离心沉降速度与重力沉降速度的比较

1、管路分为简单管路（①、通过各管路的质量流量不变；②、整个管路阻力损失等于各管路阻力损失之和。

）和复杂管路，复杂管路包括分支管路（①、总管流量等于各支管流量之和；②、主管段内各段流量不同，阻力损失需分段加以计算；③、机械能守恒。

）和并联管路（①、总流量等于各支管流量之和；②、各支管中阻力损失相等；③、各支管的流量依据阻力损失相同的原则进行分配。

）。

2、流量计包括测速管（毕托管）（测得的是点速度）、孔板流量计（固定安装，阻力损失较大）、文丘里流量计（比孔板流量计减少了机械能损失），转子流量计（必须垂直安装，流体自上而下流动）。

3、热量传递包括热传导、对流传热、辐射传热。

4、导热系数：①、气体导热系数很小，利于绝热保温，随温度和压强的升高而升高。

②、水的导热系数最大，常用做导热介质。

液体（除水和甘油外）导热系数随温度的升到而减小，压力影响不大。

③、固体：金属的λ选大于非金属的λ；金属有杂质，λ减小；纯金属λ随温度升高而减小，合金λ随温度升高增大；晶体λ随温度升高而减小，非晶体λ随温度升高而增大。

5、环境工程中常见的传质过程有：吸收、萃取、吸附、离子交换、膜分离。

6、重力沉降和离心沉降的比较：区别：①、重力沉降的动力是重力，沉降方向向下，沉降速度恒定，沉降的加速度为重力加速度；②、离心沉降的动力是离心力，沉降方向向外，沉降的速度与半径有关，是变化的，沉降的加速度为离心加速度。

联系：离心分离因数，是离心分离设备的重要指标，表示离心沉降速度较沉降速度可以提高的倍数。

7、过滤可以分为：表面过滤（滤饼过滤）和深层过滤。

8、表面过滤与深层过滤的比较：区别：①、表面过滤的条件是颗粒物浓度高，滤速慢，虑饼易形成，过滤的介质是织布或多孔固体，过滤介质的孔一般比颗粒物的粒径小，有效过滤介质主要是虑饼，实际应用于真空过滤机、板框式压滤机、慢滤池、袋滤器。

②、深层过滤的条件是颗粒物浓度底，滤速快，过滤介质是固体颗粒，过滤介质的空隙大于颗粒物粒径，有效的过滤介质是固体颗粒，实际应用于快滤池。

三非均相物系分离沉降速度计算3.1 计算直径为1mm的雨滴在20℃空气中的自由沉降速度。

应用Stokes方程计算液体粘度3.2 将直径为6mm的钢球放入某液体中，下降距离位200mm时，所经历时间为7.32秒，此液体密度为1300[Kg/m3],钢球密度为7900[Kg/m3]，求此液体粘度为多少厘泊？降沉室的计算,设计型3.3 欲用降尘室净化温度为20℃、流量为2500(m3/h)的常压空气,空气中所含灰尘的密度为1800(kg/m3),要求净化的空气不含有直径大于10μm的尘粒,试求所需沉降面积为多大?若降尘室的底面宽2m,长5m,室内需要设多少块隔板?3.4用一多层降沉室除去炉中的矿尘。

矿尘最小粒径为8μm,密度为4000[kg/m3 ]。

降尘室内长4.1m,宽1.8m,高4.2m。

气体温度为427℃,粘度为3.4×10 -5 [N·S/ m2 ],密度为0.5[kg/m3 ],若每小时的炉气量为2160标准m3 ,试确定降尘室内隔板的间距及层数? (沉降处于斯托克斯定律区)3.5 用一截面为矩形的沟槽从炼油厂的废水中分离其中油滴，拟回收直径为2mm以上的油滴，槽宽为4.5m，深度为0.8m；在出口端除油后的水可不断从下部排出，而汇聚成层的油则从顶部移出。

油的密度为870[Kg/m3]，水温为20℃，每分钟处理废水为26m3,求所需槽的长度。

降沉室计算,操作型3.6 降沉室高2m、宽2m、长5m，用于矿石焙烧炉的降尘。

操作条件下气体的流量为25000[m3/h]；密度为0.6[kg/m3],粘度为0.03cP,固体尘粒的密度为4500[kg/m3 ]，求此降沉室能除去最小颗粒直径?并估计矿尘中直径为50μｍ的颗粒能被除去的百分率？3.7 气流中悬浮某种球形微粒，其中最小微粒为10μm,沉降处于斯托克斯区。

今用一多层隔板降尘室分离此气体悬浮物,已知降尘室长10m,宽5m,共21层,每层高100mm。

1.简述土壤污染治理的技术体系。

2.简述废物资源化的技术体系3.简述沉降分离的原理、类型和各类型的主要特征。

原理：将含有颗粒物的流体（水或气体）置于某种力场（重力场、离心力场、电场或惯性场等）中，使颗粒物与连续相的流体之间发生相对运动，沉降到器壁、器底或其他沉积表面，从而实现颗粒物与流体的分离。

4.比较重力沉降和离心沉降的主要区别。

与重力沉降相比，离心沉降有如下特征：①沉降方向不是向下，而是向外，即背离旋转中心②由于离心力随旋转半径而变化，致使离心沉降速率也随颗粒所处的位置而变，所以颗粒的离心沉降速率不是恒定的，而重力沉降速率则是不变的。

③离心沉降速率在数值上远大于重力沉降速率，对于细小颗粒以及密度与流体相近的颗粒的分离，利用离心沉降要比重力沉降有效得多。

④离心沉降使用的是离心力而重力沉降利用的是重力5.表面过滤与深层过滤的主要区别是什么？各自的定义？表面过滤: ①过滤介质的孔一般要比待过滤流体中的固体颗粒的粒径小②过滤时固体颗粒被过滤介质截留，并在其表面逐渐积累成滤饼③此时沉积的滤饼亦起过滤作用，又称滤饼过滤④通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高或过滤速度较慢的情况。

深层过滤：①利用过滤介质间空隙进行过滤②通常发生在以固体颗粒为滤料的过滤操作中③滤料内部空隙大于悬浮颗粒粒径④悬浮颗粒随流体进入滤料内部，在拦截、惯性碰撞、扩散沉淀等作用下颗粒附着在滤料表面上而与处理技术利用的主要原理主要去除对象客土法隔离法清洗法（萃取法）吹脱法（通气法）热处理法电化学法焚烧法微生物净化法植物净化法稀释作用物理隔离（防止扩散）溶解作用挥发作用热分解作用、挥发作用电场作用（移动）燃烧反应生物降解作用植物转化、植物挥发、植物吸收/固定所有污染物所有污染物溶解性污染物挥发性有机物有机污染物离子或极性污染物有机污染物可降解性有机污染物重金属、有机污染物流体分开 区别：表面过滤通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高或过滤速度较慢的情况，过滤介质的孔一般要比待过滤流体中的固体颗粒的粒径小。

第二节 沉降分离原理及方法3.2.1 重力沉降一、球形颗粒的自由沉降工业上沉降操作所处理的颗粒甚小，因而颗粒与流体间的接触表面相对甚大，故阻力速度增长很快,可在短暂时间内与颗粒所受到的净重力达到平衡，所以重力沉降过程中，加速度阶段常可忽略不计。

ma F F F d b g =-- 22u AF d ρζ=或a d u d g d g d s s ρπρπζρπρπ3223362466=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--当颗粒开始沉降的瞬间：0=u 因为0=d F a 最大↑u ↑d F ↓a当0=at u u =——沉降速度“终端速度”推导得()ρζρρ34-=s t gd u0=a()ρρπρπζ-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛s g d u d 322624式中：t u ——球形颗粒的自由沉降速度，[]s m ;d——颗粒直径，[]m ; s ρ——颗粒密度，[]3m kg ;ρ——流体密度，[]3m kg ;g ——重力加速度[]2s m ;ζ——阻力系数，无因次， ()et s R f .φζ= s φ——球形度 ps s s=φ综合实验结果，上式为表面光滑的球形颗粒在流体中的自由沉降公式。

滞留区 1Re 104<<-tRe24=ζ ()μρρ182g d u s t -= 斯托克斯公式过渡区 310Re 1<<t 6.0Re5.18=ζ ()27.06.0Re t s tg d u ρρρ-= 艾仑公式湍流区 53102Re 10⨯<<t 44.0=ζ ()ρρρgd u s t -=74.1 牛顿公式μρt t du =Re该计算公式（自由沉降公式）有两个条件：1.容器的尺寸要远远大于颗粒尺寸（譬如100倍以上）否则器壁会对颗粒的沉降有显著的阻滞作用，（自由沉降—是指任一颗粒的沉降不因流体中存在其他颗粒而受到干扰。

自由沉降发生在流体中颗粒稀松的情况下，否则颗粒之间便会发生相互影响，使沉降的速度不同于自由沉降速度，这时的沉降称为干扰沉降。

第二章 非均相物系分离一、填空题1. 球形颗粒在静止流体中作重力沉降，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. 在滞留区，球形颗粒的沉降速度t u 与其直径的______次方成正比；而在湍流区，t u 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_____________________________；而气体的流动应控制在__________________流型。

4. 降尘室内，颗粒可被分离的必要条件是_____________________________；而气体的流动应控制在__________________流型。

5. 在规定的沉降速度t u 条件下，降尘室的生产能力只取决于_____________而与其__________________无关。

6. 除去气流中尘粒的设备类型有__________、___________、__________等。

7. 过滤常数K 是由__________及___________决定的常数；而介质常数e q 与e θ是反映________________的常数。

8. 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________________。

9. 根据分离方式（或功能），离心机可分为__________、________和___________三种基本类型；而据分离因数的大小，离心机可分为__________、________和___________。

10. 过滤操作有________和___________两种典型方式。

二、选择题1. 在重力场中，固体颗粒在静止流体中的沉降速度与下列因素无关的是（ ）。

（A ）颗粒几何形状 （B ）颗粒几何尺寸（C ）颗粒与流体密度 （D ）流体的流速2. 含尘气体通过长4m ，宽3m ，高1m 的降尘室，已知颗粒的沉降速度为0.25m/s ，则降尘室的生产能力为（ ）。

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×10-5 Pa ·s;A⋅A 4000 mPa ·s ； ⋅B 40 mPa ·s ； ⋅C 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 ;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8、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;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 ; BA. 1 倍；B. 2 倍；C.2倍； 2倍10、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11、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12、下面哪一个是转筒真空过滤机的特点 ;BA．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 ;BA. 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 ;CA.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.增大至原来的倍15、过滤推动力一般是指 ; BA．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16、恒压板框过滤机,当操作压差增大1倍时,则在同样的时间里所得滤液量将忽略介质阻力 ; AA．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17、若沉降室高度降低,则沉降时间；生产能力 ;A. 不变；B. 增加；C. 下降；D. 不确定; C ；A18、颗粒在静止的流体中沉降时,在相同的Re下,颗粒的球形度越小,阻力系数 ;AA.越大；B.越小；C.不变；D.不确定二、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,则其在空气中的沉降速度将,在水中的沉降速度将 ;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; 23、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 /;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 ,气流速度 ,生产能力 ;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;8、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 ;579、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Δ/Δq=3740q+200 则过滤常数K = ;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 ;二分之一17、沉降操作是指在外力场作用下,利用分散相和连续相之间的密度差异,使之发生相对运动而实现非均相混合物分离的操作;18、用板框过滤机过滤某种悬浮液;测得恒压过滤方程为θ5210=⨯+qqθ402.0-的单位为s,则K为m2/s,q e为m3/ m2,θ为es;5⨯,,4-1019、在重力沉降操作中,影响沉降速度的因素主要有、和 ;颗粒体积分数、器壁效应和颗粒形状20、球形颗粒在20oC空气中沉降,当空气温度上升时,沉降速度将下降设沉降过程符合stocks定律; 若该颗粒在20oC水中沉降,沉降速度将下降 ,当水温上升时,沉降速度将上升 ;21、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,气流速度减少一倍,生产能力不变;三、问答题1．何谓自由沉降速度试推导其计算式;2．写出计算自由沉降速度的斯托克斯公式,说明此公式的应用条件,简述计算沉降速度要用试差法的理由;3．层流区内,温度升高时,同一固体颗粒在液体或气体中的沉降速度增大还是减小试说明理由;4．降尘室的生产能力与哪些因素有关为什么降尘室通常制成扁平形或多层降尘室适用于分离直径为多大的颗粒降尘室的高度如何确定5．何谓离心分离因数何谓离心沉降速度它与重力沉降速度相比有什么不同离心沉降速度有哪几种主要类型6．旋风分离器的生产能力及效率受哪些因素的影响何谓临界粒径d c旋风分离器性能主要用什么来衡量它一般适用于分离直径多少的颗粒两台尺寸相同的旋风分离器串联可否提高除尘效率选用旋风分离器的依据是什么7．何谓滤浆、滤饼、滤液、过滤介质和助滤剂8．写出不可压缩滤饼的过滤基本方程式;推导恒压过滤方程式;简述过滤常数K和q e的实验测定方法;9．简述影响过滤机生产能力的主要因素及提高之途径以板框过滤机、不可压缩性滤饼为例;简述板框过滤机的结构、操作和洗涤过程,并分析其特点;10．简述叶滤机和转筒真空过滤机的结构、操作和洗涤过程,并分析其特点; 11．离心沉降和离心过滤以离心过滤机为例在原理和结构上是否相同为什么离心分离因数的大小说明什么12．简述惯性分离器、袋滤器和静电除尘器的简单结构、工作原理、操作特点和应用范围;13．流体通过颗粒床层时可能出现几种情况何谓散式流态化和聚式流态化聚式流态化会出现什么不正常现象流化床正常操作速度的范围如何确定14．何谓临界流化速度即起始流化速度和带出速度何谓流化数15．流化床压降由何而定是否随床层空塔速度而改变四、计算题1、某一锅炉房的烟气沉降室,长、宽、高分别为11×6×4 m,沿沉降室高度的中间加一层隔板,故尘粒在沉降室内的降落高度为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=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= 35×10-62×1600× 18××10-5= 0.0474 m/s检验：Re = d尘粒u0ρ烟气/μ烟气= 35×10-6×××10-5= ＜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/ =又,烟气流速u = 12500/4×6×3600×273+150/273= 0.224 m/s烟气在沉降室内停留时间：θ停留 = 11/ =即θ停留＞θ沉降∴35mm 以上尘粒可在该室沉降2、相对密度,直径2.5 mm 的钢球,在某粘稠油品相对密度中以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= 2×7900-900×18×= s验算：Re = d 钢球u 钢球ρ油品/μ油品= ××900/= ×10-3 ＜1 假设正确3、直径为30m μ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倍;试求此颗粒在此气体中的沉降速度.20℃的水:CP 1=μ,3/1000m kg =ρ气体的密度为1.2kg/m 3 有效重量指重力减浮力解: ∵1.6)g ()(气水ρρρρ-=-g∴ 1.61.2)g(1000)(-=-g ρρ解得：3/2665m kg s =ρ设球形颗粒在水中的沉降为层流, 则在水中沉降速度:校核：0245.010********.81030346011=⨯⨯⨯⨯==---μρdu R e ＜1假设正确.则此颗粒在气体中的沉降速度为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,矿尘密度3/3000m kg s =ρ,炉气密度3/5.0m kg ,粘度0.035m s Pa ⋅,现要除去炉气中10m μ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解：1设沉降区为滞流,则μρρ18)(2g du -= 因为 ρρ>>s 则1106.67100.0350.5104.671010433600<⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==----μρdu Re 假设正确由降尘室的分离条件,有23600104.673620203⨯⨯⨯⨯⨯==-A u V =h m /33 h m A u V /302.63600104.6736330=⨯⨯⨯⨯==-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5m ,宽3m ,高4m ,内部用隔板分成20层,用来除去烟气中m μ75以上的颗粒;已知烟气密度为3/m kg ,粘度为s mPa ⋅,尘粒密度为43003/m kg ,试求可处理的烟气量;解： m d 61075-⨯= 3/4300m kg s =ρ 设沉降区为层流,则验算10.66100.030.60.44107536<=⨯⨯⨯⨯==--μρRe du 故假设正确 总处理量为 s m A nuq /132350.44203=⨯⨯⨯==6、一降尘室长5m,宽3m,高4m,内部用隔板分成20层,用来回收含尘气体中的球形固体颗粒,操作条件下含尘气体的流量为36000h m /3,气体密度3/9.0m kg =ρ,粘度s mPa ⋅=03.0μ;尘粒密度3/4300m kg s =ρ,试求理论上能100%除去的最小颗粒直径;解：降尘室总面积 23003520m A =⨯⨯=生产能力的计算式为 A uq =注意式中 u 0 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s m A qu /0.03330036000/3600===设沉降区为层流,则有 =m 531006.281.9)9.04300(033.01003.018--⨯=⨯-⨯⨯⨯ 验算Re 0 =u p u d =10.02100.030.90.033102.0635<=⨯⨯⨯⨯--故假设正确7、在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,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s m /103.325-⨯=K ,介质阻力可忽略,滤饼不可压缩;试计算：（1） 若要求每周期获的滤饼,需多大过滤面积（2） 若选用板框长宽的规格为m m 11⨯,则框数及框厚分别为多少解：131205.06.0m V == 0=Ve 所以 θ22KA V = A=θK V =36005.1103.3125⨯⨯⨯-=28.43m 22 A=112⨯⨯⨯n所以 ==2A n 243.28= 取15个所以n q =δ=156.0=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0.2 m, 在300 kPa 表压下恒压过滤2 h,滤饼充满滤框,且得滤液80 L,每次洗涤与装卸时间各为 h;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m 3/ 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 q 2=K τ过滤面积 A =5××2= m 2单位过滤面积上的滤液量 q=V/A =80×10-3/= m 3/m 2过滤常数 K= q 2/τ=2= m 2/h过滤终了时的速率 dq/d τE =K /2q =2×= m/h洗涤速率 dq/d τW = dq/d τE =×= m/h2 Δp ’=2Δp 时的生产能力因滤饼不可压缩,所以 K ’=K Δp ’/Δp =2K =2×= m 2/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 ’= m3, 故此时所用的过滤时间为τ= q ’2/K ’=q 2/K ==1 h生产能力 Q=V ’/τ+τw +τD =1++= m 3 滤液/h9、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1m 2过滤面积上得到0.197m 3的滤液,再过滤20分钟又得滤液0.09m 3;试求共过滤1小时可得总滤液量为若干m 3.解: 当min 201=τ时, q 1 = m 2min 402=τ时, q 2 = + = 0.287m 3/m 2代入恒压过滤方程时可得:联立解得：min /1038.2,/0222.02.323m K m m q e -⨯==由此 min 0.207102.38(0.0222)322=⨯==-K qτ当过滤1小时后,可得滤液量:)207.060(1038.2)0222.0(32+⨯=+-q 解得: q = m 2 即每m 2过滤面积过滤1小时后可得滤液为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;原工况下每转一周需时1min,操作真空度为 500mmHg,每小时可得滤液603m ,滤饼厚度为12mm,新工况下要求生产能力提高1倍,操作真空度提高至 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解：1e V = 0 所以τ22K A V =设浸没度为ϕ,转速为n r/min 则转筒旋转一周所需时间为)(60s n ,其中转筒整个面积浸入滤槽即过滤时间为)(60s n ϕ 所以ϕn K A V 60=故Q = 60nV = 60A ϕK n 60h m /3 所以 112212n K n K Q Q =由题知 S = 0 及p K ∆∝ 故 min /1.3)(1)(21237.69.42121221r n n K K =⨯==2 设滤饼的厚度为δ,则有112260260δδAn n A n = h m /3饼 所以 mm n n 7.71.3121222211===⨯⨯δδ11、采用降尘室回收常压炉气中所含球形固体颗粒;降尘室底面积为10㎡,高 1.6m;操作条件下气体密度为0.5kg/m 3,粘度为s Pa ⋅⨯-5100.2,颗粒密度为3000 kg/m 3;气体体积流量为5m 3/s;试求：1可完全回收的最小颗粒直径；2如将降尘室改为多层以完全回收20m μ的颗粒,求多层降尘室的层数及板间距;解：1设沉降运动处在层流区,则能完全回收的最小颗粒直径： 校核：最小颗粒的沉降速度：s m A V u s/5.010500=== 2173.11026.05.0102.78Re 56min <=⨯⨯⨯⨯==--μρu d ,近似认为沉降运动处于层流区;220m μ的颗粒也要能全部回收,所需要的降尘面积可按下式计算既然直径为m μ2.78的颗粒尚能处于层流区,则20m μ的颗粒沉降也一定处在层流区： 需要降尘面积为153㎡,所以降尘室应改为16层15块隔板,实际降尘面积为160㎡;层间距为;点评：就设备结构参数而言,降尘室的处理量主要取决于其底面积而与高度无关；由本题可以看出,当处理量一定时,完全分离出更小的的粒径就必须扩大降尘室的底面积,这是通过多层结构来实现的;12、用一板框压滤机在300kPa 的压强差下过滤某悬浮液;已知过滤常数s m K /105.725-⨯=,23/012.0m m q e =;要求每一操作周期得8m 3的滤液,过滤时间为小时;设滤饼不可压缩,且滤饼与滤液的体积之比为;试求1过滤面积；2若操作压强差提高至600kPa;现有一板框过滤机,每框的尺寸为25635635⨯⨯mm,若要求每个周期仍得到8m 3滤液,则至少需要多少个框才能满足要求又过滤时间为多少解：1恒压过滤方程θ222KA VV V e =+ ,其中A q V e e =,于是：2恒压过滤方程反映的是滤液体积、过滤时间和过滤面积之间的关系;在这一问,过滤面积和过滤时间均为所求;因此用该方程不能解决这一问题;事实上,滤液体积已知且滤渣与滤液体积比也已知,则滤饼体积可求,由滤饼体积及每框的容积可求框数因为每个操作周期中滤饼充满框后才停止过滤;滤饼体积=32.08025.0m cV =⨯=;框数=84.19025.0635.0635.02.0=⨯⨯=每框容积滤饼体积,取20=n 操作压强提高至600kPa,由于滤饼不可压缩,过滤常数K 与压差成正比,于是s m K /105.1'24-⨯=;e q 不变;实际过滤面积为：213.16635.0635.0202'm A =⨯⨯⨯= 由恒压过滤方程可计算过滤时间：s A K A Vq V e 2.171913.16105.113.16012.0828'''224222=⨯⨯⨯⨯⨯+=+=-θ点评：过滤面积的求取属设计型计算,可通过过滤方程式直接解决；设计条件和操作条件的差异应在过滤常数上加以体现;当过滤压差增大时,用较小的过滤面积在基本相同的时间内就能得到相同的滤液量;13、用板框过滤机在恒压下过滤悬浮液;若滤饼不可压缩,且过滤介质阻力可忽略不计;1当其它条件不变,过滤面积加倍,则获得的滤液量为原来的多少倍 2当其它条件不变,过滤时间减半,则获得的滤液量为原来的多少倍 3当其它条件不变,过滤压强差加倍,则获得的滤液量为原来的多少倍 解：1过滤介质阻力忽略不计,则恒压过滤方程可变为：θ22KA V =,于是2''==AA V V 2707.021''===θθV V 3由于滤饼不可压缩,压缩性指数0=s ,因此压强增加滤饼比阻不变,由过滤常的定义rc p K μ∆=2可知,2''=∆∆=p p K K ;于是414.12''===KK V V14、恒压过滤某悬浮液,已知过滤5min 得滤液1L,若又过滤5min 后,试求：1. 得到滤液量L ；2. 过滤速率L/min;设：过滤介质阻力可忽略;解：过滤介质阻力可忽略时的恒压过滤方程为则 1221θKA V = 12222θKA V = 2两式相除得 5.0105212221===θθV V 3 依题意 11=V L由3式得 414.15.0122==V L 414.012=-=∆V V V L0707.0102414.122/222=⨯====θθθV V V V KA d dV L/min 15、 两颗直径不同的玻璃球分别在水中和空气中以相同的速度自由沉降;已知玻璃球的密度为2500kg/m 3,水的密度为m 3,水的粘度为10-3Pas,空气的密度为m 3,空气的粘度为10-5Pas;1若在层流区重力沉降,则水中颗粒直径与空气中颗粒直径之比为 B ;A ．B ．9.612C ．D ．2若在层流区离心沉降,已知旋风分离因数与旋液分离因数之比为2,则水中颗粒直径与空气中颗粒直径之比为 D ;A ．B ．11.593C ．D ．解：1 由 ()μρρ182g d u s t -= 得 ()gu d s t ρρμ-=18 所以 ()()()()612.91081.12.998250010005.1205.1250053=⨯⨯-⨯⨯-=--=--a w s w a s a w d d μρρμρρ2 由 ()R u d u T s r 2218⋅-=μρρ,gRu K T c 2= 得 ()c s r gK d u ⋅-=μρρ182,()cs r gK u d ρρμ-=18 所以 ()()()()593.1311081.12.9982500210005.1205.1250053=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯-=--=--cw a w s ca w a s a w K K d d μρρμρρ 16、某一球形颗粒在空气中自由重力沉降;已知该颗粒的密度为5000kg/m 3,空气的密度为1.205kg/m 3,空气的粘度为10-5Pas;则(1) 在层流区沉降的最大颗粒直径为 B 10-5m;A ．B ．4.639C ．D ．(2) 在湍流区沉降的最小颗粒直径为 C 10-3m;A ．B ．1.124C ．D ．解：1 由 μρt du =Re得 ρμd u t Re = 而 ()μρρ182g d u s t -= 所以 ()()()m g d s 53253210639.4807.9205.15000205.111081.118Re 18--⨯=⨯-⨯⨯⨯⨯=-=ρρρμ 2 由 ()ρρρg d u s t -=74.1 得 ()ρμρρρd g d s Re 74.1=- 所以 ()()()m g d d s 332225322210224.1807.9205.15000205.174.110001081.174.1Re --⨯=⨯-⨯⨯⨯⨯=-⋅=ρρρμ17、对不可压缩滤饼先进行恒速过滤后进行恒压过滤;1恒速过滤时,已知过滤时间为100s 时,过滤压力差为3104Pa ；过滤时间为500s 时,过滤压力差为9104Pa;则过滤时间为300s 时,过滤压力差为 C ;A ．4104PaB ．5104PaC ．6104PaD ．7104Pa2若恒速过滤300s 后改为恒压过滤,且已知恒速过滤结束时所得滤液体积为,过滤面积为1m 2,恒压过滤常数为K=510-3m 2/s,q e =0m 3/m 2过滤介质的阻力可以忽略;则再恒压过滤300s 后,又得滤液体积为 D ;A ．0.386m 3B ．0.486m 3C ．0.586m 3D ．0.686m 3解：1 由 b a p +=∆θ得 ba ba +=⨯+=⨯50010910010344 两式相减,得 a 4001064=⨯,1504001064=⨯=a 所以 150001*********=⨯-⨯=b所以 Pa p 41066000015000300150⨯==+⨯=∆2 由 ()()()R R e RK q q q q q θθ-=-+-222 得 ()()R RK q q θθ-=-22 18、对某悬浮液进行恒压过滤;已知过滤时间为300s 时,所得滤液体积为0.75m 3,且过滤面积为1m 2,恒压过滤常数K=510-3m 2/s;若要再得滤液体积0.75m 3,则又需过滤时间为 C ;A ．505sB ．515sC ．525sD ．535s解：由 θK q q q e =+22得 22q K q q e -=θ所以 625.075.0275.03001052232=⨯-⨯⨯=+=-q q K q e θ 19、用一个截面为矩形的沟槽,从炼油厂的废水中分离所含的油滴;拟回收直径200μm 以上的油滴;槽的宽度为4.5m 深度为0.8m;在出口端,除油后的水可不断从下部排出,而汇聚成层的油则从顶部移去;油的密度为870Kg/m 3,水温为20℃,若每小时处理废水1560m 3,求所需槽的长度L 为多少已知20℃水密度为998.2Kg/m 3,粘度为·S;10分解：假定油滴沉降为滞流区则沉降速度u t =200×10-62×870﹣×18××10-3 =﹣×10-3m/s负号说明油滴向上运动校核 R e =200×10-6××10-3××10-3=﹤1 假设成立水流过沉降槽速度 u=V S /Bh=1560/3600/×= m/s据降沉室分离条件 L/u ≥H/u t则L ≥Hu/ u t ≥×/×10-3≥34.5m即所需槽的长度L 为20、某板框过滤机在恒压下过滤某悬浮液,4h 后得滤液80m 3,过滤介质阻力忽略不计,滤饼不可压缩,试求；1若在过滤2h,又可得滤液多少m 3;2若过滤压力加倍,滤饼不可压缩,也过滤4h,可得滤液多少m 3;解：1V 2=KA 2θ； 802= KA 24； → KA 2=1600m 4/h80+V 2=16004+2→ V= 即又得滤液.2K=2k Δp 1-S =2K Δp ∴k ˋ=2k k ˋA 2=3200 m 4/hV ‘2= k ˋA 2θ V ‘=3200×41/2=113.14m 3。

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×10-5 Pa ·s ）。

A⋅A 4000 mPa ·s ； ⋅B 40 mPa ·s ； ⋅C 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 。

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8、对标准旋风分离器系列，下述说法哪一个是正确的 。