化工原理--沉降与过滤习题及答案.pdf

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1、沉降与过滤一章习题及答案沉降与过滤一章习题及答案一、选择题一、选择题31、一密度为 7800 kg/m 的小钢球在相对密度为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 20水密度 998.23-5kg/m 粘度为10 Pas）。A 4000 mPas；40 mPas；Pas；3382 mPas2、含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降。理论上能完全除去 30m 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。D A；B。；C。；D。3、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%

2、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。C A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

3、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(直径范围)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.倍；2 倍10、助滤剂应具有以下性质。BA.颗粒均匀、柔

4、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。BA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。BA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。B2A.过滤速率与 A(过滤面积)成正比;B.过滤速率与 A 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。CA.增大至

5、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。BA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）。AA增大至原来的倍；B增大至原来的 2 倍；增大至原来的 4 倍；D不变17、若沉降室高度降低，则沉降时间；生产能力。A.不变；B.增加；C.下降；D.不确定。C；A18、颗粒在静止的流体中沉降时，在相同的Re 下，颗粒的球形度越小，阻力系数。A A.越大；B.越小；C.不变；D.不确定二

6、、填空题二、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，则其在空气中的沉降速度将，在水中的沉降速度将。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34、已知某沉降室在操作条件下的气体流率为3600m/h，沉降室长、宽、高尺寸为=5,则其沉降速度为。5、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。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

7、小直径为12m，其沉降速度为0.02 m0.4 m15 mq2 0.02q 4105 e41054 m2m150312500m 1600 kg1.29 kg0.0474 m35mm0.224 m35mm2.5 mm5mm20 20的水:,3气体的密度为 1.2kg/m(有效重量指重力减浮力)解:解得：设球形颗粒在水中的沉降为层流,则在水中沉降速度:校核：1假设正确.则此颗粒在气体中的沉降速度为4、有一降尘室，长6m，宽 3m，共 20 层，每层 100mm，用以除去炉气中的矿尘，矿尘密度，炉气密度，粘度0.035m，现要除去炉气中10 以上的颗粒，试求：（1）为完成上述任务，可允许的最大气流速

8、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，则因为则假设正确由降尘室的分离条件，有（2）=（3）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 5，宽 3，高 4，内部用隔板分成 20 层，用来除去烟气中以上的颗粒。已知烟气密度为，粘度为，尘粒密度为4300，试求可处理的烟气量。解：设沉降区为层流，则验算故假设正确总处理量为6、一降尘室长 5m，宽 3m，高 4m，内部用隔板分成 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 36000，气体密度，

9、粘度。尘粒密度，试求理论上能 100%除去的最小颗粒直径。解：降尘室总面积生产能力的计算式为注意式中 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。解出设沉降区为层流，则有 =验算 Re0=故假设正确7、在(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，滤饼不33需洗涤。已知每获 1m 滤液得滤饼 0.05m,操作条件下过滤常数，介质阻力可忽略，滤饼不可压缩。试计算：（1）若要求每周期获的滤饼，需多大过滤面积？（2）若选用板框长宽的规格为，则框数及框厚分别为多少？解：（1）所以 A=28.43m (2)A=所以 =取 15 个所以 =应注意每个框的两

10、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 0.2 m,在 300 kPa(表压)下恒压过滤 2 h，滤饼充满滤框，且得滤液 80 L,每次洗涤与装卸时间各为 h。若滤饼不可压缩，且过滤3介质阻力可忽略不计。求：(1)洗涤速率为多少 m/（）?(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=K过滤面积A=52=m-332单位过滤面积上的滤液量q=V/A=8010/=m/m22过滤常数K=q/=2=m/h过滤终了时的速率(dq/d)E=K/2q=(2=m/h洗涤速率(dq

11、/d)W=(dq/d)E=m/h(2)p=2p时的生产能力2因滤饼不可压缩,所以 K=Kp/p=2K=2=m/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=m3,故此时所用的过滤时间为=q2/K=q2/K=1 h2生产能力Q=V/(+w+D)=(1+=m 滤液/h29、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 1m 过滤面积上得到330.197m 的滤液,再过滤 20 分钟又得滤液 0.09m。试求共过滤 1 小时可得总滤液量为若干3m.2解:当时,q1=m32时,q2=+=0.287m/m代入恒压过滤方程时可得:联立解得：由此

12、当过滤 1 小时后,可得滤液量:22解得:q=m即每 m 过滤面积过滤 1 小时后可得滤液为10、一转筒真空过滤机，其直径和长度均为1m，用来过滤某悬浮液。原工况下每转一周需时 1min，操作真空度为(500mmHg)，每小时可得滤液 60，滤饼厚度为 12mm，新工况下要求生产能力提高 1 倍，操作真空度提高至(650mmHg)，已知滤饼不可压缩，介质阻力可忽略。试求：（1）新工况过滤机的转速应为多少？（2）新工况所生成的滤饼厚度为多少？解：（1）=0所以设浸没度为，转速为 n(r/min)则转筒旋转一周所需时间为，其中转筒整个面积浸入滤槽即过滤时间为所以故 Q=60nV=60A所以由题知

13、S=0 及故(2)设滤饼的厚度为，则有所以11、采用降尘室回收常压炉气中所含球形固体颗粒。降尘室底面积为 10，高 1.6m。操作条件下气体密度为 0.5kg/m，粘度为2.0105Pas，颗粒密度为 3000 kg/m。气体3体积流量为 5m/s。试求：（1）可完全回收的最小颗粒直径；（2）如将降尘室改为多层以完全回收20m的颗粒，求多层降尘室的层数及板间距。333解：（1）设沉降运动处在层流区，则能完全回收的最小颗粒直径：dminVs18gsA01821055 78.2m9.8130000.610校核：最小颗粒的沉降速度：u0dminu78.21060.50.62105Vs5 0.5m/s

14、A010Re 1.173 2，近似认为沉降运动处于层流区。（2）20m的颗粒也要能全部回收，所需要的降尘面积可按下式计算（既然直径为78.2m的颗粒尚能处于层流区，则20m的颗粒沉降也一定处在层流区）：A018Vs2gsd2018210559.8130000.6201062153m2需要降尘面积为 153，所以降尘室应改为 16 层（15 块隔板），实际降尘面积为 160。层间距为。点评：就设备结构参数而言，降尘室的处理量主要取决于其底面积而与高度无关；由本题可以看出，当处理量一定时，完全分离出更小的的粒径就必须扩大降尘室的底面积，这是通过多层结构来实现的。12、用 一 板 框 压 滤 机 在

15、 300kPa 的 压 强 差 下 过 滤 某 悬 浮 液。已 知 过 滤 常 数K 7.5105m2/s，qe 0.012m3/m2。要求每一操作周期得8m 的滤液，过滤时间为小3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363563525mm，若要求每个周期仍得到8m 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V22VVe KA2，其中Ve qeA，于是：KA22VqeAV2 022Vqe4V2qe4KV2A 2K280.01228 0.01227.510518

16、0027.51051800 22.5m2（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=cV 0.0258 0.2m3。滤饼体积0.2框数=19.84，取n 20每框容积0.6350.6350.025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K1.5104m2/s。qe不变。实际过滤面积为：A 2200.6350.635 16.1

17、3m2由恒压过滤方程可计算过滤时间：V22VqeAK A282280.01216.131.510416.1321719.2s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。13、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

18、介质阻力忽略不计，则恒压过滤方程可变为：V2 KA2，于是（2）VV1 0.7072VA 2VA（3）由于滤饼不可压缩，压缩性指数s 0，因此压强增加滤饼比阻不变，由过滤常的定义K 2pKpV 2。于是可知，rcKpVK2 1.414K14、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V2 KA2则V12 KA21（1）V22 KA22（2）两式相除得V12V2215 0.5（3）210依题意V11L由（3）式得V2121.414 L0.5V V

19、2V1 0.414 LdVKA2V2/V1.414 0.0707 L/mind2V2V221015、两颗直径不同的玻璃球分别在水中和空气中以相同的速度自由沉降。已知玻璃球的33-33密度为 2500kg/m，水的密度为 m，水的粘度为10 Pas，空气的密度为 m，空-5气的粘度为10 Pas。（1）若在层流区重力沉降，则水中颗粒直径与空气中颗粒直径之比为 B。A B9.612 C D（2）若在层流区离心沉降，已知旋风分离因数与旋液分离因数之比为2，则水中颗粒直径与空气中颗粒直径之比为 D。A B11.593 C Dd2sg解：(1)由ut18得d 18utsgd所以wdasawswa2500

20、1.2051.0051032500998.21.81105 9.61222d2suTuT(2)由ur，Kc18RgRd2s gKc，d 得ur18所18ursgKc以dwdasawKcaswaKcw25001.2051.00510322500998.21.81105113.593316、某一球形颗粒在空气中自由重力沉降。已知该颗粒的密度为 5000kg/m，空气的密度3-5为 1.205kg/m，空气的粘度为10 Pas。则-5(1)在层流区沉降的最大颗粒直径为 B10 m。A B4.639 C D-3(2)在湍流区沉降的最小颗粒直径为 C10 m。A B1.124 C D解：(1)由Re d

21、ut得utRedd2sg而ut18所以d 351 4.639105m182Re18 1.81103sg1.2055000 1.2059.8072(2)由ut1.74dsg得1.74dsgRed所以dsg2Re22221.74 d522Re2d1.8110100033d 31.22410m221.74sg1.74 1.2055000 1.2059.807217、对不可压缩滤饼先进行恒速过滤后进行恒压过滤。4（1）恒速过滤时，已知过滤时间为100s 时，过滤压力差为310 Pa；过滤时间为500s4时，过滤压力差为 910 Pa。则过滤时间为 300s 时，过滤压力差为 C。4444A410 Pa

22、 B510 Pa C610 Pa D710 Pa（2）若恒速过滤 300s 后改为恒压过滤，且已知恒速过滤结束时所得滤液体积为，过滤2-3232面积为 1m，恒压过滤常数为 K=510 m/s，qe=0m/m(过滤介质的阻力可以忽略)。则再恒压过滤 300s 后，又得滤液体积为 D。3333A0.386m B0.486m C0.586m D0.686m解：(1)由p ab得3104100a b910 500a b446104150两式相减，得610 400a，a 400所以b 310 100150 15000所以p 150300 15000 60000 610 Pa22(2)由q qR 2qe

23、q qR KR44得q qR KR22V 2q qR KRR KRA20.7525103300 2.0625 1.4361q 1.43610.75 0.6861m3/m218、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0.75m，且过2-323滤面积为 1m，恒压过滤常数 K=510 m/s。若要再得滤液体积 0.75m，则又需过滤时间为 C。A505s B515s C525s D535s2解：由q 2qeq K2得2qeq K q3K q25103300 0.752 0.625所以qe2q20.75q2 2qeq1.52 20.6251.5 8253K510 8253

24、00 525s19、用一个截面为矩形的沟槽，从炼油厂的废水中分离所含的油滴。拟回收直径 200m以上的油滴。槽的宽度为4.5m 深度为 0.8m。在出口端，除油后的水可不断从下部排出，3而汇聚成层的油则从顶部移去。油的密度为870Kg/m，水温为20，若每小时处理废水331560m，求所需槽的长度 L 为多少？已知 20水密度为 998.2Kg/m，粘度为S。（10 分）解：假定油滴沉降为滞流区-62-3-3则沉降速度 ut=（20010）（870）1810 =10 m/s负号说明油滴向上运动-6-3-3校核 Re=20010 10 10=1 假设成立水流过沉降槽速度 u=VS/Bh=（1560/3600）/=m/s据降沉室分离条件 L/uH/ut-3则 LHu/ut（）/10 34.5m即所需槽的长度 L 为320、某板框过滤机在恒压下过滤某悬浮液，4h 后得滤液 80m，过滤介质阻力忽略不计，滤3饼不可压缩，试求；（1）若在过滤 2h，又可得滤液多少 m。3（2）若过滤压力加倍，滤饼不可压缩，也过滤4h，可得滤液多少 m。222224解：（1）V=KA；80=KA 4；KA=1600m/h2（80+V）=1600（4+2）V=即又得滤液.1-S24（2）K=2kp=2Kpk=2k k A=3200 m/h221/23 V=k A V=（32004）=113.14m