5沉降与过滤

沉降与过滤复习题答案1. 沉降的基本原理是什么？沉降的基本原理是利用重力作用使悬浮在液体中的固体颗粒沉降到容器底部的过程。

当液体流动速度降低或停止时，颗粒因重力作用而逐渐沉降。

2. 影响沉降速度的因素有哪些？影响沉降速度的因素包括颗粒的大小、形状和密度，液体的粘度和密度，以及颗粒与液体之间的摩擦阻力。

3. 过滤操作中，过滤介质的作用是什么？过滤介质的作用是阻止固体颗粒通过，同时允许液体顺利流过。

过滤介质的选择取决于颗粒的大小和形状，以及过滤的精度要求。

4. 什么是真空过滤？真空过滤是一种利用真空泵产生的负压来加速过滤过程的方法。

在真空过滤中，过滤介质的一侧被抽成负压，从而加快液体通过过滤介质的速度，提高过滤效率。

5. 沉降与过滤在工业生产中有哪些应用？沉降与过滤在工业生产中的应用非常广泛，包括水处理、化工产品的分离、食品加工、制药工业中的原料提取和纯化等。

这些过程通常需要去除悬浮固体或实现固体与液体的分离。

6. 沉降池的设计需要考虑哪些因素？沉降池的设计需要考虑的因素包括池的尺寸、形状、进出水方式、颗粒沉降的时间和速度，以及池内水流的分布和流动特性。

7. 过滤操作中，如何提高过滤效率？提高过滤效率的方法包括增加过滤介质的面积、使用多孔性更好的过滤介质、优化过滤介质的结构以减少过滤阻力、以及采用适当的过滤辅助设备如真空泵或压力泵。

8. 沉降与过滤过程中，如何减少颗粒的再悬浮？减少颗粒再悬浮的方法包括控制水流速度以避免扰动沉降的颗粒、使用适当的搅拌或混合设备以防止颗粒沉积、以及在过滤操作中保持过滤介质的清洁和完整性。

9. 沉降与过滤操作中，如何控制操作条件以优化分离效果？优化分离效果的操作条件包括调整pH值以改变颗粒的表面电荷、控制温度以影响液体的粘度和颗粒的沉降速度、以及选择合适的沉降或过滤设备和操作参数。

10. 沉降与过滤在环境保护中的应用有哪些？沉降与过滤在环境保护中的应用包括废水处理、空气净化、土壤修复等。

化工原理中的沉降与过滤引言在化工工艺中，沉降和过滤是常用的固液分离方法。

沉降是指根据固液颗粒的重力作用，通过静置使固体颗粒沉降到底部，而将悬浮液体分离出来。

过滤则是通过利用滤介质的孔隙或表面，将悬浮液体中的固体颗粒留下，而使液体通过，从而达到分离固液的目的。

本文将从理论和实际应用两个方面，对化工原理中的沉降与过滤进行介绍。

沉降原理沉降是基于固体颗粒的重力作用，通过静置使固体颗粒沉降到底部，从而实现固液分离的过程。

沉降速度取决于固体颗粒与液体的密度差和粒径大小。

根据Stokes定律，沉降速度与颗粒直径的平方成正比，与液体的粘度成反比。

沉降速度可由下式计算：v = (2/9) * (ρp - ρl) * g * (d^2) / μ其中，v为沉降速度，ρp为颗粒的密度，ρl为液体的密度，g为重力加速度，d为颗粒的直径，μ为液体的动力粘度。

过滤原理过滤是通过滤介质的孔隙或表面，将悬浮液体中的固体颗粒留下，而使液体通过，从而实现固液分离的过程。

滤介质常用的有滤纸、滤筒、滤板等，其孔隙大小决定了能够透过的颗粒大小。

根据Darcy定律，过滤速度与滤介质的孔隙直径的平方成正比，与液体的粘度成反比。

过滤速度可由下式计算：Q = (π/4) * (d^2) * (ΔP/μ) * A其中，Q为过滤速度，d为滤介质的孔隙直径，ΔP为过滤压差，μ为液体的动力粘度，A为过滤面积。

实际应用沉降的应用沉降在化工过程中被广泛应用，常见的应用场景包括：1.污水处理：污水中悬浮的固体颗粒通过沉降实现固液分离，从而达到净化水质的目的。

2.矿石提取：矿石中的有用矿物颗粒通过沉降分离出来，然后进行后续的加工和提取。

3.食品加工：在食品饮料生产中，一些颗粒物质需要通过沉降分离，以获得纯净的液体产品。

4.生物工程：在细胞培养和发酵工艺中，需要将细胞或发酵产物与培养基进行分离。

沉降是一种常用的分离方法。

5.药物制剂：在药物合成和制剂工艺中，沉降用于分离和提取所需的纯净物质。

&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334136V r d ππ== （3——1）其表面积为 224S r d ππ== （3——2）颗粒的表面积与其体积之比叫比表面积，用符号0S 表示，单位23m /m 。

其计算式为：06S S V d ==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e d 。

在进行有关计算时，将e d 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d e d e =3P6πV （3——3）表面积当量直径d es d es =πPS （3——4）球形度（形状系数）φs ＝PS S （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。

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 。

污水处理中的沉降与过滤技术污水处理是保护环境、维护公共卫生的重要过程。

其中，沉降与过滤技术作为常用的处理方法，在去除污染物和净化水质方面起着关键作用。

本文将对污水处理中的沉降与过滤技术进行深入探讨，介绍其原理、应用和发展趋势。

一、沉降技术沉降是指将悬浮物质从水中分离出来的过程。

其主要依靠物质的比重差异以及重力的作用实现。

沉降技术通过合理设计沉淀池，并采用不同的方法来促进沉降作用，如改变水流速度、加入沉降剂等。

1. 沉降原理沉降原理基于物质的比重差异，将悬浮在水中的颗粒物质逐渐下沉至水底，从而实现固体与液体的分离。

较小粒径的颗粒物质沉降速度较慢，需要较长时间才能被沉淀。

因此，沉降效率受到颗粒物质的粒径和浓度的影响。

2. 沉降应用沉降技术应用广泛，常见于污水处理厂的预处理工序，用于去除污水中的悬浮物质、泥沙和颗粒物质。

在工业生产中，沉降技术也被用于处理含有高浓度颗粒污染物的废水，如冶金、矿山和化工行业的废水处理。

3. 沉降技术发展趋势随着科技的不断发展，沉降技术也在不断改进和创新。

例如，采用超声波、电场等技术可以增加悬浮物质的沉降速度，提高沉降效率。

此外，结合其他处理方法，如生物处理和化学处理，能够进一步提高沉降效果。

二、过滤技术过滤是指将水通过多孔材料或滤网过滤，以去除其中的固体颗粒和胶体物质的过程。

过滤技术基于物质的尺寸差异，将污染物截留在过滤介质中，而使洁净水通过。

1. 过滤原理过滤原理主要依靠过滤介质的孔径和表面形态来完成水质的净化。

当水经过过滤介质时，较大的颗粒和胶体物质被截留在过滤介质的表面，而水分子和较小颗粒则穿过过滤介质。

2. 过滤应用过滤技术广泛应用于家庭和工业环境中的水处理。

家庭中常见的过滤器通过滤芯过滤颗粒物质和异味，提供更干净的饮用水。

而在工业处理中，过滤技术被用于去除颗粒物质、胶体物质和微生物等污染物。

3. 过滤技术发展趋势随着技术的进步，过滤技术不断改进和创新。

例如，研发出更高效的过滤介质，如纳米材料和活性炭，能够更好地去除微小颗粒和有机污染物。