2 ，则：P1 P2 ，
V2 KA2
82 40 11.3m 3 20
V2 V1 11 .3 8 3.3m 3
应注意恒压过滤方程中 V 、 是指从初始 0起点 态计得的累积量。
3. D
分析： 降尘室最大处理量 V s 与能被完全除去最小颗粒的沉降速度 u t 有 以下关系
VS Au t
最大流速
u
V 1.375 0.5m / s H b 1.1 2.5
L H 5 0.1 u 0.5m / s u u u 0 . 01 0 或：
10. 小，小
K 2kp 1 s , k p r ，粘度增加，故 K 变小；
(V Ve ) 2 KA 2 ( e ) ，滤液体积减小。
10．欲对含尘气体进行气固分离，若气体的处理量较大时。应 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
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：
V2+V=5×10-5A2θ 试求： ⑴欲在 30min 内获得 5m3 滤液，需要边框尺寸为 635mm×635mm×25mm 的滤 框若干个； ⑵过滤常数 K、qe、θ e。 2．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 8×104Pa，测出 qe 为 0.01m3/m2，θ e 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 3.2×105Pa 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，
V 5.51 0.21m 3 / m 2 A 26.24
4 4 真空度为 8 10 Pa ，即 p 8 10 Pa
q e 0.01m 3 / m 2， e 20 s
0.012 K 0.5 10 5 m 2 / s e 20
K p K p
6． 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 ut=
7．对板框式过滤机，洗涤面积 AW 和过滤面积 A 的定量关系为
，洗水走过的
dV )W ， 洗涤速率 （ d
距离 Lw 和滤液在过滤终了时走过的距离 L 的定量关系为
dV )E 和终了时的过滤速率 d 的定量关系为 (
框厚为 42mm，共 20 个框，滤饼不可压缩。试求： ⑴ ⑵ 滤框完全充满滤饼所需的过滤时间； 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。
3．某板框压滤机的过滤面积为 0.6m2，在恒压下过滤某悬浮液，3 小时后得滤液 60m3，若滤饼不可压缩，且过滤介质可忽略不计，试求： ⑴ ⑵ ⑶ ⑷ 若其他条件不变，过滤面积加倍，可得多少滤液？ 若其他条件不变，过滤时间缩短 1.5h，可得多少滤液？ 若其他条件不变，过滤的压差加倍，可得多少滤液？ 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
答案
1. 答：
ut d 2 g ( s ) 18 ，因为水的粘度大于空气的粘度，所以 u1 u 2
热空气的粘度大于冷空气的粘度，所以 u 3 u 4
2. 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. 减小、减小、增大，减小。
ut 4dg ( s ) 3 ，压强增加，气体的密度增大，故沉降速度减小，
6. 17.1m/s
7.
Aw 1 1 dV dV A L 2L ( )E )W 2 ； w ; ( d = 4 d
8. 大；少；薄；小
分析：由转筒真空过滤机的生产能力
Q 4 6 5 Kn
( 忽略介质阻力)
3 9. 1)最大生产能力 V 11 5 2.5 0.01 1.375 m / s
6．降尘室的生产能力取决于 Ａ Ｂ Ｃ Ｄ 降尘面积和降尘室高度
沉降面积和能 100%除去的最小颗粒的沉降速度 降尘室长度和能 100%除去的最小颗粒的沉降速度 降尘室的宽度和长度 。
7．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
10.C
计算题
1. 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
A
V 2 V 52 5 18.26m 2 5 10 5 5 10 5 30 60
2 又 A 2 0.635 n
V nRT p ，所以气体的体积流量减小，
t L L u Vs / A ，气体体积流量减小，故停留时间变大。
压强增加，
气体的停留时间
最小粒径在斯托克斯区 4. 小于，小于 5. 0.5 0.707 1
d min
18ut g ( s ) ，沉降速度下降，故最小粒径减小。
1 /(p)1 s ，可得上述结果。
由
Baidu Nhomakorabea
ut
d 2 ( s )g 18
Vs 18 Vs g( s ) A
故
d min
4.D 5.B
分析：恒压过滤方程为：
q 2 2qqe K
（a）
过滤基本方程为
dq K d 2 ( q q e )
(b)
将 qe 0 代入两式，然后再将(a)代入(b)有
K K(
5 p 5 3.2 10 ) 0.5 10 ( ) 2 10 5 m 2 / s 5 p 0.8 10
qe2
2 qe 0.01 2 e 5s K 2 10 5
质相近。 4．用小型板框压滤机对某悬浮液进行恒压过滤试验，过滤压强差为 150kPa， 测得过滤常数 k=2.5×10-4m2/s，qe =0.02m3/m2 。今拟用一转筒真空过滤机过滤 该悬浮液，过滤介质与试验时相同，操作真空度为 60kPa，转速为 0.5r/min，转 筒的浸没度为 1/3。若要求转筒真空过滤机的生产能力为 5m3 滤液/h，试求转筒 真空过滤机的过滤面积。已知滤饼不可压缩。
。 ，每转一周所获得的滤 。
8．转筒真空过滤机，转速越大，则生产能力就越 液量就越 ，形成的滤饼厚度越
，过滤阻力越
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 m ,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/s。 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 二、选择题 １．以下说法正确的是 Ａ Ｃ 。 Ｂ Ｄ 过滤速率与过滤面积的平方成正比 过滤速率与滤布阻力成正比 ，滤液体积将变 。
n A / 2 0.6352 18.26 / 2 0.6352 22.64
实取 23 个框，则实际过滤面积为：
A 2 0.6352 23 18.55m 2
2)过滤常数 K、qe 及θ e 根据恒压过滤方程式确定过滤常数 K、Ve， 恒压过滤方程式
V 2 2VVe KA 2
４．下面哪个是过滤的推动力 Ａ Ｃ 液体经过过滤机的压强降； 介质两侧的压差；
。 Ｂ Ｄ 滤饼两侧的压差； 介质两侧的压差加上滤饼两侧的压差 。 （介质阻力
５．恒压过滤时，当过滤时间增加１倍则过滤速率为原来的 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
2 2 2 过滤面积： A 2l n 2 0.81 20 26.24m
2 2 2 滤饼体积： Vc l bn 0.81 0.042 20 0.551 m

0.1 0.001 0.1m 3滤饼 / m 3滤液 0.001
滤液体积
q
V
Vc


0.551 5.51m 3 0.1
过滤速率与过滤面积成正比 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 8m3，若再过滤 20min 可再得滤液 Ａ 8m3 Ｂ 4m3 Ｃ 。 3.3m3 Ｄ 11.3m3
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 30μ m， 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 A 2×30μ m 。 B 1/2×30μ m C 30μ m D 21/2×30μ m