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1、-化工原理考试题及答案第三章非均相别离_班级_*_成绩_一、填空题：1.2 分悬浮液属液态非均相物系，其中分散相是指_；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，假设粒子沉降的Rep 一样时，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
2、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_，从而与流体别离的过程。*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_.旋风别离器属_。*答案*重力沉降、离心沉降、过滤离心沉降9.2 分过滤是一种别离悬浮在_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展而逐渐_。*答案*单位时间通过单位面积的滤液体积
3、变慢11.2 分悬浮液中参加助滤剂进展过滤的目的是_。*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*L13.2 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.z.-12321232115.3 分*板框压滤机的框的尺寸为：长宽厚=81081025 mm，假设该机有 10 块框，其过滤面积约为_ m。*答案*13.1216.4 分 板
4、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，的任一局部都顺次经历_等五个阶段。*答案*过滤、吸干、洗涤、吹松、卸渣18.3 分离心别离因数是指_。为了提高离心机的别离效率，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 分离心机的别离因数越大，则别离效果越_；要提高离心机的别离效果，一般采用_的离心机。*答案*好;高转速;小直径20.3 分*悬浮液在离
5、心机进展离心别离时，假设微粒的离心加速度到达9807m.s，则离心机的别离因数等于_。*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别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*一滤浆滤渣为不可压缩，且忽略介质阻力，假设过滤时间一样，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
6、*A4.2 分板框压滤机组合时应将板、框按顺序置于机架上。A.123123123；B.123212321；C.31212123*答案*B5.2 分有一高温含尘气流，尘粒的平均直径在23m，现要到达较好的除尘效果，可采的除尘设备。A.降尘室；B.旋风别离器；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.z.-为显著。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.别离式*答案*B8.2 分别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
7、除尘器*答案*A9.2 分 假设气体中所含微粒的最小直径为1m，并含有少量水分，现要将此气体进展净制，并希望别离效率达 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 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*C11.2 分为提高旋风别离器的效率，当气体处理量较大时，应采用。A.几个小直径的别离器并联；B.大直径的别离；C.几个小直径的别离器串联。*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
8、进展；B.加热后进展；C.不必换热，马上进展别离。*答案*A13.2 分旋风别离器的临界粒径是指能完全别离出来的粒径。A.最小；B.最大；C.平均；*答案*A14.2 分旋风别离器主要是利用的作用使颗粒沉降而到达别离。A.重力；B.惯性离心力；C.静电场*答案*B15.2 分离心机的别离因数愈大，说明它的别离能力愈。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展而不断。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，
9、假设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.0.5；C.0.25.z.-*答案*C19.2 分现有一乳浊液要进展别离操作，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 分离心机的别离因数愈大，说明它的别离能力愈强。*答案*2.2 分通过旋风别离器能够完全别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著。*答案*4.2 分旋风别离器是利用惯性离
10、心力作用来净制气的设备。*答案*5.2 分假设洗涤压差与过滤压差相等，洗水粘度与滤液粘度一样时，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。*答案*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从流体中别离出来，颗粒沉降所需要的时间必须大于颗粒在器的停留时间。*答案*9.2 分为提高旋风别离器的别离效率，当气体处理量大时，解决的方法有：一是用几个直径小的别离器并联操作。*答案*10.2 分在气一固别离过程，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*
11、12.2 分 通常气体的净制宜在低温下进展；而悬浮液的别离宜在高温下进展。*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一样的。*答案*15.2 分板框压滤机采用横穿法洗涤时，假设洗涤压差=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。*答案*16.2 分物料在离心机进展别离时，其离心加速度与重力加速度的比值，称为离心别离因.z.-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展不断下降。*答案*19.2
12、分袋滤器可用于除去含微粒直径小至1m 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展.而在悬浮液的过滤别离中，滤浆却不宜在冷却后才进展过滤.*答案*由沉降公式 u=d()g/(18)可见，U与成反比，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展，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/(rL)，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
13、素.*答案*过滤速率为 dv/Ad=P/rL 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(s-)g/(18)可见，影响重力沉降速度 U的主要是 d 和Ud，U1/，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，较可行的方法是让含尘气体先冷却，使其粘度下降，也可使U增大。4.8 分为什么旋风别离器
14、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，要到达工业要求的别离效果，应采取什么措施.*答案*旋风别离器的临界直径 d=(9B/NU)，可见 D时，B 也B=D/4，此时 d也，则别离效率，为提高别离效率，不宜采用 D 太大的别离器。为果气体处理大时，可采用几个小直径的旋风别离器并联操作，这样则可到达要求的别离效果。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
15、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一样时，且洗涤液的粘度与滤液粘度相近时，则dv/d)w(1/4)(dv/d)6影响颗粒沉降速度的因素都有哪些.z.-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、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：表达为壁效应。7多层沉降室和旋风别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
16、，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，从而使生产能力到达原来的n1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别离，提高除尘效率。2旋风别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，即别离效果提高。B和旋风别离器的直径成一定比例。在要求生产能力比拟大时，采用假设干个小旋风别离器，在保证生产能力前提下，提高了除尘效果。8假设分别采用以下各项措施，试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化。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
17、，转筒真空过滤机生产能力的表达式为而A=DL.z.-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假设分别采用以下各项措施，试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化。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=DL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假设分别采用以下各项措施，试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化。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=DL操作真空度增
18、大 50.z.-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假设分别采用以下各项措施，试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化。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。*v的加大使v加大，两种工况下的v分别为则(a)即生产能力以滤液体积计下降25.4712假设分别采用以下各项措施，试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化。滤布阻力可以忽略，滤浆中固相体积分率由10增稠至 15，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=DL升温，使滤液粘度减小 5
19、0。.z.-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=DL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聚式流化床在不稳定性，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 3.5kPa。2设置床层的部构件。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
20、小于设备直径，使固体颗粒能够进展循环流动。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*烧碱厂拟采用重力沉降净化粗盐水，粗盐水密度为1200kg m黏度为2.3mPas，其中固体颗粒可视为球形，密度取2640kg m。求直径为0.1mm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：33.z.-校核流型Retdput1043.4110312000.17822.3103层流区假设成立，ut 3.41mm s即为所求。3-2*烧
21、碱厂拟采用重力沉降净化粗盐水，粗盐水密度为1200kg m黏度为32.3mPas，其中固体颗粒可视为球形，密度取2640kg m3。沉降速度为0.02m s的颗粒直径。解：假设沉降在层流区，ut2pgdp18。校核流型Retdput11.62.421040.0212002.5322.3103原假设不成立。设沉降为过渡区。udp t0.1531.4gp0.40.6 0.02 1.412000.4 2.31030.6 0.1539.81 264012001 1.6 2.59104m校核流型Retdput2.591040.0212002.702.3103过渡区假设成立，dp 0.259mm即为所求。
22、3-3长 3m、宽 2.4m、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2.5m335s，气体密度为0.720kg m，黏度为2.610Pas，飞灰可看作球型颗粒，密度为2200kg m。求临界直径。解：utc3Vmax2.5 0.347m sBL2.43假设沉降处于层流区，校核流型Retdpcutc8.681050.3470.7200.834252.610故dpc 86.8m即为所求。3-4长 3m、宽 2.4m、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2.5m335s，气体密度为0.720kg m，黏度为2.610Pas，飞灰可看作球型颗粒，密
23、度为2200kg m。要求75m以上飞灰完全被别离下来，锅炉的烟气量不得超过多少。3.z.-解：75m，由上题知沉降必在层流区。校核气流速度：u Vmax1.87 0.39m s1.5m sBH2.423-5过滤固相浓度c 1%的碳酸钙悬浮液，颗粒的真实密度p 2710kg m3，清液密度 1000kg m，滤饼含液量 0.46，求滤饼与滤液的体积比。解：设滤饼的表现密度为c,kg m，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：c1 33310.460.46 3 1517kg m10002710每获得1m滤液，应处理的悬浮液体积为1，其中固体颗粒的质量为：1cp每获得
24、1m滤液得到的滤饼质量为c，其中固体颗粒的质量为：c13射固体颗粒全部被截留，则BC，有cpc1cp将值代入上式：0.012710 0.0342m3滤饼/m3滤液。151710.460.01271023-6过滤面积为5m的转股真空过滤机，操作真空度为54kpa，浸没度为 1/3，每分钟转数为 0.18。操作条件下的过滤常数K为2.9106m2s，qe为1.8103m3m2，求Vtm3h。1602.91063解：Vt 600.185 1.81030.18231.8103-7一填充床含有不同大小的颗粒，计10mm的占 15%，20mm的占 25%，40mm的占 40%，70mm的占 20%，以上均
25、为质量百分率。设球型度均为 0.74,试计算平均等比外表积当量直径。解：筛分法得到的颗粒尺寸为等比外表积当量直径dai，则平均等比外表积当量直径为3-8以圆柱形烟囱高30m，直径1.0m，当风以每小时50km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25C。解：25C空气：1.185kg m，18.3510cP33.z.-空气的流速：u5010/360013.89m s3查拽力系数图，对圆柱体 0.38u21 0.381.0301.18513.8921303N拽力：FD Ap223-9密度为2000kg m的圆球在20C的水中沉浮，试求其在服从斯托克斯围的最大直径和最大沉降速度。解
26、：20C水：998.2kg m，1.0051033颗粒：s 2000kg m33Pa s在斯托克斯定律围：Repdpu1即998.2dpu1.00510316取Rep1，则dpu1.00610mm/s22000 998.29.81dp又ut181.0051032 543300dp3-10一种测定黏度的仪器由一钢球和玻璃筒组成。测试是筒装被测液体，记录钢球下落一定距离的时间，球的直径为6mm，下落距离为20mm，测试一种糖浆时，记下的时间间隔为7.32s，此糖浆的密度为1300kg/m，钢球的密度为7900kg/m，求此糖浆的黏33度。解：钢球的沉降速度：utHt0.2 0.0273m/s7.3
27、2设沉降处于层流区，根据斯托克斯定律：核Rep:Repdsut0.0060.027313000.04514.74所以，假设在层流区沉降正确，糖浆的黏度为4740cP。3-11试求密度为2000kg/m的球型粒子在15C空气中自由沉降室服从斯托克斯定律的最大粒径。解：15C空气：1.226kg/m，0.017910333Pa s.z.-ds2sg当Rep1时，utds183-12试求密度为2000kg/m的球型粒子在15C空气中自由沉降室服从牛顿定律的最小颗粒直径。解：15C空气：1.226kg/m，0.017910333Pa s服从牛顿定律的最小颗粒直径：Reputds1000同时utd g1
28、0001.74ssds23-13*悬浮液在以过滤面积为500cm的恒压压滤机进展试验，所用真空度为滤饼不可压缩，滤布500mmHg柱，在十分钟获得滤液为500ml，求过滤常数K及k。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*板框压滤机在恒压过滤一小时后，共获得滤液11m，停顿过滤后用3m清水 其黏度与滤液一样于同样压力下对滤饼进展洗涤。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一样，洗涤压差也与过滤压差一样，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*一悬浮液，要求经过三个小时能获得4m滤液，假 设 过 滤 常 数K1.4810m/
29、h，滤 布 阻 力 略 不 计，假 设 滤 框 尺 寸 为323331000mm1000mm30mm，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A VK41.481033 60.0m2A60302ab211板数n1 31框数n 3-16用一板框压滤机在恒压下过滤*一悬浮液，要求经过三个小时能获得4m滤液，假设过滤常数K1.4810m/h，滤布阻力略不计，过滤终了用水进展洗涤，洗涤水黏323度与滤液一样，洗涤压力与过滤压力一样，假设洗涤水量为0.4m，求洗涤时间。3.z.-解：因洗涤水黏度与滤液一样，洗涤压力与过滤压力一样，介质阻力可忽略，则洗涤时间为：3-17用一板框
30、压滤机在恒压下过滤*一悬浮液，要求经过三个小时能获得4m滤液，假设过滤常数K1.4810m/h，滤布阻力略不计，假设辅助时间为一小时，求该压滤323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2300kg/m，气体流率为1000m/h，密度为330.674kg/m3，黏度为3.6106N s/m2。采用标准型旋风别离器进展除尘，假设别离器的直径为400mm，估算临界粒径。解：标准型旋风别离器的构造尺寸为B D0.4D0.4 0.1，A 0.2m4422Vs1000/360013.9m/s，取N 3.5A B0.10.2临界直径：进口气速：u 故9B93.61050.1d
31、c 9.6106m 9.6mNsu3.143.5230013.93-19一只含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m，气体流率为1000m/h，密度为330.674kg/m3，黏度为3.6106N s/m2。采用标准型旋风别离器进展除尘，假设别离器的直径为400mm，估算气体的阻力。解：标准型旋风别离器的构造尺寸为B D0.4D0.4 0.1，A 0.2m442216AB160.20.1 822D10.4/2标准型旋风别离器阻力：P121u 80.67413.92 521N/m2 53.1mmH2O2233-20用一板框压滤机在恒压下过滤*一悬浮液，要求经过三个小时能获得4m滤液，假设过滤常数K1.4810m/h，滤布阻力略不计，1假设滤框尺寸为322过滤终了用水进展1000mm1000mm30mm，则需要滤框和滤板各几块。洗涤，洗涤水黏度与滤液一样，洗涤压力与过滤压力一样，假设洗涤水量为0.4m，求洗涤时间。.z.3-解：滤布阻力忽略不计时恒压过滤方程故过滤面积A VK41.481033 60.0m2A60302ab211板数n1 31框数n 2因洗涤水黏度与滤液一样，洗涤压力与过滤压力一样，介质阻力可忽略，则洗涤时间为：.z.