03化工原理第三章习题答案

化工原理第三章沉降与过滤课后习题及答案()————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：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 .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 p a w pap w ad d ρρμρρμ-=-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(.)..(.).35250012051004109612500998218110pw 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。

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Ｃ增大至原来的2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：______。

第三部分蒸馏一、填空题1、蒸馏是用来分离均相液体混合物的单元操作。

2、含乙醇12%（质量百分数）的水溶液，其乙醇的摩尔分率为 5.07% 。

3、蒸馏操作是借助于液体混合物中各组分挥发度的差异而达到分离的目的。

4、进料板将精馏塔分为精馏段和提馏段。

5、理想溶液的气液相平衡关系遵循拉乌尔定律。

6、当一定组成的液体混合物在恒这一总压下，加热到某一温度，液体出现第一个气泡，此温度称为该液体在指定总压下的泡点温度，简称泡点。

7、在一定总压下准却气体混合物，当冷却到某一温度，产生第一个液滴，则此温度称为混合物在指定总压下的露点温度，简称露点。

8、理想溶液中各组分的挥发度等于其饱和蒸气压。

9、相对挥发度的大小反映了溶液用蒸馏分离的难易程度。

10、在精馏操作中，回流比的操作上限是全回流。

11、在精馏操作中，回流比的操作下限是最小回流比。

12、表示进料热状况对理论板数的影响的物理量为进料热状况参数。

13、q值越大，达到分离要求所需的理论板数越少。

14、精馏塔中温度由下而上沿塔高的变化趋势为逐渐降低。

15、当分离要求一定，回流比一定时，在五种进料状况中，冷液进料的q值最大，此时，提馏段操作线与平衡线之间的距离最远，分离所需的总理论板数最少。

16、精馏过程是利用部分冷凝和部分汽化的原理而进行的。

精馏设计中，回流比越大，所需理论板越少，操作能耗增加，随着回流比的逐渐增大，操作费和设备费的总和将呈现先降后升的变化过程。

17、精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数减小（增大、减小），同时蒸馏釜中所需加热蒸汽消耗量增大（增大、减小），塔顶冷凝器中冷却介质消耗量减小（增大、减小），所需塔径增大（增大、减小）。

18、分离任务要求一定，当回流比一定时，在5种进料状况中, 冷液体进料的q值最大，提馏段操作线与平衡线之间的距离最远, 分离所需的总理论板数最少。

19、相对挥发度α=1，表示不能用普通精馏分离分离，但能用萃取精馏或恒沸精馏分离。

第三章 传热习题一、 填空题1．三层圆筒壁热传导过程中，最外层的导热系数小于第二层的导热系数，两层厚度相同。

在其他条件不变时，若将第二层和第三层的材料互换，则导热量变（ ），第二层与第三层的界面温度变（ ）。

答：变小，变小。

2．在垂直冷凝器中，蒸汽在管内冷凝，若降低冷却水的温度，冷却水的流量不变，则冷凝传热系数（ ），冷凝传热量（ ）。

答：减小，增加。

冷凝传热系数与温差的-1/4次方成正比，故温差增加，冷凝传热系数减小； 冷凝传热量与温差的3/4次方成正比，故温差增加，冷凝传热量增加。

3．在管壳式换热器中，热流体与冷流体进行换热，若将壳程由单程该为双程，则传热温度差（ ）。

答：下降4．在高温炉外设置隔热档板，挡板材料的黑度越低，则热损失越（ ）。

答：越小5．黑体的表面温度提高一倍，则黑体的辐射能力提高（ ）倍。

答：156．沸腾传热设备壁面越粗糙，汽化核心越（ ），沸腾传热系数α越（ ）。

答：多，大7．苯在内径为20mm 的圆形直管中作湍流流动，对流传热系数为1270W/（m 2．℃）。

如果流量和物性不变，改用内径为30mm 的圆管，其对流传热系数变为（ ）W/（m 2．℃）。

答：612α=0.023nr P d8.0Re λ=0.023d λn S d W d Pr 4/8.02⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⋅⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡μρρα∝8.0)21(1⨯-+-d =8.1-dαα'=8.12030-⎪⎭⎫⎝⎛=0.482α'=0.482α=0.482⨯1270=612W/(2m ·℃)8.某液体在一直管内（忽略进口段的影响）稳定强制湍流流动，该管内径为20mm ，测得其对流传热系数为α，现将管内径改为27mm ，并忽略出口温度变化对物性所产生的影响。

⑴若液体的流速保持不变，管内对流传热系数为原传热系数的0.9417倍；⑵若液体的质量流量保持不变，管内对流传热系数为原传热系数的0.5826倍； 知： mm m d 20020.0== mm d 27=求： 12αα解：(1) 由 12u u =，np c du d ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅⋅=λμμρλα8.0023.0 得 9417.020*******.08.0122118.0128.0212=⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅==d d d d d d d d αα(2) 由 12W W =，uA V W ρρ==得 1122A u A u =，22112⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=d d u u所以()()8.02218.012218.011222118.01128.02212⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅==d dd d d d u d u d d d d u d d u d αα5826.027208.18.1216.1218.01221=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=d d d d d d d d9.在一内钢管为φ180⨯10mm 的套管换热器中，将流量为 3500kg/h 的某液态烃从100︒C 冷却到60︒C ，其平均比热为2380J/(kg ⋅K)。

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ϕ3.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D2、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：______。

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 tg 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。

第3章 颗粒流体力学基础与机械分离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，其高度为h ，圆柱直径为d 。

试分别写出其等体积当量直径和形状系数的计算式。

d h dh dhd d h d h d d h d db aa ad ad a da v e v e ve v e ve +=⋅+==∴==⋅=⋅=⋅=∴=2)18()/(2])2/3[(])2/3[()4/)6/()()6/(6/6(6)/6()6/()(][3122322312,23,31223222,31,33,πππψππππππψππ（）解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：Pad u d u L P s Pa m kg C atm m m d h dh d d h dh h d d ve v e m v e v e 7.177]1046.325.0185.152.052.0175.1)1046.3(25.010835.152.0)52.01(150[80.0])1(75.1)(1(150[10835.1,/185.1:)25,146.3)352/(533)2/(3)2()18(,])2/3[(32323532,222,32530,32312,=⨯⨯⨯-⨯+⨯⨯⨯⨯-⨯=⋅⋅⋅-⨯+⋅⋅-⨯=∆⋅⨯===+⨯⨯⨯=+=⋅∴+==----ψρεεψεμεμρψψ）按欧根公式计算压降：空气（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 14.28mmH 2O0.693.94mmH 2O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。

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。

新版化工原理习题答案（03）第三章-非均相混合物分离及固体流态化-题解第三章非均相混合物分离及固体流态化1 •颗粒在流体中做自由沉降，试计算（1）密度为2 650 kg∕m3,直径为0.04 mm的球形石英颗粒在20 C空气中自由沉降，沉降速度是多少？（2）密度为2 650 kg∕m3,球形度0.6的非球形颗粒在20 C清水中的沉降速度为0.1 m/ s，颗粒的等体积当量直径是多少？（3）密度为7 900 kg∕m3,直径为6.35 mm的钢球在密度为1 600kg∕m3的液体中沉降150 mm所需的时间为7.32 s,液体的黏度是多少？解：（1）假设为滞流沉降，则：U t d2（s ）18查附录20 C 空气 1.205kg/m3， 1.81 10 5 6PaS ,所以，2 3 2U t卫3—ms 0.1276ms18 18 1.81 10核算流型:3Re 型1205 0.1276 0.04 100.34 11.81 10 5所以，原假设正确，沉降速度为0.1276 m/s。

（2）采用摩擦数群法: 3431.93 1.205 0.1gRe1 7——s2 33 2u37 1.81 10 5 2650 1.205 9.81依0.6 , Re 1431.9，查出：Re t 上d e0.3，所以:d e0.3 1.81 10 4.506 10 5m 45 μm1.205 0.1(3)假设为滞流沉降，得: d2( S )g-18UU t h 0.15 7.32m S 0.02049m S将已知数据代入上式得：0.006352 7900 1 600 9.81Pa S18 0.02049核算流型du t0.00635 0.02049 1600Re t0.03081 16.7572 •用降尘室除去气体中的固体杂质，降尘室长5 m,宽5 m,高4.2 m,固体杂质为球形颗粒，密度为3000 kg/m3。

气体的处理量为3000 (标准)m3∕h。

化工原理考试题及答案第三章非均相分离姓名____________班级____________学号_____________成绩______________一、填空题：1.2分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2.3分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3.2分自由沉降是 ___________________________________ ;答案沉降过程颗粒互不干扰的沉降4.2分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 15.2分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6.3分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/ Rep7.2分降尘宝做成多层的目的是____________________________________ ;答案增大沉降面积,提高生产能力;8.3分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、过滤离心沉降9.2分过滤是一种分离悬浮在____________________的操作;答案液体或气体中固体微粒10.2分过滤速率是指___________________________ ;在恒压过滤时,过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ ;答案单位时间内通过单位面积的滤液体积变慢11.2分悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是___________________________ ___________________________________________________;答案在滤饼中形成骨架,使滤渣疏松,孔隙率加大,滤液得以畅流12.2分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 γL13.2分板框压滤机每个操作循环由______________________________________五个阶段组成;答案装合板框、过滤、洗涤、卸渣、整理14.4分板框压滤机主要由____________________________________________,三种板按 ________________的顺序排列组成;答案滤板、滤框、主梁或支架压紧装置等组成1—2—3—2—1—2—3—2—115.3分某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25 mm,若该机有10块框,其过滤面积约为_________________ m;答案16.4分板框压滤机采用横穿洗涤滤渣,此时洗穿过____层滤布及____个滤框厚度的滤渣,流经过长度约为过滤终了滤液流动路程的____倍,而供洗液流通的面积又仅为过滤面积的____;答案二; 一; 二 ; 二分之一17.3分转鼓真空过滤机,转鼓每旋转一周,过滤面积,的任一部分都顺次经历___________________________________________等五个阶段;答案过滤、吸干、洗涤、吹松、卸渣18.3分离心分离因数是指_____________________________________________ ___________________;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19.2分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20.3分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,则离心机的分离因数等于__________;答案 1000二、选择题：1.2分欲提高降尘宝的生产能力,主要的措施是 ;A. 提高降尘宝的高度；B. 延长沉降时间；C. 增大沉降面积答案 C2.2分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;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；答案 B3.2分用板框压滤机恒压过滤某一滤浆滤渣为不可压缩,且忽略介质阻力,若过滤时间相同,要使其得到的滤液量增加一倍的方法有 ;A. 将过滤面积增加一倍；B. 将过滤压差增加一倍；C. 将滤浆温度到高一倍;答案 A4.2分板框压滤机组合时应将板、框按顺序置于机架上;…………；C. 3121212 (3)答案 B5.2分有一高温含尘气流,尘粒的平均直径在2～3μm,现要达到较好的除尘效果,可采的除尘设备;A. 降尘室；B. 旋风分离器；C. 湿法除尘；D. 袋滤器答案 C6.2分当固体微粒在大气中沉降是层流区域时,以的大小对沉降速度的影响最为显着;A. 颗粒密度；B. 空气粘度；C. 颗粒直径答案 C7.2分卧式刮刀卸料离心机按操作原理分应属于离心机;A. 沉降式B. 过滤式C. 分离式答案 B8.2分分离效率最高的气体净制设备是 ;A. 袋滤器；B. 文丘里除尘器；C. 泡沫除尘器答案 A9.2分若气体中所含微粒的最小直径为1μm,并含有少量水分,现要将此气体进行净制,并希望分离效率达99%,则应选用 ;A. 袋滤器；B. 文丘里除尘器；C. 泡沫除尘器答案 B10.2分当微粒与流体的相对运动属于滞流时,旋转半径为1m,切线速度为,同一微粒在上述条件下的离心沉降速度等于重力沉降速度的 ;A. 2倍；B. 10倍；C. 倍答案 C11.2分为提高旋风分离器的效率,当气体处理量较大时,应采用 ;A. 几个小直径的分离器并联；B. 大直径的分离；C. 几个小直径的分离器串联;答案 A12.2分颗粒的重力沉降在层流区域时,尘气的除尘以为好;A. 冷却后进行；B. 加热后进行；C. 不必换热,马上进行分离;答案 A13.2分旋风分离器的临界粒径是指能完全分离出来的粒径;A. 最小；B. 最大；C. 平均；答案 A14.2分旋风分离器主要是利用的作用使颗粒沉降而达到分离;A. 重力；B. 惯性离心力；C. 静电场答案 B15.2分离心机的分离因数α愈大,表明它的分离能力愈 ;A. 差；B. 强；C. 低答案 B16.2分恒压过滤时过滤速率随过程的进行而不断 ;A. 加快；B. 减慢；C. 不变答案 B17.2分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;A. ≥；B. ≤；C. ＜；D. ＞答案 A18.2分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;A. 1；B. ；C.答案 C19.2分现有一乳浊液要进行分离操作,可采用 ;A. 沉降器；B. 三足式离心机；C. 碟式离心机;答案 C20.2分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三、判断题：1.2分离心机的分离因数α愈大,表明它的分离能力愈强;答案√2.2分通过旋风分离器能够完全分离出来的最大颗粒直径,称临界颗粒直径;答案×3.2分固体颗粒在大气中沉防是层流区域时,以颗粒直径的大小对沉降速度的影响最为显着;答案√4.2分旋风分离器是利用惯性离心力作用来净制气的设备;答案√5.2分若洗涤压差与过滤压差相等,洗水粘度与滤液粘度相同时,对转筒真空过滤机来说,洗涤速率=过滤未速度;答案√6.2分沉降器的生产能力与沉降高度有关;7.2分恒压过滤过程的过滤速度是恒定的;答案×8.2分要使固体颗粒在沉降器内从流体中分离出来,颗粒沉降所需要的时间必须大于颗粒在器内的停留时间;答案×9.2分为提高旋风分离器的分离效率,当气体处理量大时,解决的方法有：一是用几个直径小的分离器并联操作;答案√10.2分在气一固分离过程,为了增大沉降速度U,必须使气体的温度升高;答案×11.2分颗粒的自由沉降速度U小于扰沉降速度;答案×12.2分通常气体的净制宜在低温下进行；而悬浮液的分离宜在高温下进行;答案√√13.2分粒子的离心沉降速度与重力沉降速度一样,是一个不变值;答案×14.2分做板框压滤机的过滤实验时,滤液的流动路线与洗水的流动路线是相同的;答案×15.2分板框压滤机采用横穿法洗涤时,若洗涤压差=最终过滤压差,洗涤液粘度=滤液粘度,则其洗涤速率=1/4过滤终了速率;16.2分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;答案√17.2分滤渣的比阻越大,说明越容易过滤;答案×18.2分恒压过滤时过滤速率随过程的进行不断下降;答案√19.2分袋滤器可用于除去含微粒直径小至1μm的湿气体的净制;答案×20.2分欲提高降尘室的生产能力一倍,应将降尘室的高度增加一倍;答案×四、问答题：1.8分为什么工业上气体的除尘常放在冷却之后进行而在悬浮液的过滤分离中,滤浆却不宜在冷却后才进行过滤答案由沉降公式u=dρ－ρg/18μ可见,U与μ成反比,对于气体温度升,高其粘度增大,温度下降,粘度减少;所以对气体的除尘常放在冷却后进行,这样可增大沉降速度U;而悬浮液的过滤,过滤速率为dv/Adq=△P/rμL,即粘度为过滤阻力;当悬浮液的温度降低时,粘度却增大,为提高过滤速率,所以不宜冷却后过滤;2.8分试分析提高过滤速率的因素答案过滤速率为dv/Adθ=△P/rμL推动力/阻力提高过滤速率的方法有：1提高推动力△P,即增加液柱压力；增大悬浮液上面压力；在过滤介质下面抽真空;2降低阻力,即提高温度使粘度下降；适当控制滤渣厚度；必要时可加助滤剂;3.8分影响重力沉降速度的主要因素是什么为了增大沉降速度以提高除尘器的生产能力,你认为可以采取什么措施答案由重力沉降式U=dρs-ρg/18μ可见,影响重力沉降速度U的主要是d和μU∝d,U∝1/μ,为提高U,在条件允许的情况下,可用湿法增大颗粒直径;这样可大大增大U,较可行的办法是让含尘气体先冷却,使其粘度下降,也可使U增大;4.8分为什么旋风分离器的直径D不宜太大当处理的含尘气体量大时,采用旋风分高器除尘,要达到工业要求的分离效果,应采取什么措施答案旋风分离器的临界直径d=9μB/πNUρ,可见D↑时,B也↑B=D/4,此时d也↑,则分离效率η↑,为提高分离效率,不宜采用D太大的分离器;为果气体处理大时,可采用几个小直径的旋风分离器并联操作,这样则可达到要求的分离效果;5.8分为什么板框压滤机洗涤速率近似等于过滤终了时过滤速率的四分之一倍答案由于洗涤液通过两层过滤介质和整层滤渣层的厚度,而过滤终了时滤液只通过一层过滤介质和滤渣层厚度的一半,即洗涤液流动距离比滤液长1倍,其阻力也就大1倍,故dv/dqw就慢了倍；又因洗涤液的流通面积此滤液的流通面积少1倍,这样dv/dqw又慢了;基于上述两个原因,故当洗涤压差与过滤终了时压差相同时,且洗涤液的粘度与滤液粘度相近时,则dv/dθw≈1/4dv/dθ6．影响颗粒沉降速度的因素都有哪些答：影响颗粒沉降速度包括如下几个方面：颗粒的因素：尺寸、形状、密度、是否变形等；介质的因素：流体的状态气体还是液体、密度、粘度等；环境因素：温度影响ρ、μ、压力、颗粒的浓度浓度大到一定程度使发生干扰沉降等设备因素：体现为壁效应;7．多层沉降室和旋风分离器组设计的依据是什么答：1多层沉降室设计的依据是沉降室生产能力的表达式,即VS=blut根据此式,VS与设备高度无关,而只是底面积bl和ut的函数;对指定的颗粒,在设备总高度不变条件下,设备n层水平隔板,即使底面积增加nbl倍,从而使生产能力达到原来的n＋1倍;如果生产能力保持不变,多层降尘室可使更小的颗粒得以分离,提高除尘效率;2旋风分离组设计的依据是临界粒径定义式,即当颗粒尺寸及介质被指定之后,B的减小可使dc降低,即分离效果提高;B和旋风分离器的直径成一定比例;在要求生产能力比较大时,采用若干个小旋风分离器,在保证生产能力前提下,提高了除尘效果;8．若分别采用下列各项措施,试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化;已知滤布阻力可以忽略,滤饼不可压缩;转筒尺寸按比例增大50％;答：根据题给条件,转筒真空过滤机生产能力的表达式为而A=πDL转筒尺寸按比例增大50％;新设备的过滤面积为A’=2A=即生产能力为原来的倍,净增125％,需要换设备;9．若分别采用下列各项措施,试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化;已知滤布阻力可以忽略,转筒浸没度增大50％;答：根据题给条件,转筒真空过滤机生产能力的表达式为而A=πDL转筒浸没度增大50％即生产能力净增％;增大浸没度不利于洗涤;10．若分别采用下列各项措施,试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化;已知滤布阻力可以忽略,操作真空度增大50％;答：根据题给条件,转筒真空过滤机生产能力的表达式为而A=πDL操作真空度增大50％增大真空度使为原来的倍,则效果同加大浸没度50％,即生产能力提高了％;加大真空度受操作温度及原来真空度大小的制约;11．若分别采用下列各项措施,试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化;已知滤布阻力可以忽略,转速增大50％;滤浆中固体的体积分率由10％提高至15％;Xv的加大使v加大,两种工况下的v分别为a 则即生产能力以滤液体积计下降％12．若分别采用下列各项措施,试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化;已知滤布阻力可以忽略,滤浆中固相体积分率由10％增稠至15％,已知滤饼中固相体积分率为60％;根据题给条件,转筒真空过滤机生产能力的表达式为而A=πDL升温,使滤液粘度减小50％;再分析上述各种措施的可行性;升温,使粘度下降50％;答：根据题给条件,转筒真空过滤机生产能力的表达式为而A=πDL由式a可知则即可使生产能力提高％;但温度提高,将使真空度难以保持;工业生产中,欲提高生产能力,往往是几个方法的组合;13．何谓流化质量提高流化质量的措施有哪些答：流化质量是指流化床均匀的程度,即气体分布和气固接触的均匀程度;提高流化质量的着眼点在于抑制聚式流化床内在不稳定性,即抑制床层中空穴所引发的沟流、节涌现象;1分布板应有足够的流动阻力;一般其值 ,绝对值不低于;2设置床层的内部构件;包括挡网、挡板、垂直管束等;为减小床层的轴向温度差,挡板直径应略小于设备直径,使固体颗粒能够进行循环流动;3采用小粒径、宽分布的颗粒,细粉能起到“润滑”作用,可提高流化质量;4细颗粒高气速流化床提供气固两相较大的接触面积,改善两相接触的均匀性,同时高气速可减小设备尺寸;五、计算题：3-1 某烧碱厂拟采用重力沉降净化粗盐水,粗盐水密度为31200m kg 黏度为s mPa •3.2,其中固体颗粒可视为球形,密度取32640m kg ;求直径为mm 1.0颗粒的沉降速度;解：在沉降区域未知的情况下,先假设沉降处于层流区,应用斯托克斯公式： 校核流型 2178.0103.212001041.310Re 334<=⨯⨯⨯⨯==---μt p t u d层流区假设成立,s mm u t 41.3=即为所求;3-2 某烧碱厂拟采用重力沉降净化粗盐水,粗盐水密度为31200m kg 黏度为s mPa •3.2,其中固体颗粒可视为球形,密度取32640m kg ;沉降速度为s m 02.0的颗粒直径;解：假设沉降在层流区,()μ182-=p pt gd u ;校核流型 253.2103.2120002.01042.2Re 34>=⨯⨯⨯⨯==--μt p t u d原假设不成立;设沉降为过渡区;()()()m g u d p t p 46.116.034.04.16.116.04.04.11059.21200264081.9103.21200153.002.0153.0--⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛= μ校核流型 70.2103.2120002.01059.2Re 34=⨯⨯⨯⨯==--μt p t u d 过渡区假设成立,mm d p 259.0=即为所求;3-3 长3m 、宽、高2m 的降尘室与锅炉烟气排出口相接;操作条件下,锅炉烟气量为s m 35.2,气体密度为3720.0m kg ,黏度为s Pa •⨯-5106.2,飞灰可看作球型颗粒,密度为32200m kg ;求临界直径;解： s m BL V u tc 347.034.25.2max =⨯==假设沉降处于层流区, 校核流型 2834.0106.2720.0347.01068.8Re 55<=⨯⨯⨯⨯==--μtc pc t u d 故m d pc μ8.86=即为所求;3-4 长3m 、宽、高2m 的降尘室与锅炉烟气排出口相接;操作条件下,锅炉烟气量为m 35.2,气体密度为3720.0m kg ,黏度为s Pa •⨯-5106.2,飞灰可看作球型颗粒,密度为32200m kg ;要求m μ75以上飞灰完全被分离下来,锅炉的烟气量不得超过多少;解：已知m μ75,由上题知沉降必在层流区; 校核气流速度： s m s m BH V u 5.139.024.287.1max <≈⨯==3-5 过滤固相浓度%1=c 的碳酸钙悬浮液,颗粒的真实密度32710m kg p = ,清液密度31000m kg = ,滤饼含液量46.0=ϖ,求滤饼与滤液的体积比ν;解： 设滤饼的表现密度为c ,3m kg ,且颗粒与液体均不可压缩,则根据总体积为分体积之和的关系,可得：所以：31517100046.0271046.011m kg c =⎪⎭⎫⎝⎛+-= 每获得31m 滤液,应处理的悬浮液体积为()ν+1,其中固体颗粒的质量为：()p c ν+1每获得31m 滤液得到的滤饼质量为()c ν,其中固体颗粒的质量为：()ϖν-1c 射固体颗粒全部被截留,则()()C B =,有()pc pc c --=ϖν1将已知值代入上式：()30342.0271001.046.011517271001.0m =⨯--⨯⨯=ν滤饼/3m 滤液;3-6 过滤面积为25m 的转股真空过滤机,操作真空度为a kp 54,浸没度为1/3,每分钟转数为;操作条件下的过滤常数K 为s m 26109.2-⨯,e q 为233108.1m m -⨯,求()h m V t 3;解：()⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⨯-⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯=---3236108.1108.118.0109.23160518.060t V3-7 一填充床含有不同大小的颗粒,计mm 10的占15%,mm 20的占25%,mm 40的占40%,mm 70的占20%,以上均为质量百分率;设球型度均为,试计算平均等比表面积当量直径;解：筛分法得到的颗粒尺寸为等比表面积当量直径ai d ,则平均等比表面积当量直径为3-8 以圆柱形烟囱高m 30,直径m 0.1,当风以每小时km 50横向掠过时,试求拽力系数与该烟囱所受的拽力,设空气温度C ︒25;解： C ︒25空气：3185.1m kg = ,cP 31035.18-⨯=μ 空气的流速：s m u 89.133600/10503=⨯= 查拽力系数图,对圆柱体38.0=ξ拽力：()N u Ap F D 130389.13185.121300.138.0222=⨯⨯⨯⨯⨯=••= ξ 3-9 密度为32000m kg 的圆球在C ︒20的水中沉浮,试求其在服从斯托克斯范围内的最大直径和最大沉降速度;解：C ︒20水：32.998m kg = ,s Pa •⨯=-310005.1μ 颗粒：32000m kg s =在斯托克斯定律范围内：1Re ≤=μud p p即110005.12.9983≤⨯⨯-u d p取1Re =p ,则s m m u d p /10006.16•⨯=•- 又()23254330010005.11881.92.9982000p pt d d u =⨯⨯⨯-=-3-10 一种测定黏度的仪器由一钢球和玻璃筒组成;测试是筒内装被测液体,记录钢球下落一定距离的时间,球的直径为mm 6,下落距离为mm 20,测试一种糖浆时,记下的时间间隔为s 32.7,此糖浆的密度为3/1300m kg ,钢球的密度为3/7900m kg ,求此糖浆的黏度;解：钢球的沉降速度：s m H u tt /0273.032.72.0===τ 设沉降处于层流区,根据斯托克斯定律： 核1045.074.413000273.0006.0Re :Re <=⨯⨯==μt s p p u d所以,假设在层流区沉降正确,糖浆的黏度为cP 4740;3-11 试求密度为3/2000m kg 的球型粒子在C ︒15空气中自由沉降室服从斯托克斯定律的最大粒径;解：C ︒15空气：3/226.1m kg = ,s Pa •⨯=-3100179.0μ当1Re =p 时,()μμ182gd d u s s s t -== 3-12 试求密度为3/2000m kg 的球型粒子在C ︒15空气中自由沉降室服从牛顿定律的最小颗粒直径;解：C ︒15空气：3/226.1m kg = ,s Pa •⨯=-3100179.0μ服从牛顿定律的最小颗粒直径：1000Re ==μst p d u同时()g d d u ss s t -==74.11000μ3-13 某悬浮液在以过滤面积为2500cm 的恒压压滤机内进行试验,所用真空度为mmHg 500柱,在十分钟内获得滤液为ml 500,求过滤常数K 及k ;滤饼不可压缩,滤布阻力不计解：因滤布阻力不计,则过滤常数为 又滤饼不可压缩,则3-14 某板框压滤机在恒压过滤一小时后,共获得滤液311m ,停止过滤后用33m 清水其黏度与滤液相同于同样压力下对滤饼进行洗涤;设滤布阻力可忽略,求洗涤时间;解：因洗涤水黏度与滤液黏度相同,洗涤压差也与过滤压差相同,且滤布阻力可忽略,则洗涤时间为3-15 用一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液,要求经过三个小时能获得34m 滤液,若已知过滤常数h m K /1048.123-⨯=,滤布阻力略不计,若滤框尺寸为mm mm mm 3010001000⨯⨯,则需要滤框和滤板各几块;解：滤布阻力忽略不计时恒压过滤方程 故过滤面积230.6031048.14m K V A =⨯⨯==-τ框数30112602=⨯⨯==ab A n 板数311=+n3-16 用一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液,要求经过三个小时能获得34m 滤液,若已知过滤常数h m K /1048.123-⨯=,滤布阻力略不计,过滤终了用水进行洗涤,洗涤水黏度与滤液相同,洗涤压力与过滤压力相同,若洗涤水量为34.0m ,求洗涤时间;解：因洗涤水黏度与滤液相同,洗涤压力与过滤压力相同,介质阻力可忽略,则洗涤时间为：3-17 用一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液,要求经过三个小时能获得34m 滤液,若已知过滤常数h m K /1048.123-⨯=,滤布阻力略不计,若辅助时间为一小时,求该压滤机的生产能力; 解：压滤机生产能力为3-18 一只含尘气体中尘粒的密度为3/2300m kg ,气体流率为h m /10003,密度为3/674.0m kg ,黏度为26/106.3m s N •⨯-;采用标准型旋风分离器进行除尘,若分离器的直径为mm 400,估算临界粒径;解：标准型旋风分离器的结构尺寸为 1.044.04===D B ,m D A 2.024.02=== 进口气速：s m B A V u s /9.132.01.03600/1000=⨯=•=,取5.3=N 故临界直径：m m u N B d s c μπμ6.9106.99.1323005.314.31.0106.39965=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==-- 3-19 一只含尘气体中尘粒的密度为3/2300m kg ,气体流率为h m /10003,密度为3/674.0m kg ,黏度为26/106.3m s N •⨯-;采用标准型旋风分离器进行除尘,若分离器的直径为mm 400,估算气体的阻力;解： 标准型旋风分离器的结构尺寸为 1.044.04===D B ,m D A 2.024.02=== 标准型旋风分离器()82/4.01.02.01616221=⨯⨯==D AB ζ阻力：O mmH m N u P 22221.53/5219.13674.021821==⨯⨯⨯=•=∆ ζ3-20 用一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液,要求经过三个小时能获得34m 滤液,若已知过滤常数h m K /1048.123-⨯=,滤布阻力略不计,1若滤框尺寸为mm mm mm 3010001000⨯⨯,则需要滤框和滤板各几块;2过滤终了用水进行洗涤,洗涤水黏度与滤液相同,洗涤压力与过滤压力相同,若洗涤水量为34.0m ,求洗涤时间;解：滤布阻力忽略不计时恒压过滤方程故过滤面积230.6031048.14m K V A =⨯⨯==-τ 框数30112602=⨯⨯==ab A n 板数311=+n2因洗涤水黏度与滤液相同,洗涤压力与过滤压力相同,介质阻力可忽略,则洗涤时间为：。