非均相物系分離習(xí)題

1、第三章非均相物系分離習(xí)題習(xí)題1： 球形顆粒在靜止流體中作重力沉降，經(jīng)歷_和_兩個(gè)階段。沉降速度是指_階段，顆粒相對(duì)于流體的運(yùn)動(dòng)速度。答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)加速運(yùn)動(dòng) 等速運(yùn)動(dòng) 等速運(yùn)動(dòng)（每個(gè)空1分，共3分）習(xí)題2： 在滯留區(qū)，球形顆粒的沉降速度與其直徑的_次方成正比；而在湍流區(qū)，與其直徑的_次方成正比。答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)2 1/2（每個(gè)空1分，共2分） 習(xí)題3： 降塵室內(nèi)，顆?？杀环蛛x的必要條件是_；而氣體的流動(dòng)應(yīng)控制在_流型。 答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)氣體在室內(nèi)的停留時(shí)間應(yīng)顆粒的沉降時(shí)間。(2分)滯流 （1分）（共3分）習(xí)題4： 在規(guī)定的沉降速度 條件下，降塵室的生產(chǎn)能力只取決于_而與其_無關(guān)。答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)降塵室

2、底面積 (2分)高度 （1分）（共3分）習(xí)題5： 除去氣流中塵粒的設(shè)備類型有_、_、_等。答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)降塵室慣性除塵旋風(fēng)分離器 （每個(gè)空1分，共3分）習(xí)題6： 過濾常數(shù)是由_及_決定的常數(shù)；而介質(zhì)常數(shù)與是反映_的常數(shù)。答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)物料特定 過濾壓強(qiáng)差 過濾介質(zhì)阻力大小 （每個(gè)空1分，共3分）習(xí)題7： 工業(yè)上應(yīng)用較多的壓濾型間歇過濾機(jī)有_與_；吸濾型連續(xù)操作過濾機(jī)有_。答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)板框壓濾機(jī) 加壓葉濾機(jī) 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī) （每個(gè)空1分，共3分）習(xí)題8： 根據(jù)分離方式（或功能），離心機(jī)可分為_、_和_三種基本類型；而據(jù)分離因數(shù)的大小，離心機(jī)可分為_、_和_。答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)過濾式 沉降式 分離式

3、 常速離心機(jī) 高速離心機(jī) 超高速離心機(jī) （每個(gè)空1分，共6分）習(xí)題9： 過濾操作有_和_兩種典型方式。答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)恒壓過濾 恒速過濾 （每個(gè)空1分，共2分）習(xí)題10： 在重力場(chǎng)中，固體顆粒在靜止流體中的沉降速度與下列因素?zé)o關(guān)的是（ ）。 （A）顆粒幾何形狀 （B）顆粒幾何尺寸 （C）顆粒與流體密度 （D）流體的流速答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(D) （2分）習(xí)題11： 含塵氣體通過長(zhǎng)4m，寬3m，高1m的降塵室，已知顆粒的沉降速度為0.25m/s，則降塵室的生產(chǎn)能力為（ ）。 （A）3m3/s （B）1m3/s （C）0.75m3/s （D）6m3/s答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(A) （2分）習(xí)題12： 某粒徑的顆粒

4、在降塵室中沉降，若降塵室的高度增加一倍，則該降塵室的生產(chǎn)能力將（）。 （A）增加一倍 （B）為原來的1/2 （C）不變 （D）不確定答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(C) （2分）習(xí)題13： 粒徑分別為16和8的兩種顆粒在同一旋風(fēng)分離器中沉降，沉降在滯流區(qū)，則兩種顆粒的離心沉降速度之比為（）。 （A）2 （B）4 （C）1 （D）1/2答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(B) （2分）習(xí)題14： 以下表達(dá)式中正確的是（）。（A） 過濾速率與過濾面積的平方成正比 （B） 過濾速率與過濾面積成正比（C） 過濾速率與所得濾液體積成正比 （D） 過濾速率與虛擬濾液體積成正比答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(A) （2分）習(xí)題15： 在轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)上過濾某

5、種懸浮液，若將轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速提高一倍，其他條件保持不變，則生產(chǎn)能力將為原來的（）。 （A）2倍 （B）倍 （C）4倍 （D）1/2 答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(B) （2分）習(xí)題16： 球形顆粒在靜止流體中自由沉降，當(dāng)在10-4 1時(shí)，沉降速度可用（）計(jì)算。 （A）斯托克斯公式 （B）艾侖公式 （C）牛頓公式答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(A) （2分）習(xí)題17： 球形顆粒在靜止流體中作自由沉降時(shí)，其沉降速度可用斯托克斯公式計(jì)算。 （ ） 答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)() （1分）習(xí)題18： 過濾操作屬于定態(tài)操作。（ ）答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)() （1分）習(xí)題19： 粒子所在位置上的慣性離心力場(chǎng)強(qiáng)度與重力場(chǎng)強(qiáng)度之比，稱為離心分離因數(shù)。（ ） 答案與

6、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)() （1分）習(xí)題20： 球形微粒在靜止流體中作自由沉降，計(jì)算其沉降速度時(shí)，必須采用試差法，而且這是唯一的方法。（ ）答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)() （1分）習(xí)題21： 提高離心機(jī)分離因數(shù)的基本途徑是增加轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速。（ ） 答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)() （1分）習(xí)題22： 在降塵室里，顆?？杀环蛛x的必要條件是顆粒的沉降時(shí)間應(yīng)大于或等于氣體在室內(nèi)的停留時(shí)間。（ ） 答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)() （1分）習(xí)題23： 離心沉降速度與重力沉降速度的主要區(qū)別之一是不是定值，而則是恒定的。（ ） 答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)() （1分）習(xí)題24： 連續(xù)過濾機(jī)中進(jìn)行的過濾都是恒壓過濾，間歇過濾機(jī)中也多為恒壓過濾。（ ） 答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)() （

7、1分）習(xí)題25： 球形顆粒在靜止流體中作重力沉降時(shí)都受到哪些力的作用？它們的作用方向如何？答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)答：球形顆粒在靜止流體中作重力沉降時(shí)，將受到三個(gè)力的作用，即重力、浮力與阻力。 （2分）作用方向是重力向下，其余兩個(gè)力向上。（2分） （共4分）習(xí)題26： 簡(jiǎn)述評(píng)價(jià)旋風(fēng)分離器性能的主要指標(biāo)。答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)答：在滿足氣體處理量（即生產(chǎn)能力）的前提下，評(píng)價(jià)旋風(fēng)分離器性能的主要指標(biāo)是塵粒的分離效率及氣體經(jīng)過旋風(fēng)分離器的壓強(qiáng)降。（3分）習(xí)題27： 影響旋風(fēng)分離器性能最主要的因素可歸納為哪兩大類？為什么工業(yè)上廣泛采用旋風(fēng)分離器組操作？答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)答：影響旋風(fēng)分離器性能的因素是多方面的，其中最主要的因

8、素可歸納為物系性質(zhì)與操作條件兩大類。（2分）因?yàn)閷?duì)于同一結(jié)構(gòu)型式的旋風(fēng)分離器來說，減少尺寸有利于分離，所以當(dāng)氣體處理量很大，又要求較高的分離效果時(shí)，常采用旋風(fēng)分離器組操作。（3分） （共5分）習(xí)題28： 簡(jiǎn)述選擇旋風(fēng)分離器的主要依據(jù)。答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)答：主要依據(jù)有三個(gè)方面：（1）含塵氣體的處理量（或生產(chǎn)能力）（1分）（2） 允許的壓強(qiáng)降。（1分）（3）要求達(dá)到的分離效率。（1分） （共3分）習(xí)題29： 簡(jiǎn)述何謂餅層過濾？其適用何種懸浮液？答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)答：餅層過濾是指固體物質(zhì)沉降于過濾介質(zhì)表面而形成濾餅層的操作。（2分） 它適用于處理固體含量較高（固相體積分?jǐn)?shù)約在1%以上）的懸浮液。（2分） （

9、共4分）習(xí)題30： 何謂膜過濾？它又可分為哪兩類？答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)答：膜過濾是利用膜孔隙的選擇透過性進(jìn)行兩相分離的技術(shù)。（2分） 它又可分為微孔過濾和超濾兩類。（2分） （共4分）習(xí)題31： 簡(jiǎn)述工業(yè)上對(duì)過濾介質(zhì)的要求及常用的過濾介質(zhì)種類。答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)答：對(duì)過濾介質(zhì)的要求是：它應(yīng)具有流動(dòng)阻力小和足夠的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)還應(yīng)具有相應(yīng)的耐腐蝕性和耐熱性。（3分） 種類有：織物介質(zhì)、堆積介質(zhì)、多孔固體介質(zhì)及多孔膜。（2分） （共5分）習(xí)題32： 簡(jiǎn)述提高連續(xù)過濾機(jī)生產(chǎn)能力的措施。答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)答：措施有：適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速和浸沒度，加大過濾常數(shù)(增大真空度或降低濾液粘度)等。 （每個(gè)措施1分，共3分）習(xí)題33

10、： 何謂過濾機(jī)的生產(chǎn)能力？寫出間歇過濾機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算式。答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)答：過濾機(jī)的生產(chǎn)能力通常是指單位時(shí)間內(nèi)獲得的濾液量，也有按濾餅產(chǎn)量或?yàn)V餅中固體物料的產(chǎn)量來計(jì)算的。（3分）過濾機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算式： (2分)（共5分）習(xí)題34： 用落球法測(cè)定某液體的粘度（落球粘度計(jì)），將待測(cè)液體置于玻璃容器中測(cè)得直徑為6.35的鋼球在此液體內(nèi)沉降200所需的時(shí)間為7.32 ,已知鋼球的密度為7900 ，液體的密度為1300 。試計(jì)算液體的粘度。答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)解：（1）鋼球的沉降速度 （1分） （2）假設(shè)沉降在滯留區(qū)，則可用斯托克斯公式計(jì)算： （3分） （3）核算流型： 故假設(shè)成立，求出的有效。（2分）習(xí)題

11、35： 密度為1850 的固體顆粒，在50和20水中，按斯托克斯定律作自由沉降時(shí)，（1）它們沉降速度的比值是多少？（2）若微粒直徑增加一倍在同溫度水中作自由沉降時(shí)，此時(shí)沉降速度的比值又為多少？答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)解：（1）由附錄查出有關(guān)溫度下水的性質(zhì)：20時(shí)，密度=998 ，粘度=1.00510-3 Pas （1分） 50時(shí)，=998 ，=0.549410-3 Pas （1分） （3分） （2）此時(shí)，d=2d，s，均相同；據(jù)可得： （3分）習(xí)題36： 擬采用底面積為14的降沉室回收常壓爐氣中所含的球形固體顆粒。操作條件下氣體的密度為0.75，粘度為2.610-5Pas；固體的密度為3000；要求生產(chǎn)

12、能力為2.0，求理論上能完全捕集下來的最小顆粒直徑 。答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)解：（1）在該降塵室內(nèi)能完全分離出來的最小顆粒的沉降速度為： （1分） （2） 假設(shè)沉降在滯流區(qū)，則可用斯托克斯公式求。 （3分） （3分）校核沉降流型故原假設(shè)正確，求出的有效。 （2分）習(xí)題37： 若鉛微粒（=7800） 和石英微粒（=2600）以同一沉降速度在（1）空氣中（2）水中作自由沉降，假設(shè)沉降在滯流區(qū)。分別求它們的直徑之比。取水的密度為1000。答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)解：（1）在空氣中作自由沉降，由于空氣 故空氣可略，即 -空氣 由斯托克斯公式可得 （1分）設(shè)鉛微粒下標(biāo)為1，石英微粒下標(biāo)為2?？傻茫?（3分）（2）在水中作

13、自由沉降，可得： （3分）習(xí)題38：用一多層降塵室以除去爐氣中的礦塵。礦塵最小粒徑為8，密度為4000。降塵室內(nèi)長(zhǎng)4.1，寬1.8，高4.2，氣體溫度為427，粘度為3.410-5Pas，密度為0.5，若每小時(shí)的爐氣量為2160標(biāo)準(zhǔn)。試求降塵室內(nèi)的隔板間距及層數(shù)。答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)解：（1）操作條件下爐氣處理量為： （2分）（2）假設(shè)沉降在滯流區(qū)，可求出ut （2分）而氣體水平通過速度 （1分）（3）層數(shù)n （2分）（4）隔板間距h 可得： （1分）（5）核算顆粒沉降和氣體流動(dòng)是否都在滯流區(qū) 在滯流區(qū) （1分） （1分）氣體流動(dòng)的Re為： 在滯流區(qū)。故降塵室計(jì)算合理，結(jié)果有效。（1分）習(xí)題39：采

14、用標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器除去爐氣中的球形顆粒。要求旋風(fēng)分離器的生產(chǎn)能力為2.0m3，直徑D為0.4m，適宜的進(jìn)口氣速為20m/s。爐氣的密度為0.75kg/m3，粘度為2.610-5Pas（操作條件下的），固相密度為3000kg/m3，求（1）需要幾個(gè)旋風(fēng)分離器并聯(lián)操作；（2） 臨界粒徑dc；（3）分割直徑d50；（4）壓強(qiáng)降P。答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)解：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器，h=D/2，B=D/4，Ne=5，=8 （教材上冊(cè)P125）（1） 并聯(lián)旋風(fēng)分離器數(shù)n：?jiǎn)闻_(tái)旋風(fēng)分離器的生產(chǎn)能力為： (Vs)單=hBui=(0.42/8)20=0.40m3/s（2分）n=Vs/ (Vs)單 =2.0/0.40=5

15、（1分）（2）求臨界粒徑dcB=D/4=0.4/4=0.1m，Ne=5，代入下式： （2分）（3）分割直徑d50 （2分）（4）壓強(qiáng)降P （2分）習(xí)題40：某淀粉廠的氣流干燥器每小時(shí)送出10000m3帶有淀粉的熱空氣，擬采用擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器收取其中的淀粉，要求壓強(qiáng)降不超過1250pa已知?dú)怏w密度為1.0Kg/m3,試選擇合適的型號(hào)。答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)解：題中已規(guī)定采用擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器，則其型號(hào)可由其生產(chǎn)能力表中來選。題中熱空氣的允許壓強(qiáng)降為1250pa,需要進(jìn)行校正。 （2分）從教材上冊(cè)P131表3-3中查出5號(hào)擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器（直徑為D=525mm）在1570pa的壓強(qiáng)降下操作時(shí)，生產(chǎn)能力為50

16、00m3/h現(xiàn)在要達(dá)到10000m3/h的生產(chǎn)能力，可采用兩臺(tái)并聯(lián)。（也可采取其他的同樣合理的選擇）（4分）習(xí)題41： 在恒定壓差下用尺寸為的一個(gè)濾框（過濾面積為0.806m2）對(duì)某懸浮液進(jìn)行過濾。已測(cè)出過濾常數(shù)濾餅體積與濾液體積之比為0.1，設(shè)介質(zhì)阻力可略，求1、當(dāng)濾框充滿濾餅時(shí)可得多少濾液？ 2、所需過濾時(shí)間。答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 求濾液量V濾餅體積：（2分） 題給濾液體積： （2分） 求過濾時(shí)間當(dāng)介質(zhì)阻力可略時(shí)， （1分） （3分）習(xí)題42： 用板框壓濾機(jī)在9.81104pa恒壓差下過濾某種水懸浮液。要求每小時(shí)處理料漿8m3。已測(cè)的1m3濾液可得濾餅0.1m3,過濾方程式為：（單位為s）求過濾

17、面積A 恒壓過濾常數(shù)K、qe、e答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 過濾面積A由題給： （3分）代入題給過濾方程：解出：A=5.782m3（3分） 求過濾常數(shù)K、qe、e 把題給過濾方程與恒壓過濾方程相比較，可得K=510-4m3/s； 2Ve=1m3； 故Ve=0.5m3 （2分）qe=Ve/A= （1分） （1分）習(xí)題43： 某板框式壓濾機(jī)，在表壓為2101.33103pa下以恒壓操作方式過濾某懸浮液，2小時(shí)后得濾液10m3；過濾介質(zhì)阻力可略，求若操作時(shí)間縮短為1小時(shí)，其他情況不變，可得多少濾液？ 若表壓加倍，濾餅不可壓縮，2小時(shí)可得多少濾液？答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 介質(zhì)阻力可略時(shí)，有的恒壓過濾方程式，題給其他情況不

18、變，懸浮液不變，不變，則有： K、A不變，故有：（2分） 因 改變，恒壓過濾方程為：（1分）而 K、A不變（1分）可得：（2分）習(xí)題44： 某板框式壓濾機(jī)的過濾面積為0.2m2，在壓差下以恒壓操作過濾一種懸浮液，2小時(shí)后得濾液4m3,介質(zhì)阻力可略，濾餅不可壓縮，求：若過濾面積加倍，其他情況不變，可得多少濾液？若在原壓差下過濾2小時(shí)后用0.5m3的水洗滌濾餅，需多長(zhǎng)洗滌時(shí)間？答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)原工況下的過濾常數(shù)K為：（介質(zhì)阻力可略） （2分） 過濾面積加倍，其他情況不變可得濾液量： （2分） 求洗滌時(shí)間對(duì)于板框壓濾機(jī)， （ 2分）因介質(zhì)阻力可略，故Ve=0,題給Vw=0.5m3 代入后可得： （ 2

19、分）習(xí)題45： 用板框式壓濾機(jī)在2.95105pa的壓強(qiáng)差下，過濾某種懸浮液。過濾機(jī)的型號(hào)為BMS20/635-25，共26個(gè)框?，F(xiàn)已測(cè)得操作條件下的過濾常數(shù)K=1.1310-4m2/s，qe=0.023m3/m2，且1m3濾液可得濾餅0.020m3求： 濾餅充滿濾框所需的過濾時(shí)間。若洗滌時(shí)間為0.793h，每批操作的輔助時(shí)間為15min，則過濾機(jī)的生產(chǎn)能力為多少？答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 過濾時(shí)間過濾面積為： （ 1分）濾餅體積為： （ 1分）濾液體積為： （ 1分） 而q=V/A=13.10/20.98=0.624m3/m2 （ 1分）過濾時(shí)間（ 2分） 生產(chǎn)能力Q操作周期T=Q+Qw+QD=370

20、0+0.7933600+1560=7455s （ 1分）Q （ 1分）習(xí)題46： 現(xiàn)用一臺(tái)GP5-1.75型轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)（轉(zhuǎn)鼓直徑為1.75m，長(zhǎng)度0.98m，過濾面積5m2，浸沒角120o）在66.7Kpa真空度下過濾某種懸浮液。已知過濾常數(shù)K=5.1510-6m2/s，每獲得1m3濾液可得0.66m3濾餅，過濾介質(zhì)阻力忽略，濾餅不可壓縮，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為1r/min求過濾機(jī)的生產(chǎn)能力及轉(zhuǎn)筒表面的濾餅厚度。答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（1）生產(chǎn)能力Q轉(zhuǎn)筒過濾面積 （1分）轉(zhuǎn)筒浸沒度 （1分）介質(zhì)阻力可忽略時(shí)，可用下式計(jì)算Q：Q（ 2分）（2）求濾餅厚度L轉(zhuǎn)筒每轉(zhuǎn)一周獲得的濾液量為： （ 1分） （ 1分）厚度

21、 （ 1分）習(xí)題47： 密度為2400Kg/m3的球形粒子在20的空氣中作自由沉降。求服從斯托克斯定律的最大顆粒直徑；服從牛頓定律的最小顆粒直徑。已查出20空氣的密度為1.205Kg/m3。粘度為1.8110-5pa.s答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 服從斯托克斯定律的最大顆粒直徑，服從滯流沉降區(qū)的上限值K=2.62 （1分）由可得dmax= （3.5分）服從牛頓定律的最小顆粒直徑,服從牛頓定律的下限值K=69.1 （1分）同理可得：dmin= （1.5分）習(xí)題48： 擬在9.81103Pa的恒定壓強(qiáng)差下過濾懸浮液。濾餅為不可壓縮，其比阻r為1.331010 1/m2，濾餅體積與濾液體積之比為0.333m3/m3，濾液的粘度為1.010-3Pa.S；且過濾介質(zhì)阻力可略，求：（1）每平方米過濾面積上獲得1.5m3濾液所需的過濾時(shí)間，（2）若將此過濾時(shí)間延長(zhǎng)一倍可以再獲得多少濾液？答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)解：（1）求 由題給條件可得，單位面積上所得濾液量q =1.5m3/m2 （1分） 求K，題給濾餅為不可壓縮，則S=0，r = r=常數(shù)，代入已知量則： (3分)求當(dāng)過濾介質(zhì)可略時(shí)，q2=k，則有 （1.5分） 過濾時(shí)間加倍時(shí)，增加的濾液量 （1分） （1.5分） 增加的濾液量為：即每平方米過濾面積上將再得0.62m3 濾液。