第三章-机械分离(习题课)
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：______。
化工原理第三章习题及参考答案
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ϕ3.球形度s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D2、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：______。
习题3-机械分离
一、填空题1、（2分）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 。
答：。
2、（4分）用旋风分离器来分离含尘气体中的尘粒，若进口气速增加，则分离效率 ，其压降 。
答：提高、增加。
3、（2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9807m·s -2，则离心机的分离因数等于 。
答：10004、（2分）在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4m, 切向速度为15m·s -1。
当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数c K 为 。
答：575、（3分）某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25 mm ，若该压滤机有10块框，其过滤面积约为 m 2。
答：13.126、（2分）在相同的操作压力下，加压叶滤机的洗涤速率与最终过滤速率之比应为 。
答：1 7、（2分）在相同的操作压力下，当洗涤液与滤液的粘度相同时，真空转筒过滤机的洗涤速率W d dV )(τ与最终过滤速率F d dV )(τ的比值为 。
答：18、（3分）用板框过滤机过滤某种悬浮液。
测得恒压过滤方程为θ5210402.0-⨯=+q q （θ的单位为s ），则K 为 m 2/s ，q e 为 m 3/ m 2，e θ为 s 。
答：5104-⨯，0.01， 2.59、某板框压滤机，恒压过滤1h 得滤液10m 3，停止过滤用2 m 3清水横穿洗涤（清水黏度与滤液黏度相同），为得到最大生产能力，辅助时间应控制在 h （过滤介质阻力忽略不计）。
答：2.610、降尘室生产能力仅与其 及颗粒的 有关。
表达旋风分离器性能的颗粒的临界直径是指 。
答：降尘室的底面积，沉降速度，能完全分离下来的最小颗粒粒径。
11、在长为L ，高为H 的降尘室中，颗粒沉降速度u 0，气体通过降尘室的水平速度为u ，则颗粒在降尘室内沉降分离的条件是 ，若该降尘室增加2层水平隔板，则其生产能力为原来的 倍。
机械分离与固体流态化习题解答
•
（3）颗粒与气流的相对运动为层流，
由假设（1）、（3）可推出气流中颗粒的离心沉降速度：
Ρ比Ρs小很多故略去，用 进口速度代替切线速度
由假设（2）可得到颗粒到达器壁所需沉降时间：
令气体进入排气管以前在器内旋转的圈数为N，则运行的 距离为2πrmN,故停留时间：
若某种尺寸的颗粒所需的沉降时间恰好等于停留时间，则该颗粒就 是理论上能被完全分离下来的最小颗粒。即临界粒径
四、过滤计算
1．间歇过滤机的计算 （1）操作周期与生产能力
操作周期总时间 总时间 = 过滤时间+ 洗涤时间 +卸渣、清理、装合 生产能力
（2）洗涤时间
对于板框式压滤机，属横穿洗涤，洗涤液所穿过的
滤饼厚度2倍于最终过滤时滤液所通过的厚度，而 洗涤液的流通截面却只有滤液的流通截面的一半， 假定洗涤液粘度与滤液黏度相等 则洗涤速度
u 离心力F离 d p s T 6 R 2 uT 3 浮力F浮 d p 6 R
3
2
u
阻力 Fd
浮力 Fb
离心力 Fc
阻力F阻
4
dp
2
ur 2
2
若这三个力达到平衡，则有
2 2
颗粒在离心力场中的受力分析
2
3 uT 3 uT 2 ur d p s d p s d p 0 6 R 6 R 4 2
含尘气体进入降尘室后，因流道截面积扩大而速度减慢，只要 颗粒能够在气体通过的时间内降至室底，便可从气流中分离出来。
沉降运动时间< 气体停留时间→分离
• 颗粒在降尘室停留的时间时间为： 位于降尘室最高点的颗粒沉降至室底需要的时间为：
分离满足的条件：
化工原理机械分离习题答案
化工原理机械分离习题答案化工原理机械分离习题答案在化工工程中，机械分离是一种常用的方法，用于将物料中的不同组分分离出来。
这种分离方法广泛应用于石油化工、化学工程、生物工程等领域。
本文将针对一些常见的机械分离习题进行解答，帮助读者更好地理解和掌握这一知识点。
1. 问题：一台离心机的转速为1500 rpm，离心机的半径为0.3 m。
求离心加速度是多少？解答：离心加速度的计算公式为a = ω^2 * r，其中 a 表示离心加速度，ω 表示角速度，r 表示半径。
将已知数据代入公式中，得到 a = (1500 rpm)^2 * 0.3 m = 1.41 * 10^5 m/s^2。
2. 问题：一台离心机的离心加速度为1.2 * 10^5 m/s^2，离心机的半径为0.25 m。
求离心机的转速是多少？解答：离心加速度的计算公式为a = ω^2 * r，将已知数据代入公式中，得到1.2 * 10^5 = ω^2 * 0.25，解得ω = 245.1 rpm。
3. 问题：一台离心机的分离因子为1000，离心机的半径为0.4 m。
求离心机的转速是多少？解答：分离因子的计算公式为R = ω^2 * r / g，其中 R 表示分离因子，ω 表示角速度，r 表示半径，g 表示重力加速度。
将已知数据代入公式中，得到 1000 = ω^2 * 0.4 / 9.8，解得ω = 14.14 rad/s。
将角速度转换为转速，得到 14.14 * 60 / (2π) = 135.4 rpm。
4. 问题：一台离心机的转速为1200 rpm，离心机的半径为0.35 m。
求离心机的分离因子是多少？解答：分离因子的计算公式为R = ω^2 * r / g，将已知数据代入公式中，得到R = (1200 rpm)^2 * 0.35 / 9.8 = 1.71 * 10^4。
除了以上习题的解答，我们还可以进一步探讨机械分离的应用。
机械分离在化工工程中有着广泛的应用，其中一个重要的应用领域是固液分离。
习题3 机械分离
一、填空题1、（2分）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 。
答：。
2、（4分）用旋风分离器来分离含尘气体中的尘粒，若进口气速增加，则分离效率 ，其压降 。
答：提高、增加。
3、（2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9807m·s -2，则离心机的分离因数等于 。
答：10004、（2分）在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4m, 切向速度为15m·s -1。
当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数c K 为 。
答：575、（3分）某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25 mm ，若该压滤机有10块框，其过滤面积约为 m 2。
答：13.126、（2分）在相同的操作压力下，加压叶滤机的洗涤速率与最终过滤速率之比应为 。
答：17、（2分）在相同的操作压力下，当洗涤液与滤液的粘度相同时，真空转筒过滤机的洗涤速率W d dV )(τ与最终过滤速率F d dV )(τ的比值为 。
答：18、（3分）用板框过滤机过滤某种悬浮液。
测得恒压过滤方程为θ5210402.0-⨯=+q q （θ的单位为s ），则K 为 m 2/s ，q e 为 m 3/ m 2，e θ为 s 。
答：5104-⨯，0.01， 2.59、某板框压滤机，恒压过滤1h 得滤液10m 3，停止过滤用2 m 3清水横穿洗涤（清水黏度与滤液黏度相同），为得到最大生产能力，辅助时间应控制在 h （过滤介质阻力忽略不计）。
答：2.610、降尘室生产能力仅与其 及颗粒的 有关。
表达旋风分离器性能的颗粒的临界直径是指 。
答：降尘室的底面积，沉降速度，能完全分离下来的最小颗粒粒径。
11、在长为L ，高为H 的降尘室中，颗粒沉降速度u 0，气体通过降尘室的水平速度为u ，则颗粒在降尘室内沉降分离的条件是 ，若该降尘室增加2层水平隔板，则其生产能力为原来的 倍。
第三章+机械分离练习
第三章 机械分离一填空题1. 描述单个非球形颗粒的形状和大小的参数为 、 。
2. 固体颗粒在空气中自由沉降室所受的力有 、 和 。
固体颗粒的自由沉降分为和 阶段。
3. 沉降速率是指 ，此速率也称为终端速率。
4. 在斯托克斯区，颗粒的沉降速率与流体粘度的 次方成反比，在牛顿区，颗粒的沉降速率与流体的粘度0次方成反比。
5. 沉降室的设计原则 。
6. 理论上沉降室的生产能力与 和 有关，而与 无关。
7. 选用旋风分离器的主要依据是 、 和要求达到的分离效率。
8. 旋风分离器的分隔粒径d 50是 。
9. 描述固体颗粒床层特性的主要参数有床层 、床层截面积、床层比表面积和床层当量直径。
10. 过滤方式主要有 、 。
11. 板框过滤机由810×810×25的20个框组成，其过滤面积为 。
12. 板框过滤机处理某悬浮液，已知过滤终了时的过滤速率(/)0.04/E dV d m s θ=现在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 dV d θ为 ，所消耗的洗水体积为 。
13. 用38个635×635×25的板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240.06310q q θ−+=×，式中q 单位为m 3/m 2，θ单位为s ，则过滤常数K= ，V e= 。
14. 用叶滤机过滤固含量10%（体积分数）的某悬浮液，形成的滤饼空隙率为50%，则滤饼体积与滤液体积之比为 。
二选择题1. 颗粒的球形度越 ，说明颗粒越接近球形。
A 接近0；B 接近1；C 大；D 小2.在重力场中，微小颗粒的沉降速度与 无关。
A 颗粒几何形状；B 粒子几何尺寸；C 流体与粒子的密度；D 流体流速3.一个球形固体颗粒在空气中作自由沉降，如果沉降在斯托克斯区，空气的温度提高时，颗粒的沉降速度将 ；如沉降在牛顿区，空气的温度提高时，颗粒的沉降速度将 。
化工原理(第四版)谭天恩 第三章 机械分离与固体流态化
《化工原理》电子教案/第三章
二、沉降设备
气 固 体 系---用于除去>75m以上颗粒 降 尘 室 重 力 沉 降 设 备 液 固 体 系 沉 降 槽
液固体系 旋液分离器
离 心 沉 降 设 备 旋风分离器 气固体系 ---用于除去>5～10m 颗粒
4d s g u0 3
如图3-2中的实线所示。
Re0=du0/ 1或2
24 层流区 Re0
u0
d 2 s g 18
----斯托克斯定律
作业：
10/69
《化工原理》电子教案/第三章
1、自由沉降
离心沉降速度 离心加速度ar=2r=ut2/r不是常量 颗粒受力：
加料 清液溢流 清液
耙 稠浆
除尘原理：与降尘室相同
连续式沉降槽
19/69
《化工原理》电子教案/第三章
增稠器（沉降槽） 特点：
属于干扰沉降 愈往下沉降速度愈慢-----愈往下颗粒浓度愈高，其表观粘 度愈大，对沉降的干扰、阻力便愈大； 沉降很快的大颗粒又会把沉降慢的小颗粒向下拉，结果小颗 粒被加速而大颗粒则变慢。 有时颗粒又会相互聚结成棉絮状整团往下沉，这称为絮凝现 象，使沉降加快。
9 B dc Nu i s
含尘 气体 A
B
净化气体
N值与进口气速有关，对常用形式的旋风分离器，风速 1225 ms-1范围内，一般可取N =34.5，风速愈大，N也 愈大。 思考：从上式可见，气体 ，入口B ，气旋圈数N ，进口气速ui ，临界粒径越小，why？
D
结论：旋风分离器越细、越长，dc越小
这种过程中的沉降速度难以进行理论计算，通常要由实验决 定。
[理学]4第三章 机械分离-精品文档
![[理学]4第三章 机械分离-精品文档](https://img.taocdn.com/s3/m/1ef87037a2161479171128ee.png)
第三章机械分离总学时：5【学习要求】通过本章的学习能掌握流体与粒子相对运动的基本概念和原理，理解沉降和过滤单元操作的原理；掌握沉降和过滤过程及设备的计算。
举例：结晶的方法提纯产品，需要将晶体与母液分离；用溶剂萃取的方法从天然产物中提取生物活性物质，需要将溶液与固体杂质分离。
第一节 流体与粒子的相对运动【考核知识点和考核要求】了解：曳力和曳力系数；当量直径；形态系数；流体通过固定床的流动 理解：颗粒的自由沉降和沉降速度 掌握：沉降速度计算【本节课时分配】2节【具体讲授内容】 一、颗粒在流体中运动（一）曳力和曳力系数（了解）曳力：流体与分散于其中的固体颗粒之间有相对运动时，将产生相互作用的作用力，流体对颗粒表面施加的力称为曳力。
范宁摩擦因子f 将流体流经管壁面时所受到的壁面剪应力s τ与流体的动量通量2u ρ直接关联。
22u fs ρτ=（单位体积）流体与分散于其中的固体颗粒之间的相对运动也可参照上述公式。
考虑到颗粒表面的复杂性，不用剪应力s τ而用颗粒总曳力d F 代替，将p A 定义为颗粒在流体流动方向上的投影面积，用曳力系数D C 代替范宁摩擦因子f 。
u ——流体与颗粒的相对速度，m/s ）上式曳力系数D C 是颗粒雷诺数p Re 的函数，p Re 的定义为：p Re =μρu d p （p d ——颗粒直径）曳力系数D C 是颗粒雷诺数p Re 见下图。
（其中1代表球形颗粒，1=A ϕ）该曲线分为四个区域，每个区域可用相应的公式表示。
（1）1Re 104＜＜p -，为层流区：pD C Re 24=（2）1000Re 1＜＜p ，为过渡区：6.0Re 5.18pD C =（3）5102Re 1000⨯＜＜p ，为湍流区：44.0≈D C（4）5102Re ⨯＞p ，为湍流边界层区。
曳力系数下降呈不规则的变化，D C 大约保持在0.1。
（二）颗粒的自由沉降与沉降速度（理解，掌握）球形颗粒在流体中的受力有： 向下的重力：63gd g V F p p p g ρπρ==（p d 颗粒直径；p ρ颗粒密度）向上的浮力：63gd g V F p b ρπρ==（ρ流体的密度）向上的曳力：2422u d C F pDD ρπ=分析：颗粒所受的重力和浮力均与流速无关，但曳力与流速有关。
第三章机械分离自测题
第三章机械分离与固体流态化自测题一填空或选择1固体粒子的沉降过程分____阶段和___ _阶段。
沉降速度是指___ _阶段颗粒相对于___ _的速度。
2在重力场中固粒的自由沉降速度与下列因素无关A粒子几何形状B粒子几何尺寸C粒子及流体密度D流体的流速3在降尘室中除去某粒径的颗粒时若降尘室高度增加一倍则颗粒的沉降时间____气流速度____生产能力____。
4在斯托克斯区颗粒的沉降速度与其直径的____次方成正比而在牛顿区与其直径的.次方成正比。
5沉降雷诺准数Ret越大流体粘性对沉降速度的影响____。
6一球形石英粒子在空气中作滞流自由沉降。
若空气温度由20℃提高至50℃则其沉降速度将____。
7降尘室操作时气体的流动应控制在____区。
8含尘气体通过长4m、宽3m、高1m的降尘室颗粒的沉降速度为0.03m/s则降尘室的最大生产能力为____m3/s。
9降尘室内固粒可被分离的条件是____。
10理论上降尘室的生产能力与____和____有关而与____无关。
11在降尘室内粒径为60μm的颗粒理论上能全部除去则粒径为42μm的颗粒能被除去的分率为____。
沉降在滞流区12在离心分离操作中分离因数是指____。
某颗粒所在旋风分离器位置上的旋转半径R0.2m切向速度uT20m/s则分离因数为____。
13选择旋风分离器的依据是____、____、____。
14化工生产中除去气体中尘粒的设备有____、____、____、____等。
15旋风分离器的分离效率随器身____的增大而减小。
16根据分离目的离心机可分为____、____、____三大类。
17饼层过滤是指____深床过滤是指____。
18工业上应用最广泛的间歇压滤机有____和____连续吸滤型过滤机为____。
19用板框压滤机恒压过滤某种悬浮液其过滤方程式为q20.062q5×10-5θ式中q的单位为m3/m2θ的单位为s则过滤常数值及其单位为K__ __qe__ __θe__ __。
3 机械分离习题解答
ρ = 1000kg/m3 , µ = 1.005 × 10− 3 Pa ⋅ s ρ s = 2600kg/m3 , d = 60 × 10− 6 m
20 C的空气 ρ = 1.205kg/m3 , µ = 1.81 × 10 −5 Pa ⋅ s 石英颗粒
µ = 3 × 10 − 5 Pa ⋅ s,
ρ s = 4500kg/m 3 , d ′ = 5 × 10 − 5 m
解：气体在降尘室的流速：u = V s / A = V s / (BH ) = 1.736m/s 可除去颗粒的沉降速度： u = H / ( L / u ) = uH / L = 0.694m/s Re = du ρ / µ = 1.388 × 10 4 d , Ar = d 3 ρ ( ρ s − ρ )g / µ 2 = 2.943 × 1013 d 3
Kθ ,
过滤速率 dq = K ，最终过滤速率 dq = K ，最终滤液量 q F = Kθ F 。 dθ 2q dθ F 2q F 洗涤速率为最终过滤速率的 δ 倍，即有：
δK δ K dq dq = δ = = dθ W dθ F 2q F 2 θ F 洗涤时间
L′ V ′ n′ = = = 0.8 L V n
3-13. 已知： A = 3m 2 , φ = 0.3, n = 0.00833 s −1 , c = 0.23 m 3 /m 3 , r = 2 × 1012 m − 2 ,
µ = 1 × 10 − 3 Pa ⋅ s, ∆p = 71.3 × 10 3 Pa , Le = 2 × 10 − 3 m
(
) (
)(
化工原理(管国锋主编-第三版)课后习题答案3-颗粒流体力学基础与机械分离
第3章 颗粒流体力学基础与机械分离1）有两种固体颗粒，一种是边长为a 的正立方体，另一种是正圆柱体，其高度为h ，圆柱直径为d 。
试分别写出其等体积当量直径和形状系数的计算式。
d h dh dhd d h d h d d h d db aa ad ad a da v e v e ve v e ve +=⋅+==∴==⋅=⋅=⋅=∴=2)18()/(2])2/3[(])2/3[()4/)6/()()6/(6/6(6)/6()6/()(][3122322312,23,31223222,31,33,πππψππππππψππ（）解2）某内径为0.10m 的圆筒形容器堆积着某固体颗粒，颗粒是高度h=5mm ，直径d=3mm 的正圆柱，床层高度为0.80m ，床层空隙率、若以1atm ，25℃的空气以0.25空速通过床层，试估算气体压降。
[解] 圆柱体：Pad u d u L P s Pa m kg C atm mm d h dh d d h dh h d d ve v e m v e v e 7.177]1046.325.0185.152.052.0175.1)1046.3(25.010835.152.0)52.01(150[80.0])1(75.1)(1(150[10835.1,/185.1:)25,146.3)352/(533)2/(3)2()18(,])2/3[(32323532,222,32530,32312,=⨯⨯⨯-⨯+⨯⨯⨯⨯-⨯=⋅⋅⋅-⨯+⋅⋅-⨯=∆⋅⨯===+⨯⨯⨯=+=⋅∴+==----ψρεεψεμεμρψψ）按欧根公式计算压降：空气（3）拟用分子筛固体床吸附氯气中微量水份。
现以常压下20℃空气测定床层水力特性，得两组数据如下：空塔气速 0.2，床层压降 14.28mmH 2O0.693.94mmH 2O试估计25℃、绝对压强1.35atm 的氯气以空塔气速0.40通过此床层的压降。
化工原理：第三章 机械分离
(非均相混合物的分离)
1
返回
3-1 引言
一、机械分离 通过机械力（重力、离心力或压差）分离
非均相混合物的单元操作。 二、机械分离的目的及重要性 1. 使原料得到提纯和净化 2. 获得中间产品或成品 3. 回收有用物质 4. 机械分离在环境保护方面具有重要的作用 三、机械分离的常用方法 1. 筛分 2. 沉降 3. 过滤
因为沉降依据的有重力或离心力，
重力沉降 所以沉降又可分为
离心沉降
3
返回
（一）重力沉降原理—沉降速度
一 固体颗粒在流体中的沉降运动
1．颗粒沉降运动中的受力分析
d，s的球形颗粒
(1) 作用力
重力
6
d3sg
离心力
6
d
3 s ar
6
d 3s
ut2 r
4
返回
(2) 浮力 重力场 d 3g
6
(3)阻力
离心力场 d 3 ut2
都能提高除尘室的分离效率
对气体p
pM RT
,Vs
ms
21
返回
三 离心沉降设备
重力沉降的不足与离心沉降的优势
设备体积小而分离效率高
3-9．旋风分离器
一、构造与工作原理
圆筒、圆锥、矩形切线入口
气流获得旋转 向下锥口 向上，气芯
顶部中央排气口
22
返回
颗粒器壁滑落 各部分尺寸——按比例 (见教材) 二、旋风分离器的主要性能 1、分离性能——评价分离性能的两种不同方式有
② 作用力的方向不同 重力沉降 方向指向地心
离心沉降 方向沿旋转半径从中
心指向 ur 的方向
③ 重力沉降速度是颗粒运动的绝对速度
2023-2024学年九年级科学第3章简单机械习题课
简单机械习题课1.(常州中考)如图所示，OAB为轻质杠杆，可绕支点O自由转动，在B端施加一个动力使杠杆在水平位置平衡，该杠杆( )第1题图A．一定是省力杠杆B．一定是费力杠杆C．一定是等臂杠杆D．以上情况都有可能2．(泉州中考)如图所示的简单机械，在使用中属于费力杠杆的是()3．(黑龙江中考)简单机械在我们的生活中应用很广泛。
下面是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械重和摩擦)，其中不省力的是()4．(临沂中考)下列关于简单机械的理解，正确的是()A．吃饭用的筷子是个省力杠杆B．滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关C．使用杠杆，就是为了省力D．使用定滑轮不省力，但可以省距离第5题图5．(黄冈中考)图1、图2是由相同的滑轮组装的滑轮组，甲乙两人分别用两装置在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计，下列说法正确的是()A．甲的拉力是乙的拉力的3倍B．乙拉绳子的速度大小是甲拉绳子速度大小的2倍C．甲拉力的功率大于乙拉力的功率D．如果考虑滑轮质量，图1装置的机械效率比图2的小第6题图6．某同学用一个距离手3米高的定滑轮拉住重100牛的物体，从滑轮正下方沿水平方向移动4米，如图所示，若不计绳重和摩擦，他至少做功()A．200焦B．300焦C．400焦D．500焦第7题图7．(乌鲁木齐中考)如图，一质量分布均匀的12kg铁球与轻杆AB焊接于A点后悬挂于竖直墙壁的B点，轻杆的延长线过球心O，轻杆的长度是铁球半径的三分之二，要使铁球刚好离开墙壁，施加在铁球上的力至少为()A．27N B．45N C．72N D．90N第8题图8．(襄阳中考)如图所示，一根粗细均匀的杠杆，等距标注了刻度，可绕A端转动，当在B处施加30N竖直向上的拉力F时，杠杆刚好平衡，则杠杆自重为______N。
第9题图9．如图是一种起重机的简图，用它把重为4×103N的货物匀速提起，若O为支点，且OA＝12m，OB＝4m，起重机本身重力不计，吊起货物时为使起重机不翻倒，其右边至少要配重为________N的物体。
习题机械分离
一、填空题1、（2分）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。
答：。
2、（4分）用旋风分离器来分离含尘气体中的尘粒，若进口气速增加，则分离效率，其压降。
答：提高、增加。
3、（2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9807m·s-2，则离心机的分离因数等于。
答：10004、（2分）在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4m, 切向速度为15m·s-1。
当颗粒K为。
与流体的相对运动属层流时，其分离因数c答：575、（3分）某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25 mm，若该压滤机有10块框，其过滤面积约为m2。
答：13.126、（2分）在相同的操作压力下，加压叶滤机的洗涤速率与最终过滤速率之比应为。
答：17、（2分）在相同的操作压力下，当洗涤液与滤液的粘度相同时，真空转筒过滤机的洗涤速率W d dV )(τ与最终过滤速率F d dV )(τ的比值为 。
答：1 8、（3分）用板框过滤机过滤某种悬浮液。
测得恒压过滤方程为θ5210402.0-⨯=+q q （θ的单位为s ），则K 为 m 2/s ，q e 为 m 3/ m 2，e θ为 s 。
答：5104-⨯，0.01， 2.59、某板框压滤机，恒压过滤1h 得滤液10m 3，停止过滤用2 m 3清水横穿洗涤（清水黏度与滤液黏度相同），为得到最大生产能力，辅助时间应控制在 h （过滤介质阻力忽略不计）。
答：2.610、降尘室生产能力仅与其 及颗粒的 有关。
表达旋风分离器性能的颗粒的临界直径是指 。
答：降尘室的底面积，沉降速度，能完全分离下来的最小颗粒粒径。
11、在长为L ，高为H 的降尘室中，颗粒沉降速度u 0，气体通过降尘室的水平速度为u ，则颗粒在降尘室内沉降分离的条件是 ，若该降尘室增加2层水平隔板，则其生产能力为原来的 倍。
第三章 机械分离与固体流态化练习题
化工原理单元练习（三）（第三章机械分离与固体流态化）班级学号姓名一、填空题1、描述单个非球形颗粒的形状和大小的主要参数为、。
2、固体颗粒在气体中自由沉降时所受的力有力、力和力。
固体颗粒的自由沉降分为阶段和阶段。
3、沉降速度是指，此速度亦称为速度。
4、在斯托克斯定律区，颗粒的沉降速度与流体黏度的次方成反比，在牛顿定律区，颗粒的沉降速度与流体黏度的次方成反比。
5、降尘室的设计原则是时间大于等于时间。
6、理论上降尘室的生产能力与和有关，而与无关。
7、分离因数的定义式为。
如果颗粒在离心力场内作圆周运动，其旋转半径为0.2m，切线速度为20m/s，则其分离因数为。
8、选用旋风分离器时主要依据是、、。
9、旋风分离器的分割粒径d50是。
10、描述固体颗粒床层特性的主要参数有、、和。
11、过滤方式主要有、和。
12、板框过滤机由810m m×810m m×25mm的20个框组成，则其过滤面积为。
13、板框过滤机处理某悬浮液，已知过滤终了时的过滤速率EddV⎪⎭⎫⎝⎛θ为0.04m3/s，现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WddV⎪⎭⎫⎝⎛θ为，所消耗的洗水体积为。
14、用38个635m m×635m m×25mm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-⨯=+qq，式中q的单位为m3/m2，θ的单位为s。
则过滤常数K= ，V e= 。
15、用叶滤机过滤固含量10%（体积分数）的某悬浮液，已知形成的滤饼的空隙率为50%，则滤饼体积与滤液体积之比υ= 。
16、根据分离因数可将离心机分为、和。
17、流体通过固体颗粒床层时，当气速大于速度、小于速度时，固体颗粒床层为流化床。
18、流化床的两种流化形式为和。
19、流化床的不正常现象有和。
20、气力输送按气流压力分类，可分为和。
按气流中固相浓度分类，可分为和。
化原(上)第三章习题课
第三章机械分离一、选择1、在重力场中，固粒的自由沉降速度与下列因素（D ）无关A.固粒的几何形状B. 固粒的几何尺寸C. 固粒和流体的密度D. 流体的流速2、含尘气体，初始温度为30℃，需在进入反应器前除去尘粒并升温至120℃，在流程布置上宜（A ）A.先除尘后升温B. 先升温后除尘C.先后均可D. 不能确定3、横穿洗涤的洗涤速率与最终过滤速率之比为（A）【板框过滤机】，置换洗涤的洗涤速率与最终过滤速率之比为（D）【叶滤机】。
（压差、洗液粘度与过滤相同）A.1/4B.1/2C.4D.14、通常悬浮液的分离宜在（A ）下进行，气体的浄制宜在（B）下进行。
A.高温B.低温C. 常温D. 无法确定5、为提高旋风分离器的效率，当气体处理量较大时，应采用（D）。
A. 单一大直径的旋风分离器B. 单一小直径的旋风分离器C. 几个小直径的旋风分离器串联D. 几个小直径的旋风分离器并联【旋风分离器组】6、为使离心机有较大的分离因数并保证转鼓有足够的机械强度，应采用（B ）。
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7、推导过滤基本方程时，一个基本的假设是（D ）A.滤液在过滤介质中呈湍流流动B.滤液在过滤介质中呈层流流动C.滤液在滤渣中呈湍流流动D.滤液在滤渣中呈层流流动8、当其他条件不变时，提高转筒真空过滤机的转速，则生产能力（A ）A.提高B.降低C. 不变D. 不一定9、将降尘室用隔板分层后，最小直径要求不变，则生产能力（A ），沉降速度（C ），沉降时间（B ）。
A.变大B.变小C. 不变D. 不确定10、过滤常数K 与（B ）无关A.滤液的黏度B.过滤面积C.滤浆的浓度D.滤饼的压缩性二、填空1、固粒的重力沉降过程分为（加速）阶段和（匀速）阶段。
沉降速度是（匀速）阶段颗粒相对于（流体）的速度。
2、降尘室中固粒可被分离的条件为（沉降时间<=停留时间）。
生产能力与（沉降速度）和（底面积）有关、与降尘室的（高度）无关。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
解： （1）过滤时间：
过滤面积：A = 38×2×0.812 = 49.86 m2
框内全部充满滤渣，滤饼体积：
?
Vc A 0.025 49.86 0.025 1.2465(m2 )
Vc 0.812 0.025 38 0.6233(m3)
q Vc 0.1563(m3 / m2 ) vA
Ve 0.625(m3)
V 2 2V Ve KA2
1.52
21.5 0.625 5103 12
825(s)
525(s)
2020/7/11
7、一小型板框压滤机有框10块，长宽各为0.2 m，在2at（表 压）下作恒压过滤共二小时滤框充满共得滤液160 l，每次洗 涤与装卸时间为1 hr，若介质阻力可忽略不计。求：
则过滤速率为原来的
1/2
。
28、对恒压过滤，当过滤面积增大一倍时，如滤饼不可压缩
，则过滤速率增大为原来的 4
倍。对恒压过滤，当过
滤面积增大一倍时，如滤饼可压缩，则过滤速率增大为原来
的 4 倍。
29、转鼓沉浸度是
与
的比值。
转鼓浸沉的表面积 转鼓的总表面积
2020/7/11
30、按Ф＝Ap/A定义的球形度（此处下标p代表球形粒子），最 大值为 1。 Ф越小则颗粒形状与球形相差越 。大
24、一个过滤操作周期中，过滤时间有一个 最适宜值。
25、一个过滤操作周期中，最适宜的过滤时间指的是此时过
滤机生产能力 最大
。
2020/7/11
26、对不可压缩性滤饼dV/d正比于ΔP的
1 次方，对
可压缩滤饼dV/d正比于ΔP的 1－s 次方。
27、对恒压过滤，介质阻力可以忽略时，过滤量增大一倍，
2020/7/11
6、对某悬浮液进行恒压过滤。已知过滤时间为300 s时，所 得滤液体积为0.75 m3，且过滤面积为1 m2，恒压过滤常数 K=5×10-3 m2/s。若要再得滤液体积0.75 m3，则又需过滤时间 为多少？
解： V 2 2VVe KA2
0.752 2 0.75Ve 5103 12 300
滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力），在恒压过滤时， 测得 Δ/Δq=3740q+200 则过滤常数K= 5.35×10－4（。m2/s）
q
2 K
q
2 K
qe
2020/7/11
2 3740 K
11、已知q为单位过滤面积所得滤液体积V/S，qe为Ve/S，Ve 为过滤介质的当量滤液体积（滤液体积为Ve时所形成的 滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力），在恒压过滤时， 测得 Δ/Δq=3740q+200 则过滤常数qe= 0.0535。(m3/m2)
KA2 V 2
dV
d
W
1 4
dV
d
E
1 KA2 4 2V
2.5(m3
/ h)
W
VW dV
2(h)
d W
2020/7/11
9、一小型板框过滤机，过滤面积为0.1 m2，恒压过滤某一种 悬浮液。得出下列过滤方程式：（q +10）2=250（θ+0.4）式 中q以l/m2，θ以分钟计。试求： （1）经过249.6分钟获得滤液量为多少？ （2）当操作压力加大1倍，设滤饼不可压缩同样用249.6分钟 将得到多少滤液量。
2020/7/11
解： （1）生产能力：
Q V
4 0.08(m3 / min) 4.8(m3 / h)
W D 20 30
（2）表压加倍：
V 2 KA2
K 2kp1s 2kp
Q V
p
2
Q V p
V p
Q 2Q 6.8(m3 / h)
Q Q 6.8 4.8 2(m3 / h)
2020/7/11
0.36 m3/s
二、计算题
1. 某 板 框 过 滤 机 框 空 的 长 、 宽 、 厚 为 250 mm×250 mm×20 mm，框数为8，以此过滤机恒压过滤某悬浮液 ，测得过滤时间为8.75 min与15 min时的滤液量分别为 0.15 m3及0.20 m3，试计算过滤常数K。
降时间
增加一倍
。
2020/7/11
5、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 。
6、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
。
7、在滞流（层流）区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的 2 次 方成正比。
8、在过滤的大部分时间中，滤饼 起到了主要过滤介质的作用。
（2）生产能力
V 2 KA2
K 2kp1s 2kp
V p 2 V p
V p
V 2V 0.226(m3)
Q V 0.226 0.08(m3 / h)
2 1
2020/7/11
8、某板框压滤机的过滤面积为0.4 m2，在恒压下过滤某悬浮 液，4 hr后得滤液80 m3，过滤介质阻力可略去不计。试求： （1）若其它情况不变，但过滤面积加倍，可得多少滤液？ （2）若其它情况不变，但操作时间缩短为2 hr，可得多少滤 液？
31、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 离心过滤 和 离心沉降 。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 离心机 。
32、在Stokes区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的___2__次方成正 比。
33、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 。
解： （1）过滤时间 过滤面积A = 10×2×0.812 = 13.12 m2
V 2 2VVe KA2
2020/7/11
1.312 2 1.31Ve K 13.122 10
1.9052 21.905Ve K 13.122 20
Ve 0.1374(m3)
K 1.21103 (m2 / min)
（3）若在原表压下过滤4 hr后，再用5 m3水洗涤滤饼，需多 长洗涤时间？设滤液与水性质相近。
解： （1）过滤面积加倍 V 2 KA2
V22 A22 V12 A12
V2 160(m3 )
2020/7/11
（2）操作时间缩短
V 2 KA2
V22 V12
2 1
V2 55.6(m3 )
（3）洗涤时间
（1）过虑常数K，变，此时生产能力为若 干？
解： （1）过虑常数K，洗涤速率
过滤面积：A = 10×2×0.22 = 0.8 m2
V 2 KA2
K
0.162 0.82 2
0.02(m3
/
h)
dV
d
W
1 4
KA2 2V
0.01(m3
/ h)
2020/7/11
2020/7/11
16、板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间，设框已充满，在洗
涤时，洗涤液穿过的滤布面积等于 框的内面积 。
临界粒径、分离效率、压强降
17、旋风分离器性能的好坏，主要以
来衡量。
uT2
18、离心分离设备的分离因数定义式为Kc=
Rg 。
19、当介质阻力不计时，回转真空过滤机的生产能力与转速 的 1/2 次方成正比。
一、填空题
1、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
。
ut
d2
s g
18
T （气体） T （液体）
2、降尘室的生产能力与降尘室的 长度 和 宽度 有关。
3、降尘室的生产能力与降尘室的 高度 无关。
4、在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，则沉
解： （1） (q 10)2 250( 4)
Θ＝249.6min
q 240(l / m2 )
V qA 2400.1 24(l)
2020/7/11
（2）解法1
V 2 KA2
K 2kp1s 2kp
2020/7/11
解： （1）恒压过滤，介质阻力忽略：
V 2 KA2
K
V2
A2
2.912 102 15
5.65103(m2
/ min)
Q V V
W D
W D 21.4(min)
（2） V 2 KA2
1
1
A
K
2k P1 s
A P 2 A P
A 2A 14.1(m2 )
（3） Q 60nV
解： 过滤面积A = 8×2×0.25×0.25 = 1.0 m2
V 2 2VVe KA2
0.152 2 0.15Ve K 12 8.75
0.202 2 0.20Ve K 12 15
K 5.0105 m2 / s
2020/7/11
2、以板框压滤机恒压过滤某悬浮液，过滤面积10 m2，操作 压差1.96×105 Pa。每一循环过滤15 min得滤液2.91 m3。过 滤介质阻力不计。设滤饼不可压缩。 （1）该机生产能力为4.8m3/h滤液，求洗涤、装拆总共需要 的时间及过滤常数K。 （2）若压差降至9.81×104Pa，过滤时间及过滤量不变，其 他条件不变，需多大过滤面积？ （3）如改用回转真空过滤机，转一圈得滤液0.2m3，转速为 多少才可以维持生产能力不变？
Vc
A 0.021 13.12 0.021
0.276(m3 )
VE
Vc v
2.755(m3 )
VE2 2VEVe KA2E
E 40.2(min)
（2）生产能力： Q vVE vVE
E W D
Q 3.23103(m3 / min) 0.194(m3 / h（) 滤饼）