习题3-机械分离

一、填空题1、（2分）在长为L m、高为H m的降尘室中，颗粒的沉降速度为ut m/s，气体通过降尘室的水平流速为u m/s，则颗粒能在降尘室内分离的条件是 。答：。2、（4分）用旋风分离器来分离含尘气体中的尘粒，若进口气速增加，则分离效率 ，其压降 。答：提高、增加。3、（2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9807ms-2，则离心机的分离因数等于 。答：10004、（2分）在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4m, 切向速度为15ms-1。当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数为 。答：575、（3分）某板框压滤机的框的尺寸为：长宽厚=81081025 mm，若该压滤机有10块框，其过滤面积约为 m2。答：13.126、（2分）在相同的操作压力下，加压叶滤机的洗涤速率与最终过滤速率之比应为 。答：17、（2分）在相同的操作压力下，当洗涤液与滤液的粘度相同时，真空转筒过滤机的洗涤速率与最终过滤速率的比值为 。答：18、（3分）用板框过滤机过滤某种悬浮液。测得恒压过滤方程为（的单位为s），则K为 m2/s，qe为 m3/ m2，为 s。答：，0.01， 2.59、某板框压滤机，恒压过滤1h得滤液10m3，停止过滤用2 m3清水横穿洗涤（清水黏度与滤液黏度相同），为得到最大生产能力，辅助时间应控制在 h（过滤介质阻力忽略不计）。答：2.610、降尘室生产能力仅与其 及颗粒的 有关。表达旋风分离器性能的颗粒的临界直径是指 。答：降尘室的底面积，沉降速度，能完全分离下来的最小颗粒粒径。11、在长为L，高为H的降尘室中，颗粒沉降速度u0，气体通过降尘室的水平速度为u，则颗粒在降尘室内沉降分离的条件是 ，若该降尘室增加2层水平隔板，则其生产能力为原来的 倍。答： ，312、用一板框过滤机过滤某悬浮液，其最终过滤速率为0.02m3/s，然后用同样黏度的洗涤液横穿洗涤滤饼，则洗涤速度等于 ；若采用真空过滤机，其最终过滤速率也为0.02m3/s则洗涤速率等于 。（洗涤压差与最终过滤压差相同）答：0.005 m3/s ，0.02m3/s 13、含尘气体通过长为4m、宽为3m、高为1m的除尘室，已知颗粒的沉降速度为0.03m/s，则该除尘室的生产能力是 。答： 0.36m3/s 14、在板框过滤机中，若滤饼不可压缩，介质阻力不计，当过滤压差增加一倍时，其过滤速率为原来的 倍。答： 215、某板框过滤机，在一恒定的操作压差下，过滤某一水悬浮液。经2h后，滤渣刚好充满滤框，得滤液为15m3。则它第一个小时滤出的滤液为 。（过滤介质阻力忽略不计）答： 10.6 m316、某降尘室有3层隔板（板厚不计），设气流均布并为层流流动，颗粒沉降处于斯托克斯区，已知理论上能100%除去的颗粒直径为60，则能90%除去的颗粒直径为 。答： 5717、在操作压力相同条件下，当滤液黏度与洗涤液黏度相同时，叶滤机洗涤速率与最终过滤速率的比值为 。答： 118、用一回转真空过滤机过滤某悬浮液，介质阻力可忽略不计。若因故滤浆的浓度下降，致使滤饼体积与所获滤液体积之比变为原来的80（设滤饼比阻不变）现若保持其余操作条件不变，则过滤机的生产能力（以每小时的滤液计）为原来的 倍，滤饼厚度为原来的 倍。答： 1.118； 0.919、用压滤机分离悬浮物，忽略过滤介质阻力，滤饼不可压缩，其他条件不变。提高悬浮液的固体含量，单位过滤时间所得滤液量将 。答： 减少20、对恒压过虑，如滤饼不可压缩，介质阻力可以忽略时：（1）过滤量增大一倍，则过滤速率 为原来的 ；（2）当过滤面积增大一倍时，则过滤速率增大为原来的 倍。答： 0.5； 421、含尘气体在降尘室内除尘（尘粒均为球形，且沉降在Stokes区），理论上能使流量为V的气体中颗粒直径的颗粒100%除去，现要求将同样气量中的的颗粒100%除去，则降尘室的底面积应为原来的 倍。答： 221、已知床层孔隙率为，颗粒的比表面积为a，床层气速为u，则流体通过床层孔道的速度为 ，孔道的当量直径为 。答： ， 二、单选题1、过滤基本方程式是基于（ B ）推导出来的。A滤液在介质中呈湍流流动 B滤液在滤渣中呈层流流动C滤液在滤渣中呈湍流流动 D滤液在介质中呈层流流动2、在一个过滤周期中，为了达到最大生产能力应（ D ）。A过滤时间应大于辅助时间 B过滤时间应小于辅助时间C过滤时间应等于辅助时间 D过滤加洗涤所需时间等于1/2周期3、在降尘室中，尘粒的沉降速度与下列因素无关的是（ 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4、沉降室的生产能力与（ B ）有关。A颗粒沉降速度和沉降室高度B沉降面积；C沉降面积和颗粒沉降速度D沉降面积、沉降室高度和颗粒沉降速度5、在重力场中，微小颗粒的沉降速度与（ D ）无关。 A粒子的几何形状 B粒子的尺寸大小 C流体与粒的密度 D流体的速度6、为了获得最大的生产能力，对于恒压操作的板框压滤机，过滤时间与过滤机的拆装重整时间的关系应为（ C ）。ABCD27、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、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 ）。A1 倍 B2 倍 C倍 D1/2倍9、恒压过滤时，当过滤时间加倍，若忽略滤介阻力且滤饼视为刚性，则过滤速率变为原来的（ D ）。A2倍B0.5倍C倍D倍10、当其他条件不变时，提高回转真空过滤机的转速，则过滤机的生产能力（ B ）。 A降低B提高C不变D不一定11、下列参数中，不属于无因次量的是（ C ）。A摩擦因数 B离心分离因数 C过滤常数 D传热单元数NTU 12、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颗粒分布广，坚硬，不可压缩D颗粒均匀，可压缩，易变形13、降尘室高度增加1倍，其生产能力（ C ）。A增加1倍 B增加2倍 C不变 D减小1倍 14、忽略介质阻力，转筒真空过滤机转速提高至原来的1.5倍，其他条件不变，则其生产能力为原来的（ B ）倍。A1.5 B1.22 C1.25 D不确定 15、离心分离设备在层流区操作，颗粒的旋转半径为0.4m，旋转速度为18m/s，则该设备的离心分离因素为（ C ）。16、若小雨滴在下降过程中与其他雨滴发生合并，雨滴直径增大了30%，则雨滴合并前后的自由沉降速度比为（ A ）。A1.69 B1.3 C1.0 D2.0 17、当固体颗粒在大气中沉降处于层流区域时，下列（ C ）物理量的大小对沉降速度的影响最为显著。A颗粒密度 B空气黏度 C颗粒直径 D空气温度18、过滤操作中，滤液流动遇到的阻力是（ D ）。A介质阻力 B空气阻力 C滤渣阻力 D介质和滤渣阻力之和19、板框过滤机洗涤速率为恒压滤最终速率的1/4，这一规律只有在（ C ）时才成立。A过滤时的压差与洗涤时的压差相同B滤液的黏度与洗涤液的黏度相同C过滤压差与洗涤压差相同且滤液的黏度与洗涤液的黏度相同D过滤压差与洗涤压差相同，滤液的黏度与洗涤液的黏度相同，且过滤面积与洗涤面积相同20、恒压过滤且介质忽略不计时，如黏度降低20%，则在同一时刻滤液增加（ A ）。A11.8% B9.54% C20% D44% 21、在设计降尘室时，所依据的基本关系是，其中指（ B ）。A颗粒平均沉降速度B要求被除去的最小颗粒沉降速度C平均粒径大小的颗粒的沉降速度D最小颗粒的沉降速度22、推导过滤基本方程式时一个最基本的论据是（ C ）。A固体颗粒的沉降速度 B滤饼的可压缩性C流体的层流流动 D过滤介质的比阻23、在板框过滤机中，如滤饼不可压缩，介质阻力不计，当过滤压差增加1倍时，其过滤速率为原来的（ C ）位。A B1 C2 D4 24、将某回转真空过滤机的转速提高了50%，它的生产能力可提高（ D ）。A大于50% B大于40% C大于30% D大于20% 25、降尘室的生产能力（ A ）。A与沉降面积A和沉降速度有关B与沉降面积A、沉降速度和降尘室高度H有关C只与沉降面积A有关D只与沉降速度有关26、有一连续操作的转筒真空过滤机，其生产能力以Q（m3滤液/h）表示，每转一周所得滤液量以V（m3）表示，若过滤介质阻力可忽略，则当转筒转速提高时（ D ）。AV增加，Q下降 BV增加，Q增加CV下降，Q下降 DV下降，Q增加27、在重力场中发生的沉降过程，（ A ）不是沉降速度的影响因素。A流体的流速 B颗粒的几何形状 C颗粒的大小 D流体的物性28、在相同的操作温度、压力下，使旋风分离器（以下简称旋风）的处理量加倍，并且要维持原来的分离效果，以下各种措施中最佳的是（ D ）。A采用原旋风直径2位的旋风 B使旋风筒体长度加倍C使旋风进气口面积加倍 D采用两个与原旋分相同的旋分并联三、计算题1、（16分）一转筒真空过滤机，其直径和长度均为1 m，用来过滤某悬浮液。原工况下每转一周需时1 min，操作真空度为4.9 kPa (500mmHg)，每小时可得滤液60 m3，滤饼厚度为12 mm，新工况下要求生产能力提高1倍，操作真空度提高至6.37 kPa (650mmHg)，已知滤饼不可压缩，介质阻力可忽略。试求：（1）新工况过滤机的转速应为多少？（2）新工况所生成的滤饼厚度为多少？解：（1）所以 设浸没度为，转速为n (r/min)则转筒旋转一周所需时间为(s)，其中转筒整个面积浸入滤槽即过滤时间为(s)，所以故 m3/h所以由题知 S = 0 及故 r/min新工况滤机的转速为3.1 r/min。(2) 设滤饼的厚度为，则有 m3饼/h所以mm新工况所生成的滤饼厚为7.7mm2、（16分）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/(m2h)? （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，即恒压过滤速率方程式为：q2=K过滤面积：A=50.222=0.4 m2单位过滤面积上的滤液量q=V/A=8010-3/0.4=0.2 m3/m2过滤常数K= q2/=0.22/2=0.02 m2/h过滤终止时的速率 (dq/d)E=K/2q=0.02/(20.2)=0.05 m/h洗涤速率(dq/d)W=0.5 (dq/d)E=0.50.05=0.025 m/h(2) p=2p时的生产能力因滤饼不可压缩，所以 K=Kp/p=2K=20.02=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= q2/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/h3、（14分）用板框过滤机在压差为100 kPa（表压）下恒压过滤某水悬浮液，过滤1h后滤框全充满，得滤液1m3/m2。滤饼压缩指数s=0.35，滤饼不洗涤，过滤介质可忽略不计。卸渣、清理、重装等时间为10min，现将操作压差增大一倍，其他条件不变，过滤仍进行到滤框全充满，求过滤机生产能力增大为原来的几倍？解：过滤介质阻力忽略不计时的恒压过滤方程为（1）将q = 1m3/m2，代入计算，得： m2/min 又因为，故 m2/min 将、代入（1）式，得 min故操作压差增大一倍前后，生产能力之比即过滤机的生产能力增大为原来的1.45倍。4、（14分）用一板框过滤器过滤某种悬浮液，该过滤机装有12块81081025mm的滤框，在0.2MPa（表压）下10min可在单位过滤面积上得到0.1m3的滤液，再过15min又得到滤液0.1m3。试求：（1）操作条件下的过滤常数K及qe；（2）总共获得8 m3滤液需要多少小时？解：（1）根据恒压过滤速率方程，得由题意可知由（1）和（2）联立方程组，解得 K=410-3m2/min，qe=0.15 m3/m2（2）该板框过滤机的过滤面积为 m2故获得8 m3滤液所需的单位滤液量为 m3/m2根据恒压过滤方程，可得解得：总共获得8 m3滤液需要的时间为1.71h。5、（15分）某叶滤机过滤面积为5m2，恒压下过滤某悬浮液，4 h后获滤液100m，过滤介质阻力可忽略，试计算：（1）同样操作条件下仅过滤面积增大1倍，过滤4 h后可得多少滤液？（2）同样操作条件下过滤2h可获多少滤液？（3）在原操作条件下过滤4 h后，用10m与滤液物性相近的洗涤液在同样压差下进行洗涤，洗涤时间为多少？解：（1）=0，恒压过率方程为：= （a） 将， 代入（a）得 K=将 A=2，K=代入（a）得 （2）将，代入（a）得 = （3）对微分 得过滤速率方程：所以， ( =将代入可得过滤终了