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14节沉降落球粘度计。
使用光滑小球在粘性液体中的自由沉降可以测定液体的粘度。
现有密度为8010kg/m 3、直径0.16mm 的钢球置于密度为980 kg/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：⎪⎭⎫ ⎝⎛+=D d u u t t 104.21' 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。
解：231081021016.0--⨯=⨯⨯=D d []33108104.211070.1104.21'--⨯⨯+⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+=D d u u t t =1.73×10－3m/s按式3-12可得()()()32321073.11881.998080101016.018--⨯⨯⨯-⨯=-=t s u g d ρρμ =0.0567Pa ·s校核颗粒雷诺数Re t 3370.40567.09801070.11016.0'--⨯=⨯⨯⨯⨯==μρt du 上述计算有效。
15节-16节过滤【例题7.2.1】在实验室中用过滤面积为0.1 m 2的滤布对某种水悬浮液进行过滤试验，在恒定压差下，过滤5min 得到滤液1L ，又过滤5min 得到滤液0.6L 。
如果再过滤5min ，可以再得到多少滤液？解：在恒压过滤条件下，过滤方程为22e q qq Kt +=3211101100.1q --⨯==⨯m 3/m 2，1560300t =⨯=s ()32210.610 1.6100.1q --+⨯==⨯ m 3/m 2，2600t =s代入过滤方程得()222e 1102110300q K --⨯+⨯⨯=（1）()222e 1.6102 1.610600q K --⨯+⨯⨯=（2）联立（1）、（2）两式可以求得2e 0.710q -=⨯ m 3/m 2，60.810K -=⨯m 2/s因此， 22620.7100.810q q t -+⨯⨯=⨯，当31560900t =⨯= s, 则：2263320.7100.810900q q -+⨯⨯=⨯⨯， 解得：23 2.07310q -=⨯m 3/m 2所以()()223320.1 2.07310 1.6100.10.47310q q ----⨯=⨯-⨯⨯=⨯m 3 因此可再得到的滤液为0.473L 。
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 nRTV =，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）1s p -∆∝1)/(1τ，可得上述结果。
沉降与过滤 习题及答案一、选择题1、降尘室的生产能力取决于 。
BA ．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。
2、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3、在降尘室中，尘粒的沉降速度与下列因素 无关。
CA ．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 4、在讨论旋风分离器分离性能时，临界粒径这一术语是指 。
CA 、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 5、旋风分离器的总的分离效率是指 。
DA. 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 6、对标准旋风分离器系列，下述说法哪一个是正确的 。
CA ．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。
7、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 。
A. 1 倍；B. 2 倍；C.2倍； D.1/2倍 B8、助滤剂应具有以下性质 。
BA. 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 9、助滤剂的作用是 。
BA 、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 10、下面哪一个是转筒真空过滤机的特点 。
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 sμ-=⨯⋅颗粒密度/31030p kg m ρ=，直径4410p d m -=⨯假设为过渡区，沉降速度为()(.)()./..1122223345449811030410179225225241100835p t p g u d m s ρρμρ--⎡⎤-⎡⎤⨯==⨯⨯=⎢⎥⎢⎥⨯⨯⨯⎢⎥⎣⎦⎣⎦验算.Re ..454101790．835=24824110p 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()/218t p p u d g ρρμ=-由此式得（下标w 表示水，a 表示空气）()()2218= p w pw p a pat w ad d u g ρρρρμμ--=pw pad 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 sρμ-==⨯⋅已知玻璃球的密度为/32500p kg m ρ=，代入上式得.961pw pad 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 sρρμ--=⨯===⨯⋅,,(1)沉降速度计算假设为层流区().()(.)./.26269811010400011001181821810pc p t gd u m sρρμ---⨯⨯-===⨯⨯验算..Re .66101000111000505221810pc t d u ρμ--⨯⨯⨯===<⨯．为层流(2)气体的最大流速max u 。
《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；γL5. 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*** CA. 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*** BA. 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* AA. 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。
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()(.)()./..1122223345449811030410179225225241100835p t p g u d m s ρρμρ--⎡⎤-⎡⎤⨯==⨯⨯=⎢⎥⎢⎥⨯⨯⨯⎢⎥⎣⎦⎣⎦验算 .R e ..454101790．835=24824110p 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()/218t p p u d g ρρμ=-由此式得（下标w 表示水，a 表示空气）()()2218= p w pw p a pat w ad d u g ρρρρμμ--=pw pad 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 pad 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().()(.)./.26269811010400011001181821810pc p t gd u m s ρρμ---⨯⨯-===⨯⨯验算..Re .66101000111000505221810pc t d u ρμ--⨯⨯⨯===<⨯． 为层流(2) 气体的最大流速max u 。
第三章 非均相物系的分离一、填空题：1．⑴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°C 升至50°C ，则其沉降速度将 。
⑵降尘室的生产能力只与降尘室的 和 有关，而与 无关。
解⑴下降 ⑵长度 宽度 高度2．①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 ，气流速度 ，生产能力 。
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；在湍流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的 次方成正比。
解①增加一倍 ， 减少一倍 ， 不变 ②2 ， 1/2沉降操作是指在某种 中利用分散相和连续相之间的 差异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。
沉降过程有 沉降和 沉降两种方式。
答案：力场；密度；重力；离心3．已知q 为单位过滤面积所得滤液体积V/S ，e e e S V q V /，为为过滤介质的当量滤液体积（滤液体积为e V 时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力），在恒定过滤时，测得2003740/+=∆∆q q τ，过滤常数K ＝ ，e q = 。
解0.000535 ， 0.05354．⑴间歇过滤机的生产能力可写为Q ＝V/∑τ，此外V 为 ，∑τ表示一个操作循环所需的 ，∑τ等于一个操作循环中 ， 和 三项之和。
一个操作循环中得到的滤液体积 ，总时间 ，过滤时间τ ，洗涤时间τw ， 辅助时间τD⑵．一个过滤操作周期中，“过滤时间越长，生产能力越大”的看法是 ，“过滤时间越短，生产能力越大”的看法是 。
过滤时间有一个 值，此时过滤机生产能力为 。
不正确的 ，不正确的 ， 最适宜 ， 最大⑶．过滤机操作循环中，如辅助时间τ越长则最宜的过滤时间将 。
⑶ 越长(4). 实现过滤操作的外力可以是 、 或 。
答案：重力；压强差；惯性离心力5．⑴在过滤的大部分时间中， 起到了主要过滤介质的作用。
⑵最常见的间歇式过滤机有 和 连续式过滤机有 。
⑶在一套板框过滤机中，板有 种构造，框有 种构造。
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 ts r 2218)(⋅-=μρρ3. 球形度s ϕ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B3、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D4、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倍倍Ｄ增大至原来的1.5倍C5、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 C6、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B7、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：______。
3-1、试求直径μm 70，密度为3m 650kg 2−⋅的球形石英粒子，在C 200水中及在C 200空气中的沉降速度。
（答：13s m 1079.6−−⋅×，11s m 1097.3−−⋅×）解：⑴在C 20°水中的沉降速度先假定此沉降属层流区，可按斯托克斯定律求t u ，查表得C 20°水的3m kg 2.998−⋅=ρ，s Pa 10004.13⋅×=−µ，()()()133262s m 1079.610004.1188.92.9982650107018−−−−⋅×=×××−××=−=µρρg d u s t 复核：147.010004.12.9981079.61070Re 336<=×××××==−−−µρt t du 与假定相符；⑵在C 20°空气中的沉降速度先假定此沉降属层流区，按按斯托克斯定律求t u ，查表得C 20°空气的3m kg 205.1−⋅=ρ，s Pa 1081.15⋅×=−µ，()()()15262s m 39.01081.1188.9205.12650107018−−−⋅=×××−××=−=µρρg d u s t 复核：182.11081.1205.139.01070Re 56>=××××==−−µρt t du 与假定不符，再设该沉降属于过渡区，按艾伦定律求t u ，()6.0Re 27.0t s t g d u ρρρ−=()()6.0682.1205.18.9205.12650107027.0×−×=−1111097.3s m 397.0−−−⋅×=⋅=s m 复核：864.11081.1205.1397.01070Re 56=××××==−−µρt t du 属于过渡区，与假定相符。
化工原理第三章沉降与过滤思考题沉降与过滤是化工工艺中常用的分离技术，用于分离悬浮物与液体或固体颗粒与气体的混合物。
在化工原理第三章中，我们学习了沉降与过滤的原理和相关参数的计算方法。
下面是一些与该主题相关的思考题，以加深对这一章内容的理解。
1. 什么是沉降速度？沉降速度受到哪些因素的影响？沉降速度指的是颗粒在重力作用下沉降的速度。
它受到颗粒的直径、密度、形状以及介质的粘度等因素的影响。
一般来说，颗粒直径越大、密度越大、形状越不规则，沉降速度越快；介质的粘度越大，沉降速度越慢。
2. 什么是沉降系数？如何计算沉降系数？沉降系数是用来描述沉降速度的一个参数，通常用修正Stokes公式进行计算。
它是颗粒直径、密度、粘度和介质密度的函数。
计算沉降系数时，需要将这些参数代入修正Stokes公式中进行计算。
3. 什么是沉降池？沉降池有什么作用？沉降池是用来实现颗粒沉降的装置，它通常由一个垂直的池子组成。
在沉降池中，悬浊液从上面流入，颗粒在重力作用下向下沉降，而清液则从沉降池的上部流出。
沉降池的作用是将颗粒与液体或固体分离，使得悬浊液中的颗粒沉积到池底，从而实现液固分离。
4. 什么是过滤速度？过滤速度受到哪些因素的影响？过滤速度指的是单位时间内通过单位面积的过滤液体的体积。
它受到过滤介质的孔隙度、粒径分布、过滤压力以及过滤液体中的颗粒浓度等因素的影响。
一般来说，孔隙度越大、粒径分布越窄、过滤压力越大，过滤速度越快；过滤液体中颗粒浓度越高，过滤速度越慢。
5. 什么是过滤介质？过滤介质的选择有哪些考虑因素？过滤介质是用于过滤的材料，常见的过滤介质有滤纸、滤布、滤网等。
过滤介质的选择需要考虑颗粒的大小、过滤液体的性质、工艺要求以及经济因素等。
对于较大的颗粒，可以选择开孔较大的过滤介质；对于较小的颗粒，可以选择孔隙较小的过滤介质。
此外，过滤介质还需要具有较好的耐酸碱性、耐高温性和耐腐蚀性等特性。
通过对以上思考题的讨论，我们可以更加深入地理解沉降与过滤的原理和应用。
第三章沉降与过滤沉 降【 3-1 】 密度为 1030kg/m 3、直径为 400 m 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0.835kg / m 3 ，黏度 2.41 10 5 Pa s颗粒密度p 1030kg / m3，直径 d p 4 10 4 m假设为过渡区，沉降速度为4 g 2 ( p)214 9 81 2 103013234u td p( . ) ( ) 4 101.79 m / s225225 2.41 10 50.835d p u t44101 79 0．835验算Re=.24 82 41 105..为过渡区3【 3-2 】密度为 2500kg/m 的玻璃球在 20℃的水中和空气中以相同的速度沉降。
解 在斯托克斯区，沉降速度计算式为u td 2ppg / 18由此式得（下标w 表示水， a 表示空气）18pw d pw2( pa )d pa2 u t =gwad pw ( d pa(pa )wpw)a查得 20℃时水与空气的密度及黏度分别为w998 2 3w 1 . 004 10 3 . kg / m , Pa s 1 205 3a1 81 10 5 Pa sa . kg / m , .已知玻璃球的密度为p2500 kg / m 3 ，代入上式得dpw( 2500 1 205 ) 1 . 004 10.d pa( 2500998 2 1 . 81 10. )359.61【 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10 m ，气体密度为1.1kg / m 3 ，黏度为 21.8 10 6 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 d pc10 10 6 m, p4000kg / m 3 ,1.1kg / m 3 ,21.8 10 6 Pa s(1) 沉降速度计算假设为层流区gd pc 2 (p) 9 . 81 ( 10 10 6 2 ( 4000 1 1u t)6 . ) 0.01m / s1818 21.8 10d pc u t10 10 6 0 01 1 1000505． 2 验算 Re21 8 10 6 为层流.(2) 气体的最大流速 umax 。
第三章 非均相物系的分离和固体流态化3. 在底面积为40m ²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ρs=3600kg/m ³，操作条件下气体的密度ρ=1.06kg/m ³，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u t = V s /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 u t = d 2（ρs - ρ）g/18μ进行计算 ∴ d min 2= 18μ/（ρs - ρ）g ·u t可以得到 d min = 0.175×10-4m=17.5 m μ3）核算Re t = d min u t ρ/μ< 1 ， 符合假设的滞流区∴能完全除去的颗粒的最小直径 d = 0.175×10-4m = 17.5 μm5. 含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m ³，气体流量为1000m ³/h ，粘度为3.6×10-5Pa •s 密度为0.674kg/m ³，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d c = [9μB/(πNe ρs u i )]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/m ³；s m D V D D V Bh V u ss s i /89.138242====将以上各参数代入，可得 d c = [9μB/(πNe ρs u i )]1/2= [9×3.6×10×0.25×0.4/(3.14×5×2300×13.89)]1/2= 8.04×10-6m = 8.04 μm （2）分割粒径根据 d 50 = 0.27[μD/u t （ρs - ρ）]1/2计算颗粒的分割粒径 ∴ d 50 = 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·ρu i2/2 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 + 2VV e= 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。
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 mρ=，黏度.524110Pa sμ-=⨯⋅颗粒密度/31030p kg m ρ=，直径4410p d m -=⨯ 假设为过渡区，沉降速度为()(.)()./..1122223345449811030410179225225241100835p t p g u d m s ρρμρ--⎡⎤-⎡⎤⨯==⨯⨯=⎢⎥⎢⎥⨯⨯⨯⎢⎥⎣⎦⎣⎦验算.R e ..454101790．835=24824110p 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()/218t p p u d g ρρμ=-由此式得（下标w 表示水，a 表示空气）()()2218=pw p wp a pat wad d u gρρρρμμ--=pw pad 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 pad 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,/./.6336101040001121810p c p d m k g m k g m P a sρρμ--=⨯===⨯⋅,, (1) 沉降速度计算 假设为层流区().()(.)./.26269811010400011001181821810p c p t gd u m sρρμ---⨯⨯-===⨯⨯验算..R e.66101000111000505221810pc t d u ρμ--⨯⨯⨯===<⨯． 为层流(2) 气体的最大流速m ax u 。
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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*** B3.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 16.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/ Rep8.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_________________ 。
化工原理沉降与过滤习题及答案HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】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 ·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 。
DA ．m μ302⨯；B 。
m μ32/1⨯；C 。
m μ30；D 。
m μ302⨯3、降尘室的生产能力取决于 。
BA ．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无关。
CA．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。
CA．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。
第三章 沉降与过滤沉 降【3-1】 密度为1030kg/m 3、直径为的球形颗粒在150℃的热空气中降落，400m μ求其沉降速度。
解 150℃时，空气密度，黏度./30835kg m ρ=.524110Pa s μ-=⨯⋅颗粒密度，直径/31030p kg m ρ=4410p d m -=⨯假设为过渡区，沉降速度为()(.)()./..1122223345449811030410179225225241100835p t p g u d m s ρρμρ--⎡⎤-⎡⎤⨯==⨯⨯=⎢⎥⎢⨯⨯⨯⎢⎥⎣⎦⎣⎦验算 .Re ..454101790．835=24824110p 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()/218t p p u d g ρρμ=-由此式得（下标w 表示水，a 表示空气）()()2218= p w pw p a pat w ad d u g ρρρρμμ--=pw pad d =查得20℃时水与空气的密度及黏度分别为./,.339982 100410w w kg m Pa sρμ-==⨯⋅./,.35120518110a a kg m Pa sρμ-==⨯⋅已知玻璃球的密度为，代入上式得/32500p kg m ρ=.961pw pad 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，气体密度为，黏度为10m μ./311kg m ，颗粒密度为4000kg/m 3。
试求：(1)最小颗粒的沉降速度；(2)若需要.621810Pa s -⨯⋅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 sρρμ--=⨯===⨯⋅,,(1) 沉降速度计算 假设为层流区().()(.)./.26269811010400011001181821810pc p t gd u m sρρμ---⨯⨯-===⨯⨯验算 为层流..Re .66101000111000505221810pc t d u ρμ--⨯⨯⨯===<⨯，(2) 气体的最大流速。
max u 沉降高度，降尘室长度.m 01H =10L m=maxtL H u u = max ..1001001u =max /1u m s=(3) 气体的最大处理量max ././343501*********VS q WHNu m s m h==⨯⨯⨯==⨯气体的处理量也可以用教材式(3-18)计算VS q ()()././.26234361010400098151020103610181821810pc p VS d gWLNq 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，黏度为。
炉气所含尘粒的密度为./kg m 305.0035mPa s ⋅。
现要用此降尘室分离以上的颗粒，试求可处理的炉气流量。
/34500kg m 100m μ解 已知炉气的密度，黏度./305kg m ρ=.5=3510Pa s μ-⨯⋅尘粒的密度，临界尘粒直径/34500kg m 610010pc d m-=⨯假设为层流区，求得沉降速度为().()(.)./.262598110010450005070118183510pc p t gd u m sρρμ---⨯⨯⨯-===⨯⨯验算 为层流区. Re .65100100．7010513510p t d u ρμ--⨯⨯⨯===⨯炉气流量为g s./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℃、压力为的含尘空气，用图3-9 (a)所示的旋风分离.10133kPa 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，黏度./30746kg m ρ=.5=2610Pa s μ-⨯⋅(1) 气体处理量旋风分离器直径，进口气速.065D m =/i u m s =21200℃、101.33kPa 的空气流量为()..../2233212522520651065 55V i D D q bhu D m s⎛⎫⎛⎫==⨯==⨯= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭0℃、101.33kPa 时空气流量为./327310650615200273V q m s ⎛⎫=⨯= ⎪+⎝⎭，(2) 压力损失阻力系数 .ξ===831压力损失.(.)().228310746211370137 22i u p Pa kPaρξ⨯⨯∆====(3) 尘粒的临界直径。
pc d 已知尘粒密度 ./.3065200001355p D kg m b m ρ====，..667910679 pc d m mμ-===⨯=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，单位为m 3湿滤渣/m 3滤液。
固体颗粒密度为υ2900kg/m 3。
解 已知固体/kg 悬浮液.0025X kg =湿渣/kg 干渣，滤液密度.25C kg =/31120kg m ρ=干渣滤液 (00251120)29911250025X kg CX ρω⨯===--⨯3m ，./.325148011125129001120c pCkg m C ρρρ===--++湿渣滤液 (329925)005051480c C m ωυρ⨯===3m ，【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 --+⨯⨯=⨯⨯ ..223281001790q q -+⨯-=./q m m ==320407 滤液,..A m V qA m =⨯===⨯=232008517 040717692，【3-8】将习题3-6的悬浮液用板框压滤机在过滤面积为、过滤压力为53.3kPa 条件下进行过滤，所测数据为2100cm 过滤时间 8.43884145s ／滤液量100 300 500700mL ／试求过滤常数与及滤饼的比阻。
已知滤液的黏度K e q r 为。
3.4mPa s ⋅解 已知过滤面积.22100001A cm m==8.4 38 84 145/s τ 100300500700/V mL1×10-4 3×10-4 5×10-47×10-43/V m 1×10-2 3×10-2 5×10-2 7×10-2()//32q m m 8.4×10212.7×102 16.8×102 20.7×102()//23m s m qτ⋅如习题3-8附图所示习题3-8附图直线的斜率，截距 ../4521201310,496710K m s K -=⨯=⨯.226610e q K=⨯()().. ./eq m m --⨯⨯==⨯252326610496710164102已知 .453310p Pa ∆=⨯滤液黏度..3343410mPa s Pa sμ-=⋅=⨯⋅由习题3-6得湿渣滤液30．0505m υ=3m ，故比阻为()()(). (4132)53225331012510496710341000505p r mK 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。
试求2085m ，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，即湿渣滤液。
300505m υ=，3/m 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 -=⨯23216410解 求恒压过滤的过滤时间的计算式为τ22e q qq K τ+=需要求出 V q A=过滤面积 .20852017A m =⨯=滤液体积V 的计算：20个滤框中的湿滤渣体积为湿渣 (3085)200060512c V m =⨯⨯=从滤渣体积计算滤液体积c V V滤液 (3051)10100505cV V m υ===滤液过滤面积.V q m A ===31010594 17，/m 2过滤时间(.) (2225)2059420594164107496208496710e q qq s hK τ--++⨯⨯⨯====⨯【3-10】用板框压滤机过滤某悬浮液，恒压过滤l0min ，得滤液。
若过滤介310m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，代入教材式(3-40)，min,,310100e V m V τ===22V KA τ=求得min 2226101010V KA m τ===，(1) 过滤1h 后的滤液量min60τ= .35V m =(2) 过滤1h 后的过滤速率/dV d τ从教材式(3-39) ，得() 2与式338pK r μυ∆=-./min ./.dV KA m m s d V τ-====⨯⨯2333100204 341022245【3-11】若转筒真空过滤机的浸液率，转速为，每小时得滤液量为/13ψ=/min 2r ，试求所需过滤面积。
已知过滤常数315m ./,./e K m s q m m -=⨯=42322710 008解 由题 //Q m s=3153600 //2601N s=过滤面积.2812A m ===。
