3-沉降与过滤习题

沉降与过滤一章习题及答案一、选择题1、一密度为7800kg/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）。DA4000mPa^s；B40mPa^s；C33.82Pa^s；D3382mPa^s• • • •2、含尘气体在降尘室按斯托克斯定律进行沉降。理论上能完全除去30以川的粒子，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。DA.2x30口m；B。1/2义3口m；C。30口m；D。22义30旦m3、降尘室的生产能力取决于。BA.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。DA.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。CA.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°CA.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。DA.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°CA.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。BA.1倍；B.2倍；C.-22倍；D.1/2倍10、助滤剂应具有以下性质。BA.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oBA.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oBA.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oBA.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oCA.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oBA.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）oAA.增大至原来的、笃倍； B.增大至原来的2倍；C.增大至原来的4倍； D.不变二、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。23、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*b*H=5*3x2，则其沉降速度为m/s00.0675、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0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12Nm,其沉降速度为0.02m/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/so1.68、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。当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数£为——。579、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4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A/Aq=3740q+200则过滤常数K=（ ）。 0.00053512、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1、用降尘室除去矿石焙烧炉炉气中的氧化铁粉尘（密度4500kg/m3）,操作条件下的气体体积流量为6m3/s,密度为0.6kg/m3,粘度为0.03cP,降尘室高2m,宽2m,长5m。试求能100%除去的最小尘粒直径。若将该降尘室用隔板分成10层（不计隔板厚度），而需完全除去的最小颗粒要求不变，则降尘室的气体处理量为多大？若生产能力不变，则能100%除去的最小尘粒直径为多大？解（1）能100%除去的最小颗粒直径假设沉降服从斯托克斯公式，则：ii8^q__=I £ gg(P_P)Avc'将=0.03cP=310-5Pas,q=6m3/s, =4500kg/m3, =0.6kg/m3,A=25=10m2代入得：=8.57X10-5=85.7)!m1 18=8.57X10-5=85.7)!m=» I9.81x(4500-0.6)x10PC检验雷诺数:u=q~^=~=0.6m/s口A10=1.03<2Re=u=q~^=~=0.6m/s口A10=1.03<2N 3*10-5可见假设正确。（2）若将该降尘室用隔板分成10层，且需完全除去的最小颗粒要求不变，即d不变，pminu0min也不变，于是，每一小室的气体处理能力qv=Au0不变，仍为6m3/s,故降尘室总的生产

能力为:q'=10q=106=60m3/s（3）将降尘室用隔板分成10层，而生产能力不变，则能100%除去的最小尘粒直径为:⑵=q/10=0.6m3/s■18出'd'⑵=q/10=0.6m3/sg（P—e）APC,式中q为每一小室的气体处理能力，q将式（1）与式（2）相比，得：vdpcdpc=0.316dpc'=0.31685.7=27.1m由计算可见，将该降尘室用隔板分成10层后，若需完全除去的最小颗粒要求不变，则降尘室的气体处理量将变为原来的10倍。若生产能力不变，则能100%除去的最小尘粒直径变为原来的］工。）102、现有密度为1080kg/m3、直径为0.16mm的钢球置于密度980kg/m3的某液体中，盛放液体的玻璃管的径D为20mm。测得小球的沉降速度为1.70mm/s,试计算此时液体的粘度。当d/D<0.1时，器壁对沉降速度的影响可用下式校正：u 0 1+2.104—D解：0.160.16*10一3)0,008D20义10-3u=u'11+2.104—1=1.70*10一31+2.104义0.0081=1.73*10一30 0ID)d2(p_p)gU= s 18u

0(0.16xd2(p_p)gU= s 18u

0 =0.0567P-s18x1.73x10-3 a校核雷诺数etdup——0—0.16x10-3x1.70x10-3etdup——0— =4.78x10-3<10.05673、直径为30Um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：U=1cp,p=1000kg/m3气体的密度为1.2kg/m3（有效重量指重力减浮力）

解:（p-p解:（p-p水鹿(p—p气)g$1.6J(p-1.2)g(P-1000)g=入超.6解得：P=2665kg/m3s设球形颗粒在水中的沉降为层流,则在水中沉降速度:d2(P-P)g (30x10-6)2(2665-1000)x9.81u= s 1—= =8.17x10-4m/s01 18旦 18x10-31校核：Re1校核：Re1duP30x10-6x8.17x10-4x1000——01—二 从 10-3=0.0245假设正确.则此颗粒在气体中的沉降速度为u=88u=88x0.0245=2.16m/s02 014、有一降尘室，长6m,宽3口，共20层，每层100mm，用以除去炉气中的矿尘，矿尘密度p=3000kg/m3，炉气密度0.5kg/m3，粘度0.035mPa•s，现要除去炉气中10日ms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=d2(P-P)g“「解：（1）设沉降区为滞流，则=d2(P-P)g“「 1%因为u0(10x10-6)2x3000x9.81=4-67mm/s18x0.035x10-3Re0二小£二10x10-6x4仞710-3x8=6.67x10-4<1假设正确N 0.035x10-3由降尘室的分离条件，有_ L_4,6x10-3x6=u0H~= 01=0.28m/s(2)y=20Au=20x6x3x4,67x10-3x3600=6052.3m3/ho（3）y=Au0=6x3x4.67x10-3x3600=302.6m3/h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，部用隔板分成20层，用来除去烟气中75日m以上的颗粒。已知烟气密度为0.6kg/m3,粘度为0.03mPa•s,尘粒密度为4300kg/m3，试求可处理的烟气量。解：d=75x10-6mp=4300kg/m3sp=0.6kg/m解：d=75x10-6mp=4300kg/m3sp=0.6kg/m3从=0.03义10-3Pa•s设沉降区为层流，二d2(P-P)gu。— 18N(75x10-6)2(4300-0.6)x9.8118x0.03x10-3=0.44m/sRe验算口duP-e—N75x10-6x0.44x0.6 =0.66<10.03x10-3 故假设正确总处理量为A=20x0,44x5x3=132m3/s6、一降尘室长5m，宽3m，高4m，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36000m3/h，气体密度P=0.9kg/m3，粘度N=0.03mPa・s。尘粒密度p=4300kg/m3，试求理论上能100%除去的最小颗粒直s径。解：降尘室总面积A=20x5x3=300m2生产能力的计算式为q=Au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36000/3600-0.033m/s300设沉降区为层流，则有u0u0dmind2P-P)gTTTTT11即，:18即0

l'(P-P)g.18x0.03x10-3x0.033 =2.06x10-5m= (4300-0.9)x9.81

验算Re0验算Re0=d 2.06x10-5x0.033x0.90.03x10-3=0.02<1故假设正确O7、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K=3.3x10-5m2/s，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1mx1m，则框数及框厚分别为多少？解：(1)V="6=12m3 Ve=0( 0.0512=28.43m2所以V2=KA212=28.43m2A=~'八=~ 二KK0 v3.3x10-5x1.5x3600(2)A=n(2)A=nx2x1x1A28.43所以所以n=—=---=14.2取15个q-nx1x1x3『 0.6S=q—=--=0.04mn 15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0.2m,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)洗涤速率为多少川3/(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=Kt过滤面积 A=5X0.22X2=0.4m2单位过滤面积上的滤液量q=V/A=80X10-3/0.4=0.2m3/m2过滤常数K=q2/t=0.22/2=0.02m2/h过滤终了时的速率(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=0.04m2/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,=0.08m3,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=V'/(T+Tw+TD)=0.08/(1+0.5+0.5)=0.04m3滤液/h9、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T1=20min时， q1=0.197m3/m2t2=40min时，q2=0.197+0.09=0.287m3/m