第三章
沉降与过滤
沉
降
【3-1】密度为1030kg/m 3、直径为400m μ的球形颗粒在150℃的热空气中降落，求其沉降速度。
解
150℃时，空气密度./30835kg m ρ=，黏度.524110Pa s
μ-=??颗粒密度/31030p kg m ρ=，直径4410p d m -=?假设为过渡区，沉降速度为
()(.)()./..1
12
2
2
2
3
3
4
5
449811030410179225225241100835p t p g u d m s ρρμρ--??-???==??=?????????????
验算
.Re ..45
4101790．835=248
24110p t d u ρμ--???==?为过渡区
【3-2】密度为2500kg/m 3的玻璃球在20℃的水中和空气中以相同的速度沉降。试求在这两种介质中沉降的颗粒直径的比值，假设沉降处于斯托克斯定律区。
解
在斯托克斯区，沉降速度计算式为
()/2
18t p p u d g ρρμ
=-由此式得（下标w 表示水，a 表示空气）
()()22
18= p w pw p a pa
t w a
d d u g ρρρρμμ--
=pw pa
d d =
查得20℃时水与空气的密度及黏度分别为
./,.339982 100410w w kg m Pa s ρμ-==??./,.35120518110a a kg m Pa s
ρμ-==??已知玻璃球的密度为/32500p kg m ρ=
，代入上式得
.961
pw pa
d d =
【3-3】降尘室的长度为10m ，宽为5m ，其中用隔板分为20层，间距为100mm ，气体中悬浮的最小颗粒直径为10m μ，气体密度为./311kg m ，黏度为.621810Pa s -??，颗粒密度为
4000kg/m 3。试求：(1)最小颗粒的沉降速度；(2)若需要最小颗粒沉降，气体的最大流速不能超过多少m/s?(3)此降尘室每小时能处理多少m 3的气体？
解
已知,/./.6336101040001121810pc p d m kg m kg m Pa s
ρρμ--=?===??,,(1)沉降速度计算
假设为层流区
()
.()(.)
./.2626
9811010400011001181821810pc p t gd u m s
ρρμ
---??-=
==??验算..Re .66
1010001110005052
21810pc t d u ρ
μ
--???=
==
(2)气体的最大流速max u 。
沉降高度.m 01H =，降尘室长度10L m
=max
t
L H u u =max ..1001
001
u =
max /1u m s
=(3)气体的最大处理量
max ././343501*********VS q WHNu m s m h
==???==?气体的处理量VS q 也可以用教材式(3-18)计算
()()././.2623436
1010400098151020
103610181821810
pc p VS d gWLN
q m s m h ρρμ
---??????=
==???【3-4】有一重力沉降室，长4m ，宽2m ，高2.5m ，内部用隔板分成25层。炉气进入除尘室时的密度为./kg m 305，黏度为.0035mPa s ?。炉气所含尘粒的密度为/34500kg m 。现要用此降尘室分离100m μ以上的颗粒，试求可处理的炉气流量。
解
已知炉气的密度./305kg m ρ=，黏度.5=3510Pa s
μ-??尘粒的密度/34500kg m ，临界尘粒直径610010pc d m -=?假设为层流区，求得沉降速度为
()
.()(.)
./.2625
98110010450005070118183510pc p t gd u m s
ρρμ
---???-=
==??验算. Re .65
100100．701051
3510p t d u ρ
μ
--???=
==?为层流区
炉气流量为
./307012425140V t q u WLN m s
==???=本题也可以用教材式(3-18)计算，式中的WL 改为WLN 。
【3-5】温度为200℃、压力为.10133kPa 的含尘空气，用图3-9(a)所示的旋风分离器除尘。尘粒的密度为2000kg/m 3。若旋风分离器的直径为0.65m ，进口气速为21m/s ，试求：
(1)气体处理量（标准状态）为多少m 3/s ；(2)气体通过旋风分离器的压力损失；(3)尘粒的临界直径。
解
空气温度200℃，压力101.33kPa ，
从空气物理性质表中查得密度./30746kg m ρ=，黏度.5=2610Pa s
μ-??(1)气体处理量
旋风分离器直径.065D m =，进口气速/i u m s =21200℃、101.33kPa 的空气流量为
()..../22
33212522520651065 55V i D D q bhu D m s ????==?==?= ???
????
0℃、101.33kPa 时空气流量为
./327310650615 200273V q m s ??=?= ?+??
．
(2)压力损失
阻力系数
.D D D ξ??? ??????===??
???
2
33030558312压力损失
.(.)().22
8310746211370137 22
i u p Pa kPa
ρξ???====(3)尘粒的临界直径pc d 。已知尘粒密度./.3065
200001355
p D kg m b m ρ==
==
，..667910679 pc
d m m
μ-==?=过滤
【3-6】悬浮液中固体颗粒浓度（质量分数）为0.025kg 固体/kg 悬浮液，滤液密度为1120kg/m 3，湿滤渣与其中固体的质量比为2.5kg 湿滤渣/kg 干渣，试求与1m 3滤液相对应的湿滤渣体积υ，单位为m 3湿滤渣/m 3滤液。固体颗粒密度为2900kg/m 3。
解
已知.0025X kg =固体/kg 悬浮液
.25C kg =湿渣/kg 干渣，滤液密度/3
1120kg m ρ= (00251120)
29911250025X kg CX ρω?=
==--?干渣3m ／滤液./.3
25
148011125129001120
c p
C
kg m C ρρρ
=
=
=--+
+
(329925)
005051480
c C m ωυρ?=
==湿渣3m ／滤液【3-7】用板框压滤机过滤某悬浮液，共有20个滤框，每个滤框的两侧有效过滤面积为0.85m 2，试求1小时过滤所得滤液量为多少m 3。
已知过滤常数./,./522324*********e K m s q m m --=?=?解
3600s
τ=22e q qq K τ
+=..225216410497103600q q --+??=?? ..223281001790
q q -+?-=.(.)../q m m ---?+?+?==22232
3281032810401790407,..A m V qA m =?===?=232008517 040717692．滤液
【3-8】将习题3-6的悬浮液用板框压滤机在过滤面积为2100cm 、过滤压力为53.3kPa 条件下进行过滤，所测数据为
过滤时间s ／8.43884145滤液量mL
／100
300
500
700
试求过滤常数K 与e q 及滤饼的比阻r 。已知滤液的黏度为3.4mPa s ?。
解已知过滤面积.22
100001A cm m ==/s
τ8.43884145/V mL 1003005007003
/V m 1×10-43×10-45×10-47×10-4()
//32q m m 1×10-23×10-25×10-27×10-2()//23m s m q
τ
?8.4×102
12.7×102
16.8×102
20.7×102
如习题3-8附图所示直线的斜率
../4521
201310,496710K m s K -=?=?，截距.226610e
q K
=?()().. ./e
q m m --??==?2
5
2
32
661049671016410
2
已知.453310p Pa
?=?滤液黏度..3343410mPa s Pa s
μ-=?=??习题3-8附图
由习题3-6得30．0505m υ=湿渣3m ／滤液故比阻为
()()()
. (4)
132
53
225331012510496710341000505p r m K μυ---???===???【3-9】对习题3-6及习题3-8中的悬浮液用板框压滤机在相同压力下进行过滤，共有
20个滤框，滤框厚度为60mm ，每个滤框的两侧有效过滤面积为2085m ．
。试求滤框内全部充满滤渣所需要的时间。固体颗粒密度为/kg m 32900。
在习题3-6中已给出湿滤渣质量与其中固体质量的比值为2.5kg 湿渣／kg 干渣，并计算
出每立方米滤液相对应的湿渣体积，即300505m υ=．
湿渣3/m 滤液。在习题3-8中已求出恒压过滤的过滤常数 ./K m S -=?52496710，./e q m m -=?232
16410解
求恒压过滤的过滤时间τ的计算式为
22e q qq K τ
+=需要求出V
q A
=
过滤面积
.2
0852017A m =?=滤液体积V 的计算：20个滤框中的湿滤渣体积为
(3085)
200060512
c V m =??
=湿渣从滤渣体积c V 计算滤液体积V
(3051)
10100505
c
V V m υ
==
=滤液.V q m A =
==31010594 17
．滤液/m 2过滤面积过滤时间
(.) (2225)
2059420594164107496208496710e q qq s h
K τ--++???====?【3-10】用板框压滤机过滤某悬浮液，恒压过滤l0min ，得滤液310m 。若过滤介质阻力忽略不计，试求：(1)过滤1h 后的滤液量；(2)过滤1h 后的过滤速率/dV d τ。
解
恒压过滤，已知min,,310100e V m V τ===，代入教材式(3-40)，
22V KA τ
=求得
min
2
2
2
6101010
V KA m τ===／(1)过滤1h 后的滤液量min
60τ=
.
3
5V m =(2)过滤1h 后的过滤速率/dV d τ
从教材式(3-39)() 2与式338p
K r μυ
?=
-，得./min ./.dV KA m m s d V τ-====??233310
0204 341022245
【3-11】若转筒真空过滤机的浸液率/13ψ=，转速为/min 2r ，每小时得滤液量为315m ，试求所需过滤面积。已知过滤常数./,./e K m s q m m -=?=4232
2710 008解
由题
//Q m s =3153600 //2601N s
=
过滤面积.2
812A m =
沉降与过滤一章习题及答案 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 （设沉降区为层流）。D ?A 4000 mPa ·s ； ?B 40 mPa ·s ； ?C 33.82 Pa ·s ； ?D 3382 mPa ·s 2、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 。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、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A 2 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
《化工原理》试题库答案 一、选择题 1．当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（A）。 A.质量流量 B.体积流量 C.流速 D.静压能 2. 孔板流量计是( C )。 A. 变压差流量计，垂直安装。 B. 变截面流量计，垂直安装。 C. 变压差流量计，水平安装。 D. 变截面流量计，水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中，宜采用改变出口阀门的开度调节流量的是（C）。 A．齿轮泵 B. 旋涡泵 C. 离心泵 D. 往复泵 4．下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（B）。 A．增加离心泵的排液高度。 B. 增加离心泵的吸液高度。 C. 启动前，泵内没有充满被输送的液体。 D. 启动前，没有关闭出口阀门。 5．水在规格为Ф38×的圆管中以s的流速流动，已知水的粘度为1mPa·s则其流动的型态为（C）。 A.层流 B. 湍流 C. 可能是层流也可能是湍流 D. 既不是层流也不是湍流 6．下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（D）。 A. 位能 B. 动能 C. 静压能 D. 热能 7．在相同进、出口温度条件下，换热器采用（A）操作，其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B. 并流 C. 错流 D. 折流 8．当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（C）也增大。 A．流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9．下列换热器中，需要热补偿装置的是（A）。 A．固定板式换热器 B.浮头式换热器型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（D）。 A. 热传导 B. 对流 C. 热辐射 D.对流传热 11. 流体在管内呈湍流流动时B。 ≥2000 B. Re>4000 C. 2000 第三章习题 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 和形状系数的计 为h，圆柱直径为d。试分别写出其等体积当量直径 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： 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14.28mmH2O 0.693.94mmH2O 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。 （含微量水份氯气的物性按纯氯气计）氯气， [解]常压下， 欧根公式可化简为 3）令水通过固体颗粒消毒剂固定床进行灭菌消毒。固体颗粒的筛析数据是：0.5～ 0.7mm，12%；0.7～1.0mm，25.0%；1.0～1.3，45%；1.3～1.6mm，10.0%； 1.6～ 2.0mm，8.0%（以上百分数均指质量百分数）。颗粒密度为1875。 固定床高350mm，截面积为314mm2。床层中固体颗粒的总量为92.8g。以 20℃清水以0.040空速通过床层，测得压降为677mmH2O，试估算颗粒的形状系数 值。 4）以单只滤框的板框压滤机对某物料的水悬浮液进行过滤分离，滤框的尺寸为 0.20×0.20×0.025m。已知悬浮液中每m3水带有45㎏固体，固体密度为 1820。当过滤得到20升滤液，测得滤饼总厚度为24.3mm，试估算滤饼的含水率，以质量分率表示。 6）某粘土矿物加水打浆除砂石后，需过滤脱除水份。在具有两只滤框的压滤机中做恒压过滤实验，总过滤面积为0.080m2，压差为3.0atm，测得过滤时间与滤液量数据如下： 过滤时间，分：1.20 2.70 5.23 7.25 10.87 14.88 滤液量，升：0.70 1.38 2.25 2.69 3.64 4.38 第三章 沉降与过滤 沉 降 【3-1】 密度为1030kg/m 3 、直径为400m μ的球形颗粒在150℃的热空气中降落，求其沉降速度。 解 150℃时，空气密度./30835kg m ρ=，黏度.524110Pa s μ-=?? 颗粒密度/31030p kg m ρ=，直径4410p d m -=? 假设为过渡区，沉降速度为 ()(.)()./..11 2 2 223 34 5449811030410179225225241100835p t p g u d m s ρρμρ --??-???==??=? ???????????? 验算 .Re ..45 4101790．835 =24824110 p t d u ρμ--???==? 为过渡区 【3-2】密度为2500kg/m 3 的玻璃球在20℃的水中和空气中以相同的速度沉降。试求在这两种介质中沉降的颗粒直径的比值，假设沉降处于斯托克斯定律区。 解 在斯托克斯区，沉降速度计算式为 ()/2 18t p p u d g ρρμ=- 由此式得（下标w 表示水，a 表示空气） ()()22 18= p w pw p a pa t w a d d u g ρρρρμμ--= pw pa d d = 查得20℃时水与空气的密度及黏度分别为 ./,.339982 100410w w kg m Pa s ρμ-==?? ./,.35120518110a a kg m Pa s ρμ-==?? 已知玻璃球的密度为/32500p kg m ρ=，代入上式得 .961pw pa d d = = 【3-3】降尘室的长度为10m ，宽为5m ，其中用隔板分为20层，间距为100mm ，气体中悬浮的最小颗粒直径为10m μ，气体密度为./311kg m ，黏度为.621810Pa s -??，颗 一、判断题 1.物料在离心机内进行分离时，其离心加速度与重力加速度的比值，称为离心分离因数。（√） 2.旋风分离器是利用惯性离心力作用来净制气体的设备。 (√) 3.恒压过滤时过滤速度随过程的进行不断下降。 （√） 4.降尘室的生产能力与其沉降面积和粒子的沉降速度，以及降尘室的高度有关。 （×） 5.非均相物系分离按操作原理主要有沉降、过滤、压榨、离心分离、吸收和萃取。 （×） 6.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提高，其压降上升。 （√） 二、填空题 1.除去液体中混杂的固体颗粒一般可采用（）、（）、（）。 重力沉降；过滤；离心分离等 2. 混合物内部均匀且没有相界面者称为（），若混合物内部存在一个以上的相，且向界面两侧的物料性质有差别者为（）。 均相混合物（均相物系）；非均相混合物（非均相物系） 3.按照固体颗粒在介质中的沉降速度不同，把固体颗粒分成大小不同的几部分的分离方法称为（）。 分级沉降法 4.含尘气体通过沉降室所经历的时间（）尘粒从室顶沉降到室底所需时间，尘粒便可分离出来。 大于或等于 5、（）是指能被旋风分离器完全分离的最小颗粒直径。 临界直径 6、过滤是以某种多孔物质为（），在外力的作用下使（）流体通过介质的孔道，而（）颗粒被截留，从而实现分离的操作。 介质；连续相；分散相 7、过滤可分为（ )和（）两大类。 饼层过滤；深层过滤 8、分离因数是指离心机所产生的（）与（）之比。 离心力；重力 三、选择题 1. 助滤剂应具有以下性质（）。 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 B 流体流动 一、单选题 3．层流与湍流的本质区别是（）。D A 湍流流速＞层流流速； B 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C 层流的雷诺数＜湍流的雷诺数； D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 5．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。 C A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 6．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。A A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 7．当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。D A 真空度； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 8．当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A A 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。 9．（）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。 A A 压力表； B 真空表； C 高度表； D 速度表。 10．被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。D A 大气压； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 11. 流体在圆管内流动时，管中心流速最大，若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的 关系为（）。B A. Um＝1/2Umax； B. Um≈0.8Umax； C. Um＝3/2Umax。 12. 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( )。A A. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关； B. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关； C. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关。 13.层流底层越薄( )。C A. 近壁面速度梯度越小； B. 流动阻力越小； C. 流动阻力越大； D. 流体湍动程度越小。 14.双液体U形差压计要求指示液的密度差( ) C A. 大； B. 中等； C. 小； D. 越大越好。 15.转子流量计的主要特点是( )。C A. 恒截面、恒压差； B. 变截面、变压差； C. 变截面、恒压差； 16.层流与湍流的本质区别是：( )。D A. 湍流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C. 层流的雷诺数<湍流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 18.某离心泵入口处真空表的读数为200mmHg ，当地大气压为101kPa, 则泵入口处的绝对压强为（）。A A. 74.3kPa； B. 101kPa； C. 127.6kPa。 19.在稳定流动系统中，水由粗管连续地流入细管，若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（）倍。C A. 2； B. 8； C. 4。 化工原理练习题（过滤） 一、填空题 1.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 。 2. 转筒真空过滤机，转速为n(r/min)，转鼓表面积为A ，转鼓的沉浸度为,?则过滤周 期为 (min)，在一个过滤周期中过滤时间为 (min)，过滤面积为 。 3.在恒压操作一个周期中，已知过滤时间为θ，获得的滤液量为V ，现仅将过滤压差 增加2倍，则过滤时间变为 (设滤饼不可压缩，且介质阻力不计)。 4.对板框式过滤机，洗涤面积W A 和过滤面积A 的定量关系为 ，洗水走过的距离w L 和滤液在过滤终了时走过的距离L 的定量关系为 ，洗涤速率（ W d dV )θ和终了时的过滤速率E d dV )(θ 的定量关系为 。 5.对叶滤机,洗涤面积W A 和过滤面积A 的定量关系为_______,洗水走过的距离W L 和滤 液在过滤终了时走过的距离L 的定量关系为________,洗涤速率( W d dV )θ与过滤终了时的过滤速率（E d dV )θ 的定量关系为_______。 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 。 二、计算题 1.设过滤常数为)/(2h m K ，过滤介质的当量滤液体积为)(3m Ve ,过滤时间为θ，拆装 等辅助时间为D θ，过滤面积为A ，滤饼不需洗涤，试推导恒压板框过滤机生产能力达到最 大时的过滤时间表达式。 2. 某板框过滤机在恒压下操作，过滤阶段的时间为h 2，已知第h 1过滤得3 8m 滤液， 滤饼不可压缩，滤布阻力可忽略，试求： （1）第h 2可得多少过滤液； （2）过滤h 2后用32m 清水（粘度与滤液相近），在同样压力下对滤饼进行横穿洗涤， 求洗涤时间； （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？ 3.在)2(7.202atm kPa 操作压力下用板框过滤机处理某物料，操作周期为h 3，其中过滤h 5.1，滤饼不需洗涤。已知每获31m 滤液得滤饼305.0m ,操作条件下过滤常数 化工原理习题 第一章 1、蒸汽锅炉上装置一复式U形水银测压计，如图 1-3所示。截面2、4间充满水。已知对某基准面而言 各点的标高为z0=2.1m，z2=0.9m，z4=2.0m，z6=0.7m， z7=2.5m。试求锅炉内水面上的蒸汽压强。 2、附图表示水从高位槽通过虹吸管流出，其中h=8m， H=6m，设槽中水面保持不变，不计流动阻力损失，试求管出口 处水的流速及虹吸管最高处水的压强。 3、有一水平风管道，直径自300mm（1-1’截面）渐 缩到200mm（2-2’截面）。为了粗略估计其中空气的流量， 在锥形接头两端分别测得1-1’截面与2-2’截面的表压力分 别为1200Pa、1000Pa，空气流过锥形管的能量损失可以 忽略。求空气的体积流量为若干31 ?，空气的温度为20℃，当地大气压为101.3kPa。 m h- 4、常温的水从水塔塔径为mm 4114?φ的管道输送至 车间。水由水塔液面流至管出口内侧的能量损失为 1143J kg -?。若要求水在管中的流速为12.9m s -?，试求水 塔内的液面与水管出口之间的垂直距离。设水塔内的液面 维持恒定。 5、293K 、98% 硫酸在内径为50mm 的铅管内流动，流速为10.5m s -?。已知硫酸密度为31836kg m -?，粘度为322310N s m --???，试求其流过100m 直管的压力降和压头损失。 6、20℃的水，以11.0m s -?的速度在Φ?60 3.5m m m m 的钢管中流动，试求水通过100米长直管的压力降及压头损失。 第二章 1、某离心泵输送水时得到以下数据：n=1200转/分，P=10.9kw ，q v=56m3/h，H=42 m。试求： ⑴泵的效率；⑵n’=1450转/分时，求q v’，H’，P’，设η不变。 第三章 1、密度为3 ?的球形石英粒子在20℃的空气中沉降，试求服从Stokes定律的最大颗2650kg m- 粒直径和服从Newton定律的最小颗粒直径。 2、在板框压滤机中以恒压差过滤某种悬浮液。现已测得过滤10分钟得滤液1.25m3，再过滤10分钟又得滤液0.55m3，试求过滤半小时共得滤液若干m3？ 第三章 沉降与过滤 沉 降 【3-1】密度为1030kg/m 3、直径为400m μ的球形颗粒在150℃的热空气中降落，求其沉降速度。 解 150℃时，空气密度./30835kg m ρ=，黏度.524110Pa s μ-=??颗粒密度/31030p kg m ρ=，直径4410p d m -=?假设为过渡区，沉降速度为 ()(.)()./..1 12 2 2 2 3 3 4 5 449811030410179225225241100835p t p g u d m s ρρμρ--??-???==??=????????????? 验算 .Re ..45 4101790．835=248 24110p t d u ρμ--???==?为过渡区 【3-2】密度为2500kg/m 3的玻璃球在20℃的水中和空气中以相同的速度沉降。试求在这两种介质中沉降的颗粒直径的比值，假设沉降处于斯托克斯定律区。 解 在斯托克斯区，沉降速度计算式为 ()/2 18t p p u d g ρρμ =-由此式得（下标w 表示水，a 表示空气） ()()22 18= p w pw p a pa t w a d d u g ρρρρμμ-- =pw pa d d = 查得20℃时水与空气的密度及黏度分别为 ./,.339982 100410w w kg m Pa s ρμ-==??./,.35120518110a a kg m Pa s ρμ-==??已知玻璃球的密度为/32500p kg m ρ= ，代入上式得 .961 pw pa d d = 【3-3】降尘室的长度为10m ，宽为5m ，其中用隔板分为20层，间距为100mm ，气体中悬浮的最小颗粒直径为10m μ，气体密度为./311kg m ，黏度为.621810Pa s -??，颗粒密度为 1、用连续精馏方法分离乙烯、乙烷混合物。已知进料中含乙烯0、88(摩尔分数,下同),流量为200kmol/h。今要求馏出液中乙烯的回收率为99、5%,釜液中乙烷的回收率为99、4%,试求所得馏出液、釜液的流量与组成。 2、例题:设计一精馏塔,用以分离双组分混合物,已知原料液流量为100kmol/h,进料中含轻组分0、2(摩尔分数,下同),要求馏出液与釜液的组成分别为0、8与0、05。泡点进料(饱与液体),物系的平均相对挥发度α=2、5,回流比R=2、7。试求:1)精馏段与提馏段操作线方程;2)从塔顶数第二块板下降的液相组成。 3、例题用一常压精馏塔分离某二元理想溶液,进料中含轻组分0、4(摩尔分数,下同),进料量为200kmol/h饱与蒸汽进料,要求馏出液与釜液的组成分别为0、97与0、02。已知操作回流比R=3、0,物系的平均相对挥发度α=2、4,塔釜当作一块理论板处理。试求:(1)提馏段操作线方程;(2)塔釜以上第一块理论板下降的液相组成。(从塔底向上计算) 4、例题:常压下分离丙酮水溶液的连续精馏塔,进料中丙酮50%(摩尔分数,下同),其中气相占80%,要求馏出液与釜液中丙酮的组成分别为95%与5%,回流比R=2、0,若进料流量为100kmol/h,分别计算精馏段与提馏段的气相与液相流量,并写出相应的两段操作线方程与q 线方程。 5、在连续精馏塔中分离苯—甲苯混合液。原料液组成为0、4(摩尔分数,下同),馏出液组成为0、95。汽--液混合进料,其中汽相占1/3(摩尔数比),回流比为最小回流比的2倍,物系的平均相对挥发度为2、5,塔顶采用全凝器。试求:(1)精馏段操作线方程;(2)从塔顶往下数第二层理论板的上升气相组成。 6、在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液,原料液流量为1000kmol/h,组成为含苯0、4(摩尔分数,下同),馏出液组成为含苯0、9,苯在塔顶的回收率为90%,泡点进料(q=1),操作回流比为最小回流比的1、5倍,物系的平均相对挥发度为2、5。试求:(1)精馏段操作线方程;(2)提馏段操作线方程。 7、板式精馏塔常压下分离苯-甲苯物系,塔顶采用全凝器,物系平均相对挥发度为2、 5,进料就是流量为150kmol/h,组成为0、4的饱与蒸汽,回流比为4、0,塔顶馏出液中苯的回收率为0、97,釜液中苯的组成为0、02。试求:(1)塔顶产品流率,组成与釜液流率;(2) 精馏段、提馏段操作线方程;(3)实际回流比与最小回流比的比值。 8、某二元连续精馏塔,进料量100kmol/h,组成为0、5(易挥发组分mol分率),饱与液体进料。塔顶、塔底产品量各为50kmol/h,塔顶采用全凝器,泡点回流,塔釜用间接蒸汽加热,物系平均相对挥发度为2、0,精馏段操作线方程为yn+1=0、714xn+0、257,试求:1 塔顶、塔底产品组成(mol分数)与塔底产品中难挥发组分回收率 ;2最小回流比;3提馏段操作线方程。 9用常压精馏塔分离某二元理想溶液,其平均相对挥发度α=3,原料液组成0、5(摩尔分率),进料量为200kmol/h,饱与蒸汽进料,塔顶产品量为100kmol/h。已知精馏段操作线方程为 第三章 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u 1,在空气中为u 2，则u 1 u 2；若在热空气中的沉降速度为u 3，冷空气中为u 4，则u 3 u 4。(＞，＜，＝) 答：μρρ18)(2-=s t g d u ，因为水的粘度大于空气的粘度，所以21u u < 热空气的粘度大于冷空气的粘度，所以43u u < 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 （上升、下降、不变），导致此变化的原因是1） ；2） 。 答：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．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 ，气体的体积流量 ，气体停留时间 ，可100%除去的最小粒径min d 。（增大、减小、不变） 答：减小、减小、增大，减小。 ρξρρ3) (4-=s t dg u ，压强增加，气体的密度增大，故沉降速度减小， 压强增加， p nRT V =，所以气体的体积流量减小， 气体的停留时间 A V L u L t s /==，气体体积流量减小，故停留时间变大。 最小粒径在斯托克斯区)(18min ρρμ-= s t g u d ，沉降速度下降，故最小粒径减小。 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P 1，总效率为1η，通过细长型旋风分离器时压降为P 2，总效率为2η，则：P 1 P 2， 1η 2η。 答：小于，小于 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τ'为原来过滤时间τ的倍数： 1）0=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ； 2）5.0=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ； 3）1=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ； 1）0. 5；2）0.707；3）1 s p -?∝1)/(1τ，可得上述结果。 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u t = m/s 。 答：17.1m/s 7．对板框式过滤机，洗涤面积W A 和过滤面积A 的定量关系为 ，洗水走过的 距离w L 和滤液在过滤终了时走过的距离L 的定量关系为 ，洗涤速率（W d dV )θ和终了时的过滤速率E d dV )( θ的定量关系为 。 第三章沉降与过滤 一、填空题或选择 1.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.含尘气体中的尘粒称为（）。 A. 连续相； B. 分散相； C. 非均相。 ***答案*** B 3.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 4.自由沉降是 ___________________________________ 。 ***答案*** 沉降过程颗粒互不干扰的沉降 5.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 1 6.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 7.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/ Rep 8.降尘宝做成多层的目____________________________________ 。 ***答案*** 增大沉降面积，提高生产能力。 9.气体的净制按操作原理可分为_____________________________________ ___________________.旋风分离器属_________________ 。 ***答案*** 重力沉降、离心沉降、离心沉降离心沉降 10.离心分离因数是_______________________________________ _________。为了提高离心机的分离效率，通常使离心机的___________增高，而将它的________减少。 ***答案*** 物料在离心力场中所受的离心力与重力之比; 转速直径适当 11.离心机的分离因数越大，则分离效果越__________；要提高离心机的分离效果，一般采用________________的离心机。 ***答案*** 好 ; 高转速 ; 小直径 12.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 ，则离心机的分离因数等于__________。 ***答案*** 1000 13．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。 14．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 15．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____。 第3章 1．计算甲醇在30℃的水中的扩散系数。 解：扩散系数() 6 .0A S 2 18 AS V T aMs 104.7D μ-?= 其中水的缔合参数为a=1.9，水的分子量Ms=18g/mol ，T=303K ， s mPa 1007.802S ??=-μ，甲醇在正常沸点下的摩尔体积V A =25.8cm3/mol 。 所以甲醇在30℃的水中的扩散系数为2.37×10-5m 2/s 。 2．正庚烷（A ）和正辛烷（B ）所组成的混合液，在388K 时沸腾，外界压力为 101.3kPa ，根据实验测定，在该温度条件下的kPa p A 1600=，kPa p B 8.740=，试求相平衡时气、液相中正庚烷的组成。（原题 8） 解：311.08.741608 .743.1010 B 0A 0 B A =--=--=p p p P x 491.08 .741608.743.1013.1011600 B 0A 0B 0A A =--?=--?=p p p P P p y 系为理想物系。 解：计算结果 t Pa Pb x y 113.7 10 7.7 1 1 114.6 10.4 7.94 0.837398 0.870894 115.4 10.8 8.2 0.692308 0.747692 116.3 11.19 8.5 0.557621 0.623978 117 11.58 8.76 0.439716 0.509191 117.8 11.99 9.06 0.320819 0.384662 118.6 12.43 9.39 0.200658 0.249418 119.4 12.85 9.7 0.095238 0.122381 120 13.26 10 0 0 绘图 113 114 115 116 117 118 119 120 ℃ x(y) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 y x 4．将含苯摩尔分数为0.5，甲苯摩尔分数为0.5的溶液加以汽化，汽化率为1/3，已知物系的相对挥发度为2.47，试计算： （1）作简单蒸馏时，气相与液相产物的组成； 第三章 非均相物系分离 一、填空 1．描述单个非球形颗粒的形状和大小的主要参数为 球形度 ， 当量直径 。 2．固体颗粒在气体中自由沉降时所受的力有 重力 ， 浮力 ， 阻力 力。固体颗粒的自由沉降分为 加速 阶段、 匀速 阶段。 3．降尘室的设计原则是 气体的停留时间 大于等于颗粒的沉降时间。 4．理论上降尘室的生产能力与 底面积 和 沉降速度 有关，而与 高度 无关。 5．过滤方式主要有 饼层过滤 、 深床过滤 、 膜过滤 。 6．板框过滤机由810mm ×810 mm ×25 mm 的20个框组成，则其过滤面积为 。 7．板框过滤机处理某悬浮液，已知过滤终了时的过滤速率E d dV )(θ 为0.04s m /3，先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 d dV )(θ 为 0.01 s m /3，所消耗的洗水的体积为 6 3m 。 9．用38个635mm ×635 mm ×25 mm 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-?=+q q ，式中q 的单位s m /3，θ的单位是秒。则过滤常数K= ，e V = 。 10．流体通过固体颗粒床层时，当气体大于 临界速度 速度、小于 颗粒带出 速 度时，固体颗粒床层为流化床。 11．流化床的两种流化形式为 、 。 12．流化床的不正常现象有 腾涌 、 沟流 。 13. 气力输送按气流压力分类，可分为 吸引式 和 压送式 。按气流中固相浓度分类，可分为 稀相输送 和 密相输送 。 二、选择 1.颗粒的球形度越 ② ， 说明颗粒越接近于球形。 ①接近0 ②接近 1 ③ 大 2. 在重力场中，微小颗粒的沉降速度与 ④ 无关。 ①颗粒的几何形状 ， ②颗粒的几何尺寸 ， ③流体与颗粒的密度 ④流体流速 3.处于理想流化床的流化床阶段，随着气速的增大，床层高度： ① ，床层压降 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 3. 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 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 B 3、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 D 4、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 Ｄ增大至原来的倍 1. 将含有石英微粒的水溶液置于间歇沉降槽中，0.5h 后用吸管在水面下10cm 处吸取少量试样。试问可能存在于试样中的最大微粒直径为多少？已知石英密度为 26503/m kg ，常温操作。 解：设沉降区为层流，且忽略加速段，则试样中可能存在的最大颗粒的沉降速度为 s m u t /1056.51800 1.05-?== 代入斯托克斯定律 μ ρρ18)(2g d u s t -= 已知 s mPa ?=1μ 33/10m kg =ρ 3 /2650m kg s =ρ 所以 m m d g u u s t μρρ86.71086.7681.9)10002650(101056.518)(18max 35=?===-?-????-- 验 算 1 104.4101101086.71056.5Re 433 65max )(22Ve V KA d dV +=θ h m d dV E /875.31)460(24080)(3=+=θ h m d dV d dV E W /97.74 875.31)(41)(3===θθ h d dV V W W W 63.097.75)(===θθ 所 以 h m V Q D W /6.30602063.0160 3滤液=++=++=θθθ 非均相物系分离 一、填空题 1. 球形颗粒从静止开始降落，经历________和________两个阶段。沉降速度是指________阶段颗粒相对于流体的运动速度。 2．在斯托克斯沉降区，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。 3. 降尘室内，颗粒可被分离的必要条件是________。 4. 降尘室操作时，气体的流动应控制在________流型。 5．选择旋风分离器的主要依据是：（1）________；（2）________；(3) ________。 6．除去气流中尘粒的设备类型有________，_____________等。 7. 饼层过滤是指________；深床过滤是指________。 8. 板框压滤机中横穿洗涤法，在流体粘度与推动力相同条件下，洗涤速率与最终过滤速率之比为________；叶滤机中置换洗涤法，洗涤速率与过滤速率之比为________。 9. 工业上应用较多的压滤型间歇过滤机有________与________；吸滤型连续操作过滤机有________ 10. 根据分离因数大小，离心机分为________、________和________。 1. 某板框压滤机的滤框为内边长500mm 的正方形，10个滤框。恒压下过滤30 min 获得滤液5m 3，滤饼不可压缩，过滤介质阻力可忽略。试求： （1）过滤常数K ，m 2/s ； (2)再过滤30 min ，还可获得多少m 3滤液？ 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 t s r 2 218)(?-=μρρ 3． 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 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 Ｂ 3、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Ｄ 4、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 Ｃ ５、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 C 6、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B 7、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：_＿____。 A转鼓本身Ｂ随转鼓转动的转动盘 C 与转动盘紧密接触的固定盘D分配头 D ８、非球形颗粒的当量直径的一种是等体积球径,它的表达式为__＿_＿_。 A dｐ=6V／A此处Ｖ为非球形颗粒的体积，Ａ为非球形颗粒的表面积 Ｂd p=(６V/π)1/3 Ｃd p＝(4Ｖ／π)１/2 D d p=(kV／π)1/3(k为系数与非球形颗粒的形状有关) B 9、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 C 10、在离心沉降中球形颗粒的沉降速度__＿__＿____。 Ａ只与d p, ρp，ρ,ｕT,r，μ有关 B 只与ｄp,ρｐ,ｕT，r有关 C 只与dｐ，ρp，ｕT，r，g有关 D 只与d p，ρp,ｕT，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）A 11、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A 1２、降尘室的生产能力＿_＿____＿＿＿。 Ａ只与沉降面积Ａ和颗粒沉降速度ｕT有关 B 与A , uＴ及降尘室高度H有关 Ｃ只与沉降面积A有关 D 只与uＴ和H有关 A 化工实验二 过滤实验 13生物工程2班 陈忠杰 201330550204 指导老师：李璐 一、实验目的 1.了解板框过滤机的构造、流程和操作方法。 2.测定某一压力下过滤方程中的过滤常数K 、e q 、e τ值，增进对过滤理论的理解。 3.测定洗涤速率与最终过滤速率间的关系。 二、基本原理 恒压过滤是在恒定压力下，使悬浮液中的液体通过介质（成为滤液），而固体粒子被介质截留，形成虑饼，从而达到固—液分离目的的操作。过滤速度由过滤介质两侧的压差及过滤阻力决定。因为过滤过程滤渣厚度不断增加，过滤阻力亦不断增大，故恒压过滤速度随过滤时间而降低。当过滤介质及阻力均应计入时，恒压过滤方程如下： )()(22e e KA V V ττ+=+ （5-1） )()(2 e e K q q ττ+=+ （5-2） 将式（5-2）微分，得： e e q K q K dq d Kd dq q q 2 2)(2+= =+τ τ （5-3） 式（5-3）为一条直线，但 dq d τ 难以测得，实际可用q ??/τ代替，即 e q K q K q 2 2+=??τ （5-4） 因此，只需在恒压下进行过滤试验，测取一系列的τ?、q ?，做q ??/τ与q 的关系图，得 一直线，这条直线斜率为K 2，截距为e q K 2 ，进而可算出K 、e q 的值：再以q=0，τ=0带入 式（5-2），即可求得e τ。 2洗涤速率与最终过滤速率的测得： 在一定压力下洗涤速率是恒定不变的。 w d dV )( τ=w w V τ （5-5） 最终过滤速率的确定比较困难，因为它是一个变数，为了测得比较准确，应让过滤操作进行到率框全部被滤渣充满后在停止。根据恒压过滤方程，可得恒压过滤方程的最终过滤速率E d dV )( τ 为： E d dV )(τ=) (2)(22e e q q KA V V KA += + （5-6） 式中：V —整个过滤时间内所得的滤液总量： q —整个过滤时间内通过单位过滤面积所得的滤液总量。 三、实验装置与流程 本实验装置GL200B 由空压机、配料槽、压力料槽、板框过滤机等组成，其流程示意如图5-1. MgCO3 的悬浮液在配料桶内配制一定浓度后，利用压差送入压力槽中，用压缩空气加以搅拌使MgCO3不致沉降，同时利用压缩空气的压力将滤浆送入板框压滤机过滤，滤液流入量筒计量，压缩空气从压力槽上排空管中排出。 板框压滤机的结构尺寸：框厚度20mm ，每个框过滤面积0.0177m3，框数2个。 空气压缩机规格型号：风量0.06m3/min ，最大气压0.8Mpa 。 四、实验步骤 过滤实验 1、 试验准备 （1）配料：在配料罐内配制含MgCO 32%~3%的水悬浮液，MgCO 3事先由天平沉重，水位高度按标尺示意，筒身直径35mm 。配置时，应将配料罐底部阀门关闭。利用波镁计，在其度数2.5-3.0之间，偏小加粉末，偏大加水。南工大化工原理第三章 习题解答
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