化工原理-第五章-顆粒的沉降和流態(tài)化

1、 化工原理-第五章-顆粒的沉降和流態(tài)化一、選擇題1、 一密度為7800 kg/m3 的小鋼球在相對密度為1.2的某液體中的自由沉降速度為在20水中沉降速度的1/4000，則此溶液的粘度為 D （設(shè)沉降區(qū)為層流）。 4000 mPa·s； 40 mPa·s； 33.82 Pa·s； 3382 mPa·s 2、含塵氣體在降塵室內(nèi)按斯托克斯定律進行沉降。理論上能完全除去30m的粒子，現(xiàn)氣體處理量增大1倍，則該降塵室理論上能完全除去的最小粒徑為 D 。A； B。；C。； D。3、降塵室的生產(chǎn)能力取決于 B 。 A沉降面積和降塵室高度； B沉降面積和能100%除去

2、的最小顆粒的沉降速度； C降塵室長度和能100%除去的最小顆粒的沉降速度； D降塵室的寬度和高度。4、降塵室的特點是 。DA 結(jié)構(gòu)簡單，流體阻力小，分離效率高，但體積龐大；B 結(jié)構(gòu)簡單，分離效率高，但流體阻力大，體積龐大；C 結(jié)構(gòu)簡單，分離效率高，體積小，但流體阻力大；D 結(jié)構(gòu)簡單，流體阻力小，但體積龐大，分離效率低 5、在降塵室中，塵粒的沉降速度與下列因素 C 無關(guān)。 A顆粒的幾何尺寸 B顆粒與流體的密度 C流體的水平流速； D顆粒的形狀6、在討論旋風(fēng)分離器分離性能時，臨界粒徑這一術(shù)語是指 C 。A. 旋風(fēng)分離器效率最高時的旋風(fēng)分離器的直徑; B. 旋風(fēng)分離器允許的最小直

3、徑;C. 旋風(fēng)分離器能夠全部分離出來的最小顆粒的直徑; D. 能保持滯流流型時的最大顆粒直徑7、旋風(fēng)分離器的總的分離效率是指 D 。A. 顆粒群中具有平均直徑的粒子的分離效率; B. 顆粒群中最小粒子的分離效率; C. 不同粒級(直徑范圍)粒子分離效率之和; D. 全部顆粒中被分離下來的部分所占的質(zhì)量分率8、對標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器系列，下述說法哪一個是正確的 C 。A尺寸大，則處理量大，但壓降也大； B尺寸大，則分離效率高，且壓降??； C尺寸小，則處理量小，分離效率高； D尺寸小，則分離效率差，且壓降大。9、自由沉降的意思是_。 顆粒在沉降過程中受到的流體阻力可忽略不計 顆粒開始的降落速度為零，沒有

4、附加一個初始速度 顆粒在降落的方向上只受重力作用，沒有離心力等的作用 顆粒間不發(fā)生碰撞或接觸的情況下的沉降過程 D10、顆粒的沉降速度不是指_。 等速運動段的顆粒降落的速度 加速運動段任一時刻顆粒的降落速度 加速運動段結(jié)束時顆粒的降落速度 凈重力（重力減去浮力）與流體阻力平衡時顆粒的降落速度 B11、在討論旋風(fēng)分離器分離性能時，分割直徑這一術(shù)語是指_。 旋風(fēng)分離器效率最高時的旋風(fēng)分離器的直徑 旋風(fēng)分離器允許的最小直徑 旋風(fēng)分離器能夠50%分離出來的顆粒的直徑 能保持滯流流型時的最大顆粒直徑 C12、在離心沉降中球形顆粒的沉降速度_。 只與dp, rp, r,uT, r, 有關(guān) 只與 dp，rp

5、，uT，r 有關(guān) 只與 dp，rp，uT，r ，g有關(guān) 只與 dp，rp，uT， r ，k 有關(guān) （題中 uT 氣體的圓周速度， r 旋轉(zhuǎn)半徑， k 分離因數(shù)） A13、降塵室沒有以下優(yōu)點_。 分離效率高 阻力小 結(jié)構(gòu)簡單 易于操作 A14、降塵室的生產(chǎn)能力_。 只與沉降面積A和顆粒沉降速度uT有關(guān) 與 A ， uT 及降塵室高度H有關(guān) 只與沉降面積 A 有關(guān) 只與 uT 和 H 有關(guān) A15、要除去氣體中含有的550的粒子。除塵效率小于75，宜選用 。A 除塵氣道 B 旋風(fēng)分離器 C 離心機 D 電除塵器 B16、一般而言，旋風(fēng)分離器長、徑比大及出入口截面小時，其效率 ，阻力 。 A 高 B

6、 低 C 大 D 小 A17、在長為Lm，高為Hm的降塵室中，顆粒的沉降速度為uT m/s，氣體通過降塵室的水平流速為u m/s，則顆粒能在降塵室內(nèi)分離的條件是：_。 A L/uH/uL B L/uTH/u C L/uTH/u D L/uH/uT D18、粒子沉降受到的流體阻力_。 恒與沉降速度的平方成正比 與顆粒的表面積成正比 與顆粒的直徑成正比 在滯流區(qū)與沉降速度的一次方成正比 D 只有第一種說法正確 只有第二種說法正確 A19、旋風(fēng)分離器的總的分離效率是指 _。 顆粒群中具有平均直徑的粒子的分離效率 顆粒群中最小粒子的分離效率 不同粒級（直徑范圍）粒子分離效率之和 全部顆粒中被分離下來的

7、部分所占的質(zhì)量分率 D20、降塵室的生產(chǎn)能力由_決定。 A 降塵室的高度和長度 B 降塵室的高度 C 降塵室的底面積 D 降塵室的體積 C二、填空題1、一球形石英顆粒，分別在空氣和水中按斯托克斯定律沉降，若系統(tǒng)溫度升高，則其在水中的沉降速度將 ，在空氣中的沉降速度將 。 答案：下降，增大2、在滯流(層流)區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的 次方成正比。 答案：23、降塵室的生產(chǎn)能力與降塵室的 和 有關(guān)。 答案：長度 寬度4、已知某沉降室在操作條件下的氣體流率為3600m3/h，沉降室長、寬、高尺寸為=5,則其沉降速度為 。答案：0.0675、在除去某粒徑的顆粒時，若降塵室的高度增加一倍，氣流速度

8、。 答案：減少一倍6、若降塵室的高度增加，則沉降時間 ，氣流速度 ，生產(chǎn)能力 。答案;增加；下降；不變7、一降塵室長8m，寬4m，高1.5m，中間裝有14塊隔板，隔板間距為0.1m?，F(xiàn)顆粒最小直徑為12m，其沉降速度為0.02 mm/s，欲將最小直徑的顆粒全部沉降下來， 則含塵氣體的最大流速不能超過 m/s。答案：1.68、在旋風(fēng)分離器中，某球形顆粒的旋轉(zhuǎn)半徑為0.4 m, 切向速度為15 m/s。當(dāng)顆粒與流體的相對運動屬層流時，其分離因數(shù)為 。答案:579、選擇旋風(fēng)分離器型式及決定其主要尺寸的根據(jù)是 ； ； 。 答案：氣體處理量，分離效率，允許壓降10、 通常， 非均相物系的離心沉降是在旋風(fēng)

9、分離器中進行， 懸浮物系一般可在旋液分離器或沉降離心機中進行。 答案：懸浮物系一般可在旋液分離器或沉降離心機中進行。氣固；液固11、一球形石英顆粒，在空氣中按斯托克斯定律沉降，若空氣溫度由20升至50，則其沉降速度將 。 下降 12、降塵室的生產(chǎn)能力與降塵室的 和 有關(guān)。 長度 寬度 13、降塵室的生產(chǎn)能力與降塵室的 無關(guān)。 高度 14、在除去某粒徑的顆粒時，若降塵室的高度增加一倍，則沉降時間 。 增加一倍 15、 在除去某粒徑的顆粒時，若降塵室的高度增加一倍，氣流速度 。 減少一倍 16、在除去某粒徑的顆粒時，若降塵室的高度增加一倍，生產(chǎn)能力 。不變 17、在滯流(層流)區(qū)，顆粒的沉降速度與

10、顆粒直徑的 次方成正比。 2 18、在湍流區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的 次方成正比。1/2 19、旋風(fēng)分離器性能的好壞，主要以 來衡量。 臨界粒徑的大小 20、離心分離設(shè)備的分離因數(shù)定義式為Kc= 。 uT2/gR （或ur/ut） 21、當(dāng)介質(zhì)阻力不計時，回轉(zhuǎn)真空過濾機的生產(chǎn)能力與轉(zhuǎn)速的 次方成正比。1/2 21、轉(zhuǎn)鼓沉浸度是 與 的比值(1) 轉(zhuǎn)鼓浸沉的表面積 轉(zhuǎn)鼓的總表面積22、將固體物料從液體中分離出來的離心分離方法中，最常見的有 和 。將固體物料從液體中分離出來的離心分離設(shè)備中，最常見的為 。離心過濾 離心沉降 離心機23、在Stokes區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的_次方成正比；

11、在牛頓區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的_次方成正比。 2 1/224、含塵氣體通過長為4m，寬為3m，高為1m的除塵室，已知顆粒的沉降速度為0.03m/s，則該除塵室的生產(chǎn)能力為 。0.36m3/s25降塵室與沉降槽均為氣固或液固兩相分離設(shè)備，它們的生產(chǎn)能力與該設(shè)備的_有關(guān)，與_無關(guān)。沉降面積 高度26旋風(fēng)分離器當(dāng)切向進口氣速相同時，隨著旋風(fēng)分離器的直徑越大，其離心分離因數(shù)越_；轉(zhuǎn)速不變，離心分離機隨著轉(zhuǎn)鼓直徑的增大其離心分離因數(shù)越_。，小 大；27顆粒的球形度（形狀系數(shù)）的定義式為：_；顆粒的比表面積的定義式為a_。與非球形顆粒體積相等的球的表面積/非球形顆粒的表面積，S/V；28除去液體中混

12、雜的固體顆粒，在化工生產(chǎn)中可以采用_、_、_等方法（列舉三種方法）。重力沉降 離心沉降 過濾；29密度為p的球形顆粒在斯托克斯區(qū)沉降，已知顆粒在水中和空氣中的沉降速度分別為u1和u2，則u1/u2_。(p-H2o)/H2o×air/(p-air)30已知旋風(fēng)分離器的平均旋轉(zhuǎn)半徑為0.5m ，氣體的切向進口速度為20m/s， 那么該分離器的分離因數(shù)為_。81.5531分離因數(shù)的定義式為K_。r2/g 或u2/gr8含塵氣體通過長為4m，寬為3m，高為1m的除塵室，已知顆粒的沉降速度為0.03m/s，則該除塵室的生產(chǎn)能力為_m3/s。0.36m3/s 31氣體通過顆粒床層時，隨流速從小到

13、大可能出現(xiàn)的三種狀況是:_、_、_。固定床狀態(tài)，流化床狀態(tài)，顆粒輸送狀態(tài)；32當(dāng)顆粒層處于流化階段，床層的壓降約等于_。單位床層面積上的顆粒群的凈重力33選擇（或設(shè)計）旋風(fēng)分離器時要依據(jù)_、_和_。含塵氣體流量 要求的分離效率 允許的壓強降；34流化床中出現(xiàn)的不正常現(xiàn)象有_和_。騰涌 溝流35床層空隙率的定義是：_(用文字表達)。時所受的阻力（曳力）由兩部分構(gòu)成，即_和_。= (床層體積顆粒所占體積)/床層體積， 表面阻力（表面曳力），形體阻力（形體曳力）35. 含細小顆粒的氣流在降塵室內(nèi)除去小粒子(沉降在斯托克斯區(qū)), 正常情況下能100%除去 50mm的粒子，現(xiàn)氣體處理量增大一倍，原降塵室

14、能100%除去的最小粒徑為_D_。 A 2×50 mm B （1/2）×50 mm C 50 mm D ×50 mm36.氣體通過流化床的壓降，在空塔（空床）速度u增加時，_D_。 A 與u成平方關(guān)系增加 B 與u成1.75次方關(guān)系增加 C 與u成正比 D 與u無關(guān)三問答題1998-流化床的壓降與哪些因素有關(guān)流化床的壓降等于單位界面床內(nèi)固體的表觀重量（即重量浮力），它與氣速無關(guān)而始終保持定值。1998-斯托克斯定律區(qū)的沉降速度與各物理量的關(guān)系如何？應(yīng)用的前提是什么？顆粒的加速段在什么條件下可忽略不計？Re<2顆粒很小，很小1999-2007-因某種原因使進入

15、降塵室的含塵氣體溫度升高，若氣體質(zhì)量及含塵情況不變，降塵室出口氣體的含塵量將有何變化？原因何在？含塵量升高。原因：氣體黏度隨溫度升高而增加，沉降速度減小，沉降時間增加；溫度升高，密度變小，氣體質(zhì)量不變則體積流量增加，停留時間減少。2000-評價旋風(fēng)分離器性能的主要指標(biāo)有哪兩個？分離效率；氣體經(jīng)過旋風(fēng)器的壓降2001-簡述旋風(fēng)分離器性能指標(biāo)中分割直徑dpc的概念通常指經(jīng)過旋風(fēng)分離器后能被除下50%的顆粒直徑 2002-什么是顆粒的自由沉降速度當(dāng)小顆粒在靜止氣流中降落時，隨降落速度的增加，顆粒與空氣的摩擦阻力相應(yīng)增大，當(dāng)阻力增大到等于重力與浮力之差時，顆粒所受合力為零，加速度為零，此后顆粒即以加速

16、度為零時的瞬時速度等速降落，此時顆粒的降落速度稱為自由沉降速度（Ut）2003-實際流化現(xiàn)象有哪兩種，通常各自發(fā)生于什么系統(tǒng)散式流化，發(fā)生于液-固系統(tǒng)；聚式流化，發(fā)生于氣-固系統(tǒng)2004-何謂流化床層的內(nèi)生不穩(wěn)定性，如何抑制（提高流化質(zhì)量的常用措施）？床內(nèi)某局部區(qū)域空穴的惡性循環(huán)。增加分布板阻力；加內(nèi)部構(gòu)件；采用用小直徑寬分布的顆粒；采用細顆粒高氣速的流化床2005-對于非球形顆粒，當(dāng)沉降處于斯托克斯定律區(qū)時，試寫出顆粒的等沉降速度當(dāng)量直徑de的計算式2006-氣體中含有12微米直徑的固體顆粒，應(yīng)選用哪一種氣固分離方法？ 采用袋濾器指導(dǎo)除去液體中混雜的固體顆粒一般可采用什么方法，需要用到什么設(shè)

17、備 沉降、過濾、離心分離 沉降槽、過濾機、離心機 注：液固分離最常規(guī)方法是過濾。顆粒直徑小于1-2微米的分離問題屬于困難問題。對于這類問題采用絮凝等特殊方法采用離心沉降；更小的顆粒需要采用管式高速離心機；反之較大的顆?？刹捎弥亓Τ两祷蛐鞣蛛x器。 氣固分離最常規(guī)方法是旋風(fēng)分離。一般能分離5-10微米，良好可達2微米。更小的屬較難分離，需要采用袋濾器；更細的顆粒需采用電除塵器。1-曳力系數(shù)是如何定義的？它與哪些因素有關(guān)？與Rep=、有關(guān)2-重力降塵室的氣體處理量與哪些因素有關(guān)？降塵室的高度是否影響氣體處理量？沉降室底面積和沉降速度不影響。高度小會使停留時間短，但沉降距離也短了3-為什么旋風(fēng)分離器

18、處于低氣體負(fù)荷下操作是不適宜的？錐底為何須有良好的密封？低負(fù)荷時，沒有足夠的離心力錐底往往負(fù)壓，若不密封會漏入氣體且將顆粒帶起4-廣義流態(tài)化和狹義流態(tài)化的各自含義是什么？狹義流態(tài)化指操作氣速u小于ut的流化床，廣義流化床則包括流化床，載流床和氣力輸送5-氣力輸送有哪些主要優(yōu)點？系統(tǒng)可密閉；輸送管線設(shè)置比鋪設(shè)道路更方便；設(shè)備緊湊，易連續(xù)化、自動化；同時可進行其他單元操作6-表面曳力，形體曳力剪力在流動方向上的分力延整個顆粒表面積分，得該顆粒所受剪力在流動方向上的總合壓力在流動方向上的分力延整個顆粒表面積分，得該顆粒所受剪力在流動方向上的總合7-牛頓區(qū)500<Rep<2×10

19、5,形體曳力占重要地位，表面曳力可忽略。曳力系數(shù)不再隨Rep而變（），曳力與流速的平方成正比，即服從平方定律8-離心分離因數(shù)同一顆粒所受離心力與重力之比，反映離心分離設(shè)備性能的重要指標(biāo) 9-總效率被除下的顆粒占氣體進口總的顆粒的質(zhì)量分率，不能準(zhǔn)確地代表旋風(fēng)分離器的分離性能10-流化床的特點優(yōu)點：很易獲得均勻的溫度；恒定的壓降缺點：不均勻的接觸，對實際過程不利，可能導(dǎo)致騰涌或節(jié)涌，和溝流三、計算題1、某一鍋爐房的煙氣沉降室，長、寬、高分別為11×6×4 m，沿沉降室高度的中間加一層隔板，故塵粒在沉降室內(nèi)的降落高度為2m。煙氣溫度為150，沉降室煙氣流量12500m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)

20、）/ h，試核算沿降室能否沉降35m以上的塵粒。 已知塵粒 = 1600 kg/m3，煙氣 = 1.29 kg/m，煙氣 = 0.0225cp解： 設(shè)沉降在滯流狀態(tài)下進行，Re 1，且因 塵粒>>煙氣，故斯托克斯公式可簡化為： u0 = d塵粒2塵粒g/18煙氣 = (35×10-6)2×1600×9.81/ (18×2.25×10-5) = 0.0474 m/s 檢驗：Re = d塵粒u0煙氣/煙氣 = 35×10-6×0.0474×1.29/(2.25×10-5) = 0.0952 故采用

21、計算式正確，則35mm以上粒子的沉降時間為： 沉降 = 2/0.0474 = 42.2s 又，煙氣流速u = (12500/(4×6×3600)×（273+150）/273 = 0.224 m/s 煙氣在沉降室內(nèi)停留時間：停留 = 11/0.224 = 49.1s即停留沉降 35mm以上塵粒可在該室沉降2、有一降塵室，長6m，寬3m，共20層，每層100mm，用以除去爐氣中的礦塵，礦塵密度，爐氣密度，粘度0.035 mPa.s，現(xiàn)要除去爐氣中10以上的顆粒，試求：（1）為完成上述任務(wù)，可允許的最大氣流速度為多少？（2）每小時最多可送入爐氣若干？（3）若取消隔板，為

22、完成任務(wù)該降塵室的最大處理量為多少？  解：（1）設(shè)沉降區(qū)為滯流，則 因為 則 假設(shè)正確由降塵室的分離條件，有 （2）=6052.3（3） 可見加隔板可提高生產(chǎn)能力，但隔板間距不能過小，過小會影響出灰和干擾沉降。3、 一降塵室長5m，寬3m，高4m，內(nèi)部用隔板分成20層，用來回收含塵氣體中的球形固體顆粒，操作條件下含塵氣體的流量為36000，氣體密度粘度。塵粒密度，試求理論上能100%除去的最小顆粒直徑。解：降塵室總面積 生產(chǎn)能力的計算式為 注意式中 u0 為能 100% 除去的最小顆粒的沉降速度，而A應(yīng)為總沉降面積。解出 設(shè)沉降區(qū)為層流，則有 = 驗算Re0 = 故假設(shè)正

23、確4.兩顆直徑不同的玻璃球分別在水中和空氣中以相同的速度自由沉降。已知玻璃球的密度為2500kg/m3，水的密度為998.2kg/m3，水的粘度為1.005´10-3Pa×s，空氣的密度為1.205kg/m3，空氣的粘度為1.81´10-5Pa×s。（1）若在層流區(qū)重力沉降，則水中顆粒直徑與空氣中顆粒直徑之比為 B 。A8.612 B9.612 C10.612 D11.612（2）若在層流區(qū)離心沉降，已知旋風(fēng)分離因數(shù)與旋液分離因數(shù)之比為2，則水中顆粒直徑與空氣中顆粒直徑之比為 D 。A10.593 B11.593 C12.593 D13.593解：(1)

24、 由 得 所以 (2) 由 ，得 ，所以 5、某一球形顆粒在空氣中自由重力沉降。已知該顆粒的密度為5000kg/m3，空氣的密度為1.205kg/m3，空氣的粘度為1.81´10-5Pa×s。則(1) 在層流區(qū)沉降的最大顆粒直徑為 B ´10-5m。A3.639 B4.639 C5.639 D6.639(2) 在湍流區(qū)沉降的最小顆粒直徑為 C ´10-3m。A1.024 B1.124 C1.224 D1.324解：(1) 由 得 而 所以 (2) 由 得 所以 6、采用降塵室回收常壓爐氣中所含球形固體顆粒。降塵室底面積為10，高1.6m。操作條件下氣體密

25、度為0.5kg/m3，粘度為，顆粒密度為3000 kg/m3。氣體體積流量為5m3/s。試求：（1）可完全回收的最小顆粒直徑；（2）如將降塵室改為多層以完全回收20的顆粒，求多層降塵室的層數(shù)及板間距。解：（1）設(shè)沉降運動處在層流區(qū)，則能完全回收的最小顆粒直徑：校核：最小顆粒的沉降速度：，近似認(rèn)為沉降運動處于層流區(qū)。（2）20的顆粒也要能全部回收，所需要的降塵面積可按下式計算（既然直徑為的顆粒尚能處于層流區(qū)，則20的顆粒沉降也一定處在層流區(qū)）：需要降塵面積為153，所以降塵室應(yīng)改為16層（15塊隔板），實際降塵面積為160。層間距為0.16m。 點評：就設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)而言，降塵室的處理量主要取決于其底面積而與高度無關(guān)；由本題可以看出，當(dāng)處理量一定時，完全分離出更小的的粒徑就必須擴大降塵室的底面積，這是通過多層結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的。7、某一鍋爐房的煙氣沉降室，長、寬、高分別為11×6×4 m，沿沉降室高度的中間加一層隔板，故塵粒在沉降室內(nèi)的降落高度為2m。煙氣溫度為150，沉降室煙氣流量12500m3標(biāo)準(zhǔn)）/ h，試核算沿降室能否沉降35m以上的塵粒。 已知塵粒 = 1600 kg/m3，