化工原理非均相物系的分离和固体流态化习题.pdf

第三章非均相物系的分离和固体流态化第三章非均相物系的分离和固体流态化 一 填空题 1 某颗粒的重力沉降服从斯托克斯定律 若在水中的沉降速度为 u1 在空气中为 u2 则 u1 u2 若在热空气中的沉降速度为 u3 冷空气中为 u4 则 u3 u4 2 用降尘室除去烟气中的尘粒 因某种原因使进入降尘室的烟气温度上升 若 气体质量流量不变 含尘情况不变 降尘室出口气体含尘量将 上升 下降 不变 导致此变化的原因是 1 2 3 含尘气体在降尘室中除尘 当气体压强增加 而气体温度 质量流量均不变 时 颗粒的沉降速度 气体的体积流量 气体停留时 间 可 100 除去的最小粒径 min d 增大 减小 不变 4 一般而言 同一含尘气以同样气速进入短粗型旋风分离器时压降为 P1 总效 率为1 通过细长型旋风分离器时压降为 P2 总效率为 2 则 P1 P2 1 2 5 某板框过滤机恒压操作过滤某悬浮液 滤框充满滤饼所需过滤时间为 试 推算下列情况下的过滤时间 为原来过滤时间 的倍数 1 0 s 压差提高一倍 其他条件不变 2 5 0 s 压差提高一倍 其他条件不变 3 1 s 压差提高一倍 其他条件不变 6 某旋风分离器的分离因数 k 100 旋转半径 R 0 3m 则切向速度 ut m s 7 对板框式过滤机 洗涤面积 W A 和过滤面积A的定量关系为 洗水走过的 距离 w L 和滤液在过滤终了时走过的距离L的定量关系为 洗涤速率 W d dV 和终了时的过滤速率 E d dV 的定量关系为 8 转筒真空过滤机 转速越大 则生产能力就越 每转一周所获得的滤 液量就越 形成的滤饼厚度越 过滤阻力越 9 一降尘室长 5M 宽 2 5M 高 1 1M 中间装有 10 块隔板 隔板间距为 0 1M 现颗粒 最小直径 10 m 其沉降速度为 0 01m s 欲将最小直径的颗粒全部沉降下来 含尘 气体的最大流速不能超过 m s 10 恒压过滤时 过滤面积不变 当滤液粘度增加时 在相同过滤时间内 过滤 常数 将变 滤液体积将变 二 选择题 以下说法正确的是 过滤速率与过滤面积成正比 过滤速率与过滤面积的平方成正比 过滤速率与滤液体积成正比 过滤速率与滤布阻力成正比 用板框过滤机进行恒压过滤 若介质阻力可忽略不计 过滤 20min 可得滤液 8m3 若再过滤 20min 可再得滤液 8m3 4m3 3 3m3 11 3m3 含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降 理论上完全除去的粒子最小 粒径为 30 m 现气体的额处理量增大 1 倍 则该降尘室理论上能完全除去的最 小粒径为 A 2 30 m B 1 2 30 m C 30 m D 21 2 30 m 下面哪个是过滤的推动力 液体经过过滤机的压强降 滤饼两侧的压差 介质两侧的压差 介质两侧的压差加上滤饼两侧的压差 恒压过滤时 当过滤时间增加 倍则过滤速率为原来的 介质阻力 可忽略 滤饼不可压缩 A 21 2倍 B 2 1 2 倍 C 2 倍 D 1 2 倍 6 降尘室的生产能力取决于 降尘面积和降尘室高度 沉降面积和能 100 除去的最小颗粒的沉降速度 降尘室长度和能 100 除去的最小颗粒的沉降速度 降尘室的宽度和长度 7 对标准旋风分离器系列 下列说法哪一个是正确的 A 尺寸大 则处理量大 但压降大 B 尺寸大 则分离效率高 但压降小 C 尺寸小 则处理量小 但分离效率高 D 尺寸小 则分离效率差 但压降大 8 设降尘室的长 宽 高分别为 L S H 单位均为 m 颗粒的沉降速度为 ut m s 气体的体积流量为 Vs 则颗粒能在降尘室分离的条件是 A H ut LbH Vs B H ut LbH Vs C L ut LbH Vs D L ut LbH Vs 9 下列说法中正确的是 A 离心沉降速度 ur和重力沉降速度 ut是恒定的 B 离心沉降速度 ur和重力沉降速度 ut不是恒定的 C 离心沉降速度 ur不是恒定值 而重力沉降速度 ut是恒定值 D 离心沉降速度 ur是恒定值 而重力沉降速度 ut不是恒定值 10 欲对含尘气体进行气固分离 若气体的处理量较大时 应 可获得较好 的分离效果 A 采用一个尺寸较大的旋风分离器 B 采用多个尺寸较小的旋风分离器串联 C 采用多个尺寸较小的旋风分离器并联 D 不用旋风分离器 该用其它分离设备 三 计算题 用板框压滤机在恒压强差下过滤某种悬浮液 测得过滤方程式为 V2 V 5 10 5A2 试求 欲在 30min 内获得 5m3滤液 需要边框尺寸为 635mm 635mm 25mm 的滤 框若干个 过滤常数 K qe e 2 实验室用一片过滤面积为 0 1m2的滤叶对某种悬浮液进行实验 滤叶内部真 空度为 8 104Pa 测出 qe为 0 01m3 m2 e 为 20s 且知每获 1 升滤液 便在 滤叶表面积累 1mm 厚的滤渣 今选用板框过滤机在 3 2 105Pa 的表压下过滤该 悬浮液 所用过滤介质与实验相同 该压滤机滤框为正方形 其边长为 810mm 框厚为 42mm 共 20 个框 滤饼不可压缩 试求 滤框完全充满滤饼所需的过滤时间 若滤饼洗涤与装卸时间为 0 5h 求以滤液体积计的生产能力 3 某板框压滤机的过滤面积为 0 6m2 在恒压下过滤某悬浮液 3 小时后得滤液 60m3 若滤饼不可压缩 且过滤介质可忽略不计 试求 若其他条件不变 过滤面积加倍 可得多少滤液 若其他条件不变 过滤时间缩短 1 5h 可得多少滤液 若其他条件不变 过滤的压差加倍 可得多少滤液 若在原表压下过滤 3h 用 4m3的水洗涤滤饼需多长时间 设滤液与水的性 质相近 4 用小型板框压滤机对某悬浮液进行恒压过滤试验 过滤压强差为 150kPa 测得过滤常数 k 2 5 10 4m2 s qe 0 02m3 m2 今拟用一转筒真空过滤机过滤 该悬浮液 过滤介质与试验时相同 操作真空度为 60kPa 转速为 0 5r min 转 筒的浸没度为 1 3 若要求转筒真空过滤机的生产能力为 5m3滤液 h 试求转筒 真空过滤机的过滤面积 已知滤饼不可压缩 答案答案 1 答 18 2 s t gd u 因为水的粘度大于空气的粘度 所以21 uu 热空气的粘度大于冷空气的粘度 所以 43 uu 2 上升 原因 粘度上升 尘降速度下降 体积流量上升 停留时间减少 3 减小 减小 增大 减小 3 4 s t dg u 压强增加 气体的密度增大 故沉降速度减小 压强增加 p nRT V 所以气体的体积流量减小 气体的停留时间 AV L u L t s 气体体积流量减小 故停留时间变大 最小粒径在斯托克斯区 18 min s t g u d 沉降速度下降 故最小粒径减小 4 小于 小于 5 0 5 0 707 1 s p 1 1 可得上述结果 6 17 1m s 7 AAw 2 1 LLw2 W d dV E d dV 4 1 8 大 少 薄 小 分析 由转筒真空过滤机的生产能力 nKQ 4 6 5 忽略介质阻力 9 1 最大生产能力 smV 375 101 05 2511 3 最大流速 sm bH V u 5 0 5 21 1 375 1 或 smu uu H u L 5 0 01 0 1 05 0 10 小 小 r p kpkK s 2 1 粘度增加 故 K 变小 22 ee KAVV 滤液体积减小 选择题选择题 1 B 可由过滤基本方程直接求得 2 2 e VV KA d dV 2 C 由恒压过滤方程 22 2KAVVeV 由题知 0 Ve 则有 22 KAV 将 min20 1 3 1 8mV 代入 得 20 82 2 KA 则 min40 2 时 3 2 2 2 3 1140 20 8 mKAV 则 3 12 3 383 11mVV 应注意恒压过滤方程中V 是指从初始 起点0 态计得的累积量 3 D 分析 降尘室最大处理量s V 与能被完全除去最小颗粒的沉降速度t u 有 以下关系 tS AuV 由 18 2 gd u s t 故 s s s V A V g d 18 min 4 D 5 B 分析 恒压过滤方程为 Kqqq e 2 2 a 过滤基本方程为 2 e qq K d dq b 将 0 e q 代入两式 然后再将 a 代入 b 有 1 2 K K d dq 6 B 7 C 8 B 9 C 分析 离心沉降速度 ur随颗粒在离心力场中的位置 R 而变 而重力沉 降速度 ut与位置无关 因为决定 ur的是离心加速度R uT 2 它是一个变量 与 位置有关 而决定 ut的是加速度 g 它是一常量 10 C 计算题计算题 1 1 所需滤框数 由已知的过滤时间和相应的滤液体积 利用恒压过滤方程求过滤面积 再由滤框尺寸确定所需的滤框数 将有关数据代入恒压过滤方程式并整理得到 2 5 2 5 2 26 18 6030105 55 105 m VV A 又 nA 2 635 02 64 22635 02 26 18635 02 22 An 实取 23 个框 则实际过滤面积为 22 55 1823635 02mA 2 过滤常数 K qe 及 e 根据恒压过滤方程式确定过滤常数 K Ve 恒压过滤方程式 22 2KAVVV e 与题给恒压过滤方程相比可得 smK 105 25 12 e V 3 5 0 mVe 23 027 055 18 5 0 mmAVq ee sKqe e 6 14105 027 0 522 2 1 滤框完全充满滤饼所需的过滤时间 过滤面积 222 24 262081 022mnlA 滤饼体积 222 551 020042 081 0mbnlVc 滤液滤饼 33 1 0 001 0 001 01 0 mm 滤液体积 3 51 5 1 0 551 0 m V V c 23 21 0 24 26 51 5 mm A V q 真空度为 Pa 4 108 即 Pap 4 108 smmq ee 20 01 0 23 sm q K e e 105 0 20 01 0 25 22 p p K K sm p p KK 102 108 0 102 3 105 0 25 5 5 5 s K qe e 5 102 01 0 5 22 过滤时间 hs K qq e e 67 021455 102 01 021 0 5 22 2 过滤机的生产能力 hm V Q DW 71 4 5 067 0 51 5 3 3 1 因过滤阻力忽略不计 恒压过滤方程为 AAKAV2 22 时 22 AKV 即 2 2 2 2 2 2 2 2 6 0 6 02 60 V A A V V 解得 3 120mV 2 2 1 22 KAV 22 KAV 3 5 1 60 2 2 2 2 V V V 解得 3 43 42mV 3 pp 2 KKpK2 2222 KAVAKV 2 2 60 2 2 2 2 K KV K K V V 解得 3 85 84mV 4 洗涤时间 22 KA