習(xí)題3-機(jī)械分離

#一、填空題1、（2分）在長(zhǎng)為L(zhǎng)m、高為Hm的降塵室中，顆粒的沉降速度為utm/s,氣體通過(guò)降塵室的水平流速為um/s,則顆粒能在降塵室內(nèi)分離的條件是2、（4分）用旋風(fēng)分離器來(lái)分離含塵氣體中的塵粒，若進(jìn)口氣速增加，則分離效率，其壓降。答：提高、增加。3、（2分）某懸浮液在離心機(jī)內(nèi)進(jìn)行離心分離時(shí)，若微粒的離心加速度達(dá)到9807m?s-2，則離心機(jī)的分離因數(shù)等于答：10004、（2分）在旋風(fēng)分離器中，某球形顆粒的旋轉(zhuǎn)半徑為0.4m,切向速度為15m?s-i。當(dāng)顆粒與流體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)屬層流時(shí)，其分離因數(shù)K為。c答：575、（3分）某板框壓濾機(jī)的框的尺寸為：長(zhǎng)x寬x厚=810x810x25mm，若該壓濾機(jī)有10塊框,其過(guò)濾面積約為m2。答：13.126、（2分）在相同的操作壓力下，加壓葉濾機(jī)的洗滌速率與最終過(guò)濾速率之比應(yīng)為答：17、（2分）在相同的操作壓力下，當(dāng)洗滌液與濾液的粘度相同時(shí)，真空轉(zhuǎn)筒過(guò)濾機(jī)的洗滌速率（）W與最終過(guò)濾速率（）F的比值為diWdiF答：18、（3分）用板框過(guò)濾機(jī)過(guò)濾某種懸浮液。測(cè)得恒壓過(guò)濾方程為q2+0.02q=4x10-59（3的單位為s）,貝卩K為m2/s,qe為m3/m2，9?為s。答：4x10-5，0.01，2.59、某板框壓濾機(jī)，恒壓過(guò)濾1h得濾液10m3，停止過(guò)濾用2m3清水橫穿洗滌（清水黏度與濾液黏度相同），為得到最大生產(chǎn)能力，輔助時(shí)間應(yīng)控制在h（過(guò)濾介質(zhì)阻力忽略不計(jì)）。答：2.610、降塵室生產(chǎn)能力僅與其及顆粒的有關(guān)。表達(dá)旋風(fēng)分離器性能TOC\o"1-5"\h\z的顆粒的臨界直徑是指。答：降塵室的底面積，沉降速度，能完全分離下來(lái)的最小顆粒粒徑。11、在長(zhǎng)為L(zhǎng)高為H的降塵室中，顆粒沉降速度u°,氣體通過(guò)降塵室的水平速度為u,則顆粒在降塵室內(nèi)沉降分離的條件，若該降塵室增加2層水平隔板，則其生產(chǎn)能力為原來(lái)的倍。HL答：<，3uu012、用一板框過(guò)濾機(jī)過(guò)濾某懸浮液，其最終過(guò)濾速率為0.02m3/s，然后用同樣黏度的洗滌液橫穿洗滌濾餅，則洗滌速度等于；若采用真空過(guò)濾機(jī)，其最終過(guò)濾速率也為0.02m3/s則洗滌速率等于。（洗滌壓差與最終過(guò)濾壓差相同）答：0.005m3/s，0.02m3/s13、含塵氣體通過(guò)長(zhǎng)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。答：0.36m3/s14、在板框過(guò)濾機(jī)中，若濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力不計(jì)，當(dāng)過(guò)濾壓差增加一倍時(shí)，其過(guò)濾速率為原來(lái)的倍。

15、某板框過(guò)濾機(jī)，在一恒定的操作壓差下，過(guò)濾某一水懸浮液。經(jīng)2h后，濾渣剛好充滿濾框，得濾液為15m3。則它第一個(gè)小時(shí)濾出的濾液。（過(guò)濾介質(zhì)阻力忽略不計(jì)）答：10.6m316、某降塵室有3層隔板（板厚不計(jì)），設(shè)氣流均布并為層流流動(dòng)，顆粒沉降處于斯托克斯區(qū)，已知理論上能100%除去的顆粒直徑為60pm，則能90%除去的顆粒直徑為。答：57pm17、在操作壓力相同條件下，當(dāng)濾液黏度與洗滌液黏度相同時(shí)，葉濾機(jī)洗滌速率dV17、在操作壓力相同條件下，當(dāng)濾液黏度與洗滌液黏度相同時(shí)，葉濾機(jī)洗滌速率dVIde（dV）最終過(guò)濾速率—的比值為.Id丿e答：118、用一回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)過(guò)濾某懸浮液，介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)。若因故濾漿的濃度下降，致使濾餅體積與所獲濾液體積之比變?yōu)樵瓉?lái)的80（設(shè)濾餅比阻不變）現(xiàn)若保持其余操作條件不變，則過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力（以每小時(shí)的濾液計(jì)）為原來(lái)的倍，濾餅厚度為原來(lái)的倍。答：1.118；0.919、用壓濾機(jī)分離懸浮物，忽略過(guò)濾介質(zhì)阻力，濾餅不可壓縮，其他條件不變。提高懸浮液的固體含量，單位過(guò)濾時(shí)間所得濾液量將答：減少20、對(duì)恒壓過(guò)慮，如濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力可以忽略時(shí)：（1）過(guò)濾量增大一倍，則過(guò)濾速TOC\o"1-5"\h\z率為原來(lái)的；（2）當(dāng)過(guò)濾面積增大一倍時(shí)，則過(guò)濾速率增大為原來(lái)的倍。答：0.5；421、含塵氣體在降塵室內(nèi)除塵（塵粒均為球形，且沉降在Stokes區(qū)），理論上能使流量為V的氣體中顆粒直徑d>50pm的顆粒100%除去，現(xiàn)要求將同樣氣量中的d>35pmpp的顆粒100%除去，則降塵室的底面積應(yīng)為原來(lái)的倍。答：21、已知床層孔隙率為￡，顆粒的比表面積為a,床層氣速為u則流體通過(guò)床層孔道的速

度為，孔道的當(dāng)量直徑為答：u，仁sa(1-￡)、單選題1、過(guò)濾基本方程式是基于（1、過(guò)濾基本方程式是基于（B）推導(dǎo)出來(lái)的。濾液在介質(zhì)中呈湍流流動(dòng)濾液在濾渣中呈層流流動(dòng)濾液在介質(zhì)中呈湍流流動(dòng)濾液在濾渣中呈層流流動(dòng)濾液在濾渣中呈湍流流動(dòng)濾液在介質(zhì)中呈層流流動(dòng)濾液在濾渣中呈湍流流動(dòng)濾液在介質(zhì)中呈層流流動(dòng)2、在一個(gè)過(guò)濾周期中，為了達(dá)到最大生產(chǎn)能力應(yīng)（D）。過(guò)濾時(shí)間應(yīng)大于輔助時(shí)間B.過(guò)濾時(shí)間應(yīng)小于輔助時(shí)間C.過(guò)濾時(shí)間應(yīng)等于輔助時(shí)間D.過(guò)濾加洗滌所需時(shí)間等于1/2周期3、在降塵室中，塵粒的沉降速度與下列因素?zé)o關(guān)的是（C）。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4、沉降室的生產(chǎn)能力與（B）有關(guān)。顆粒沉降速度和沉降室高度沉降面積；沉降面積和顆粒沉降速度沉降面積、沉降室高度和顆粒沉降速度5、在重力場(chǎng)中，微小顆粒的沉降速度與（D）無(wú)關(guān)粒子的幾何形狀B.粒子的尺寸大小C.流體與粒的密度D.流體的速度6、為了獲得最大的生產(chǎn)能力，對(duì)于恒壓操作的板框壓濾機(jī)，過(guò)濾時(shí)間T與過(guò)濾機(jī)的拆裝重F整時(shí)間T的關(guān)系應(yīng)為（C）DA.T>TB.T<TC.T=TD.T=2TFDFDFDFD7、旋風(fēng)分離器的總的分離效率是指（D。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(jí)（直徑范圍）粒子分離效率之和全部顆粒中被分離下來(lái)的部分所占的質(zhì)量分率

8、恒壓過(guò)濾時(shí)，如濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力可忽略，當(dāng)操作壓差增加18、恒壓過(guò)濾時(shí)，原來(lái)的（BA．1A．1倍B．2倍D．1/2倍9、恒壓過(guò)濾時(shí)，當(dāng)過(guò)濾時(shí)間加倍，若忽略濾介阻力且濾餅視為剛性，則過(guò)濾速率變?yōu)樵瓉?lái)9、恒壓過(guò)濾時(shí)，當(dāng)過(guò)濾時(shí)間加倍，若忽略濾介阻力且濾餅視為剛性，則過(guò)濾速率變?yōu)樵瓉?lái)的（D。A.A.2倍B．0.5倍10、當(dāng)其他條件不變時(shí)，提高回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)的轉(zhuǎn)速，則過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力（B。A.降低BA.降低B.提咼C.不變D.不一定11、下列參數(shù)中，不屬于無(wú)因次量的是（A.摩擦因數(shù)久A.摩擦因數(shù)久B.離心分離因數(shù)aC.過(guò)濾常數(shù)KD.傳熱單元數(shù)NTU12、助濾劑應(yīng)具有以下性質(zhì)（B。A.顆粒均勻，柔軟，可壓縮B.顆粒均勻，堅(jiān)硬，不可壓縮C.顆粒分布廣，堅(jiān)硬，不可壓縮D.顆粒均勻，可壓縮，易變形13、A.顆粒均勻，柔軟，可壓縮B.顆粒均勻，堅(jiān)硬，不可壓縮C.顆粒分布廣，堅(jiān)硬，不可壓縮D.顆粒均勻，可壓縮，易變形13、降塵室咼度增加1倍，其生產(chǎn)能力（A.增加1倍B.增加2倍C.不變D.減小1倍14、A.1.514、A.1.5B.1.22C.1.25D.不確定忽略介質(zhì)阻力，轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)速提咼至原來(lái)的1.5倍，其他條件不變，則其生產(chǎn)能力為原來(lái)的（B）倍。15、離心分離設(shè)備在層流區(qū)操作，顆粒的旋轉(zhuǎn)半徑為0.4m,旋轉(zhuǎn)速度為18m/s，則該設(shè)備的離心分離因素為（C15、16、若小雨滴在下降過(guò)程中與其他雨滴發(fā)生合并，雨滴直徑增大了30%16、的自由沉降速度比為（A。17、A.1.69B.1.317、A.1.69B.1.3C.1.0當(dāng)固體顆粒在大氣中沉降處于層流區(qū)域時(shí)，D.2.0列（C物理量的大小對(duì)沉降速度的影響最為顯著。18、A?顆粒密度B?空氣黏度C.顆粒直徑D.空氣溫度18、A?顆粒密度B?空氣黏度C.顆粒直徑D.空氣溫度過(guò)濾操作中，濾液流動(dòng)遇到的阻力是A.介質(zhì)阻力B.空氣阻力C.濾渣阻力D.介質(zhì)和濾渣阻力之和19、板框過(guò)濾機(jī)洗滌速率為恒壓濾最終速率的1/4，這一規(guī)律只有在（C）時(shí)才成立。A.過(guò)濾時(shí)的壓差與洗滌時(shí)的壓差相同B?濾液的黏度與洗滌液的黏度相同過(guò)濾壓差與洗滌壓差相同且濾液的黏度與洗滌液的黏度相同過(guò)濾壓差與洗滌壓差相同，濾液的黏度與洗滌液的黏度相同，且過(guò)濾面積與洗滌面積相同20、恒壓過(guò)濾且介質(zhì)忽略不計(jì)時(shí)，如黏度降低20%，則在同一時(shí)刻濾液增加（A）。A.11.8%B.9.54%C.20%D.44%LH21、在設(shè)計(jì)降塵室時(shí)，所依據(jù)的基本關(guān)系是，其中U指（B）。uu00顆粒平均沉降速度要求被除去的最小顆粒沉降速度平均粒徑大小的顆粒的沉降速度最小顆粒的沉降速度22、推導(dǎo)過(guò)濾基本方程式時(shí)一個(gè)最基本的論據(jù)是（C）。A.固體顆粒的沉降速度B.濾餅的可壓縮性C.流體的層流流動(dòng)D.過(guò)濾介質(zhì)的比阻23、在板框過(guò)濾機(jī)中，如濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力不計(jì)，當(dāng)過(guò)濾壓差增加1倍時(shí)，其過(guò)濾速率為原來(lái)的（C）位。A.B.1C.2D.424、將某回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)的轉(zhuǎn)速提高了50%，它的生產(chǎn)能力可提高（D）。A.大于50%B.大于40%C.大于30%D.大于20%25、降塵室的生產(chǎn)能力（A）。與沉降面積A和沉降速度U有關(guān)0與沉降面積A、沉降速度U和降塵室高度H有關(guān)0只與沉降面積A有關(guān)只與沉降速度U有關(guān)026、有一連續(xù)操作的轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)，其生產(chǎn)能力以Q（m3濾液/h）表示，每轉(zhuǎn)一周所得濾液量以V(m3)表示，若過(guò)濾介質(zhì)阻力可忽略，則當(dāng)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速提高時(shí)(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、在重力場(chǎng)中發(fā)生的沉降過(guò)程，(A)不是沉降速度的影響因素。A.流體的流速B.顆粒的幾何形狀C.顆粒的大小D.流體的物性28、在相同的操作溫度、壓力下，使旋風(fēng)分離器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)旋風(fēng))的處理量加倍，并且要維持原來(lái)的分離效果，以下各種措施中最佳的是(D)。A.采用原旋風(fēng)直徑2位的旋風(fēng)B.使旋風(fēng)筒體長(zhǎng)度加倍C.使旋風(fēng)進(jìn)氣口面積加倍D.采用兩個(gè)與原旋分相同的旋分并聯(lián)三、計(jì)算題1、(16分)一轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)，其直徑和長(zhǎng)度均為lm,用來(lái)過(guò)濾某懸浮液。原工況下每轉(zhuǎn)一周需時(shí)1min，操作真空度為4.9kPa(500mmHg)，每小時(shí)可得濾液60m3，濾餅厚度為12mm,新工況下要求生產(chǎn)能力提高1倍，操作真空度提高至6.37kPa(650mmHg),已知濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力可忽略。試求：(1)新工況過(guò)濾機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少？(2)新工況所生成的濾餅厚度為多少？解：(1)V二0所以V2=KA92e設(shè)浸沒(méi)度為9，轉(zhuǎn)速為n(r/min)60則轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間為—(s),n其中轉(zhuǎn)筒整個(gè)面積浸入濾槽即過(guò)濾時(shí)間為609(s),n所以V二A'K609n故Q=60nV=60Ax.60Kn9m3/hKncc2~2Kn11由題知S=0及KxApKQ故n=n1(2)2=1x—x(-)2=3.1r/min21KQ6.37121新工況濾機(jī)的轉(zhuǎn)速為3.1r/min。(2)設(shè)濾餅的厚度為5，則有60nA5=60x2nA5m3餅/h22112n52x1x2所以5===7.7mm2n3.12新工況所生成的濾餅厚為7.7mm2、(16分)一小型板框壓濾機(jī)有5個(gè)框，長(zhǎng)寬各為0.2m,在300kPa(表壓)下恒壓過(guò)濾2h,濾餅充滿濾框，且得濾液80L每次洗滌與裝卸時(shí)間各為0.5h。若濾餅不可壓縮，且過(guò)濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)。求：(1)洗滌速率為多少m3/(m2?h)?(2)若操作壓強(qiáng)增加一倍，其它條件不變，過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力為多少？解：(1)洗滌速率因過(guò)濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)，即恒壓過(guò)濾速率方程式為：q2=K過(guò)濾面積：A=5x0.22x2=0.4m2單位過(guò)濾面積上的濾液量q=VA=80x10-3/0.4=0.2m3加2過(guò)濾常數(shù)K=q2/T=0.22/2=0.02m2h過(guò)濾終止時(shí)的速率(dq/dT)E=K/2q=0.02/(2x0.2)=0.05m/h洗滌速率(dq/dT)W=0.5(dq/dT)e=0.5x0.05=0.025m/h(2)Ap'=2Ap時(shí)的生產(chǎn)能力因?yàn)V餅不可壓縮，所以K'=KAp'/Ap=2K=2x0.02=0.04m2h因在原板框壓濾機(jī)過(guò)濾，懸浮液濃度未變，則當(dāng)5個(gè)板框充滿濾餅時(shí)所得濾液量仍為V'=0.08m3,故此時(shí)所用的過(guò)濾時(shí)間為T(mén)=q'2/K'=q2/K=0.22/0.04=1h生產(chǎn)能力Q=7'/(+tw+td)=0.08/(1+0.5+0.5)=0.04m3濾液/h3、(14分)用板框過(guò)濾機(jī)在壓差為100kPa(表壓)下恒壓過(guò)濾某水懸浮液，過(guò)濾1h后濾框全充滿，得濾液1m3/m2。濾餅壓縮指數(shù)s=0.35，濾餅不洗滌，過(guò)濾介質(zhì)可忽略不計(jì)。卸渣、清理、重裝等時(shí)間為10min，現(xiàn)將操作壓差增大一倍，其他條件不變，過(guò)濾仍進(jìn)行到濾框全充滿，求過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力增大為原來(lái)的幾倍？解：過(guò)濾介質(zhì)阻力忽略不計(jì)時(shí)的恒壓過(guò)濾方程為q2二K(1)將q=1m3/m2,t二60min代入計(jì)算，得：K=0.0167m2/min又因?yàn)镵xAp1-s，故K'=K(如)1-s=0.0167x21-035=0.0262m2/minAp將K'、q代入（1）式，得120.0262120.0262二38.17min故操作壓差增大一倍前后，生產(chǎn)能力之比Q二v；Q二v；”'+\D)QV&D)T+TD-T'+TD60+1038.17+10二1.45即過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力增大為原來(lái)的1.45倍。4、（14分）用一板框過(guò)濾器過(guò)濾某種懸浮液，該過(guò)濾機(jī)裝有12塊810x810x25mm的濾框,在0.2MPa（表壓）下10min可在單位過(guò)濾面積上得到0.1m3的濾液，再過(guò)15min又得到濾液0.1m3。試求：（1）操作條件下的過(guò)濾常數(shù)K及qe；（2）總共獲得8m3濾液需要多少小時(shí)？解：（1）根據(jù)恒壓過(guò)濾速率方程，得q2+2qq=K0e0.12+2x0.1q=10KA(1)由題意可知e0.22+2x0.2q=25KA(2)e由(1)和(2)聯(lián)立方程組，解得K=4x10-3m2/min，qe=0.15m3/m22)該板框過(guò)濾機(jī)的過(guò)濾面積為A=2x12x0.81x0.81=15.75m2故獲得8m3濾液所需的單位濾液量為V8q=V8q==—”A15.75=0.508m3/m2根據(jù)恒壓過(guò)濾方程q2+2qq=K0，可得e0.5082+2x0.508x0.15=4x10-33解得：總共獲得8m3濾液需要的時(shí)間為1.71h。5、（15分）某葉濾機(jī)過(guò)濾面積為5m2,恒壓下過(guò)濾某懸浮液，4h后獲濾液100m3，過(guò)濾介質(zhì)阻力可忽略，試計(jì)算：（1）同樣操作條件下僅過(guò)濾面積增大1倍，過(guò)濾4h后可得多少濾液？（2）同樣操作條件下過(guò)濾2h可獲多少濾液？（3）在原操作條件下過(guò)濾4h后，用10m3與濾液物性相近的洗滌液在同樣壓差下進(jìn)行洗滌，洗滌時(shí)間為多少?解：（1）V=0,恒壓過(guò)率方程為：V2=KA（a）e將V=100m2，A=5m2，0=4h代入（a）得K=二=蘭巴=100m2..hA2052x4將A]=2x5=10m2，0=4h，K=100m2；h代入（a）得

=、；KA2衛(wèi)二v100x102X4二200m2（2）將豊=2h,A=5m2,代入（a）得I;=^-KA2X。=門(mén)OOx52x2=70.7m32'2（3）對(duì)V2=KA20微分得過(guò)濾速率方程：2VdV=KA2d0dVKA2所以，（茁）=1V~將V=100m3代入可得過(guò)濾終了時(shí)的過(guò)濾速率dV100x5（）==