第三章沉降与过滤 本章学习目的 通过本章的学习，要重点掌握沉降和过滤这两种机械分离操作的原理、过程计算、典型设备的结构与特性，能够根据生产工艺要求，合理选择设备类型和尺寸。 本章应掌握的内容 a沉降分离（包括重力沉降和离心沉降）的原理、过程计算、旋风分离器的选型。 b过滤操作的原理、过滤基本方程式推导的思路，恒压过滤的计算、过滤常数的测定。 3.1 概述 混合物：均相混合物(物系)：物系内部各处物料性质均匀，无相界面。例：混合气体、溶液。 非均相混合物(物系)：物系内部有隔开的相界面存在，而在相界面两侧的物料性质截然不同的物系。例：含尘气体、悬浮液、乳浊液、泡沫液。 许多化工生产过程中，要求分离非均相物系。含尘和含雾的气体，属于气态非均相物系。悬浮液、乳浊液及泡沫液等属于液态非均相物系。 非均相物系 分散相(分散物质)：处于分散状态的物质。气体中尘粒、悬浮液中的颗粒、乳浊液中的液滴。 连续相(分散介质)：包围着分散相，处于连续状态的物质。含尘气体中的气体、悬浮液中的液体。 均相混合物：吸收、蒸馏。 非均相混合物：分散相、连续相物理性质不同(ρ不同)→机械方法：沉降、过滤。 非均相物系分离的目的：（1）回收分散物质（2）净制分散介质 本章将简要地介绍重力沉降、离心沉降及过滤等分离法的操作原理及设备。 3.2 重力沉降 沉降(settling)：在某种力(重力、离心力)作用下，利用连续相与分散相的密度差异，使之发生相对运动而分离的操作。 重力沉降：由地球引力(重力)作用而发生的沉降过程。 3.2.1 颗粒与流体相对运动时所受的阻力 球形颗粒的自由沉降 自由沉降：单个颗粒在流体中沉降，或者颗粒群在流体中充分地分散颗粒之间互不接触互不碰撞的条件下的沉降。 将表面光滑、刚性的球形颗粒置于静止的流体中。 颗粒：ρ P 、d P 、m 流体：ρ、μ、ρ P ＞ρ 颗粒与流体的的相对运动速度(相对于流体的降落速度)：u
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20℃水密度998.2 kg/m 3粘度为100.5×10-5 Pa ·s ）。A ?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 。
第五章重量分析法 实训一重量分析基本操作 一、目的要求 1、学习样品溶解、沉淀、过滤、洗涤、干燥和灼烧等重量分析的基本操作。 二、步骤 重量分析的基本操作包括样品溶解、沉淀、过滤、洗涤、干燥和灼烧等步骤，分别介绍如下。 （一）溶解样品 样品称于烧杯中，沿杯壁加溶剂，盖上表皿，轻轻摇动，必要时可加热促其溶解，但温度不可太高，以防溶液溅失。 如果样品需要用酸溶解且有气体放出时，应先在样品中加少量水调成糊状，盖上表皿，从烧杯嘴处注入溶剂，待作用完了以后，用洗瓶冲洗表皿凸面并使之流入烧杯内。 （二）沉淀 重量分析对沉淀的要求是尽可能地完全和纯净，为了达到这个要求，应该按照沉淀的不同类型选择不同的沉淀条件，如沉淀时溶液的体积、温度，加入沉淀剂的浓度、数量、加人速度、搅拌速度、放置时间等等。因此，必须按照规定的操作手续进行。 一般进行沉淀操作时，左手拿滴管，滴加沉淀剂，右手持玻璃棒不断搅动溶液，搅动时玻璃棒不要碰烧杯壁或烧杯底，以免划损烧杯。溶液需要加热，一般在水浴或电热板上进行，沉淀后应检查沉淀是否完全，检查的方法是：待沉淀下沉后，在上层澄清液中，沿杯壁加1滴沉淀剂，观察滴落处是否出现浑浊，无浑浊出现表明已沉淀完全，如出现浑浊，需再补加沉淀剂，直至再次检查时上层清液中不再出现浑浊为止。然后盖上表皿。 （三）过滤和洗涤 1.用滤纸过滤 (1)滤纸的选择 滤纸分定性滤纸和定量滤纸两种，重量分析中常用定量滤纸(或称无灰滤纸)进行过滤。定量滤纸灼烧后灰分极少，其重量可忽略不计，如果灰分较重，应扣除空白。定量滤纸一般为圆形，按直径分有11cm、9cm、7cm等几种；按滤纸孔隙大小分有“快速”、：“中速”和“慢速”3种。根据沉淀的性质选择合适的滤纸，如BaSO4、CaC2O4·2H2O 等细晶形沉淀,应选用“慢速”滤纸过滤；Fe2O3·n H2O为胶状沉淀.，应选用“快速”滤纸过滤；MgNH4PO4等粗晶形沉淀，应选用“中速”滤纸过滤。根据沉淀量的多少，选择滤纸的大小。表5-1是常用国产定量滤纸的灰分质量，表5-2是国产定量滤纸的类型。
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
第一章流体流动练习题
第三章流体输送机械 考核要求 1、识记：流体输送机械的类型，容易A 2、理解：流体输送机械的作用，容易A 第四章沉降与过滤 考核要求 （一）非均相物系分离方法 1、识记：沉降、过滤概念，难度层次：容易A 2、理解：非均相物系分离方法含义，难度层次，中等偏易B （二）重力沉降 1、识记：（1）影响颗粒分离的首要因素，难度层次，中等偏易B （2）重力沉降设备类型及特点，难度层次, 中等偏难C 2、理解：影响重力沉降速度的因素，难度层次：中等偏难C 3、应用：斯托克斯公式，难度层次，中等偏难C （三）离心沉降 1、识记：（1）离心分离因数，难度层次：中等偏易B （2）离心沉降设备及特点，难度层次：中等偏难C 2、理解：离心沉降速度，难度层次：中等偏难C （四）过滤 1、识记:（1）过滤方式及各自特点，难度层次：容易A （2）过滤推动力，难度层次：中等偏易B (3）过滤设备类型及特点，难度层次：中等偏难C 2、理解：过滤速率及影响因素，难度层次：中等偏易B。
练习题 1 流体输送机械有哪些类型? 2流体输送机械的作用是什么? 3. 对流体输送机械的基本要求有哪些? 4. 非均相混合物系采用机械的方法分离利用了非均相混合物系什么特性来进行分离的?非均相混合物系通常采用机械的方法分离可分为哪几种? 5. 什么叫沉降, 什么叫过滤? 6.请写出层流区斯托克斯公式沉降速度公式. 7.影响颗粒分离的首要因素是什么?还有哪些因素也能影响颗粒分离? 8.影响重力沉降速度的因素? 9. 请简要叙述重力沉降设备类型及各自特点. 10.请写出颗粒与流体的相对运动处于层流区的离心沉降速度公式. 11.简要叙述离心分离因数 12.简要叙述离心沉降设备及特点 13.过滤方式有哪些? 14.影响过滤速率的因素? 15. 简要过滤设备类型及特点. 16.密度为2400kg/m3的球形石英颗粒,其直径为25um, 试求在20℃空气和水中中自由沉降 速度. 17.密度为2000kg/m3的烟灰球形颗粒在20摄氏度空气中,在层流沉降的最大颗粒直径是多 少? 18.密度为2400kg/m3的球形石英颗粒,其直径为20um, 在20℃空气和水中做旋转运动,旋转 的半径为0.05m处的切向速度为12m/s,求该处的离心沉降速度和离心分离因素.
沉降 【3-1】 密度为1030kg/m 3、直径为400Mm 的球形颗粒在 150 C 的热空气中降落，求其 沉降速度。 解 150 C 时，空气密度 p=0.835kg/m 3,黏度 p =2.41x1萨Pa .s 颗粒密度 R =1030kg/m 3,直径 dp=4x10Wm 假设为过渡区，沉降速度为 验算 Re=d p U tP =4x1 敞.1 罕350=24 8. 」 2.41 10- 为过渡区 【3-2】密度为 2500kg/m 3的玻璃球在 20 C 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 U t =d p I p k )g/18」 由此式得（下标 w 表示水，a 表示空气） r r 2 2 18u t I. 、 p -，w d pw (i p - ”a )d pa d pw _ (『p -」a )」w 焉一 ' E p p 查得20 C 时水与空气的密度及黏度分别为 :a =1.205kg/m 3,七二1.81 10 点 Pa s 已知玻璃球的密度为 P p =2500kg/m 3,代入上式得 d pw _ （2500 -1.205） 1.004 10「 5 — 9.61 d pa 丫 （2500 —998.2）X1.81X10玉 【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 10Hm,气体密度为1.1kg/m 3，黏度为21.8心0径Pa ，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 第三章 沉降与过滤 U t 」4g "_pn =| 225 PP 1 d p 1 4 (9 81)2(1030)2 3 4 ------- )— 4 10*=1.79m/s 225 2 41 10 - 0 835 -九）」a 、=998.2 kg /m 3,人 =1.004 10 应 Pa s
第三章沉降与过滤习题及答案 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20C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 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%?去的最小颗粒的沉降 速度； C降尘室长度和能100%?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. 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
沉降与过滤 第三章沉降与过滤 第一节沉降 教学目标: 了解颗粒和颗粒群的特性及有关参数的计算方法. 理解重力沉降和离心沉降的意义,掌握颗粒在层流和团粒状态下自由沉降速度的计算公式. 掌握重力沉降设备的结构和工作原理. 掌握碟片式离心机,高速管式离心机,旋风分离器,旋液分离器等离心分设被的结构,工作原理及使用方法. 教学重点: 碟片式离心机,高速管式离心机,旋风分离器等离心分设被的结构,工作原理及使用方法. 教学难点: 自由沉降速度的计算公式的应用. 教学内容: 一,颗粒的基本性质 非均相体系的不连续相常常是固体颗粒.由于不同的条件和过程将形成不同性质的固体颗粒,且组成颗粒的成分不同则其理化性质也不同,所以在分离操作过程中就要采用不同的工艺,因而有必要认识颗粒的性质. 1.颗粒的特性 按照颗粒的机械性质可分为刚性颗粒和非刚性颗粒.如泥砂石子,无机物颗粒属于刚性颗粒.刚性颗粒变形系数很小,而细胞则是非刚性颗粒,其形状容易随外部空间条件的改变而改变.常将含有大量细胞的液体归属于非牛顿型流体.因这两类物质力学性质不同,所以在生产实际中应采用不同的分离方法. 如果按颗粒形状划分,则可分为球形颗粒和非球形颗粒.球形颗粒的体积为3——1 其表面积为 3——2 颗粒的表面积与其体积之比叫比表面积,用符号表示,单位.其计算式为: 将非球形颗粒直径折算成球形颗粒的直径,这个直径叫当量直径.在进行有关计算时,将代入相应的球形颗粒计算公式中即可.根据折算方法不同,当量直径的具体数值也不同.常见当量直径有: 体积当量直径de de= 3——3 表面积当量直径des des = 3——4 球形度形状系数φs= 3——5 2.颗粒群的特性 由大小不同的颗粒组成的集合称为颗粒群.在非均相体系中颗粒群包含了一系列直径和质量都不相同的颗粒,呈现出一个连续系列的分布,可以用标准筛进行筛分得到不同等级的颗粒. 1颗粒群的平均粒径 为便于对颗粒群的运动状态进行分析,根据统计学原理,计算颗粒平均粒径的公
沉降与过滤复习题 一、填空题 1. 降尘室与沉降槽均为流固分离设备，它们的生产能力与该设备的 _____________有关，而与_________无关。 2. 某降尘室高2m，宽2m，长5m，用于矿石焙烧炉的炉气除尘。矿尘密度为4500千克每立方米，其形状近于圆球，操作条件下气体流量为25 000立方米每小时，气体密度为0.6千克每立方米，粘度为s 3。则理论上能除去矿尘颗粒 10 ?-5 Pa? 的最小直径为_______μｍ。 3. 直径60μｍ，密度26003 kg，粘度为1厘泊的液体中 /m kg的颗粒在ρ=9983 /m 的沉降速度为_____________________。 4. 降尘室做成多层的目的是______________________。 5. 含尘气体在降尘室内除尘(尘粒均为球形且沉降在Stokes区),理论上能使流量为q V的气体颗粒直径dp≥50μm的颗粒100%的除去，现要求将同样气量中的 dp≥35μm的颗粒100%的除去，则降尘室的底面积应为原来的_________倍。 6. 颗粒在沉降过程中不受周围颗粒和器壁的影响，称为_________沉降。 7. 离心分离因数是指_________________; 8. 某旋风分离器的离心分离因数a=100，旋转半径R=0.25m,则切向速度 u=__________m/s。 T 9. 过滤操作的推动力是_________。 10. 悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是 _________________________________。 11. 某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=850×850×25mm，若该机有10块框，其过滤面积约为_______________m2。 12. 板框过滤机的洗涤压差若与最终过滤压差相同，洗涤液粘度与滤液粘度相近，且洗涤液用量为所得滤液的a倍(介质阻力忽略不计)。若滤液体积增大一倍，则过滤时间增大为原来的______________倍. 13. 某板框过滤机恒压过滤某悬浮液，滤框充满滤饼所需过滤时间为τ，则 (1)s=0,压差提高一倍，其它条件不变，τ′=_____________τ； (2)s=0.5,压差提高一倍，其它条件不变，τ′=_____________τ； (3)s=1,压差提高一倍，其它条件不变，τ′=_____________τ； (4)s=0,压差提高一倍，温度由20℃(μ=1mPa.s)升至40℃(μ=0.653mPa.s)， τ′=_____________τ。 14. 板框压滤机恒压过滤τ时间后，滤饼充满滤框，现用框厚减半的压滤机，同压差下过滤至满框，则所需过滤时间τ′=_______τ(忽略滤布阻力)。 15. 某叶滤机滤布阻力可忽略，恒压下过滤1h得滤液10m3，继续过滤1h,可再得滤液_____m3。若此时维持操作压差不变再用清水洗涤，Vw=2m3,已知滤液的粘度是水的4倍，则洗涤时间θw=_________h。 二、选择题 1. 拟采用一个降尘室和一个旋风分离器来除去某含尘气体中的灰尘，则较适合的安排是( )。
沉降与过滤习题
非均相分离 一、单选题 1．颗粒的沉降速度不是指（）。B (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2．自由沉降的意思是（）。D (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 3．在滞流区颗粒的沉降速度正比于（）。D -ρ）的1/2次方 (B)μ的零次方 (A)（ρ s (C)粒子直径的0.5次方 (D)粒子直径的平方 4．对于恒压过滤（）。D (A)滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的倍 (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倍 5．回转真空过滤机洗涤速率与最终过滤速率之比为（）。A (A) l (B)1/2 (C) 1/4 (D)1/3 6．以下说法是正确的（）。B (A)过滤速率与S(过滤面积)成正比 (B)过滤速率与S2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 7．叶滤机洗涤速率与最终过滤速率的比值为（）。D (A) 1/2 (B)1/4 (C) 1/3 (D) l 8．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（）。C (A)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 9．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
制药化工原理课后习题答案
绪论 2.解： ∴ ∴以J ·mol -1·K -1表示R 的值 R =0.08206×1.01325×102 J ﹒mol -1﹒K -1 =8.315 J ﹒mol -1﹒K -1 第一章 流体流动 1.表压=－真空度=－4.8×104Pa 绝压=5.3×104 Pa 2.解：设右侧水面到B ′点高为h 3，根据流体静力学基本方程可知P B =P B ′则ρ油gh 2=ρ水gh 3 h=h 1+h 3=892mm 3.解：正U 型管水银压差计由图可知 P A =P 1＋(x ＋R 1)ρ水g P B =P 2＋x ρ水g ∵P 1－P 2=2.472kPa ∴P A －P B =2.472kP A ＋ρ水gR 1 又有P A =P C P C = P B ＋ρHg gR 1 ∴ρHg gR 1=2.472kPa ＋ρ水gR 1 ∴倒U 型压差计 设右侧管内水银高度为M ∵指示流体为空气∴P C =P D P 1=P C ＋ρ水g(R 2＋M) P 2=P D ＋ρ水gM ∴4.(1)P B =－845.9Pa(表) 51001325.1Pa atm ?=1m N Pa 2 =?-1m N J =?3 3 10m L -=2 3 21001325.1m J m N m N atm L ?=??????-210 01325.1J atm L ?=?mm m kg mm m kg h 4921000600820h 3 323=???==--水油ρρmm m s m m kg R 00.200200.081.9)100013600( 2.472kPa 2 31==???-= --mm m s m m kg R 0.2522520.081.91000 2.472kPa 2 32==???= -
沉降与过滤习题及答 案 Revised on November 25, 2020
第三章沉降与过滤习题及答案 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 mPa·s；mPa·s；Pa·s；mPa·s 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.倍； 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；
第三章沉降与过滤 本章重点：重力沉降及恒压过滤 第一节概述 3-1非均相物系的分离 混合物：均相混合物(物系)：物系内部各处物料性质均匀，无相界面。例：混合气体、 溶液。 非均相混合物(物系)：物系内部有隔开的相界面存在，而在相界面两侧的物 料性质截然不同的物系。例：含尘气体、悬浮液、乳 浊液、泡沫液。 许多化工生产过程中，要求分离非均相物系。含尘和含雾的气体，属于气态非均相物系。悬浮液、乳浊液及泡沫液等属于液态非均相物系。 非均相物系◆分散相(分散物质)：处于分散状态的物质。气体中尘粒、悬浮液 中的颗粒、乳浊液中的液滴。 ◆连续相(分散介质)：包围着分散相，处于连续状态的物质。含尘 气体中的气体、悬浮液中的液体。 均相混合物：吸收、蒸馏。 非均相混合物：分散相、连续相物理性质不同(ρ不同)→机械方法：沉降、过滤。 非均相物系分离的目的：（1）回收分散物质（2）净制分散介质 本章将简要地介绍重力沉降、离心沉降及过滤等分离法的操作原理及设备。 第二节重力沉降 沉降(settling)：在某种力(重力、离心力)作用下，利用连续相与分散相的密度 差异，使之发生相对运动而分离的操作。
重力沉降：由地球引力(重力)作用而发生的沉降过程。 3-2颗粒与流体相对运动时所受的阻力 球形颗粒的自由沉降 自由沉降：单个颗粒在流体中沉降，或者颗粒群在流体中充分地分散颗粒之间互不接触互不碰撞的条件下的沉降。 将表面光滑、刚性的球形颗粒置于静止的流体中。 颗粒：ρP 、d P 、m 流体：ρ、μ、ρP ＞ρ 颗粒与流体的的相对运动速度(相对于流体的降落速度)：u 颗粒在流体中作重力沉降或离心沉降时，要受到流体的阻力作用,通常称为曳力（drag force ）或阻力。F d 分析颗粒受力情况： ζ：阻力系数，无量纲，实验测定。 ζ：量纲分析因次分析：ζ=f(Re)， 对于球形颗粒实验结果： 10-4＜Re ≤2 层流区 ζ=24/ Re →斯托克斯区 2＜Re ≤500 过渡区 →艾伦区 500＜Re ≤2×105 湍流区 ζ=0.44 →牛顿区 浮 图3－1 颗粒受力图 dt du ma u d g d g d F F mg F P P P P d ==???-??-??=--=∑241616122 33ρπζρπρπ浮μ ρ ??= u d P Re Re 10=ζ
《化工原理》第三章“沉降与过滤”复习题 一、填空题： 1. 悬浮液属液态非均相物系，其中分散相是指______；分散介质是指__________。 ***答案*** 固体微粒，包围在微粒周围的液体 2. 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. 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 4. 过滤阻力由两方面因素决定：一方面是滤液本身的性质，即其_________；另一方面是滤渣层本身的性质，即_______ 。***答案*** μ；γL 5. 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** 转速；直径适当。 11. 球形颗粒在20oC空气中沉降，当空气温度上升时，沉降速度将（设沉降过程符合stocks定律）；若该颗粒改在20oC水中沉降，沉降速度将。 ***答案*** 减小；减小 二、选择题（2分） 1. 欲提高降尘宝的生产能力，主要的措施是（）。***答案*** C A. 提高降尘宝的高度； B. 延长沉降时间； C. 增大沉降面积 2. 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（）的转鼓。***答案*** 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； 3. 旋风分离器的临界粒径是指能完全分离出来的（）粒径。*答案* A A. 最小； B. 最大； C. 平均； 4. 要使微粒从气流中除去的条件，必须使微粒在降尘室内的停留时间（）微粒的沉降时间。***答案*** A A. ≥； B. ≤； C. ＜； D. ＞ 5. 板框过滤机采用横穿法洗涤滤渣时，若洗涤压差等于最终过滤压差，洗涤液粘度等于滤液粘度，则其洗涤速率为过滤终了速率的（）倍。***答案*** C A. 1； B. 0.5； C. 0.25 6. 离心机的分离因数α越大，说明它的分离能力愈（B） A.差 B.强 C.低 7. 恒压过滤时过滤速率随过程的进行而不断（B） A.加快 B.减慢 C.不变 8. 降尘室的生产能力（A ）。 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
非均相分离 一、单选题 1．颗粒的沉降速度不是指（）。B (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2．自由沉降的意思是（）。D (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 3．在滞流区颗粒的沉降速度正比于（）。D -ρ）的1/2次方 (B)μ的零次方 (A)（ρ s (C)粒子直径的0.5次方 (D)粒子直径的平方 4．对于恒压过滤（）。D (A)滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的倍 (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倍 5．回转真空过滤机洗涤速率与最终过滤速率之比为（）。A (A) l (B)1/2 (C) 1/4 (D)1/3 6．以下说法是正确的（）。B (A)过滤速率与S(过滤面积)成正比 (B)过滤速率与S2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 7．叶滤机洗涤速率与最终过滤速率的比值为（）。D (A) 1/2 (B)1/4 (C) 1/3 (D) l 8．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（）。C (A)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 9．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