第三章习题化工原理

1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_________________。***答案***重力沉降、离心沉降、离心沉降离心沉降10.离心分离因数是________________________________________________。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11.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12.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9807m.s__________。***答案***100013．固体粒子的沉降过程分____阶段和____阶段。沉降速度是指____阶段颗粒相对于____的速度。14．在重力场中，固粒的自由沉降速度与下列因素无关（）A）粒子几何形状B）粒子几何尺寸C）粒子及流体密度D）流体的流速15．在降尘室中除去某粒径的颗粒时，若降尘室高度增加一倍，则颗粒的沉降时间____，气流速度____，生产能力____。216．沉降雷诺准数Ret越大，流体粘性对沉降速度的影响____。17．(1)一球形石英粒子在空气中作滞流自由沉降。若空气温度由20℃提高至50℃，则其沉降速度将____。（2）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***A18．降尘室操作时，气体的流动应控制在____区。19．含尘气体通过长4m、宽3m、高1m的降尘室，颗粒的沉降速度为0.03m/s，则降尘室的最大生产能力为____m3/s。20．降尘室内，固粒可被分离的条件是____。21．理论上降尘室的生产能力与____和____有关，而与____无关。22．在降尘室内，粒径为60μm的颗粒理论上能全部除去，则粒径为42μm的颗粒能被除去的分率为____。（沉降在滞流区）23.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***C***答案***B24.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.＞25．在离心分离操作中，分离因数是指____。某颗粒所在旋风分离器位置上的旋转半径R＝0.2m，切向速度uT=20m/s，则分离因数为____。26.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***B27.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20m.s,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.40.8倍***答案***C28.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***B29．选择旋风分离器的依据是：____、____、____。3含尘气体处理量、允许的压强降、要求达到的分离效率30．旋风分离器的分离效率随器身____的增大而减小。31.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。32.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.平均二、判断题：1.离心机的分离因数α愈大，表明它的分离能力愈强。（）***答案***√2.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.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著。（）***答案***√4.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.沉降器的生产能力与沉降高度有关。（）***答案***×6.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***×7.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***√8.在气一固分离过程，为了增大沉降速度U）***答案***×9.颗粒的自由沉降速度U）***答案***×12.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***√√10.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***×11.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***√12.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=d(ρ)g/(18μ)可见，U,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Udv/(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？4***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=d(ρs-ρ)g/(18μ)可见，影响重力沉降速度Ud和μ（UdU1/μ，为提高U许的情况下，可用湿法增大颗粒直径。这样可大大增大UU4.（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/πNU)，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/dq)w就慢了0.5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/dq)w又慢了0.5。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/dθ)w≈(1/4)(dv/dθ)6．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5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’=(1.5)2A=2.25A即生产能力为原来的2.25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22.5％。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6而A=πDL操作真空度增大50％增大真空度使为原来的1.5倍，则效果同加大浸没度50％，即生产能力提高了22.5％。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25.47％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7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41.4％。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