化工原理第三章习题与答案

1、第三章机械分离、名词解释（每题2分）1 .非均相混合物物系组成不同，分布不均匀，组分之间有相界面2 .斯托克斯式22d（s）utUr一18r3 .球形度s非球形粒子体积相同的球形颗粒的面积与球形颗粒总面积的比值4 .离心分离因数离心加速度与重力加速度的比值5 .临界直径dc离心分离器分离颗粒最小直径6 .过滤利用多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作7 .过滤速率单位时间所产生的滤液量8 .过滤周期间歇过滤中过滤、洗涤、拆装、清理完成一次过滤所用时间9 .过滤机生产能力过滤机单位时间产生滤液体积10 .浸没度转筒过滤机浸没角度与圆周角比值二、单选择题（每题2分）1、自由沉降的意思是。A颗粒在沉

2、降过程中受到的流体阻力可忽略不计B颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度C颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用D颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程D2、颗粒的沉降速度不是指。A等速运动段的颗粒降落的速度B加速运动段任一时刻颗粒的降落速度C加速运动段结束时颗粒的降落速度D净重力（重力减去浮力）与流体阻力平衡时颗粒的降落速度3、对于恒压过滤。A滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的2倍B滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍C滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍D当介质阻力不计时，滤液体积增大一倍，则过滤时间增大至原来的4倍D4、恒压过滤时，如介质阻力不计，滤饼

3、不可压缩，过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量。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J2倍D增大至原来的1.5倍C5、以下过滤机是连续式过滤机。A箱式叶滤机B真空叶滤机C回转真空过滤机D板框压滤机C6、过滤推动力一般是指。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B7、回转真空过滤机中是以下部件使过滤室在不同部位时，能自动地进行相应的不同操作：A转鼓本身B随转鼓转动的转动盘C与转动盘紧密接触的固定盘D分配头D8、非球形颗粒的当量直径的一种是等体积球径，它的表达式为。Adp=6V/A此处V为非球形颗粒的体积，A为非球形颗粒的

4、表面积Bdp=(6V/)1/3Cdp=(4V/)1/2Ddp=(kV/)1/3(k为系数与非球形颗粒的形状有关)B9、在讨论旋风分离器分离性能时，分割直径这一术语是指。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50%分离出来的颗粒的直径D能保持滞流流型时的最大颗粒直径C10、在离心沉降中球形颗粒的沉降速度。A只与dp,p,ut,r,有关B只与dp,p,ut,r有关C只与dp,p,Ut,r,g有关D只与dp,p,UT,r,k有关(题中ut气体的圆周速度，r旋转半径，k分离因数)A11、降尘室没有以下优点。A分离效率高B阻力小C结构简单D易于操作A12、降尘

5、室的生产能力。A只与沉降面积A和颗粒沉降速度Ut有关B与A,Ut及降尘室高度H有关C只与沉降面积A有关D只与ut和H有关A13、回转真空过滤机的过滤介质阻力可略去不计，其生产能力为5m3/h（滤液）。现将转速度降低一半，其他条件不变，则其生产能力应为。A5m3/hB2.5m3/hC10m3/hD3.54m3/hD14、要除去气体中含有的550w的粒子。除尘效率小于75%,宜选用。A除尘气道B旋风分离器C离心机D电除尘器B15、等压过滤的滤液累积量q与过滤时间°的关系为。B16、过滤基本方程是基于推导出来的。A滤液在过滤介质中呈湍流流动B滤液在过滤介质中呈层流流动C滤液在滤渣中呈湍流流

6、动D滤液在滤渣中呈层流流动D17、一般而言，旋风分离器长、径比大及出入口截面小时，其效率，阻力A高B低C大D小A18、在板框过滤机中，如滤饼不可压缩，介质阻力不计，过滤时间增加一倍时，其过滤速率为原来的。A2倍B1/2倍C）1/7,2倍D4倍C19、在长为Lm,高为Hm的降尘室中，颗粒的沉降速度为utm/s,气体通过降尘室的水平流速为um/s,则颗粒能在降尘室内分离的条件是：。AL/u<H/UlBL/Ut<H/uCL/Ut>H/uDL/u>H/UtD20、粒子沉降受到的流体阻力。A恒与沉降速度的平方成正比B与颗粒的表面积成正比C与颗粒的直径成正比D在滞流区与沉降速度的一

7、次方成正比D21、板框压滤机中，最终的滤液流率是洗涤液流率的。（ApE=Apw,ti=w）A一倍B一半C四倍D四分之一C22、球形度（形状系数）恒小于或等于1,此值越小，颗粒的形状离球形越远，球形度的定义式可写为。A=Vp/V,V为非球形粒子的体积，Vp为球形粒子的体积B=Ap/A,A为非球形粒子的表面积,Ap为与非球形粒子体积相同的球形粒子的表面积C=ap/a,a为非球形粒子的比表面积,ap为球形粒子的比表面积D=6ap/（d）B23、“在一般过滤操作中，实际上起到主要介质作用的是滤饼层而不是过滤介质本身”，“滤渣就是滤饼”则。A这两种说法都对B两种说法都不对C只有第一种说法正确D只有第二种

8、说法正确A24、旋风分离器的总的分离效率是指。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D25、降尘室的生产能力由决定。A降尘室的高度和长度B降尘室的高度C降尘室的底面积D降尘室的体积C26、在板框过滤机中，如滤饼不可压缩，介质阻力不计，黏度增加一倍时，对同一q值,过滤速率为原来的。A2倍B1/2倍C1/。2倍D4倍B27、回转真空过滤机洗涤速率与最终过滤速率之比为（）。AlB1/2C1/4D1/3A28、以下说法是正确的（）。A过滤速率与S（过滤面积）成正比B过滤速率与S2成正比C滤速率与

9、滤液体积成正比D过滤速率与滤布阻力成反比B29、板框压滤机中（）。A框有两种不同的构造B板有两种不同的构造C框和板都有两种不同的构造D板和框都只有一种构造B30、助滤剂应具有以下性质（）。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B三、填空题（每题2分）1、一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气温度由20c升至50C,则其沉降速度将。下降2、降尘室的生产能力与降尘室的和有关。长度宽度3、降尘室的生产能力与降尘室的无关。4、在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，则沉降时间。增加一倍5、在除去某粒径的颗粒时，若降尘室

10、的高度增加一倍，气流速度。减少一倍6、在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，生产能力。不变7、在滞流（层流）区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比。28、在湍流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比。1/29、在过滤的大部分时间中，起到了主要过滤介质的作用。滤饼10、过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩，则恒速过滤过程中滤液体积由Vi增多至V2=2Vi时，则操作压差由APi增大至AP2=。2AplV e为过滤介质的当量滤液体 ）,在恒压过滤时，测得11、已知q为单位过滤面积所得滤液体积V/S,qe为Ve/S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用/Aq=3740q

11、+200则过滤常数K=。0.00053512、已知q为单位过滤面积所得滤液体积V/S,qe为Ve/S,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，测得用/Aq=3740q+200则过滤常数qe=。0.053513、最常见的间歇式过滤机有和。板框过滤机叶滤机14、在一套板框过滤机中，板有种构造，框种构造。2115、板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间，设框已充满，则在每一框中，滤液穿过厚度为。框的厚度16、板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间，设框已充满，在洗涤时，洗涤液穿过厚度为。框厚度之半17、板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间，设框已充满，在洗涤时

12、，洗涤液穿过的滤布面积等于。框的内面积18、旋风分离器性能的好坏，主要以来衡量。临界粒径的大小19、离心分离设备的分离因数定义式为Kc=。u/gR（或uJut）20、当介质阻力不计时，回转真空过滤机的生产能力与转速的次方成正比。1/221、间歇过滤机的生产能力可写为Q=V/St,此处V为。一个操作循环中得到的滤液体积22、间歇过滤机的生产能力可写为Q=V/St,此处St表示一个操作循环所需的总时间23、一个过滤操作周期中，“过滤时间越长，生产能力越大”的看法是否正确？不正确的24、一个过滤操作周期中，“过滤时间越短，生产能力越大”的看法是否正确？不正确的25、一个过滤操作周期中，过滤时间有一个

13、值。最适宜26、一个过滤操作周期中，最适宜的过滤时间指的是此时过滤机生产能力。最大27、对不可压缩性滤饼dV/dt正比于AP的次方，对可压缩滤饼dV/dt正比于AP的次方。11-s28、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一29、对恒压过滤，当过滤面积增大一倍时，如滤饼不可压缩，则过滤速率增大为原来的倍。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。4430、转鼓沉浸度是与的比值（1）转鼓浸沉的表面积转鼓的总表面积31、按6=Ap/A定义的球形度（此处下标p代表球形粒子），最大值为。越小则颗粒形状与球形相差越。1大32、将固体物料

14、从液体中分离出来的离心分离方法中最常见的有和。将固体物料从液体中分离出来的离心分离设备中，最常见的为C离心过滤离心沉降离心机33、在Stokes区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比；在牛顿区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比。21/234、一个过滤操作周期中，“过滤时间越长生产能力越大”的看法是,“过滤时间越短，生产能力越大”的看法是。过滤时间有一个值，此时过滤机生产能力为。不正确的不正确的最适宜最大35、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为m3 / s。0.36m3 ./s四、问答题（每题3分）1、影响回转真空过

15、滤机生产能力的因素有哪些？（过滤介质阻力可忽略）当过滤介质阻力可忽略时QJKA2nK2p/r可见，影响因素有：转筒的转速、浸没度、转筒尺寸、操作压强及处理物料的浓度及特性。2、有一旋风分离器，在正常的速度和阻力的范围内操作，但除尘效率不够满意，现在仓库里还有一个完全相同的旋风分离器，有人建议将这台备用的旋风分离器与正在用的那一台一起并联使用，问这种措施能否提高除尘效率？为什么？不行。因为速度降低，离心惯性力减小，使除尘效率下降。3、恒压过滤时，如加大操作压力或提高滤浆温度，过滤速率会发生什么变化？为什么？由dq/dt=华/r（q+qe）知，加大操作压力，过滤速率变大。提高滤浆温度，使滤液黏度降

16、低，过滤速率增大。4、临界直径dc及分割直径d50,可以表示旋风分离器的分离性能，回答dc与d50的含义是什么？dc旋风分离器的分离分离颗粒最小直径；d50分离效率50%时颗粒直径5、由过滤基本方程dq/dt=华/r（q+qe）分析影响过滤速率的因素？影响过滤速率的因素有：物性参数，包括悬浮液的性质（6Q及滤饼特性（r）；操作参数中；设备参数qe6、试说明滤饼比阻的意义？比阻r表示滤饼对过滤速率的影响，其数值的大小反映滤液通过滤饼层的难易程度。五、计算题（每题10分）1、某板框过滤机框空的长、宽、厚为250mmx250mmx20mm,框数为8,以此过滤机恒压过滤某悬浮液，测得过滤时间为8.75

17、min与15min时的滤液量分别为0.15m3及0.20m3,试计算过滤常数Ko解：（2分）V2 = 0.20 m 3（4分）（2）x 1-0 m 2/s（4 分）过滤面积A=8X2X0.25X0.25=1.0m2已知：i=8.75minVi=0.15m Q=4.8/60=0.2 x n （n-r/min ） n=0.4 r/min2=15min.V2+2We=KA2r可得0.152+2X0.15Ve=KX12X8.750.202+2X0.20Ve=KX12X15（1）、（2）式联立，解得K=0.0030m2/min=5.02、以板框压滤机恒压过滤某悬浮液，过滤面积10m2,操作压差1.96x

18、10(2)若滤饼洗涤与辅助时间共45min,其生产能力是多少？(以每小时得的滤饼体积计)Pa。每一循环过滤15min得滤液2.91m3。过滤介质阻力不计。(1)该机生产能力为4.8m3/h滤液，求洗涤、装拆总共需要的时间及过滤常数Ko(2)若压差降至9.81x103、用某叶滤机恒压过滤钛白水悬浮液。滤叶每侧过滤面积为(0.81) 2m2,共10只滤叶。测得:过滤10min得滤液1.31m 3;再过滤10min 共得滤液1.905m 3。已知滤饼与滤液体积 比n =0.1 。试问：(1)过滤至滤饼厚为21mm 即停止,过滤时间是多少？Pa,过滤时间及过滤量不变，其他条件不变，需多大过滤面积？设滤

19、饼不可压缩。(3)如改用回转真空过滤机，转一圈得滤液0.2m3,转速为多少才可以维持生产能力不变？解：(1)V2=KA2T即2.912=KX102X151.K=5.65x10-3m2/min又Q=V/Er即4.8/60=2.91/(15+w+p)+td=21.4min(4分)(2)V2=KA2tA2=V2/Kt(4分)（2分）（3分）（2） 生产能力 =nV e /（ tE+tw+t 辅） =0.1 X 2.755/（40.2+45） =3.23-3 m07min = 0.194 m 3/h（滤饼）（4分）4、在3X 105Pa的压强差下对钛白粉在水中的悬浮液进行过滤实验，测得过滤常数K=5

20、x 10-5m2/s、qe=0.01m 3/m 2,又测得滤饼体积与滤液体积之比v=0.08 。现拟用有38个框的BMY50/810-25型板框压滤机处理此料浆，过滤推动力及所用滤布也与实验用的相同。试求：（1）过滤至框内全部充满滤渣所需的时间;（2）过滤完毕，以相当于滤液量1/10的清水进行洗涤，求洗涤时间；（3）若每次卸渣、重装等全部辅助操作共需15min ,求每台过滤机的生产能力（以每小时平均可得多少（ 解：（1）所需过滤时间A=0.81 2X 2 X 38=49.86m 2m3）滤饼计）。Vc=0.81q工 vA12 X 0.025 X 38=0.6233m 20.62333 / 20

21、.1563m / m0.08 49.862qqe一二 0.156325 10 52 0.1563 0.01551s（4分）（2）洗涤时间dV dKA55 10 5 49.86Vw /dV d0.1q。0.15638 0.15630.1V /1.87449.86/1.8740.0110 310 31.874416s5310 m /s（4分）（3）生产能力（2分）0.623336003,占1.202m（滤饼）/h55141815605、用板框过滤机过滤某悬浮液，一个操作周期内过滤20分钟后共得滤液4m3（滤饼不可压缩，介质阻力可略）。若在一个周期内共用去辅助时间30分钟，求：（1）该机的生产能力（

22、2）若操作表压加倍，其它条件不变（物性，过滤面积，过滤时间与辅助时间），该机生产能力提高了多少？解：滤饼不洗涤60Vw D4分430.08m/min2030V12K1A2,V'2K'A2V'2K'V3K；QKVpV',VpV'入1.41445.65m35653Q0.113m/min506、对某悬浮液进行恒压过滤。已知过滤时间为300s时，所得滤液体积为0.75m3,且过滤面积为1m2,恒压过滤常数K=5*10-3m2/s。若要再得滤液体积0.75m3,则又需过滤时间为多少？解：由q22qeqK得2qeqKq22_3_2Kq251033000.75

23、2qe0.6252q20.752q 2qeqK1.52 2 0.625 155 10 3825V825300525s7、一小型板框压滤机有框10块，长宽各为0.2m,在2at(表压)下作恒压过滤共二小时滤框充满共得滤液160l,每次洗涤与装卸时间为1hr,若介质阻力可忽略不计，求：(1)过虑常数K,洗涤速率。(2)若表压增加一倍，其他条件不变，此时生产能力为若干？（5分）解：（1）P2at2A=0.2X0.2X10X2=0.8m2V2KA20.1620.82 20.02m3/hdvd w1 KAL4 2V30.01m /h（5分）（2）QP2PK2K0.160.81h故生产能力为0.16/(1+1)=0.08