非均相混合物分离及固体流态化习题答案
化工原理非均相分离试题及解答
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***5. （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____________________________________________________ 。
第3章非均相混合物分离及固体流态化自测题
第3章非均相混合物分离及固体流态化一、填空题1. 悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是____________________________ 。
2. 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=____________.3. 板框压滤机每个操作循环由________________________________________五个阶段组成。
4. 板框压滤机主要由_________________________，三种板按 __________的顺序排列组成。
5. 板框压滤机采用横穿洗涤滤渣，此时洗液穿过____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____。
6. 设离心机转鼓直径为1m ，转速n=600 转/min ，则在其中沉降的同一微粒，比在重力沉降器内沉降的速度快____________倍。
参考答案：1. 在滤饼中形成骨架，使滤渣疏松，孔隙率加大，滤液得以畅流。
2. 粒子所受合力的代数和为零，24/ Rep 。
3. 装合板框、过滤、洗涤、卸渣、整理。
4. 滤板、滤框、主梁（或支架）压紧装置等组成，1—2—3—2—1—2—3—2—1。
5. 二；一； 二； 二分之一。
6. 201。
二、选择题1．回转真空过滤机的转速越快，单位时间所获得的滤液量就越( )，形成的滤饼层厚度就越( )，过滤阻力越( )。
(A)少，薄，小 (B)少，厚，大 (C)多，薄，小 (D)多，薄，大 2．离心沉降速度是( )。
(A)颗粒运动的绝对速度 (B)径向速度 (C)切向速度 (D)气流速度 3．在恒压过滤操作中，忽略过滤介质的阻力，且过滤面积恒定，则所得的滤液量与过滤时间的( )次方成正比，而对一定的滤液量则需要的过滤时间与过滤面积的( )次方成反比。
(A)1/2,2 (B)2,1/2 (C)1,1/2 (D)1/2,1 4． 助滤剂应具有以下特性( )。
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第 3 章 非均相物系的分离和固体流态化
一、填空题 1．影响颗粒沉降速度的因素如下：颗粒的因素、介质的因素、环境因素、设备因素。 就颗粒的因素而言有以下几方面： 、 、 、 等。[四川大学 2008 研] 【答案】尺寸 形状 密度 是否变形 【解析】影响颗粒沉降速度的因素包括以下几个方面：①颗粒的因素：包括尺寸、形 状、密度、是否变形等；②介质的因素：包括流体的状态（气体还是液体）、密度、粘度等； ③环境因素：包括温度（影响 、 ）、压力、颗粒的浓度（浓度达到一定程度使发生干扰 沉降等）；④设备因素：包括体现为壁效用。
答：由公式： dV KA2 dQ 2(V V )
可知增大压力，K 值增大；提高温度，K 值增大，过滤速度增大。 dV 由压力温度滤 dQ
饼的比阻，过滤饼体积比及过滤面积有关。
2．设计一实验流程（画出其实验流程示意图），并写出简要实验步骤，完成如下实验 内容：
（1）进行恒压过滤常数的测定。 （2）进行滤饼的压缩性指数 s 和物料常数 k 的测定。[天津大学 2002 研] 答：简要实验步骤如下： （1）做好准备工作，启动系统。 （2）进行过滤滤液体积和过滤时间关系曲线的测定。 （3）改变过滤压差，再进行不同压差下过滤滤液体积和过滤时间关系曲线的测定， 至少测定 3 条曲线。 （4）关闭系统，复原装置并清扫卫生。 实验流程示意图如图 3-1 所示。
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4．从地下开采出来的原油由油、水、气组成，如图 3-2 所示为一原油连续计量装置
的示意图，其原理是将原油中的油、水、气分离后用各自的流量计分别测定其流量（计量），
然后再将油、水、气汇合一起流向下游。具体工艺如下；原油首先切向进入一旋风分离器，
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第3章非均相混合物分离及固体流态化1．某球形颗粒直径为40μm，密度为4000kg/m3。
在水中作重力沉降。
试求（1）该颗粒在20℃水中的沉降速度为多少？（2）直径为80μm的该类颗粒在20℃水中的沉降速度为多少？（3）直径为40μm的该类颗粒在50℃的水中沉降速度为多少？（4）与直径为40μm的球形颗粒同体积的立方体颗粒在20℃水中的沉降速度为多少？解：（1）20℃时水的黏度为1×10－3Pa·S。
假设颗粒沉降运动处在层流区，用Stokes 公式计算沉降速度如下：校核沉降运动是否处在层流区：所以，该颗粒沉降运动的确处在层流区，以上计算有效。
（2）颗粒直径加倍而其他条件均不变。
假定此时沉降运动仍处于层流区，由Stokes公式可知：，于是：校核沉降运动是否处在层流区：由于颗粒雷诺数正比于颗粒直径与沉降速度的乘积，故所以，该颗粒沉降运动仍处在层流区，以上计算有效。
（3）50℃时水的黏度为0.549×10－3Pa·S，密度ρ＝988kg/m3。
假设沉降运动处在层流区，由Stokes公式可知：校核沉降运动是否处在层流区：所以，该颗粒沉降运动的确处在层流区，以上计算有效。
（4）因该立方体颗粒与上述球形颗粒体积相等，故该颗粒的当量直径与球形颗粒相同，de＝40μm。
立方体颗粒的边长为：立方体颗粒的形状系数为：为求立方体颗粒沉降速度表达式，列该颗粒受力平衡方程式如下：式中，A指立方体颗粒的最大投影面积：由试差法求沉降速度，设沉降速度u t＝0.0018m/s．则颗粒雷诺数：根据形状系数0.807可得再设u t＝0.00164m/s，则查得，故近两次计算结果接近，试差结束，沉降速度为0.00161m/s。
2．采用降尘室回收常压炉气中所含球形固体颗粒。
降尘室底面积为10m2，高1.6m。
操作条件下气体密度为0.5kg/m3，黏度为2.0×10－5Pa·S，颗粒密度为3000kg/m3。
第三章 非均相混合物离2.3.4.5.8.13题解
For personal use only in study and research; not for commercial use第三章 非均相混合物分离及固体流态化习题解答2.解：颗粒沉降速度为：t 0.207.32m s 0.0273m su h θ=== 设沉降在斯托克斯区，则：2s t()18d g u ρρμ-= ()20.006790013009.81Pa s 5.31Pa s 180.0273μ-⨯=⋅=⋅⨯ 核算流型t 0.0060.027612800.0***15.31du Re ρμ⨯⨯===< 所以，原假设正确查附录20 ℃空气31.205kg/m ρ=，s Pa 1081.15⋅⨯=-μ，所以，()()()s m 1276.0m 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 。
3.解：颗粒沉降时间为：t t h θ=()()()()()()2.62369.1s 33336max max max 223s 33336minmin min 223998.22650998.29.812.6257.37101.00510998.22650998.29.8169.11513101.00510K stokes K newton K d g d d d g d d d ρρρμρρρμ==----=∙→-⨯-⨯==∙−−→=⨯⨯-⨯-⨯==∙−−→=⨯⨯4.解：假设在斯托克斯区s t v 3600m s 0.025m s 360040u bl ===⨯ 查附录20 ℃空气351.128/.... 1.9110a kg m p s ρμ-==⨯⋅ 所以，51.7110d m-===⨯核算流型：3t51.705100.025 1.1280.02511.9110tduReρμ--⨯⨯⨯===<⨯5.解：假设在斯托克斯区沉降()()262s3t581040009.81m 4.210m s1818210d guρρμ---⨯⨯⨯-===⨯⨯⨯ss3t2160273427v 1.54m s3600273v 1.5411491.8 4.1 4.2010nblu-+=⨯==-=-=⨯⨯⨯气体降尘室停留时间为S32tV 1.530.2mHb 4.2 1.84.1200.24.210208.410mulsuh uθθ--===⨯=====⨯⨯=⨯核算颗粒沉降雷诺数[核算流型在斯托克斯区]：t******0.0***1******tduReρμ===<核算流体流型[在滞流区]：∴******1***2000******duReρμ===<P196 8．在实验室里用面积0.1 m2的滤叶对某悬浮液进行恒压过滤实验，操作压力差为67 kPa，测得过滤5 min后得滤液1 L，再过滤5 min后，又得滤液0.6 L。
2非均相混合物分离操作习题2
填空题选择题1. 在混合物中，各处物料性质不均匀，且具有明显相界面存在的物系称为（ B ）。
A、均相物系；B、非均相物系；C、分散相；D、连续相。
2. 在外力的作用下，利用分散相和连续相之间密度的差异，使之发生相对运动而实现分离的操作。
称为（B ）分离操作。
A、过滤；B、沉降；C、静电； D 、湿洗。
3. 利用被分离的两相对多孔介质穿透性的差异，在某种推动力的作用下，使非均相物系得以分离的操作。
称为（ A ）分离操作。
A、过滤；B、沉降；C、静电；D、湿洗。
4. 欲提高降尘室的生产能力，主要的措施是（C ）。
A、提高降尘室的高度；B、延长沉降时间；C、增大沉降面积；D、以上都是5. 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（B ）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6. 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 ）。
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；D、以上都是7. 板框压滤机组合时应将板、框按（B ）顺序置于机架上。
A、123123123……；B、123212321……；C、3121212……；D、321321321……8. 有一高温含尘气流，尘粒的平均直径在2～3 μm ，现要达到较好的除尘效果，可采（ C ）的除尘设备。
A、降尘室；B、旋风分离器；C、湿法除尘；D、袋滤器9. 当固体微粒在大气中沉降是层流区域时，以（ C ）的大小对沉降速度的影响最为显著。
A、颗粒密度；B、空气粘度；C、颗粒直径；D、以上都是10. 卧式刮刀卸料离心机按操作原理分应属于（B ）离心机。
A、沉降式；B、过滤式；C、分离式；D、以上都不11. 在重力场中，固体颗粒在静止流体中的沉降速度与下列因素无关的是（ D ）。
A、颗粒几何形状；B、颗粒几何尺寸；C、颗粒与流体密度；D、流体的流速12. 含尘气体通过长4 m，宽3 m，高1 m的降尘室，已知颗粒的沉降速度为0.25 m/s，则降尘室的生产能力为（ A ）m3/s。
化工原理第二版两册答案(习题5 附图主编)
第一章 流体流动4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。
在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。
若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3×103 Pa ）？ 解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm 处的流体压力为[]（绝压）Pa 10813.1Pa )0.15.9(81.9960103.10133⨯=-⨯⨯+⨯=+=gh p p ρ 作用在孔盖上的总力为N 10627.3N 76.04π103.10110813.1)(4233a ⨯⨯⨯⨯⨯-=＝）－＝（A p p F每个螺钉所受力为N 10093.6N 014.04π105.39321⨯=÷⨯⨯=F因此()（个）695.5N 10093.610627.3341≈=⨯⨯==F F n5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。
读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。
为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。
试求A 、B 两点的表压力。
解：（1）A 点的压力()（表）Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ⨯=⨯⨯+⨯⨯=+=gR gR p ρρ（2）B 点的压力()（表）Pa 107.836Pa 5.081.91360010165.1441汞A B ⨯=⨯⨯+⨯=+=gR p p ρ 7．某工厂为了控制乙炔发生炉内的压力不超过13.3 kPa （表压），在炉外装一安全液封管（又称水封）装置，如本题附图所示。
液封的作用是，当炉内压力超过规定值时，气体便从液封管排出。
试求此炉的安全液封管应插入槽内水面下的深度h 。
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。
化工原理非均相分离试的题目及答案
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_________________ 。
第三章 非均相物系的分离和过滤
第3章 非均相物系分离和固体流态化1.取颗粒试样500g,作筛分分析,所用筛号及筛孔尺寸见本题附表中第1、2列,筛析后称取各号筛面上的颗粒截留量列于本题附表中第3列,试求颗粒群的平均直径。
〔答:d a =0.344mm 〕习题1附表2.密度为2650kg/3的球形石英颗粒在20℃空气中自由沉降,计算服从斯托克斯公式的最大颗粒直径及服从牛顿公式的最小颗粒直径。
〔答:dmax=57.4μm, dmin=15.13μm 〕3.在底面积为402的除尘室内回收气体中的球形固体颗粒。
气体的处理量为3600m 3/h,固体的密度3/3000m kg =ρ,操作条件下气体的密度3/06.1m kg =ρ,黏度为2×10-5Pa ·s 。
试求理论上能完全除去的最小颗粒直径。
〔答:d=17.5m μ〕4.用一多层降尘室除去炉气中的矿尘。
矿尘最小粒径为8m μ阳,密度为4000kg/m 3。
除尘室长4.1m 、宽1.8m 、高4.2m,气体温度为427℃,黏度为3.4x1O -5Pa ·s,密度为0.5kg/m 3。
若每小时的炉气量为2160标准m 3,试确定降尘室内隔板的间距及层数。
〔答:h=82.7mm,n=51〕5.已知含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m 3,气体流量为1000m 3/h 、密度为3.6×10-5Pa ·s 、密度为0.674kg/m 3,采用如图3-7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,试估算其临界粒径、分割粒径及压强降。
〔答:d c =8.04m μ,m d μ73.550=，Pa p 520=∆〕6.某旋风分离器出口气体含尘量为0.7×10-3kg/标准m 3,气体流量为5000标准m 3/h,每小时捕集下来的灰尘量为21.5kg 。
出口气体中的灰尘粒度分布及捕集下来的灰尘粒度分布测定结果列于本题附表中。
非均相物系的分离和固体流态化练习题
5.对叶滤机，洗涤面积 和过滤面积 的定量关系为_______，洗水走过的距离 和滤液在过滤终了时走过的距离 的定量关系为________，洗涤速率( 与过滤终了时的过滤速率（ 的定量关系为_______。
11.评价旋风分离器分离性能指标有，和，旋风分离器性能的好坏，主要以来衡量。
12.降尘室的生产能力只与和有关。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。
13.离心分离设备的分离因数定义式为Kc=。某颗粒在离心力场中做圆周运动，其旋转半径为0.2 m，切向速度为20 m/s，则分离因素为。
6.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。
7.非球形颗粒的等体积当量直径的表达式为。
8.球形度(形状系数)恒小于或等于1，此值越小，颗粒的形状离球形越远，球形度的定义式可写为。
9．在讨论旋风分离器分离性能时，临界粒径这一术语是指。
10.旋风分离器的总的分离效率是指。
（3）若滤液量不变，仅将过滤压差提高1倍，问过滤时间为多少？
（4）若过滤时间不变，仅将过滤压强提高1倍，问滤液量为多少？
2．在实验室内用一片过滤面积为0.05 m2的滤叶在36 kPa（绝）下进行吸滤（大气压为101 kPa），在300 s内共吸出0.4 L滤液，再过600 s，又吸出0.4 L滤液。求该减压过滤操作下的过滤常数K，qe及θe。
第三章 非均相物系分离习题
一、填空题
1.用板框式过滤机进行恒压过滤操作，随着过in)，转鼓表面积为A，转鼓的沉浸度为 ，则过滤周期为(s)，在一个过滤周期中过滤时间为(s)，过滤面积为。
化工原理作业答案
第一章 流体流动流体的重要性质2．若将密度为830 kg/ m 3的油与密度为710 kg/ m 3的油各60 kg 混在一起，试求混合油的密度。
设混合油为理想溶液。
解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m331221121t m 157.0m7106083060=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+=ρρm m V V V 33t t m m kg 33.764m kg 157.0120===V m ρ 流体静力学4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。
在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。
若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3×103 Pa ）？解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm 处的流体压力为[]（绝压）Pa 10813.1Pa )0.15.9(81.9960103.10133⨯=-⨯⨯+⨯=+=gh p p ρ 作用在孔盖上的总力为N 10627.3N 76.04π103.10110813.1)(4233a ⨯⨯⨯⨯⨯-=＝）－＝（A p p F每个螺钉所受力为N 10093.6N 014.04π105.39321⨯=÷⨯⨯=F因此()（个）695.5N 10093.610627.3341≈=⨯⨯==F F n5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。
读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80习题5附图习题4附图mm ，指示液为水银。
为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。
试求A 、B 两点的表压力。
解：（1）A 点的压力()（表）Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ⨯=⨯⨯+⨯⨯=+=gR gR p ρρ（2）B 点的压力()（表）Pa 107.836Pa 5.081.91360010165.1441汞A B ⨯=⨯⨯+⨯=+=gR p p ρ8. 密度为1800 kg/m 3的某液体经一内径为60 mm 的管道输送到某处，若其平均流速为0.8 m/s ，求该液体的体积流量（m 3/h ）、质量流量（kg/s ）和质量通量[kg/(m 2·s)]。
化工原理——非均相物系的分离习题及答案
化工原理——非均相物系的分离习题及答案第三章非均相物系的分离一、选择与填空1、在滞流区，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。
2、在恒压过滤时，如介质阻力不计，过滤压差增大一倍时同一时刻所得滤液量__________。
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3、过滤基本方程式是基于＿＿＿＿推导出来的。
A 滤液在介质中呈湍流流动B 滤液在滤渣中呈湍流流动C 滤液在介质中呈层流流动D 滤液在滤渣中呈层流流动4、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5、叶滤机洗涤速率与最终过滤速率的比值为（）。
A 1/2B 1/4C 1/3D 16、过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩进行恒速过滤，如滤液量增大一倍，则（）。
CA操作压差增大至原来的倍 B操作压差增大至原来的4倍C操作压差增大至原来的2倍 D操作压差保持不变7、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____。
8、沉降雷诺准数Ret越大，流体粘性对沉降速度的影响____。
9、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____。
10、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。
11、根据过滤基本方程式（说明提高过滤机生产能力的措施是（最少写出三条）____、____、____。
12、以下说法中正确的是（）A． B. C. D.13、在板框压滤机中，若过滤压力差增加一倍，则过滤速率变为原来的___倍，生产能力为___倍。
（过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩）14、恒压过滤某种悬浮液（介质阻力可忽略，滤饼不可压缩），已知10min单位过滤面积上得滤液0.1m3。
资料：非均相分离题及解答
第3章 非均相物系分离题库解答3-1 有一固体颗粒混合物，通过筛分获得以质量为基准的粒度分布为：粒度1µm ，0％至50µm ，100％的范围近似可用一直线表示，试求该颗粒混合物的比表面积平均直径。
解：由式1.15，表面平均平均直径可由下式求得：/1=s d ()11/d x ∑因为粒度分析为一连续直线149+=x dd dx d s //110⎰= ()⎰+=10149//1x dx 50ln /49=m μ5.12=3-2 一直径为30µm 的球形颗粒在20o C 某气体中的沉降速度为在同温度下水沉降速度的88倍。
已知该颗粒在气体中的重量为在水中的1.6倍，试求该颗粒在气体中的沉降速度。
气体密度可取为1.2 kg ⋅m -3。
此题核心在于求出球形颗粒在水中的沉降速度t u 。
而求t u 须知颗粒密度s ρ，直径为d ，流体密度及粘度，此题中公未知s ρ，故利用该颗粒在气体和水中重量比可解决s ρ，从而可求出t u 。
1）求球形颗粒密度s ρ：该颗粒在气体和水中的重量比，实质指净重力之比，即()()6.16g633＝气气g d d s s ρρπρρπ-- 又查出C ︒20时水的物性：cP m kg 1,/10003==μρ ∴ 1.6＝气气ρρρρ--s s ,6.110002.1=--s sρρ 解之 3/2664m kg s =ρ2）求颗粒在水中沉降速度水t u ：设颗粒在水中沉降在层流区：∴()()()3262101881.910002664100.318--⨯⨯-⨯⨯=-μρρg d u s t ＝水s m /1016.84-⨯= 校核：0245.010101016.81030Re 3346=⨯⨯⨯⨯==---μρt du <1 故 s m u t /1016.84-⨯＝水3）颗粒在气体中沉降速度气t u ：s m u u t t /1008.71016.8888824--⨯=⨯⨯＝＝水气3-3质量流量为1.1kg/s ，温度为20ºC ，压力为101 .33kPa 的含尘空气在进入反应器之前需除尘，并预热至160ºC 。
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。
非均相物质分离技术复习资料及答案
非均相物质分离技术复习资料及答案一、填空题1.表述颗粒特性的主要参数为颗粒的（形状）、大小（体积）、及表面积。
2.表述颗粒床层特性的主要参数为（空隙率）、（自由截而积）、（堆积密度）、及（比表面积3.固体粒子的沉降过程分（加速）阶段和（恒速）阶段。
沉降速度是指（恒速）阶段颗粒相对于（流体）的速度。
4.在斯托克斯区，颗粒的沉降速度与其直径的（2）次方成正比。
而在牛顿区，与其直径的（1/2）次方成正比。
5.沉降雷诺准数RCt越大，流体粘性对沉降速度的影响（越小）。
6.一球形石英粒子在空气中作层流自由沉降。
若空气温度由20度提高至50度，气体的粘度（增大），则沉降速度将（减小）。
7.转筒真空过滤机，转速越大，则生产能力就越（大），每转一周所获得的滤液就越（小），形成的滤饼厚度越（薄），过滤阻力越（小8.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，过滤常熟K将变（小），滤液体积将变（小）。
9.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将（上升），导致此变化的原因是（粘度上升，尘降速度下降），（体积流量上升，停留时间减少）。
10.饼层过滤是指（在过滤介质一侧形成饼层的过滤）。
11.吸收因子为（A=1.∕KV）,其值可反应吸收过程的（难易程度）。
12.吸收剂的再生常采用的是（用蒸汽或惰性气体的真空塔），（用再沸器的解吸塔）,（用蒸僧塔解吸）。
13.多组分精馀根据制定设计变量不同可分为（设计）型计算和（操作）型计算。
14.在塔顶和塔釜同事出现的组分为（分配组分）。
15.吸收有（1）关键组分，这是因为（单向传至）的缘故。
16.精馀有（2）各关键组分，这是由于（双向传至）的缘故。
17.对宽沸程的闪蒸过程，其各板的温度变化由（进料热烯）决定，故可由（热量衡算式）计算各板的温度。
18 .传至分离过程分为（平衡分离过程）和（速率分离过程）两大类。
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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 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，9.431Re1=-ξ，查出：t et 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 02049.0m 32.15.0t ===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 0.006350.0204916000.0308116.757du 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。
气体的处理量为3000（标准）m 3/h 。
试求理论上能完全除去的最小颗粒直径。
（1）若操作在20 ℃下进行，操作条件下的气体密度为1.06 kg/m 3，黏度为×10-5 Pa •s 。
（2）若操作在420 ℃下进行，操作条件下的气体密度为0.5 kg/m 3，黏度为×10-5 Pa •s 。
解：（1）在降尘室内能够完全沉降下来的最小颗粒的沉降速度为：m 03577.0s m 553600273202733000s v,t =⨯⨯+⨯==blq u设沉降在斯托克斯区，则：2t ()0.0357718s d g u ρρμ-==51.98510m 19.85μm d -=⨯= 核算流型：5t t 51.985100.03577 1.060.041811.810du Re ρμ--⨯⨯⨯===<⨯ 原设滞流区正确，能够完全除去的最小颗粒直径为×10-5 m 。
（2）计算过程与（1）相同。
完全能够沉降下来的最小颗粒的沉降速度为：m 0846.0s m 5536002734202733000s v,t =⨯⨯+⨯==blq u设沉降在斯托克斯区，则：54.13210m 41.32μm d -==⨯=核算流型：5t t 54.132100.08460.50.052913.310du Re ρμ--⨯⨯⨯===<⨯ 原设滞流区正确，能够完全除去的最小颗粒直径为×10-5 m 。
3．对2题中的降尘室与含尘气体，在427 ℃下操作，若需除去的最小颗粒粒径为10 μm ，试确定降尘室内隔板的间距及层数。
解：取隔板间距为h ，令t L h u u =则 t Lh u u=（1）s m 1017.0s m 2.4527342727336003000s v,=⨯+⨯==bH q u 10 μm 尘粒的沉降速度()()()s m 10954.4s m 1031.31881.95.030001010183526s 2t ---⨯=⨯⨯⨯-⨯⨯=-=μρρg d u 由（1）式计算h ∴ 0.244m m 10954.41017.053=⨯⨯=-h层数2.17244.02.4===h H n 取18层0.233m m 182.418===H h 核算颗粒沉降雷诺数：644t t 51010 4.954100.5e 7.51013.310du R ρμ----⨯⨯⨯⨯===⨯<⨯ 核算流体流型：e 52250.233()0.10170.55.23368621003.310bh u d u b h Re ρρμμ-⨯⨯⨯⨯+====<⨯ 4．在双锥分级器内用水对方铅矿与石英两种粒子的混合物进行分离。
操作温度下水的密度＝996.9 kg/m 3，黏度＝ 3×10-3 Pa •s 。
固体颗粒为棱长～0.7mm 的正方体。
已知：方铅矿密度s1＝7 500 kg/m3，石英矿密度s2＝2 650 kg/m3。
假设粒子在上升水流中作自由沉降，试求（1）欲得纯方铅矿粒，水的上升流速至少应为多少（2）所得纯方铅矿粒的尺寸范围。
解：（1）水的上升流速 为了得到纯方铅矿粒，应使全部石英粒子被溢流带出，因此，水的上升流速应等于或略大于最大石英粒子的自由沉降速度。
对于正方体颗粒 ，应先算出其当量直径和球形度。
设l 代表棱长，V p 代表一个颗粒的体积。
颗粒的当量直径为()m 10685.8m 107.0π6π6π64333333p e -⨯=⨯===-l V d因此，颗粒的球形度，2e s 2p π0.8066d S S l φ==== 用摩擦数群法计算最大石英粒子的沉降速度，即32s 2t24()e 3d gR ρρρξμ-=17538)108973.0(381.99.996)9.9962650()10685.8(42334=⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=--已知s φ=，由图3-3查得Re t =70，则m/s 07255.0m/s 10685.89.996108973.07043e t t =⨯⨯⨯⨯==--ρμd Re u所以水的上升流速应取为0.07255 m/s 或略大于此值。
（2）纯方铅矿粒的尺寸范围 所得到的纯方铅矿粒中尺寸最小者应是沉降速度恰好等于0.07255 m/s 的粒子。
用摩擦数群法计算该粒子的当量直径：1s1t23t 4()e 3gR u μρρξρ--=2011.0)07255.0(9.996381.9)9.9967500(108973.04323=⨯⨯⨯-⨯⨯=- 已知s φ =，由图3-3查得Re t =30，则m 10722.3m 07255.09.996108973.03043t t e --⨯=⨯⨯⨯==u Re d ρμ与此当量直径相对应的正方体棱长为m 103m π610722.3π64343e-⨯=⨯==-d l所得纯方铅矿粒的棱长范围为～0.7 mm 。
5．用标准型旋风分离器处理含尘气体，气体流量为0.4 m 3/s 、黏度为×10-5 Pa •s 、密度为0.674 kg/m 3，气体中尘粒的密度为2 300 kg/m 3。
若分离器圆筒直径为0.4 m ，(1) 试估算其临界粒径、分割粒径及压力降。
（2）现在工艺要求处理量加倍，若维持压力降不变，旋风分离器尺寸需增大为多少此时临界粒径是多少（3）若要维持原来的分离效果（临界粒径），应采取什么措施解：临界直径c d =式中 m 1.044.04===D B ，2/D h = Ne =5 s m 20s m 24.01.04.0s v,=⨯==hBq u 将有关数据代入，得μm 10698.6m 10698.6m π23002051.0106.3965e ⨯=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=--d分割粒径为()()μm 778.4m 10778.4m 674.02300204.0106.327.027.065s i 50=⨯=-⨯⨯⨯=-=--ρρμu D d压强降为Pa 4.1078Pa 674.02208222i =⨯⨯==∆ρξu p（2）i u p ，∆不变v,s v,s i 24q q u D DhB ==⨯ m 5657.0m 204.0288is v,=⨯⨯==u q D m 1096.7m 202300514.345657.0106.3927.0965is e e --⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==u N Bd ρπμ所以，处理量加倍后，若维持压力降不变，旋风分离器尺寸需增大，同时临界粒径也会增大，分离效率降低。
（3）若要维持原来的分离效果（临界粒径），可采用两台圆筒直径为0.4 m 的旋风分离器并联使用。
6．在实验室里用面积0.1 m 2的滤叶对某悬浮液进行恒压过滤实验，操作压力差为67 kPa ，测得过滤5 min 后得滤液1 L ，再过滤5 min 后，又得滤液0.6 L 。
试求，过滤常数e V K ，，并写出恒压过滤方程式。
解：恒压过滤方程为：θK qq q =+e 22由实验数据知： min 51=θ，231/m m 01.01.0001.0==q min 101=θ，231/m m 016.0=q 将上两组数据代入上式得： K q 5)01.0(2)01.0(e 2=+ K q 10)016.0(2)016.0(e 2=+ 解得 23e /m m 007.0=q/s m 108min /m 108.42725--⨯=⨯=K 所以，恒压过滤方程为θ72108014.0-⨯=+q q （m 3/m 2，s ）或 θ921080014.0-⨯=+V V （m 3，s ）7．用10个框的板框过滤机恒压过滤某悬浮液，滤框尺寸为635 mm×635 mm×25 mm 。
已知操作条件下过滤常数为/s m 10225-⨯=K ，23e /m m 01.0=q ， 滤饼与滤液体积之比为v =。
试求滤框充满滤饼所需时间及所得滤液体积。
解：恒压过滤方程为θK qq q =+e 22θ5210202.0-⨯=+q q332c m 1008.0m 025.0635.010=⨯⨯=V33c m 680.1m 06.01008.0===v V V ，222m 0645.8m 102635.0=⨯⨯=A 2323/m m 208.0/m m 0645.8680.1===A V q代入恒压过滤方程θ52102208.001.02208.0-⨯=⨯⨯+得 m in 52.39s 2.2317==θ8．在0.04 m 2的过滤面积上以1×10-4 m 3/s 的速率进行恒速过滤试验，测得过滤100 s 时，过滤压力差为3×104 Pa ；过滤600 s 时，过滤压力差为9×104 Pa 。