化工原理-第五章-颗粒的沉降和流态化
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第一章流体流动质点含有大量分子的流体微团,其尺寸远小于设备尺寸,但比起分子自由程却要大得多。
连续性假定假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。
拉格朗日法选定一个流体质点,对其跟踪观察,描述其运动参数(如位移、速度等)与时间的关系。
欧拉法在固定空间位置上观察流体质点的运动情况,如空间各点的速度、压强、密度等,即直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。
定态流动流场中各点流体的速度u 、压强p不随时间而变化。
轨线与流线轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线,是拉格朗日法考察的结果。
流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线,是欧拉法考察的结果。
系统与控制体系统是采用拉格朗日法考察流体的。
控制体是采用欧拉法考察流体的。
理想流体与实际流体的区别理想流体粘度为零,而实际流体粘度不为零。
粘性的物理本质分子间的引力和分子的热运动。
通常液体的粘度随温度增加而减小,因为液体分子间距离较小,以分子间的引力为主。
气体的粘度随温度上升而增大,因为气体分子间距离较大,以分子的热运动为主。
总势能流体的压强能与位能之和。
可压缩流体与不可压缩流体的区别流体的密度是否与压强有关。
有关的称为可压缩流体,无关的称为不可压缩流体。
伯努利方程的物理意义流体流动中的位能、压强能、动能之和保持不变。
平均流速流体的平均流速是以体积流量相同为原那么的。
动能校正因子实际动能之平均值与平均速度之动能的比值。
均匀分布同一横截面上流体速度相同。
均匀流段各流线都是平行的直线并与截面垂直,在定态流动条件下该截面上的流体没有加速度, 故沿该截面势能分布应服从静力学原理。
层流与湍流的本质区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性,即是否存在流体质点的脉动性。
稳定性与定态性稳定性是指系统对外界扰动的反响。
定态性是指有关运动参数随时间的变化情况。
边界层流动流体受固体壁面阻滞而造成速度梯度的区域。
边界层别离现象在逆压强梯度下,因外层流体的动量来不及传给边界层,而形成边界层脱体的现象。
化工原理-第五章-颗粒的沉降和流态化一、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 D (设沉降区为层流)。
⋅A 4000 mPa·s ; ⋅B 40 mPa·s ; ⋅C 33.82 Pa·s ; ⋅D 3382 mPa·s2、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 。
DA . 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 C 无关。
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 。
化工原理-第五章-颗粒的沉降和流态化一、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 D (设沉降区为层流)。
⋅A 4000 mPa·s ; ⋅B 40 mPa·s ; ⋅C 33.82 Pa·s ; ⋅D 3382 mPa·s2、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 。
DA . 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 C 无关。
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 。
第5章颗粒的沉降和流态化【例1】落球粘度计。
使用光滑小球在粘性液体中的自由沉降测定液体的粘度。
现有密度为8010kg/m 3、直径0.16mm 的钢球置于密度为980kg/m 3的某液体中,盛放液体的玻璃管内径为20mm 。
测得小球的沉降速度为1.70mm/s ,试验温度为20℃,试计算此时液体的粘度。
测量是在距液面高度1/3的中段内进行的,从而免除小球初期的加速及管底对沉降的影响。
当颗粒直径d 与容器直径D 之比d/D <0.1,雷诺数在斯托克斯定律区内时,器壁对沉降速度的影响可用下式修正:—0.16x 10-3解:D ―2x 10-2=1.70x 10-31+2.104x 8x 10-3]=1.73X 10-3m/s可得d 2(p -p )g G.16x 10-3)(8010-980)x 9.81ILl=s =18u 18x 1.73x 10-3t=0.0567Pa •s校核颗粒雷诺数du 'p0.16x10-3x1.70x10-3x980tRet l 0.0567上述计算有效。
【例2】拟采用降尘室回收常压炉气中所含的球形固体颗粒。
降尘室底面积为10m 2,宽和高均为2m 。
操作条件下,气体的密度为0.75kg/m 3,粘度为 2.6X 10-5Pa •s ;固体的密度为3000kg/m 3;降尘室的生产能力为3m 3/s 。
试求:1)理论上能完全捕集下来的最小颗粒直径;2)粒径为40u m 的颗粒的回收百分率;3)如欲完全回收直径为10u m 的尘粒,在原降尘室内需设置多少层水平隔板?解:1)理论上能完全捕集下来的最小颗粒直径在降尘室中能够完全被分离出来的最小颗粒的沉降速度为V 3u =—r=——0.3t bl 10m/s由于粒径为待求参数,沉降雷诺准数Re t 无法计算,故需采用试差法。
假设沉降在滞流区,则可用斯托克斯公式求最小颗粒直径,即-18l u 18x 2.6x 10-5x 0.3d =t ==6.91x 10-5m =69.1|i mmin '.Ap -p )g\3000x 9.81s核算沉降流型u 1+2.104-I D J式中u't 为颗粒的实际沉降速度; u t 为斯托克斯定律区的计算值。
化工原理-第五章-颗粒的沉降和流态化一、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 D (设沉降区为层流)。
⋅A 4000 mPa·s ; ⋅B 40 mPa·s ; ⋅C 33.82 Pa·s ; ⋅D 3382 mPa·s2、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 。
DA . 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 C 无关。
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、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 D10、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 B11、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 C12、在离心沉降中球形颗粒的沉降速度__________。
A只与d p, ρp, ρ,u T, r, μ有关B只与d p,ρp,u T,r有关C只与d p,ρp,u T,r,g有关D只与d p,ρp,u T,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) A13、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A14、降尘室的生产能力__________。
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C只与沉降面积 A有关D只与u T和H有关 A15、要除去气体中含有的5μ~50μ的粒子。
除尘效率小于75%,宜选用。
A 除尘气道B 旋风分离器C 离心机D 电除尘器 B16、一般而言,旋风分离器长、径比大及出入口截面小时,其效率,阻力。
A 高B 低C 大D 小 A17、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:____。
A L/u<H/u LB L/u T<H/uC L/u T≥H/uD L/u≥H/u T D18、粒子沉降受到的流体阻力________。
A恒与沉降速度的平方成正比B与颗粒的表面积成正比C与颗粒的直径成正比D在滞流区与沉降速度的一次方成正比 DC只有第一种说法正确D只有第二种说法正确 A19、旋风分离器的总的分离效率是指 __________。
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 D20、降尘室的生产能力由________决定。
A 降尘室的高度和长度B 降尘室的高度C 降尘室的底面积D 降尘室的体积 C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,则其在水中的沉降速度将 ,在空气中的沉降速度将 。
答案: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。
答案:23、降尘室的生产能力与降尘室的 和 有关。
答案:长度 宽度4、已知某沉降室在操作条件下的气体流率为3600m 3/h ,沉降室长、宽、高尺寸为L H b ⨯⨯=523⨯⨯,则其沉降速度为 s m /。
答案:0.0675、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 。
答案:减少一倍6、若降尘室的高度增加,则沉降时间 ,气流速度 ,生产能力 。
答案;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0.02 m/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 。
答案:1.68、在旋风分离器中,某球形颗粒的旋转半径为0.4 m, 切向速度为15 m/s 。
当颗粒与流体的相对运动属层流时,其分离因数C K 为 。
答案:579、选择旋风分离器型式及决定其主要尺寸的根据是 ; ; 。
答案: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。
答案: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、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12、降尘室的生产能力与降尘室的 和 有关。
长度 宽度13、降尘室的生产能力与降尘室的 无关。
高度14、在除去某粒径的颗粒时,若降尘室的高度增加一倍,则沉降时间 。
增加一倍15、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16、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17、在滞流(层流)区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的 次方成正比。
218、在湍流区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的 次方成正比。
1/219、旋风分离器性能的好坏,主要以 来衡量。
临界粒径的大小20、离心分离设备的分离因数定义式为Kc= 。
u T2/gR (或u r/u t)21、当介质阻力不计时,回转真空过滤机的生产能力与转速的次方成正比。
1/221、转鼓沉浸度是与的比值(1)转鼓浸沉的表面积转鼓的总表面积22、将固体物料从液体中分离出来的离心分离方法中,最常见的有和。
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。
离心过滤离心沉降离心机23、在Stokes区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的_____次方成正比;在牛顿区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的______次方成正比。
2 1/224、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sm3。
0.36m3/s25.降尘室与沉降槽均为气固或液固两相分离设备,它们的生产能力与该设备的______________有关,与________________无关。
沉降面积高度26.旋风分离器当切向进口气速相同时,随着旋风分离器的直径越大,其离心分离因数越__________;转速不变,离心分离机随着转鼓直径的增大其离心分离因数越____________。
22u rgr gωα==,小大;27.颗粒的球形度(形状系数)的定义式为:ψ=________________;颗粒的比表面积的定义式为a=______________________。
与非球形颗粒体积相等的球的表面积/非球形颗粒的表面积,S/V;28.除去液体中混杂的固体颗粒,在化工生产中可以采用______________、_____________、_______________等方法(列举三种方法)。
重力沉降离心沉降过滤;29.密度为ρp的球形颗粒在斯托克斯区沉降,已知颗粒在水中和空气中的沉降速度分别为u1和u2,则u1/u2=__________________________________。
[(ρp-ρH2o)/μH2o]×[μair/(ρp-ρair)]30.已知旋风分离器的平均旋转半径为0.5m ,气体的切向进口速度为20m/s,那么该分离器的分离因数为____________________。
81.5531.分离因数的定义式为K=_________________________。
rω2/g或u2/gr8.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______________________m3/s。
0.36m3/s31.气体通过颗粒床层时,随流速从小到大可能出现的三种状况是:____________________、________________、__________________________。
固定床状态,流化床状态,颗粒输送状态;32.当颗粒层处于流化阶段,床层的压降约等于___________________________。
单位床层面积上的颗粒群的净重力33.选择(或设计)旋风分离器时要依据______________、_____________和_______________。
含尘气体流量 要求的分离效率 允许的压强降;34.流化床中出现的不正常现象有____________和_____________。
腾涌 沟流35.床层空隙率的定义是:ε=______________________________(用文字表达)。
时所受的阻力(曳力)由两部分构成,即_____________和_______________。
ε= (床层体积-颗粒所占体积)/床层体积, 表面阻力(表面曳力),形体阻力(形体曳力)35. 含细小颗粒的气流在降尘室内除去小粒子(沉降在斯托克斯区), 正常情况下能100%除去 50m 的粒子,现气体处理量增大一倍,原降尘室能100%除去的最小粒径为__D____。