化工原理-第四章-流体通过颗粒层的流动28941.pdf

化工原理-第四章-流体通过颗粒层的流动 一、单选择题（每题 2 分）1、板框压滤机中（）。A 框有两种不同的构造 B 板有两种不同的构造 C 框和板都有两种不同的构造 D 板和框都只有一种构造 B 2、助滤剂应具有以下性质（）。A 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 B 3、对于恒压过滤_。A 滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的2 倍 B 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的 2 倍 C 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的 4 倍 D 当介质阻力不计时,滤液体积增大一倍,则过滤时间增大至原来的 4 倍 D 4、恒压过滤时，如介质阻力不计，滤饼不可压缩，过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量_ 。增大至原来的 2 倍 增大至原来的 4 倍 增大至原来的2倍 增大至原来的倍 C 5、以下过滤机是连续式过滤机_。箱式叶滤机 真空叶滤机 回转真空过滤机 板框压滤机 C 6、过滤推动力一般是指_。过滤介质两边的压差 过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差 滤饼两面的压差 液体进出过滤机的压差 B 7、回转真空过滤机中是以下部件使过滤室在不同部位时，能自动地进行相应的不同操作：_。转鼓本身 随转鼓转动的转动盘 与转动盘紧密接触的固定盘 分配头 D 8、非球形颗粒的当量直径的一种是等体积球径，它的表达式为 _。A dp6V/A 此处V为非球形颗粒的体积，A为非球形颗粒的表面积 B dp(6V/)1/3 C dp(4V/)1/2 D dp(kV/)1/3 (k为系数与非球形颗粒的形状有关)B 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 。B A.1 倍；B.2 倍；C.2倍；2 倍 10、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.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 。B A 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 。B A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 。B A.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 。C A.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.增大至原来的倍 15、过滤推动力一般是指 。B A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）。A A增大至原来的2倍；B增大至原来的 2 倍；A 17、回转真空过滤机的过滤介质阻力可略去不计，其生产能力为 5m3/h（滤液）。现将转速度降低一半，其他条件不变,则其生产能力应为_。A 5m3/h B h C 10m3/h D h D 18、等压过滤的滤液累积量q与过滤时间的关系为_。B 19、过滤基本方程是基于_推导出来的。A 滤液在过滤介质中呈湍流流动 B 滤液在过滤介质中呈层流流动 C 滤液在滤渣中呈湍流流动 D 滤液在滤渣中呈层流流动 D 20、一般而言，旋风分离器长、径比大及出入口截面小时，其效率 ，阻力 。A 高 B 低 C 大 D 小 A 18、在板框过滤机中，如滤饼不可压缩，介质阻力不计，过滤时间增加一倍时，其过滤速率为原来的_。A 2 倍 B 1/2 倍 C)1/2倍 D 4 倍 C 21、板框压滤机中，最终的滤液流率是洗涤液流率的 _。（pE=pw，=w）一倍 一半 四倍 四分之一 C 22、球形度（形状系数）恒小于或等于 1，此值越小，颗粒的形状离球形越远，球形度的定义式可写为_。A =Vp/V，V为非球形粒子的体积，Vp 为球形粒子的体积 B =Ap/A，A为非球形粒子的表面积,Ap为与非球形粒子体积相同的球形粒子的表面积 C =ap/a，a 为非球形粒子的比表面积,ap 为球形粒子的比表面积 D =6ap/(d)B 23、“在一般过滤操作中，实际上起到主要介质作用的是滤饼层而不是过滤介质本身”，“滤渣就是滤饼”则_。这两种说法都对 两种说法都不对 只有第一种说法正确 只有第二种说法正确 A 26、在板框过滤机中，如滤饼不可压缩，介质阻力不计，黏度增加一倍时，对同一 q 值，过滤速率为原来的 _。A 2 倍 B 1/2 倍 C 1/2倍 D 4 倍 B 27、回转真空过滤机洗涤速率与最终过滤速率之比为（）。A l B 1/2 C 1/4 D 1/3 A 28、以下说法是正确的（）。A 过滤速率与 S(过滤面积)成正比 B 过滤速率与 S2成正比 C 滤速率与滤液体积成正比 D 过滤速率与滤布阻力成反比 B 二.填空题（每题 2 分）1、已知 q 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 /q=3740q+200 则过滤常数 K=（）。2、实现过滤操作的外力可以是 、或 。重力；压强差；惯性离心力 3、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 4、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 5、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 6、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 7、沉降操作是指在外力场作用下，利用分散相和连续相之间的密度差异，使之发生相对运动而实现非均相混合物分离的操作。8、用板框过滤机过滤某种悬浮液。测得恒压过滤方程为5210402.0qq（的单位为 s），则K为 m2/s，qe为 m3/m2，e为 s。5104，9、在过滤的大部分时间中，起到了主要过滤介质的作用。滤饼 10、过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩，则恒速过滤过程中滤液体积由 Vl增多至 V2=2Vl时，则操作压差由 Pl增大至 P2=。2Pl 11、已知 q 为单位过滤面积所得滤液体积 V/S，qe为 Ve/S，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/q=3740q+200 则过滤常数 K=。12、已知 q 为单位过滤面积所得滤液体积 V/S，qe为 Ve/S，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/q=3740q+200 则过滤常数 qe=。13、最常见的间歇式过滤机有 和 。板框过滤机 叶滤机 14、在一套板框过滤机中，板有 种构造，框 种构造。2 1 15、板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间，设框已充满，则在每一框中，滤液穿过厚度为 。框的厚度 16、板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间，设框已充满，在洗涤时，洗涤液穿过厚度为 。框厚度之半 17、板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间，设框已充满，在洗涤时，洗涤液穿过的滤布面积等于 。框的内面积 18、按Ap/A定义的球形度（此处下标p代表球形粒子），最大值为。越小则颗粒形状与球形相差越。1 大 19、一个过滤操作周期中，“过滤时间越长生产能力越大”的看法是 ，“过滤时间越短，生产能力越大”的看法是 。过滤时间有一个 值，此时过滤机生产能力为。不正确的 不正确的 最适宜 最大 20、当介质阻力不计时，回转真空过滤机的生产能力与转速的 次方成正比。1/2 21、间歇过滤机的生产能力可写为 Q=V/，此处 V 为 。一个操作循环中得到的滤液体积 22、间歇过滤机的生产能力可写为 Q=V/，此处表示一个操作循环所需的 。总时间 23、一个过滤操作周期中，“过滤时间越长，生产能力越大”的看法是否正确 不正确的 24、一个过滤操作周期中，“过滤时间越短，生产能力越大”的看法是否正确 不正确的 25、一个过滤操作周期中，过滤时间有一个 值。最适宜 26、一个过滤操作周期中，最适宜的过滤时间指的是此时过滤机生产能力 。最大 27、对不可压缩性滤饼 dV/d正比于 P 的 次方，对可压缩滤饼 dV/d正比于P 的 次方。1 1-s 28、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 29、对恒压过滤，当过滤面积增大一倍时，如滤饼不可压缩，则过滤速率增大为原来的 倍。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。4 4 30、转鼓沉浸度是 与 的比值(1)转鼓浸沉的表面积 转鼓的总表面积 31、按Ap/A定义的球形度（此处下标p代表球形粒子），最大值为。越小则颗粒形状与球形相差越。1 大 34、一个过滤操作周期中，“过滤时间越长生产能力越大”的看法是 ，“过滤时间越短，生产能力越大”的看法是 。过滤时间有一个 值，此时过滤机生产能力为。不正确的 不正确的 最适宜 最大 三、问答题（每题 3 分）1、影响回转真空过滤机生产能力的因素有哪些（过滤介质阻力可忽略）当过滤介质阻力可忽略时 2QKAn 2/Kp r 可见，影响因素有：转筒的转速、浸没度、转筒尺寸、操作压强及处理物料的浓度及特性。5、由过滤基本方程 dq/dt=p/r(q+qe)分析影响过滤速率的因素 影响过滤速率的因素有：物性参数，包括悬浮液的性质（、）及滤饼特性（r）；操作参数 p；设备参数qe 6、试说明滤饼比阻的意义 比阻r表示滤饼对过滤速率的影响，其数值的大小反映滤液通过滤饼层的难易程度。1998-试写出回转真空过滤机单位面积滤液量 q 与转速 n，浸入面积分率以及过滤常数的关系式，说明过滤面积为什么用转鼓面积 A 而不用 A q=nKq2eqe 考察方法是跟踪法，所以过滤面积为 A，而体现在过滤时间里 2000-2002-2005-加快过滤速率的途径有哪些 改变滤饼结构；改变悬浮液中的颗粒聚集状态；动态过滤 2000-2003-2006-2009-数学模型实验研究方法的主要步骤 简化物理模型；建立数学模型；模型检验，试验定模型参数。2001-在表面过滤方式中，何谓架桥现象 在过滤操作开始阶段，会有部分颗粒浸入过滤介质网孔中，随着滤渣的逐步堆积而在介质上形成一个滤渣层即滤饼的现象。在考虑流体通过固定床流动的压降时颗粒群的平均直径以何为基准 颗粒群的平均直径以比表面积相等为基准 因为流体在颗粒层内为爬流流动，流动阻力主要由颗粒层内固体表面积的大小有关，而颗粒形状并不重要 2007-过滤速率与哪些因素有关 过滤速率 u=dq/d=)qq(r/e中，u 与eq,q,r,均有关 指导-过滤常数有哪两个，各与哪些因素有关什么条件下才为常数 K、qe K 与压差，悬浮液浓度，滤饼比阻，滤液粘度有关；qe 与过滤介质阻力有关 恒压下才为常数 指导-（以板框过滤机为例）简述如何通过实验测定过滤常数 K、qe 安装过滤设备，配料，在恒压下测定不同时刻的滤液量 V；利用 q=V/A 将数据整理得到/q-q（或/q-q）关系式；用/q-q（或/q-q）数据作图（或数据拟合）将数据拟合成直线，根据直线斜率和截距求出过滤常数 四、计算题（每题 10 分）1、某板框过滤机框空的长、宽、厚为 250mm250mm20mm,框数为 8,以此过滤机恒压过滤某悬浮液,测得过滤时间为与 15min 时的滤液量分别为及，试计算过滤常数K。解：过滤面积A=82=m2 （2 分）已知:1=min V1=m3 2=15 min V2=m3 V2+2VVe=KA2 （4 分）可得 +2=K12 (1)+2=K1215 (2)(1)、(2)式联立,解得 K=m2/min=10-5 m2/s （4 分）2、以板框压滤机恒压过滤某悬浮液，过滤面积 10m2，操作压差105 Pa。每一循环过滤 15min得滤液。过滤介质阻力不计。(1)该机生产能力为 h 滤液，求洗涤、装拆总共需要的时间及过滤常数K。(2)若压差降至104Pa，过滤时间及过滤量不变，其他条件不变，需多大过滤面积 设滤饼不可压缩。(3)如改用回转真空过滤机，转一圈得滤液，转速为多少才可以维持生产能力不变 解：(1)V2=KA2 即=K10215 K=10-3 m2/min 又 Q=V/即 60=（15+w+D）w+D=min （4 分）（2）V2=KA2 A2=V2/K （4 分）212214.1AKKpAKpAKpAAm 而（3）Q=60=n（n-r/min）n=r/min （2 分）3、用某叶滤机恒压过滤钛白水悬浮液。滤叶每侧过滤面积为2m2,共 10 只滤叶。测得:过滤10min 得滤液；再过滤 10min 共得滤液。已知滤饼与滤液体积比n=。试问:(1)过滤至滤饼厚为 21mm 即停止,过滤时间是多少(2)若滤饼洗涤与辅助时间共 45min,其生产能力是多少（以每小时得的滤饼体积计）解：(1)V2+2VVe=KA2t 由题意得 +2=KA210 (a)+2=KA220 (b)(a)、(b)联立,解得 KA2=m6/min,Ve=m3 （3 分）又 A=102=过滤终了时,共得滤液量VE=m3 由 +2=,tE=min （3 分）(2)生产能力=nVE/(tE+tw+t辅)=+45)=10-3 m3/min=m3/h(滤饼)（4 分）4、在 3105Pa 的压强差下对钛白粉在水中的悬浮液进行过滤实验，测得过滤常数K=510-5m2/s、qe=m2，又测得滤饼体积与滤液体积之比 v=。现拟用有 38 个框的 BMY50/810-25型板框压滤机处理此料浆，过滤推动力及所用滤布也与实验用的相同。试求：（1）过滤至框内全部充满滤渣所需的时间；（2）过滤完毕，以相当于滤液量 1/10 的清水进行洗涤，求洗涤时间；（3）若每次卸渣、重装等全部辅助操作共需 15min，求每台过滤机的生产能力（以每小时平均可得多少（m3）滤饼计）。解：（1）所需过滤时间 A=238=Vc=38=320.62330.1563/0.08 49.86cVqmmvA 2251120.15632 0.1563 0.015515 10eqqqsK （4 分）（2）洗涤时间 55305 1049.861.874 10/88 0.15630.01wdVKAmsdqq 3/0.1/1.874 10WWWdVVVd 30.1 0.156349.86/1.87410416s （4 分）（3）生产能力 30.6233 36001.202551418 15 60cQm（滤饼）/h （2 分）5、用板框过滤机过滤某悬浮液，一个操作周期内过滤 20 分钟后共得滤液 4m3（滤饼不可压缩，介质阻力可略）。若在一个周期内共用去辅助时间 30 分钟，求：（1）该机的生产能力（2）若操作表压加倍，其它条件不变（物性，过滤面积，过滤时间与辅助时间），该机生产能力提高了多少 解：滤饼不洗涤（1）4 分 36040.08/min2030wDVQm（2）6 分 222211221133,21.414 45.655.650.113/min50VK AVK AVKVKKpVpVVmQm 6、对某悬浮液进行恒压过滤。已知过滤时间为 300s 时，所得滤液体积为，且过滤面积为1m2，恒压过滤常数 K=5*10-3m2/s。若要再得滤液体积，则又需过滤时间为多少 2:2eq qK解 由q 3 分 223225 103000.750.62522 0.75eeq qKKqq得qq 3 分 22321.52 0.625 158255 10825300525eq qKs q 4 分 7、一小型板框压滤机有框 10 块，长宽各为，在 2at（表压）下作恒压过滤共二小时滤框充满共得滤液 160l，每次洗涤与装卸时间为 1hr，若介质阻力可忽略不计，求：(1)过虑常数 K，洗涤速率。(2)若表压增加一倍，其他条件不变，此时生产能力为若干 解：（1）（5 分）2Pat A=102=22232230.160.02/0.8210.01/42WVKAKmhdvKAmhdV（2）（5 分）2PP 2KK 20.160.81Kh 故生产能力为（1+1）=h 8、某板框压滤机的过滤面积为 m2，在恒压下过滤某悬浮液，4hr后得滤液 80 m3，过滤介质阻力可略去不计。试求：若其它情况不变，但过滤面积加倍，可得多少滤液 若其它情况不变，但操作时间缩短为 2hr，可得多少滤液 若在原表压下过滤 4hr 后，再用 5m3水洗涤滤饼，需多长洗涤时间设滤液与水性质相近。解：（1）（3 分）222222221122222320.8800.4160VKAVAVAVVm（2）（3 分）2222804V 355.6Vm（3）（4 分）2226222801600/4222114 24EewwwEVKAmhdvKAKAdVVVVVhKAdvVd 9、一小型板框过滤机，过滤面积为 01m2，恒压过滤某一种悬浮液。得出下列过滤议程式：（q+10）2=250（+04）式中 q 以 l/m2，以分钟计。试求：（1）经过 2496 分钟获得滤液量为多少（2）当操作压力加大 1 倍，设滤饼不可压缩同样用 2496 分钟将得到多少滤液量。解：（1）)4.0(250)10(2q 当6.249分时 q=240L/M2 V=2400。1=24L (5 分)（2）,2PP KK2 222502)4.06.249(2502)10(q 2/5.343mlq LV3.341.05.343 (5 分)10、用一板框压滤机在 300kPa 的压强差下过滤某悬浮液。已知过滤常数smK/105.725，23/012.0mmqe。要求每一操作周期得 8m3的滤液，过滤时间为小时。设滤饼不可压缩，且滤饼与滤液的体积之比为。试求（1）过滤面积；（2）若操作压强差提高至 600kPa。现有一板框过滤机，每框的尺寸为25635635mm，若要求每个周期仍得到 8m3滤液，则至少需要多少个框才能满足要求又过滤时间为多少 解：（1）恒压过滤方程222KAVVVe，其中AqVee，于是：0222VAVqKAe 25522225.221800105.721800105.7012.082012.0822442mKVKqVVqAee（2）恒压过滤方程反映的是滤液体积、过滤时间和过滤面积之间的关系。在这一问，过滤面积和过滤时间均为所求。因此用该方程不能解决这一问题。事实上，滤液体积已知且滤渣与滤液体积比也已知，则滤饼体积可求，由滤饼体积及每框的容积可求框数（因为每个操作周期中滤饼充满框后才停止过滤）。滤饼体积=32.08025.0mcV。框数=84.19025.0635.0635.02.0每框容积滤饼体积，取20n 操作压强提高至 600kPa，由于滤饼不可压缩，过滤常数K与压差成正比，于是smK/105.124。eq不变。实际过滤面积为：213.16635.0635.0202mA 由恒压过滤方程可计算过滤时间：sAKAVqVe2.171913.16105.113.16012.0828224222 点评：过滤面积的求取属设计型计算，可通过过滤方程式直接解决；设计条件和操作条件的差异应在过滤常数上加以体现。当过滤压差增大时，用较小的过滤面积在基本相同的时间内就能得到相同的滤液量。11、用板框过滤机在恒压下过滤悬浮液。若滤饼不可压缩，且过滤介质阻力可忽略不计。（1）当其它条件不变，过滤面积加倍，则获得的滤液量为原来的多少倍（2）当其它条件不变，过滤时间减半，则获得的滤液量为原来的多少倍（3）当其它条件不变，过滤压强差加倍，则获得的滤液量为原来的多少倍 解：（1）过滤介质阻力忽略不计，则恒压过滤方程可变为：22KAV，于是2AAVV （2）707.021VV （3）由于滤饼不可压缩，压缩性指数0s，因此压强增加滤饼比阻不变，由过滤常的定义rcpK2可知，2ppKK。于是414.12KKVV 12、恒压过滤某悬浮液，已知过滤 5min 得滤液 1L，若又过滤 5min 后，试求：1.得到滤液量（L）；2.过滤速率（L/min）。设：过滤介质阻力可忽略。解：过滤介质阻力可忽略时的恒压过滤方程为 22KAV 则 1221KAV （1）2222KAV （2）两式相除得 5.0105212221VV （3）依题意 11VL 由（3）式得 414.15.0122V L 414.012VVV L 0707.0102414.122/222VVVVKAddV L/min