化工原理第三章题库

沉降与过滤一章习题及答案沉降与过滤一章习题及答案 一 选择题一 选择题 1 一密度为 7800 kg m3 的小钢球在相对密度为 1 2 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 D A 4000 mPa s B 40 mPa s C 33 82 Pa s D 3382 mPa s 2 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 30 m 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 D A m 302 B m 32 1 C m 30 D m 302 3 降尘室的生产能力取决于 B A 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 D A 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 C A 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 C A 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 D A 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 C A 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 B A 1 倍 B 2 倍 C 2倍 D 1 2 倍 10 助滤剂应具有以下性质 B A 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 B A 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 B A 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 B A 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 C A 增大至原来的 2 倍 B 增大至原来的 4 倍 C 增大至原来的倍 D 增大至 原来的 1 5 倍 15 过滤推动力一般是指 B 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 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 A A 增大至原来的 2倍 B 增大至原来的 2 倍 增大至原来的 4 倍 D 不变 二 填空题二 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 则其在水 中的沉降速度将 在空气中的沉降速度将 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 2 3 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 3600m3 h 沉降室长 宽 高尺寸为L Hb 5 23 则其沉降速度为 sm 0 067 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 12 m 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 1 6 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 57 9 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 qe为 Ve A Ve为过滤介质的当量滤液体积 滤液体积为 Ve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 q 3740q 200 则过滤常数 K 0 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 三 计算题三 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 35 m 以上的尘粒 已知 尘粒 1600 kg m3 烟气 1 29 kg m 烟气 0 0225cp 解 设沉降在滞流状态下进行 Re 1 且因 尘粒 烟气 故斯托克斯公式可简化为 u0 d尘粒2 尘粒g 18 烟气 35 10 6 2 1600 9 81 18 2 25 10 5 0 0474 m s 检验 Re d尘粒u0 烟气 烟气 35 10 6 0 0474 1 29 2 25 10 5 0 095 1 故采用计算式正确 则 35mm 以上粒子的沉降时间为 沉降 2 0 0474 42 2s 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 停留 11 0 224 49 1s 即 停留 沉降 35mm 以上尘粒可在该室沉降 2 相对密度 7 9 直径 2 5 mm 的钢球 在某粘稠油品 相对密度 0 9 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 油品 d钢球2 钢球 油品 g 18 u钢球 0 0025 2 7900 900 9 81 18 0 005 4 77Pa s 验算 Re d钢球u钢球 油品 油品 0 0025 0 005 900 4 77 2 36 10 3 1 假设正确 3 直径为 30 m 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 1 6 倍 试求此颗粒在此气 体中的沉降速度 20 的水 CP1 3 1000mkg 气体的密度为 1 2kg m3 有效重量指重力减浮力 解 1 6 g 气 水 s s g 1 6 1 2 g 1000 s s g 解得 3 2665mkg s 设球形颗粒在水中的沉降为层流 则在水中沉降速度 sm gd u s 1017 8 1018 81 9 10002665 1030 18 4 3 26 1 1 2 01 校核 0245 0 10 10001017 8 1030 3 46 01 1 du Re 1 假设正确 则此颗粒在气体中的沉降速度为 smuu 16 2 0245 0 8888 0102 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 3000mkg s 炉气密度 3 5 0mkg 粘度 0 035m sPa 现要除去炉气中 10 m 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 18 2 gd u s 0 因为 s 则 smmu 4 67 100 03518 9 813000 10 10 3 26 0 1106 67 100 035 0 5104 671010 4 3 36 0 0 du Re 假设正确 由降尘室的分离条件 有 sm H L uu 0 28 0 1 6104 6 3 0 2 3600104 67362020 3 0 AuV 6052 3 hm 3 3 hmAuV 302 63600104 6736 33 0 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 75 以上的颗粒 已知烟气密度为 0 6 3 mkg 粘度为 0 03 smPa 尘粒密度为 4300 3 mkg 试求可处理的烟气量 解 md 6 1075 3 4300mkg s 3 6 0mkg sPa 3 1003 0 设沉降区为层流 则 sm gd u s 0 44 100 0318 9 810 6 4300 10 75 18 3 26 2 0 验算 10 66 100 03 0 60 441075 3 6 0 0 Re du 故假设正确 总处理量为 smAnuqv 132350 4420 3 0 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 36000 hm 3 气体密度 3 9 0mkg 粘 度 smPa 03 0 尘粒密度 3 4300mkg s 试求理论上能 100 除去的最小颗 粒直径 解 降尘室总面积 2 3003520mA 生产能力的计算式为 0 Auqv 注意式中 u0 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 sm A q u v 0 033 300 36000 3600 0 设沉降区为层流 则有 g u d gd u s s 18 18 0 2 0 min min m 5 3 1006 2 81 9 9 04300 033 0 1003 0 18 验算 Re0 u pud 0min 10 02 100 03 0 90 033102 06 3 5 故假设正确 7 在 202 7kPa 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 1 5h 滤饼不需洗涤 已知每获 1m3 滤液得滤饼 0 05m3 操作条件下过滤常数 sm 103 3 25 介质阻力可忽略 滤饼不可压缩 试计算 1 若要求每周期获 0 6m3的滤饼 需多大过滤面积 2 若选用板框长 宽的规格为 mm 11 则框数及框厚分别为多少 解 1 3 12 05 0 6 0 mV 0 Ve 所以 22 KAV A K V 36005 1103 3 12 5 28 43m 2 2 A 112 n 所以 2 A n 2 43 28 14 2 取 15 个 11nqv 所以 n qv 15 6 0 0 04m 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 0 5 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 m3 m2 h 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 q2 K 过滤面积A 5 0 22 2 0 4 m2 单位过滤面积上的滤液量q V A 80 10 3 0 4 0 2 m3 m2 过滤常数K q2 0 22 2 0 02 m2 h 过滤终了时的速率 dq d E K 2q 0 02 2 0 2 0 05 m h 洗涤速率 dq d W 0 5 dq d E 0 5 0 05 0 025 m h 2 p 2 p时的生产能力 因滤饼不可压缩 所以 K K p p 2K 2 0 02 0 04 m2 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 0 08 m3 故此时所用的过滤时间为 q 2 K q2 K 0 22 0 04 1 h 生产能力 Q V w D 0 08 1 0 5 0 5 0 04 m3 滤液 h 9 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 1m2过滤面积上得 到 0 197m3的滤液 再过滤 20 分钟又得滤液 0 09m3 试求共过滤 1 小时可得总滤液量为 若干 m3 解 当 min20 1 时 q1 0 197m3 m2 min40 2 时 q2 0 197 0 09 0 287m3 m2 代入恒压过滤方程时可得 400 28720 287 200 19720 197 2 2 Kq Kq e