习题3-机械分离

#一、填空题1、（2分）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9807m・s-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15m・s-i。当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数K为。c答：575、（3分）某板框压滤机的框的尺寸为：长x宽x厚=810x810x25mm，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（）W与最终过滤速率（）F的比值为diWdiF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q2+0.02q=4x10-59（3的单位为s）,贝卩K为m2/s,qe为m3/m2，9©为s。答：4x10-5，0.01，2.59、某板框压滤机，恒压过滤1h得滤液10m3，停止过滤用2m3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TOC\o"1-5"\h\z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u°,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，若该降尘室增加2层水平隔板，则其生产能力为原来的倍。HL答：<，3uu012、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：0.005m3/s，0.02m3/s13、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。答：0.36m3/s14、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。

15、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。（过滤介质阻力忽略不计）答：10.6m316、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60pm，则能90%除去的颗粒直径为。答：57pm17、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dV17、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dVIde（dV）最终过滤速率—的比值为.Id丿e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TOC\o"1-5"\h\z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d>50pm的颗粒100%除去，现要求将同样气量中的d>35pmpp的颗粒100%除去，则降尘室的底面积应为原来的倍。答：21、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：u，仁sa(1-£)、单选题1、过滤基本方程式是基于（1、过滤基本方程式是基于（B）推导出来的。滤液在介质中呈湍流流动滤液在滤渣中呈层流流动滤液在介质中呈湍流流动滤液在滤渣中呈层流流动滤液在滤渣中呈湍流流动滤液在介质中呈层流流动滤液在滤渣中呈湍流流动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）。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）。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。颗粒沉降速度和沉降室高度沉降面积；沉降面积和颗粒沉降速度沉降面积、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T与过滤机的拆装重F整时间T的关系应为（C）DA.T>TB.T<TC.T=TD.T=2TFDFDFDFD7、旋风分离器的总的分离效率是指（D。颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率颗粒群中最小粒子的分离效率不同粒级（直径范围）粒子分离效率之和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18、恒压过滤时，原来的（BA．1A．1倍B．2倍D．1/2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。A.A.2倍B．0.5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BA.降低B.提咼C.不变D.不一定11、下列参数中，不属于无因次量的是（A.摩擦因数久A.摩擦因数久B.离心分离因数aC.过滤常数KD.传热单元数NTU12、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、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、降尘室咼度增加1倍，其生产能力（A.增加1倍B.增加2倍C.不变D.减小1倍14、A.1.514、A.1.5B.1.22C.1.25D.不确定忽略介质阻力，转筒真空过滤机转速提咼至原来的1.5倍，其他条件不变，则其生产能力为原来的（B）倍。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（C15、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%16、的自由沉降速度比为（A。17、A.1.69B.1.317、A.1.69B.1.3C.1.0当固体颗粒在大气中沉降处于层流区域时，D.2.0列（C物理量的大小对沉降速度的影响最为显著。18、A•颗粒密度B•空气黏度C.颗粒直径D.空气温度18、A•颗粒密度B•空气黏度C.颗粒直径D.空气温度过滤操作中，滤液流动遇到的阻力是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）。A.11.8%B.9.54%C.20%D.44%LH21、在设计降尘室时，所依据的基本关系是，其中U指（B）。uu00颗粒平均沉降速度要求被除去的最小颗粒沉降速度平均粒径大小的颗粒的沉降速度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.B.1C.2D.424、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）。与沉降面积A和沉降速度U有关0与沉降面积A、沉降速度U和降尘室高度H有关0只与沉降面积A有关只与沉降速度U有关026、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)。A.V增加，Q下降B.V增加，Q增加V下降，Q下降D.V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lm,用来过滤某悬浮液。原工况下每转一周需时1min，操作真空度为4.9kPa(500mmHg)，每小时可得滤液60m3，滤饼厚度为12mm,新工况下要求生产能力提高1倍，操作真空度提高至6.37kPa(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)V二0所以V2=KA92e设浸没度为9，转速为n(r/min)60则转筒旋转一周所需时间为—(s),n其中转筒整个面积浸入滤槽即过滤时间为609(s),n所以V二A'K609n故Q=60nV=60Ax.60Kn9m3/hKncc2~2Kn11由题知S=0及KxApKQ故n=n1(2)2=1x—x(-)2=3.1r/min21KQ6.37121新工况滤机的转速为3.1r/min。(2)设滤饼的厚度为5，则有60nA5=60x2nA5m3饼/h22112n52x1x2所以5===7.7mm2n3.12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0.2m,在300kPa(表压)下恒压过滤2h,滤饼充满滤框，且得滤液80L每次洗涤与装卸时间各为0.5h。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，即恒压过滤速率方程式为：q2=K过滤面积：A=5x0.22x2=0.4m2单位过滤面积上的滤液量q=VA=80x10-3/0.4=0.2m3加2过滤常数K=q2/T=0.22/2=0.02m2h过滤终止时的速率(dq/dT)E=K/2q=0.02/(2x0.2)=0.05m/h洗涤速率(dq/dT)W=0.5(dq/dT)e=0.5x0.05=0.025m/h(2)Ap'=2Ap时的生产能力因滤饼不可压缩，所以K'=KAp'/Ap=2K=2x0.02=0.04m2h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'=0.08m3,故此时所用的过滤时间为T=q'2/K'=q2/K=0.22/0.04=1h生产能力Q=7'/(+tw+td)=0.08/(1+0.5+0.5)=0.04m3滤液/h3、(14分)用板框过滤机在压差为100kPa(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q2二K(1)将q=1m3/m2,t二60min代入计算，得：K=0.0167m2/min又因为KxAp1-s，故K'=K(如)1-s=0.0167x21-035=0.0262m2/minAp将K'、q代入（1）式，得120.0262120.0262二38.17min故操作压差增大一倍前后，生产能力之比Q二v；Q二v；”'+\D)QV&D)T+TD-T'+TD60+1038.17+10二1.45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810x810x25mm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8m3滤液需要多少小时？解：（1）根据恒压过滤速率方程，得q2+2qq=K0e0.12+2x0.1q=10KA(1)由题意可知e0.22+2x0.2q=25KA(2)e由(1)和(2)联立方程组，解得K=4x10-3m2/min，qe=0.15m3/m22)该板框过滤机的过滤面积为A=2x12x0.81x0.81=15.75m2故获得8m3滤液所需的单位滤液量为V8q=V8q==—”A15.75=0.508m3/m2根据恒压过滤方程q2+2qq=K0，可得e0.5082+2x0.508x0.15=4x10-33解得：总共获得8m3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，4h后获滤液100m3，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4h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4h后，用10m3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）V=0,恒压过率方程为：V2=KA（a）e将V=100m2，A=5m2，0=4h代入（a）得K=二=兰巴=100m2..hA2052x4将A]=2x5=10m2，0=4h，K=100m2；h代入（a）得

=、；KA2卫二v100x102X4二200m2（2）将豊=2h,A=5m2,代入（a）得I;=^-KA2X。=门OOx52x2=70.7m32'2（3）对V2=KA20微分得过滤速率方程：2VdV=KA2d0dVKA2所以，（茁）=1V~将V=100m3代入可得过滤终了时的过滤速率dV100x5（）==