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沉降与过滤一章习题及答案
一、选择题
1、一密度为7800 kg/m3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（设沉降区为层流）。

D
A
⋅4000mPa·s；B
⋅40mPa·s；
C
⋅33.82Pa·s；
D
⋅3382
mPa·s
2、含尘气体在降尘室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．2⨯30μm；B。

1/2⨯3μm；C。

30μm；D。

2⨯30μm 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。

D
A．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无关。

C
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、恒压过滤时，如滤饼不可压缩，介质阻力可忽略，当操作压差增加 1 倍，则过滤速率
为原来的。

B
A.1倍；
B.2倍；
C.2倍；
D.1/2 倍
10、助滤剂应具有以下性质。

B
A.颗粒均匀、柔软、可压缩;
B.颗粒均匀、坚硬、不可压缩;
C.粒度分布广、坚硬、不
可压缩; D.颗粒均匀、可压缩、易变形
11、助滤剂的作用是。

B
A．降低滤液粘度，减少流动阻力；
B．形成疏松饼层，使滤液得以畅流；
C．帮助介质拦截固体颗粒；
D．使得滤饼密实并具有一定的刚性
12、下面哪一个是转筒真空过滤机的特点。

B
A．面积大，处理量大；B．面积小，处理量大；C．压差小，处理量小；D．压差大，
面积小
13、以下说法是正确的。

B
A.过滤速率与A(过滤面积)成正比;
B.过滤速率与A2成正
比; C.过滤速率与滤液体
积成正比; D.过滤速率与滤布阻力成反比
14、恒压过滤，如介质阻力不计，过滤压差增大一倍时，同一过滤时刻所得滤液量。

C
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
倍; D.
增大至
原来的 1.5 倍
15、过滤推动力一般是指。

B
A 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
16、恒压板框过滤机，当操作压差增大 1 （忽。

A
A．增大至原来的2倍；B．增大至原来的 2 倍；
Ｃ．增大至原来的4倍；D．不变
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。

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。

2
3、降尘室的生产能力与降尘室的和（）有关。

长度宽度
4、已知某沉降室在操作条件下的气体流率为3600m3/h，沉降室长、宽、高尺寸为L
⨯b⨯H=5⨯3⨯2,则其沉降速度为m/s。

0.067
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、若降尘室的高度增加，则沉降时间。

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0.02m/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。

1.6
8、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。

当颗粒与流体
的相对运动属层流时，其分离因数K C为。

57
9、选择旋风分离器型式及决定其主要尺寸的根据是；；。

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。

气固；液固
11、已知q为单位过滤面积所得滤液体积V/A，q e为V e/A，V e为过滤介质的当量滤液体积
(滤液体积为V e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
Δτ/Δq=3740q+200则过滤常数K=（）。

0.000535
12、实现过滤操作的外力可以是、或。

重力；压强差；惯性离心力
13、在饼层过滤中，真正发挥拦截颗粒作用的主要是而不是。

滤饼层；过滤介质
14、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
倍。

四
15、用板框式过滤机进行恒压过滤操作，随着过滤时间的增加，滤液量，生产能力。

增加；不变
16、对恒压过滤，介质阻力可以忽略时，过滤量增大一倍，则过滤速率为原来的。

二分之一
三、计算题
1、某一锅炉房的烟气沉降室，长、宽、高分别为11×6×4m，沿沉降室高度的中间加一
层隔板，故尘粒在沉降室的降落高度为2m。

烟气温度为150℃，沉降室烟气流量
12500m3标准）/ h，试核算沿降室能否沉降35μm 以上的尘粒。

已知ρ尘粒= 1600 kg/m3，ρ烟气= 1.29 kg/m，μ烟气= 0.0225cp
解：
设沉降在滞流状态下进行，Re＜1，且因ρ尘粒>>ρ烟气，故斯托克斯公式可简化为：u0= d尘粒2ρ尘粒g/18μ烟气
= (35×10-6)2×1600×9.81/ (18×2.25×10-5)
= 0.0474 m/s
检验：Re = d尘粒u0ρ烟气/μ烟气
= 35×10-6×0.0474×1.29/(2.25×10-5)
18 ⨯10
= 0.095＜1
故采用计算式正确，则 35mm 以上粒子的沉降时间为： θ 沉降 = 2/0.0474 = 42.2s
又，烟气流速 u = [(12500/(4×6×3600))×[（273+150）/273] = 0.224 m/s
烟气在沉降室停留时间：θ 停留 = 11/0.224 = 49.1s 即 θ 停留＞θ 沉降
∴35mm 以上尘粒可在该室沉降 2、相对密度 7.9，直径 2.5 mm 的钢球，在某粘稠油品（相对密度 0.9）中以 5mm/s 的速度
匀速沉降。

试求该油品的粘度。

解：
设沉降以滞流状态进行，则：
μ 油品 = d 钢球 2 (ρ 钢球-ρ 油品)g/(18 u 钢球) = (0.0025)2×(7900-900)×9.81/(18×0.005) = 4.77Pa ·s
验算：Re = d 钢球 u 钢球 ρ 油品/μ 油品 = 0.0025×0.005×900/4.77 = 2.36×10-3 ＜1 假设正确 3、直径为 30 μm 的球形颗粒,于大气压及 20℃下在某气体中的沉降速度为在水中沉降速
度
的 88 倍, 又知此颗粒在此气体中的有效重量为水中有效重量的 1.6 倍。

试求此颗粒在此气
体中的沉降速度.
20℃的
水: μ = 1CP , ρ = 1000kg / m
3
气体的密度为 1.2kg/m 3 (有效重量指重力减浮力) 解: ∵ (ρ s
- ρ
水 ) g =
(ρ s - ρ 气 )g
1.6
∴ (ρ s
-1000) g =
(ρ s
-1.2)g
1.6
解
得：
ρ s = 2665kg / m
3
设球形颗粒在水中的沉降为层流, 则在水中沉降速度:
u 01
= d 2 (ρ s - ρ1 )g
18μ1
= (30 ⨯10-6 )2 ( 2665 - 1000) ⨯ 9 .81 -3
= 8.17 ⨯10-4 m / s
校核： R e 1 = du 01ρ μ
=
30 ⨯10-6 ⨯ 8.17 ⨯10
-4 ⨯1000
密度ρ s = 3000kg / m ，炉气密度 0.5kg / m ，粘度 0.035m Pa ⋅ s ，现要除去炉气中 10
10-3
= 0.0245
＜1 假设正确.
则此颗粒在气体中的沉降速度为
u 02 = 88u 01 = 88 ⨯ 0.0245 = 2.16m / s
4、有一降尘室，长 6m ，宽 3m ，共 20 层，每层 100mm ，用以除去炉气中的矿尘，矿尘
3
3
μm 以上的颗粒，试求：
（1）为完成上述任务，可允许的最大气流速度为多少？ （2）每小时最多可送入炉气若干？
（3）若取消隔板，为完成任务该降尘室的最大处理量为多少？
4300 kg / m ，试求可处理的烟气量。

解： d = 75 ⨯10 m ρ s = 4300kg / m (75⨯10 ) (4300 - 0.6) ⨯ 9.81 总处理量为 q v = nu 0 A = 20 ⨯ 0.44 ⨯ 5 ⨯ 3 = 132m /s 固体颗粒，操作条件下含尘气体的流量为 36000 m / h ，气体密度ρ = 0.9kg / m ，粘
3 度μ = 0.03mPa ⋅ s 。

尘粒密度ρ s = 4300kg / m ，试求理论上能 100%除去的最小颗
解：（1）设沉降区为滞流，则
ρ s >> ρ 则
因为
u
=
d
2
(ρ s
- ρ) g
18μ
u 0
=
(10⨯10-6 ) 2 ⨯ 300
0⨯ 9.81 18⨯ 0.035⨯10-3
= 4.67mm /s Re 0
=du
ρ μ =
10⨯10-6 ⨯ 4.67 ⨯10
-3
⨯ 0.5
0.035⨯10-3
= 6.67 ⨯10-4 < 1
假设正确
由降尘室的分离条件，有
u = u 0
L H = 4.6⨯10-3
⨯ 6
0.1 = 0.28m /s （2）
V = 20Au 0 = 20 ⨯ 6 ⨯
3⨯ 4.67 ⨯10 -3
⨯ 3600 =6052.3 m 3
/ h
（3） V = Au 0 6⨯ 3⨯ 4.67 ⨯10
-3 ⨯ 3600 = 302.6m 3/h
可见加隔板可提高生产能力，但隔板间距不能过小，过小会影响出灰和干扰沉降。

5、一降尘室，长 5 m ，宽 3 m ，高 4 m ，部用隔板分成 20 层，用来除去烟气中
75μm 以上的颗粒。

已知烟气密度为 0.6 kg / m 3 ，粘度为 0.03 mPa ⋅ s ，尘粒密度为
3
-6
ρ = 0.6kg / m 3 μ = 0.0
3 ⨯10-3
Pa ⋅ s
设沉降区为层流，则
3
u 0 = d 2 (ρ s - ρ ) g 18μ
= -6 2
18⨯ 0.03⨯10 -3
= 0.44m /s
Re 0 = du 0 ρ
μ
= 75⨯10 -6 ⨯ 0.44
⨯ 0.6
0.03⨯10 -3 = 0.66 < 1
验算
故假设正确
3
6、一降尘室长5m，宽3m，高4m，部用隔板分成20 层，用来回收含尘气体中的球形
3
3
粒直径。

解：降尘室总面
积A=20 ⨯5⨯ 3 =3
00m
2
生产能力的计算式为q v=Au0
注意式中u0为能100%除去的最小颗粒的沉降速度，而A应为总沉降面积。

解出
u0
=q v
A
=36000/3600
300
=0.033m/s
设沉降区为层流，则有
d min (ρ s -ρ ) g
0.6
u
=
2 18μ
d
min
=
18μu 0
(ρ s - ρ) g
18 ⨯ 0.03 ⨯10-3
⨯ 0.033
(4300 - 0.9) ⨯ 9.81
= 2.06 ⨯10-5 m =
d
min u 0
p
验算 Re 0 = u
= 2.06
⨯10-5
⨯ 0.033 ⨯ 0.9
0.03 ⨯10-3
= 0.02 < 1
故假设正确 o
7、在 202.7kPa(2atm) 操作压力下用板框过滤机处理某物料，操作周期为 3h ，其中过
滤 1.5h ，滤饼不需洗涤。

已知每获 1m 3 滤液得滤饼 0.05m 3,操作条件下过滤常数
K = 3.3 ⨯10-5 m 2
/ s ，介质阻力可忽略，滤饼不可压缩。

试计算：
（1）若要求每周期获 0.6m 3 的滤饼，需多大过滤面积？
（2）若选用板框长⨯宽的规格为1m ⨯1m ，则框数及框厚分别为多少？ 解：（1） V
=
0.6 0.05
= 12m 3
Ve = 0 所以
V
2
= KA 2
V
12
A= K θ =
3.3
⨯10
-5
⨯1.5 ⨯ 3600 =28.43m 2
(2) A= n ⨯ 2 ⨯1⨯1
所以 n = A 2 = 28.43
2
=14.2 取 15 个
q v = n ⨯1⨯1⨯δ
所以 δ
=
q v n = 15
=0.04 m
应注意每个框的两侧都有滤布，故计算面积时要在 n 个框面积的基础上再乘以 2。

8、一小型板框压滤机有 5 个框，长宽各为0.2m,在300kPa(表压)下恒压过滤2h，
滤饼充满滤框，且得滤液80L,每次洗涤与装卸时间各为0.5h。

若滤饼不可压缩，且
过滤介质阻力可忽略不计。

求：(1)洗涤速率为多少m3/（m2.h）? (2)若操作压强增加
一倍，其它条件不变，过滤机的生产能力为多少？
解：（1）洗涤速率
因过滤介质阻力可忽略不计，即
q2=Kτ
过滤面积A=5×0.22×2=0.4m2
单位过滤面积上的滤液量q=V/A=80×10-3/0.4=0.2m3/m2
过滤常数K=q2/τ=0.22/2=0.02m2/h
过滤终了时的速率(dq/dτ)E=K/2q=0.02/(2×0.2)=0.05m/h
洗涤速率(dq/dτ)W=0.5(dq/dτ)E=0.5×0.05=0.025m/h
(2)Δp’=2Δp时的生产能力
因滤饼不可压缩,所以K’=KΔp’/Δp=2K=2×0.02=0.04m2/h
因在原板框压滤机过滤，悬浮液浓度未变，则当 5 个板框充满滤饼时所得滤液量仍为V’=0.08m3,故此时所用的过滤时间为
τ=q’2/K’=q2/K=0.22/0.04=1h
联立解得：q e=0.0222m/m,K=2.38⨯10
∴当过滤1小时后,可得滤液量:(q+0.0222)=2.38⨯10(60+0.207)
周需时1min，操作真空度为4.9KPa(500mmHg)，每小时可得滤液60m，滤饼厚度为解：（1）V e=0所以V=KA2τ
，其中转筒整个面积浸入滤槽即过滤时间为ϕ(s)
n
故Q
=60nV=60A60Knϕm/h所以
(2)2=1⨯ 4.9(2)2=3.1r/min
=2⨯1⨯12=7.7mm
生产能力Q=V’/(τ+τw+τD)=0.08/(1+0.5+0.5)=0.04m3滤液/h
9、在一板框过滤机上过滤某种悬浮液，在1atm 表压下20 分钟在每1m2过滤面积上得
到0.197m3的滤液,再过滤20 分钟又得滤液0.09m3。

试求共过滤 1 小时可得总滤液量为
若干m3.
解:当τ1=20min时,q1=0.197m3/m2
τ2=40min时,q2=0.197+0.09=0.287m3/m2
代入恒压过滤方程时可得:
0.197 2.+2q e⋅0.197=K⨯20
0.2872+2q e⋅0.287=K⨯40
32-3
.
m2/ min
由此
τe
=q e
2
K
=(0.0222)
2
2.38⨯10-3
=0.207 min
2-3
解得:q=0.356m3/m2即每m2过滤面积过滤 1 小时后可得滤液
为0.356m3
10、一转筒真空过滤机，其直径和长度均为1m，用来过滤某悬浮液。

原工况下每转一
3
12mm，新工况下要求生产能力提高 1 倍，操作真空度提高至 6.37kPa (650mmHg)，已知滤
饼不可压缩，介质阻力可忽略。

试求：
（1）新工况过滤机的转速应为多少？
（2）新工况所生成的滤饼厚度为多少？
2
设浸没度为ϕ，转速为n(r/min)
60
则转筒旋转一周所需时间
为n
V=A K
60ϕ
所以
(s)60
3Q
2
Q
1
=K2n2
K
1
n
1
由题
知S=0及K∝∆p故(2)设滤饼的厚度
为δ，则有n2=
n1
K
1
K
2
1 6.371
n260Aδ2=2n160Anδ1m3
饼/h所以
δ2
=2n
1δ1
n
2
3.1。