(完整版)化工原理-第五章-颗粒的沉降和流态化
化工原理-第五章-颗粒的沉降和流态化
化工原理-第五章-颗粒的沉降和流态化一、选择题1、 一密度为7800 kg/m 3 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 D （设沉降区为层流）。
⋅A 4000 mPa·s ； ⋅B 40 mPa·s ； ⋅C 33.82 Pa·s ； ⋅D 3382 mPa·s2、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 ．m μ302⨯；B 。
m μ32/1⨯；C 。
m μ30；D 。
m μ302⨯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 。
DA ． 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 C 无关。
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 。
第五章颗粒的沉降和流态化
4d p g (ρ p − ρ) 3ρζ
，而阻力系数 ζ = f (
d put ρ µ
) 分三段区
域表达，
d p ut ρ µ
为判据。在计算沉降速度时，待求变量在判据中，需要先设沉降区域，算
完后再验证 Re，是否在该区。 3 3 例 2 现有一密度为 2500kg/m ,直径为 0.5mm 的尼龙珠放在密度为 800kg/m 的某液体中自由 -3 沉降,测得自由沉降速度为 7.5×10 m/s,试求此液体的粘度。 解：设 Re<2,则由斯托克斯沉降公式可得
5-15
由于离心力∝ ω2 r =
uc2 ，当 uc 一定时,通常以减小半径 r 来提高离心力，所以，设备常为 r
2
细长形。沉降速度计算中，只要以 ω r 代替 g 即可。如斯托克斯区沉降
ut =
2 dp (ρ p − ρ)
18µ
ω2 r
5-16
2．旋风分离器 旋风分离器(旋液分离器)的工作原理是，含尘气体从上部切向进入，利用气流速度 u 产生旋转场，颗粒被沉降至壁后滑下，进入灰斗，气体在中心处旋转向上，从中心管向上流 出。 1）评价其性能的主要指标： ①分离效率 总效率 η0 =
Re=500~2×105
5-3
牛顿区
ζ = 0.44 ，
5-4
3．颗粒沉降速度 颗粒在自由沉降过程中,曳力、 重力、 浮力三者达到平衡时的相对运动速度称为颗粒(自 由)沉降速度 ut。由力平衡可得
π 3 π π 2 ρut2 d pρ p g − d 3 ρ g − ζ =0 dp p 4 2 6 6
Re<2 时,斯托克斯区
2 dp (ρ p − ρ) g
5-5
ut =
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化工原理-第五章-颗粒的沉降和流态化一、选择题1、 一密度为7800 kg/m 3 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 D （设沉降区为层流）。
⋅A 4000 mPa·s ； ⋅B 40 mPa·s ； ⋅C 33.82 Pa·s ； ⋅D 3382 mPa·s2、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 ．m μ302⨯；B 。
m μ32/1⨯；C 。
m μ30；D 。
m μ302⨯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 。
DA ． 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 C 无关。
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 。
第5章 颗粒的沉降和流态化
u 2
与流速一次方成正比。
湍流时（newton区）： 2 4 与流速平方成正比。 FD Ap
u 2
0.44
dp
2
u 2
2
0.055 d p 2u 2
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7
第5章 颗粒的沉降与流态化
5.2.2 静止流体中颗粒的自由沉降 受力分析
清液
第5章 颗粒的沉降与流态化
5.3.2 离心沉降设备
离心沉降的目的：对密度小或直径较小的颗粒，因其 质量力较小，很难用重力沉降法从流体中除去。
离心沉降原理
离心沉降利用沉降设备使流体和颗粒旋转，在离心力作用下， 由于流体和颗粒间存在密度差，所以颗粒沿径向与流体产生 相对运动，从而使颗粒和流体分离。
第5章 颗粒的沉降与流态化
球形颗粒在重力场中
球形颗粒 m=dp p /6
3
浮力 Fb 曳力 FD
3 Fg d p g 重力方向向下 6 重力 Fg 3 Fb d g 浮力方向向上 6 颗粒在流体中沉降时受力 u 2 FD AP 阻力方向向上(与颗粒运动方向相反) 2 AP d 2 m2 4 ..........曳力系数(无因次) AP ........颗粒在垂直于其运动方向的平面上的投影面积
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第5章 颗粒的沉降与流态化
1 旋风分离器
（1）基本结构：是一种 最简单的旋风分离器，主 要由进气管、上圆筒、下 部的圆锥筒、中央升气管 组成。
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第5章 颗粒的沉降与流态化
华东理工大学考研专用 第五章 颗粒的沉降和流态化
第五章颗粒的沉降和流态化<返回上一页>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3 ．粒子沉降受到的流体曳力 ________ 。
（Ａ）恒与沉降速度的平方成正比（Ｂ）与颗粒的表面积成正比（Ｃ）与颗粒的直径成正比（Ｄ）在滞流区与沉降速度的一次方成正比4 ．流化的类型有 _______ 。
（Ａ）散式流化和均匀流化（Ｂ）聚式流化和散式流化（Ｃ）聚式流化和鼓泡流化（Ｄ）浓相流化和稀相流化5 ．流化床的压降随气速变化的大致规律是 _________ 。
（Ａ）起始随气速增大而直线地增大（Ｂ）基本上不随气速变化（Ｃ） D p ∝ ? u （Ｄ）D p ∝ u 26 ．在讨论旋风分离器分离性能时，分割直径这一术语是指 _________ 。
（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 50% 分离出来的颗粒的直径（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 __________ 。
（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 ．降尘室的生产能力 __________ 。
（Ａ）只与沉降面积 A 和颗粒沉降速度 u T 有关（Ｂ）与 A ， u T 及降尘室高度 H 有关（Ｃ）只与沉降面积 A 有关（Ｄ）只与 u T 和 H 有关本章自测题答案：1.D；2.B；3.D；4.B；5.B；6.C；7.D；8.A。
化工原理颗粒的沉降和流态化典型例题题解
第5章颗粒的沉降和流态化【例1】落球粘度计。
使用光滑小球在粘性液体中的自由沉降测定液体的粘度。
现有密度为8010kg/m 3、直径0.16mm 的钢球置于密度为980kg/m 3的某液体中，盛放液体的玻璃管内径为20mm 。
测得小球的沉降速度为1.70mm/s ,试验温度为20℃,试计算此时液体的粘度。
测量是在距液面高度1/3的中段内进行的，从而免除小球初期的加速及管底对沉降的影响。
当颗粒直径d 与容器直径D 之比d/D <0.1,雷诺数在斯托克斯定律区内时，器壁对沉降速度的影响可用下式修正：—0.16x 10-3解：D ―2x 10-2=1.70x 10-31+2.104x 8x 10-3]=1.73X 10-3m/s可得d 2（p -p ）g G.16x 10-3）（8010-980）x 9.81ILl=s =18u 18x 1.73x 10-3t=0.0567Pa •s校核颗粒雷诺数du 'p0.16x10-3x1.70x10-3x980tRet l 0.0567上述计算有效。
【例2】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 2.6X 10-5Pa •s ；固体的密度为3000kg/m 3；降尘室的生产能力为3m 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40u m 的颗粒的回收百分率；3）如欲完全回收直径为10u m 的尘粒，在原降尘室内需设置多少层水平隔板？解：1）理论上能完全捕集下来的最小颗粒直径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V 3u =—r=——0.3t bl 10m/s由于粒径为待求参数，沉降雷诺准数Re t 无法计算，故需采用试差法。
假设沉降在滞流区，则可用斯托克斯公式求最小颗粒直径，即-18l u 18x 2.6x 10-5x 0.3d =t ==6.91x 10-5m =69.1|i mmin '.Ap -p ）g\3000x 9.81s核算沉降流型u 1+2.104-I D J式中u't 为颗粒的实际沉降速度; u t 为斯托克斯定律区的计算值。
化工原理课件5.颗粒的沉降和流态化
ut
dP2(P )g 18
2 Re P
500，阿仑区
，ut
0.781
d
1.6 P
(
P
0.4
0.6
)
g
0.714
当dp ,500 ReP 2105，牛顿(Newton )定律区 ，
ut 1.74
dP (P )g
与u无关。
5. 颗粒的沉降和流态化
5.2.2 静止流体中颗粒的自由沉降
前提：P
一、沉降的加速阶段：设初始速度等于0。
在沉降过程中颗粒的受力如下：
Fb
1、体积力：重力场：Fg mg
离心力：Fg
其中：对于球形颗粒：m
mr2
1 d
2、浮力：重力场：Fb
m
p
6
g
3
p
p
离心力：Fb
m
p
r 2
3、曳力：FD
Ap
1 2
u 2
FD Fg
5. 颗粒的沉降和流态化
5.2.2 静止流体中颗粒的自由沉降
度，曳力减小。
5、非球形：曳力系数比同体积球形颗粒为大， ut减少。
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5. 颗粒的沉降和流态化
5.3 沉降分离设备
基础：颗粒在外力作用下产生沉降运动，具有两 相 p 为前提。悬浮颗粒的直径越大，两相的密 度差越大，使用沉降分离方法的效果就越好。
根据作用于颗粒上的外力不同，沉降分离设备 可分为重力沉降和离心沉降两大类。
二、沉降的等速阶段
u曳力项 ，du d
du
d
0, 此时恒定u
ut
球形颗粒：
du
d
(P )g P
3 4d P P
5颗粒的沉降和流态化
24 d pu p
FD =（ 1/2）ζ Apρ u2
2016/2/3 化学化工学院 迪丽努尔
FD = 3πμdpu
6
5· 2 颗粒的沉降运动 5．2．2 静止流体中颗粒的自由沉降
• 一、 沉降的加速阶段 • 二、颗粒的沉降速度
• 三、非球形颗粒的沉降速度
• 四、其他因素对沉降速度的影响
5．颗粒的沉降和流态化
5．1 概
述
5· 2 颗粒的沉降运动
5．3 沉降分离设备
2016/2/3
化学化工学院
迪丽努尔
1
5．颗粒的沉降和流态化
5． 1 概 述 过程的推动力: 流固两相的密度差 重力场：固体颗粒将在重力方向上与流体作相对运动 离心力场：固体则与流体作离心力方向上的相对运动 化工生产过程中此种相对运动 ① 两相物系的沉降分离：依靠重力－重力沉降， 依靠离心力－离心沉降 ②流一固两相之间进行某种物理和化学过程 如: 固体物料的干燥、粉状矿物的焙烧及在固体催化剂 作用下的化学反应等 ③固体颗粒的流动输送。
3
Fb 6 d p g
3
FD 1 2 u
2 2 d p 4
du d
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p ( p )g
3 4d p p
迪丽努尔
u
2
Fb
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Fg
Fd
10
一、 沉降的加速阶段
du d
1、球形颗粒的受力分析
2
2、球形颗粒的重力沉降速度
p ( p )g
对于微小球形颗粒 设：du/dτ= 0 则 由
du d
时
u= ut
p ( p )g
第五章 颗粒的沉降与流态化-第二节-颗粒的沉降运动
西北大学化工原理课件
1. 表面曳力和形体曳力
微元面所受力在垂直 于流动方向上的分量沿颗 粒表面的积分：
W
∫
W
A
τ W sin αdA
5-1
————表面曳力
∫
p cos α dA =
A
∫
A
( p + ρ gz )cos dA − ∫
形体曳力
ρ gz cos dA
A
浮力
3
西北大学化工原理课件
总曳力FD=表面曳力+形体曳力
13
FD = f ( ρ , μ , u , d p ) Re < 2
2. 曳力系数
对光滑圆球： FD = f ( ρ , μ , u , d p ) 因次分析可得：
d p uρ FD ( ) = φ( ) 1 2 μ Ap ⋅ ρu 2 Ap——流动方向上颗粒的投影面积
4
FD = 3πμd p u
———斯托克斯定律
西北大学化工原理课件
2 gd p ( ρ p − ρ )
ut =
18μ
3. 颗粒的沉降速度
对小颗粒,沉降加速阶段可以忽略，而近似认为颗粒始终以 ut沉降———沉降速度或终端速度。
u ut
绝对速度up=u-ut
u
当u>ut时,颗粒向上运动 当u<ut时,颗粒向下运动 当u=ut时,颗粒悬浮在流 体中
12
10
西北大学化工原理课件
2. 沉降的等速阶段
重力、浮力一定，u↑，曳力↑ ，加速度↓
du 加速度 =0时，u=ut————（等速）沉降速度 dτ
ρp − ρ du 3 =( )g − ξρut2 = 0 dτ ρp 4d p ρ p
陈敏恒化工原理上册化工原理第五章
② 流体分子运动的影响
③非球形颗粒的沉降速度
同样条件下 非球 球
因此
ut,非球 ut,球
④壁效应和端效应
d p 0.01 时, 器壁有影响 D
⑤液滴或气泡变形 液滴或气泡受曳力变形，影响计算准确性。
5.3 沉降分离设备
气体入口
10-2
10-1
1.0
10
102
103
104
105
106
ReP 曳力系数ξ与ReP的关系：（1）圆球（2）圆盘（3）圆柱
层流区：
阿伦区：
曳力 u，表面曳力为主
u0 A
B
0
85
C
发生边界层分离，使形体曳力增加
牛顿定律区：
曳力 u2，曳力系数恒定，形体曳力为主
湍流边界层区：
A u0
转化为湍流边界层，形 体曳力
是旋风分离器的经济指标。
压降： u2
2
2）常用型式 标准型、扩散式等。 标准型：
结构简单、容易制造、处理量大； 适用于捕集密度大且颗粒尺寸大的粉尘。
标准型旋风分离器
CLK 型：为扩散式旋风分离器，又称 带倒锥体的旋风除尘器，并在锥的底 部装有分割屏，分割屏可使已被分离 的粉尘沿着锥体与分割屏之间的环缝 落入集尘斗，有效防止了上升的净化 气体重新把粉尘卷起带出，从而提高 了除尘效率。
清洁气流 挡板
隔板
含尘气流
多层降尘室 说明：ut由所需分离的最小颗粒直径确定
欲用降尘室净化温度20℃、流量为2500m3/h的常压空气，空 气中所含灰尘的密度为1800kg/m3，要求净化后的空气不含 有直径大于10μm的尘粒，试求所需沉降面积为多大？若降尘 室底面的宽为2m、长为5m，室内需要设多少块隔板？
颗粒沉降和流态化
5.颗粒沉降与流态化5.1 概述本章考察流固两相物系中固体颗粒与流体间的相对运动。
在流固两相物系中，不论作为连续相的流体处于静止还是作莫种运动，只要固体颗粒的密度P ρ大于流体的密度ρ，那么在重力场中，固体颗粒将在重力方向上与流体做相对运动，在离心力场中，则与流体作离心力方向上的相对运动。
许多化工过程与此种相对运动相联系，例如：（1）两相物系的沉降分离，其中依靠重力的称为重力沉降，依靠离心力的称为离心沉降。
（2）流固两相之间进行某种物理与化学过程，如固体物料的干燥（气流干燥、喷雾干燥、沸腾干燥）。
（3）固体颗粒的流动输送。
流固两相物系内的相对运动规律是上述各过程设计计算的基础。
固体颗粒对流体的相对运动规律与物理学中的自由落体运动规律的根本区别是后者不考虑流体对固体运动的阻力。
当固体尺寸较大时，阻力远小于重力，因而可以略去（举苹果重力沉降例子）。
但当颗粒尺寸较小时，或流体为液体时，阻力不容忽略（举细粉笔头或绿豆重力沉降）离子。
由此可见，对流—固两相物系中的相对运动的考察应从流体对颗粒运动的阻力着手。
5.2颗粒的沉降运动 5.2.1流体对固体颗粒的绕流前几章讨论静止的固体壁面对流体流动的阻力及由此产生的流体的机械能损失（习惯称为阻力损失）。
本节将着重讨论流体与固体颗粒相对运动时流体对颗粒的作用力—曳力。
流体与固体颗粒之间的相对运动可分为以下三种情况： ① 颗粒静止，流体对其做绕流； ② 流体静止，颗粒作沉降运动；③ 颗粒与流体都运动，但保持一定的相对运动。
上述三种情况，只要颗粒与流体之间的相对运动速度相同，流体对颗粒的作用力—曳力（即阻力）在本质上无区别，都是由于两者间相对运动造成的阻力。
因此，可以第（1）种情况(绕流)为例来分析颗粒相对于流体作运动时所受的阻力。
（1）两种曳力—表面曳力和形体曳力回顾第1章流体沿固体壁面流过的阻力氛围两类：表皮阻力（即表面摩擦阻力） 和形体阻力（边界层分离产生旋涡），绕流时颗粒受到流体的总曳力D F =表面曳力+形体曳力。
化工原理白皮书答案4
查20℃时常压空气的物性为：
1.20kg / m3 , 1.8 10 5 Pa s （1） A (n 1)A 底 9 1） 10 100m 2 （
qm 1200 qv 1000m 3 / h 1.20
q v 1000 ut A 100
(1) 过滤面积为：
A 2 0.635 0.635 0.8065m2
V饼 0.635 0.635 0.025 0.0101m 3
0.0101 V V饼 / 0.075 0.1347m 3 0.075
Ve qe A 0.02 0.8065 0.0161m 3
Vw 0.1 w 0.1h dV 4 0.25 ( )w d
5.流化床操作中，流体在床层中的真实速率为U1，颗粒沉 降速度为Ut, 流体通过床层的表观速度为U，三者数值大 ut u1 u 小关系为_____________ 沉降速度是流体与颗粒的综合特性
ut
u 1与
1 w , w , Aw A 4
dV dV ( )w 4( )终 d d
Ve 0 V 2 KA 2
dV KA 2 0.25 ( )终 0.25m 3 / h d 2V 2 0.5
V 2 0.52 KA 2 0.25 1
K 1.414K 1.414 1 10 5 1.414 10 5 m2 / s
V 2 2VVe 0.13472 2 0.1347 0.0161 2 KA 1.414 10 5 (0.8065)2
2.437 103 (s) 0.677(h)
10m / h 2.778 10 3 m / s
华东理工大学化工原理考研资料课后习题第05章颗粒的沉降和流态化
第 五 章 习 题沉降1.试求直径30μm 的球形石英粒子在20℃水中与20℃空气中的沉降速度各为多少?石英的密度为2600kg/m 3。
2.密度为2000kg/m 3的球形颗粒，在60℃空气中沉降，求服从斯托克斯定律的最大直径为多少？ 3.直径为0.12mm ，密度为2300kg/m 3的球形颗粒在20℃水中自由沉降，试计算颗粒由静止状态开始至速度达到99%沉降速度所需的时间和沉降的距离。
4. 将含有球形染料微粒的水溶液(20℃)置于量筒中静置1小时, 然后用吸液管于液面下5cm 处吸取少量试样。
试问可能存在于试样中的最大微粒直径是多少μm? 已知染料的密度是3000kg/m 3。
5. 某降尘室长2m 、宽1.5m, 在常压、100℃下处理2700m 3/h 的含尘气。
设尘粒为球形,ρp =2400 kg/m 3, 气体的物性与空气相同。
求：(1) 可被100%除下的最小颗粒直径;(2) 直径0.05mm 的颗粒有百分之几能被除去?6. 悬浮液中含有A 、B 两种颗粒, 其密度与粒径分布为:ρA = 1900 kg/m 3, d A =0.1～0.3mm ；ρB = 1350 kg/m 3, d B =0.1～0.15mm 。
若用ρ= 1000 kg/m 3的液体在垂直管中将上述悬浮液分级, 问是否可将A 、B 两种颗粒完全分开?设颗粒沉降均在斯托克斯定律区。
7. 试证ζ・Re p 2为与沉降速度无关的无因次数据, 且当ζ・Re p 2小于何值时则沉降是在斯托克斯定律区的范围以内? *8. 下表为某种催化剂粒度分布及使用某种旋风分离器时每一粒度范围的分离效率。
粒径 μm5～10 10～20 20～40 40～100 质量分率0.20 0.20 0.30 0.30 粒级效率ηi 0.80 0.90 0.95 1.00试计算该旋风分离器的总效率及未分离下而被气体带出的颗粒的粒度分布。
若进旋风分离器的催化剂尘粒的量为18g/m 3气, 含尘气的流量为1850 m 3 /h, 试计算每日损失的催化剂量为多少kg? 流态化9. 在内径为1.2m 的丙烯腈硫化床反应器中, 堆放了3.62吨磷钼酸铋催化剂, 其颗粒密度为1100kg/ m 3, 堆积高度为5m, 流化后床层高度为10m 。
化工原理 颗粒的沉降与分离
重力降尘室的计算: 重力降尘室的计算 设计型(design type)问题 给定μ,ρ,ρp,指定dpc,沉降状态（ 问题: 指定d 沉降状态（ 设计型 问题 给定μ 层流） 计算所需的沉降总面积,( A=BL),及隔板层数 及隔板层数（ 层流）,计算所需的沉降总面积,(若是单层 A=BL),及隔板层数（ 若取多层，规划BL的尺寸）。 A = ( n + 1) BL 若取多层，规划BL的尺寸）。 BL的尺寸 AT T n = − 1
2
dp 理论上： 理论上： η i = d pc
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2
两边同时取自然对数： 两边同时取自然对数： d p ln η i = 2 ln d pc
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第5章 颗粒的沉降和流态化
dp 理论上： 理论上： η i = d pc
自学例题
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自学例题
2011-10-20
第5章 颗粒的沉降和流态化
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自学例题
结论：先除尘，后预热 结论：先除尘，后预热。
悬浮液的沉聚（增稠器） 自学） 悬浮液的沉聚（增稠器）是同样的原理 （自学）
2011-10-20 第5章 颗粒的沉降和流态化 14
空气 ρ＝2.20kg/m 3 , µ = 1.81 × 10 −5 Ns/m 2
q 1µ 8 V dpc = (ρp −ρ)g (n+1)B L
18µ q v = 128.6m 2 2 d p ,c ( ρ p − ρ )g
ρ p = 1800 kg / m 3
所需降尘总面积: 所需降尘总面积
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化工原理-第五章-颗粒的沉降和流态化一、选择题1、 一密度为7800 kg/m 3 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 D （设沉降区为层流）。
⋅A 4000 mPa·s ； ⋅B 40 mPa·s ； ⋅C 33.82 Pa·s ； ⋅D 3382 mPa·s2、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 ．m μ302⨯；B 。
m μ32/1⨯；C 。
m μ30；D 。
m μ302⨯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 。
DA ． 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 C 无关。
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、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 D10、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 B11、在讨论旋风分离器分离性能时，分割直径这一术语是指_________。
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50%分离出来的颗粒的直径Ｄ能保持滞流流型时的最大颗粒直径 C12、在离心沉降中球形颗粒的沉降速度__________。
Ａ只与d p, ρp, ρ,u T, r, μ有关Ｂ只与d p，ρp，u T，r有关Ｃ只与d p，ρp，u T，r，g有关Ｄ只与d p，ρp，u T，r，k有关（题中u T气体的圆周速度，r 旋转半径，k 分离因数） A13、降尘室没有以下优点______________。
Ａ分离效率高Ｂ阻力小Ｃ结构简单Ｄ易于操作A14、降尘室的生产能力__________。
Ａ只与沉降面积A和颗粒沉降速度u T有关Ｂ与A，u T及降尘室高度H有关Ｃ只与沉降面积 A有关Ｄ只与u T和H有关 A15、要除去气体中含有的5μ～50μ的粒子。
除尘效率小于75％，宜选用。
A 除尘气道B 旋风分离器C 离心机D 电除尘器 B16、一般而言，旋风分离器长、径比大及出入口截面小时，其效率，阻力。
A 高B 低C 大D 小 A17、在长为L m，高为H m的降尘室中，颗粒的沉降速度为u T m/s，气体通过降尘室的水平流速为u m/s，则颗粒能在降尘室内分离的条件是：____。
A L/u＜H/u LB L/u T＜H/uC L/u T≥H/uD L/u≥H/u T D18、粒子沉降受到的流体阻力________。
Ａ恒与沉降速度的平方成正比Ｂ与颗粒的表面积成正比Ｃ与颗粒的直径成正比Ｄ在滞流区与沉降速度的一次方成正比 DＣ只有第一种说法正确Ｄ只有第二种说法正确 A19、旋风分离器的总的分离效率是指 __________。
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 D20、降尘室的生产能力由________决定。
A 降尘室的高度和长度B 降尘室的高度C 降尘室的底面积D 降尘室的体积 C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，则其在水中的沉降速度将 ，在空气中的沉降速度将 。
答案：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。
答案：23、降尘室的生产能力与降尘室的 和 有关。
答案：长度 宽度4、已知某沉降室在操作条件下的气体流率为3600m 3/h ，沉降室长、宽、高尺寸为L H b ⨯⨯=523⨯⨯,则其沉降速度为 s m /。
答案：0.0675、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 。
答案：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 。
答案;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12μm ，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 。
答案：1.68、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 K 为 。
答案:579、选择旋风分离器型式及决定其主要尺寸的根据是 ； ； 。
答案：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。
答案：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、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℃升至50℃，则其沉降速度将 。
下降12、降尘室的生产能力与降尘室的 和 有关。
长度 宽度13、降尘室的生产能力与降尘室的 无关。
高度14、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15、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16、在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，生产能力 。
不变17、在滞流(层流)区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的 次方成正比。
218、在湍流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的 次方成正比。
1/219、旋风分离器性能的好坏，主要以 来衡量。
临界粒径的大小20、离心分离设备的分离因数定义式为Kc= 。
u T2/gR （或u r/u t）21、当介质阻力不计时，回转真空过滤机的生产能力与转速的次方成正比。
1/221、转鼓沉浸度是与的比值(1)转鼓浸沉的表面积转鼓的总表面积22、将固体物料从液体中分离出来的离心分离方法中，最常见的有和。
将固体物料从液体中分离出来的离心分离设备中，最常见的为。
离心过滤离心沉降离心机23、在Stokes区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的_____次方成正比；在牛顿区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的______次方成正比。
2 1/224、含尘气体通过长为4m，宽为3m，高为1m的除尘室，已知颗粒的沉降速度为0.03m/s，则该除尘室的生产能力为sm3。
0.36m3/s25．降尘室与沉降槽均为气固或液固两相分离设备，它们的生产能力与该设备的______________有关，与________________无关。
沉降面积高度26．旋风分离器当切向进口气速相同时，随着旋风分离器的直径越大，其离心分离因数越__________；转速不变，离心分离机随着转鼓直径的增大其离心分离因数越____________。
22u rgr gωα==，小大；27．颗粒的球形度（形状系数）的定义式为：ψ＝________________；颗粒的比表面积的定义式为a＝______________________。
与非球形颗粒体积相等的球的表面积/非球形颗粒的表面积，S/V；28．除去液体中混杂的固体颗粒，在化工生产中可以采用______________、_____________、_______________等方法（列举三种方法）。
重力沉降离心沉降过滤；29．密度为ρp的球形颗粒在斯托克斯区沉降，已知颗粒在水中和空气中的沉降速度分别为u1和u2，则u1/u2＝__________________________________。
[(ρp-ρH2o)/μH2o]×[μair/(ρp-ρair)]30．已知旋风分离器的平均旋转半径为0.5m ，气体的切向进口速度为20m/s，那么该分离器的分离因数为____________________。
81.5531．分离因数的定义式为K＝_________________________。
rω2/g或u2/gr8．含尘气体通过长为4m，宽为3m，高为1m的除尘室，已知颗粒的沉降速度为0.03m/s，则该除尘室的生产能力为______________________m3/s。
0.36m3/s31．气体通过颗粒床层时，随流速从小到大可能出现的三种状况是:____________________、________________、__________________________。
固定床状态，流化床状态，颗粒输送状态；32．当颗粒层处于流化阶段，床层的压降约等于___________________________。
单位床层面积上的颗粒群的净重力33．选择（或设计）旋风分离器时要依据______________、_____________和_______________。
含尘气体流量 要求的分离效率 允许的压强降；34．流化床中出现的不正常现象有____________和_____________。
腾涌 沟流35．床层空隙率的定义是：ε＝______________________________(用文字表达)。
时所受的阻力（曳力）由两部分构成，即_____________和_______________。
ε= (床层体积－颗粒所占体积)/床层体积， 表面阻力（表面曳力），形体阻力（形体曳力）35. 含细小颗粒的气流在降尘室内除去小粒子(沉降在斯托克斯区), 正常情况下能100%除去 50m 的粒子，现气体处理量增大一倍，原降尘室能100%除去的最小粒径为__D____。