(完整版)化工原理-第五章-颗粒的沉降和流态化

1、化工原理-第五章-颗粒的沉降和流态化一、选择题1、 一密度为7800 kg/m3的小钢球在相对密度为1.2的某液体中的自由沉降速 度为在20c水中沉P1速度的1/4000,那么此溶液的粘度为 D 设沉降区 为层流.A 4000 mPa s ; B 40 mPa s ; C 33.82 Pa s ; D 3382 mPa s2、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30pm的粒子,现气体处理量增大 1倍,那么该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为 D.A. 2 30 m. B.1/2 3 m；.30 m； d.& 30 m3、降尘室的生产水平取决于 B.A .沉降面积和

2、降尘室高度；B .沉降面积和能100滕去的最小颗粒的沉降速度；C.降尘室长度和能 100麻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,别离效率高,但体积庞大；B.结构简单,别离效率高,但流体阻力大,体积庞大；C.结构简单,别离效率高,体积小,但流体阻力大；D.结构简单,流体阻力小,但体积庞大,别离效率低5、在降尘室中,尘粒的沉降速度与以下因素C 无关.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、在讨论旋风别离器别离性能时,临界粒径这一术语是指C oA.旋风别离器效率最高时的旋风别离器的直径；B.旋风别

3、离器允许的最 小直径；C.旋风别离器能够全局部离出来的最小颗粒的直径；D.能保持滞流流型时的最大颗粒直径7、旋风别离器的总的别离效率是指 DA.颗粒群中具有平均直径的粒子的别离效率；B.颗粒群中最小粒子的别离 效率；C.不同粒级直径范围粒子别离效率之和；D.全部颗粒中被别离下来的部 分所占的质量分率8、对标准旋风别离器系列,下述说法哪一个是正确的C 0A.尺寸大,那么处理量大,但压降也大；B.尺寸大,那么别离效率高,且压降小；C .尺寸小,那么处理量小,别离效率高；D .尺寸小,那么别离效率差,且压降大.9、自由沉降的意思是.A颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计B颗粒开始的降落速度为零,

4、没有附加一个初始速度C颗粒在降落的方向上只受重力作用,没有离心力等的作用D颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程D 10、颗粒的沉降速度不是指 .A等速运动段的颗粒降落的速度B加速运动段任一时刻颗粒的降落速度C加速运动段结束时颗粒的降落速度D净重力重力减去浮力与流体阻力平衡时颗粒的降落速度B 11、在讨论旋风别离器别离性能时,分割直径这一术语是指 ,A旋风别离器效率最高时的旋风别离器的直径B旋风别离器允许的最小直径C旋风别离器能够50%别离出来的颗粒的直径D能保持滞流流型时的最大颗粒直径C12、在离心沉降中球形颗粒的沉降速度 oA 只与 dp, p, ,ut, r, n有关 B 只与dp,

5、p, ut, r有关C 只与dp, p, ut, r , g有关 D 只与dp, p, ut, r , k有关题中ut气体的圆周速度,r旋转半径,k别离因数 A13、降尘室没有以下优点 oA别离效率高B阻力小C结构简单D易于操作14、降尘室的生产水平 oA只与沉降面积A和颗粒沉降速度ut有关B与A , ut及降尘室高度H有关C只与沉降面积A有关D只与ut和H有关A15、要除去气体中含有的5广50仙的粒子.除尘效率小于75%,直选 用.A除尘气道 B旋风别离器 C离心机 D电除尘器B16、一般而言,旋风别离器长、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 17、在长为Lm

6、,高为Hm的降尘室中,颗粒的沉降速度为 ut m/s,气体通过降 尘室的水平流速为u m/s,那么颗粒能在降尘室内别离的条件是： .A L/u<H/ulB L/ut<H/uC L/ut2H/uD L/uH/utD18、粒子沉降受到的流体阻力 .A恒与沉降速度的平方成正比 B与颗粒的外表积成正比C与颗粒的直径成正比D在滞流区与沉降速度的一次方成正比DC只有第一种说法正确D只有第二种说法正确A19、旋风别离器的总的别离效率是指 .A颗粒群中具有平均直径的粒子的别离效率B颗粒群中最小粒子的别离效率C不同粒级直径范围粒子别离效率之和D全部颗粒中被别离下来的局部所占的质量分率D20、降尘室的

7、生产水平由决定.A降尘室的高度和长度B降尘室的高度C降尘室的底面积 D降尘室的体积C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,假设系统温度升 高,那么其在水中的沉降速度将,在空气中的沉降速度 将. 答案：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.答案：23、降尘室的生产水平与降尘室的 和 有关.答案：长度 宽度4、某沉降室在操作条件下的气体流率为 3600mVh ,沉降室长、宽、高尺寸 为L b H =5 3 2,那么其沉降速度为 m/s.答案：0.067 5、在除去某粒径的颗粒时,假设降尘室的高度增加一倍,气流速度 .答案：减少一倍6、假设降

8、尘室的高度增加,那么沉降时间 ,气流速度,生产能 力.答案；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. 现颗粒最小直径为12m其沉降速度为0.02 m/s ,欲将最小直径的颗粒全部 沉降下来, 那么含尘气体的最大流速不能超过m/s .答案：1.68、在旋风别离器中,某球形颗粒的旋转半径为0.4 m,切向速度为15 m/s.当颗粒与流体的相对运动属层流时,其别离因数 kc为.答案:579、选择旋风别离器型式及决定其主要尺寸的根据答案：气体处理量,别离效率,允许压降10、通常,非均相物系的离心沉降是在旋风别离器中进行,悬浮物系一般可在旋液别离器或沉

9、降离心机中进行.答案：悬浮物系一般可在旋液别离器或沉降离心机中进行.气固；液固11、一球形石英颗粒,在空气中按斯托克斯定律沉降,假设空气温度由20c升至50 C,那么其沉降速度将.下降12、降尘室的生产水平与降尘室的和有关.长度宽度13、降尘室的生产水平与降尘室的无关.高度14、在除去某粒径的颗粒时,假设降尘室的高度增加一倍,那么沉降时间.增加一倍15、在除去某粒径的颗粒时,假设降尘室的高度增加一倍,气流速度 .减少一倍16、在除去某粒径的颗粒时,假设降尘室的高度增加一倍,生产水平 o不变17、在滞流层流区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的一次方成正比.218、在湍流区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的

10、次方成正比.1/219、旋风别离器性能的好坏,主要以 来衡量.临界粒径的大小20、离心别离设备的别离因数定义式为 Kc=o uT2/gR 或ur/ut21、当介质阻力不计时,回转真空过滤机的生产水平与转速的一次方成正比.1/221、转鼓沉浸度是 与 的比值1转鼓浸沉的外表积转鼓的总外表积22、将固体物料从液体中别离出来的离心别离方法中,最常见的有 和.将固体物料从液体中别离出来的离心别离设备中,最常见的为.离心过滤 离心沉降 离心机23、在Stokes区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的 次方成正比；在牛顿区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的 次方成正比.2 1/224、含尘气体通过长为4m,宽为3m,高

11、为1m的除尘室,颗粒的沉降速度为0.03m/s,那么该除尘室的生产水平为 m3/so 0.36m3/s25 .降尘室与沉降槽均为气固或液固两相别离设备,它们的生产水平与该设备的有关,与 无关.沉降面积高度26 .旋风别离器当切向进口气速相同时,随着旋风别离器的直径越大,其离心别离因数越;转速不变,离心别离机随着转鼓直径的增大其离心别离因数越22u r . - ,小大； gr g27 .颗粒的球形度形状系数的定义式为：.=；颗粒的比外表积的定义式为a =.与非球形颗粒体积相等的球的外表积/非球形颗粒的外表积,S/V；28 .除去液体中混杂的固体颗粒,在化工生产中可以采用、等方法列举三种方法.重力

12、沉降 离心沉降 过滤；29 .密度为p p的球形颗粒在斯托克斯区沉降,颗粒在水中和空气中的沉降速度分别为Ui 和 u2,贝u ui/U2=. P p- P H2o/ W H2o x科 air/ p p- p air30 .旋风别离器的平均旋转半径为0.5m ,气体的切向进口速度为20m/s,那么该别离器的别离因数为 . 81.5531 .别离因数的定义式为K=. r w2/g或u2/gr32 含尘气体通过长为 4m,宽为 3m,高为 1m的除尘室,颗粒的沉降速度为0.03m/s,那么该除尘室的生产水平为 m3/s.0.36m3/s31 .气体通过颗粒床层时,随流速从小到大可能出现的三种状况 是

13、:、.固定床状 态,流化床状态,颗粒输送状态；32 .当颗粒层处于流化阶段,床层的压降约等于 .单位床层 面积上的颗粒群的净重力33 . 选择或设计旋风别离器时要依据、和 .含尘气体流量 要求的别离效率允许的压强降；34 .流化床中出现的不正常现象有 和.腾涌 沟流35 .床层空隙率的定义是：e =用文字表达.时所受的阻力曳力由两局部构成,即 和.=床层体积一颗 粒所占体积/床层体积,外表阻力外表曳力,形体阻力形体曳力35.含细小颗粒的气流在降尘室内除去小粒子沉降在斯托克斯区,正常情况下能100%除去50 m的粒子,现气体处理量增大一倍,原降尘室能100%除去的最小粒径为 _D.gdp2 p

14、Ut t 181A 2 x 50 m B 1/2 x 50 m C 50 m D 2 2 x 50 m36.气体通过流化床的压降,在空塔空床速度u增加时,_D.m / 、一P流 p gA pA与u成平方关系增加B与u成1.75次方关系增加 C与u成正比 D与u无关三.问做题1998-化床的压降与哪些因素有关)g流化床的压降等于单位界面床内固体的表观重量即重量浮力,它与气速无关而始终保持定值.1998-斯托克斯定律区的沉降速度与各物理量的关系如何应用的前提是什 么颗粒的加速段在什么条件下可忽略不计ut d2( p )g/(18 )Re<2颗粒dp很小,ut很小1999-2007-因某种原因

15、使进入降尘室的含尘气体温度升高,假设气体质量及含尘 情况不变,降尘室出口气体的含尘量将有何变化原因何在含尘量升高.原因：气体黏度随温度升高而增加,沉降速度减小,沉降时间增加；温度升高,密度 变小,气体质量不变那么体积流量增加,停留时间减少.2000-评价旋风别离器性能的主要指标有哪两个别离效率；气体经过旋风器的压降2001-简述旋风别离器性能指标中分割直径 dpc的概念通常指经过旋风别离器后能被除下 50%的颗粒直径2002-什么是颗粒的自由沉降速度当小颗粒在静止气流中降落时,随降落速度的增加,颗粒与空气的摩擦阻力相 应增大,当阻力增大到等于重力与浮力之差时,颗粒所受合力为零,加速度为 零,此

16、后颗粒即以加速度为零时的瞬时速度等速降落,此时颗粒的降落速度称 为自由沉降速度(Ut2003-实际流化现象有哪两种,通常各自发生于什么系统散式流化,发生于液-固系统；聚式流化,发生于气-固系统2004-何谓流化床层的内生不稳定性,如何抑制(提升流化质量的常用措施)床内某局部区域空穴的恶性循环.增加分布板阻力；加内部构件；采用用小直径宽分布的颗粒；采用细颗粒高气 速的流化床2005-对于非球形颗粒,当沉降处于斯托克斯定律区时,试写出颗粒的等沉降 速度当量直径de的计算式18utde 、;(p )g2006-气体中含有12微米直径的固体颗粒,应选用哪一种气固别离方法 采用袋滤器指导一除去液体中混杂

17、的固体颗粒一般可采用什么方法,需要用到什么设备 沉降、过滤、离心别离沉降槽、过滤机、离心机注：液固别离最常规方法是过滤.颗粒直径小于1-2微米的别离问题属于困难问题.对于这类问题采用絮凝等特殊方法采用离心沉降；更小的颗粒需要 采用管式高速离心机；反之较大的颗粒可采用重力沉降或旋流别离器.气固别离最常规方法是旋风别离.一般能别离5-10微米,良好可达2微米.更小的属较难别离,需要采用袋滤器；更细的颗粒需采用电除尘器.1-曳力系数是如何定义的它与哪些因素有关2Fd/(Ap u2/2)与Rep=dpU / 、 有关2-重力降尘室的气体处理量与哪些因素有关降尘室的高度是否影响气体处理 量沉降室底面积和

18、沉降速度不影响.高度小会使停留时间短,但沉降距离也短了3-为什么旋风别离器处于低气体负荷下操作是不适宜的锥底为何须有良好的密封低负荷时,没有足够的离心力锥底往往负压,假设不密封会漏入气体且将颗粒带起4-广义流态化和狭义流态化的各自含义是什么狭义流态化指操作气速u小于ut的流化床,广义流化床那么包括流化床,载流床和气力输送5-气力输送有哪些主要优点系统可密闭；输送管线设置比铺设道路更方便；设备紧凑,易连续化、自动化；同时可进行其他单元操作6-外表曳力,形体曳力剪力在流动方向上的分力延整个颗粒外表积分,得该颗粒所受剪力在流动方向上的总合压力在流动方向上的分力延整个颗粒外表积分,得该颗粒所受剪力在流

19、动方向上的总合7-牛顿区500<Rep<2X 105形体曳力占重要地位,外表曳力可忽略.曳力系数不再随Rep而变0.44,曳力与流速的平方成正比,即服从平方定律8-离心别离因数同一颗粒所受离心力与重力之比,反映离心别离设备性能的重要指标g gr 9-总效率0被除下的颗粒占气体进口总的颗粒的质量分率,不能准确地代表旋风别离器的别离性能10-流化床的特点优点：很易获得均匀的温度；恒定的压降缺点：不均匀的接触,对实际过程不利,可能导致腾涌或节涌,和沟流三、计算题1、某一锅炉房的烟气沉降室,长、宽、高分别为11X6X4 m,沿沉降室高度的中间加一层隔板,故尘粒在沉降室内的降落高度为2ml烟

20、气温度为150C,沉降室烟气流量12500m3(标准X犬态)/ h ,试核算沿降室能否沉降 35m以上 的尘粒. P 尘粒=1600 kg/m3 , p 烟气=1.29 kg/m ,小烟气=0.0225cp解：设沉降在滞流状态下进行,Re <1,且因p尘粒>>p烟气,故斯托克斯公式可简化 为：u0 = d尘粒2 p尘粒g/18 网气=(35 10-6)2>1600 >9.81/ (18 2.25 10-5)=0.0474 m/s检验：Re = d尘粒U0 p烟气/睇气=35 10-6 >0.0474 1.29/(2.25 10-5)=0.095< 2故

21、采用计算式正确,那么35mm以上粒子的沉降时间为：际p爷=2/0.0474 = 42.2s又,烟气流速 u = (12500/(4 6X3600) X (273+150) /273=0.224 m/s烟气在沉降室内停留时间：8停留=11/0.224 = 49.1s即8停留> 8沉降35mm以上尘粒可在该室沉降2、有一降尘室,长 6m宽3m共20层,每层100mm用以除去炉气中的矿 ,3Q尘,矿尘密度s 3000kg/m ,炉气密度0.5kg/m ,粘度0.035 mPa.s ,现要除去炉气中10 m以上的颗粒,试求：(1)为完成上述任务,可允许的最大气流速度为多少(2)每小时最多可送入炉

22、气假设干(3)假设取消隔板,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,那么und 2()g18由于 s 那么u 0Re.(10 10 6)2 3000 9.81 _318 0.035 104.67m m /sdu 010 10 6 4.67 10 3 0.50.035 10 36.67 10 41假设正确由降尘室的别离条件,有4.6 10 3 60.10.28m/s一一_一 一 3 V 20Au 0 20 6 3 4.67 10 33600=6052.3m3/h V Au.6 3 4.67 10 3 3600 302.6m 3/h可见加隔板可提升生产水平,但隔板间距不能过小,过

23、小会影响出灰和干 扰沉降.3、一降尘室长5m,宽3m高4m,内部用FB板分成20层,用往返收含尘气体3 ,中的球形固体颗粒,操作条件下含尘气体的流量为36000m /h,气体密度330.9kg/m粘度 O.OBmPa s.尘粒密度s 4300kg/m ,试求理论上能100赛去的最小颗粒直径.2解：降尘室总面积 A 20 5 3 300 m生产水平的计算式为qAu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q /36000/3600u n 解出 一 A 300设沉降区为层流,那么有d m i ( :)gu 01818 u0d mi /、,(j )g18 0.03 10 3

24、0.033.(4300 0.9) 9.810.033m/s2.06 10 5m5dap 2.06 100.033 0.90.02 1验算 Rec =u =0.03 10 s g 2500 1.2051.005 10 八 59.6122500 998.2 1.81 10故假设正确4.两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.玻璃球的密度为2500kg/m3,水的密度为998.2kg/m3 ,水的粘度为 1.005 103Pas,空气的密度为1.205kg/m3,空气的粘度为1.81 10-5Pas.(1)假设在层流区重力沉降,那么水中颗粒直径与空气中颗粒直径之比为A. 8.61

25、2 B, 9.612 C, 10.612 D, 11.6122,(2)假设在层流区离心沉降,旋风别离因数与旋液别离因数之比为 那么水中颗粒直径与空气中颗粒直径之比为 D 0A. 10.593 B. 11.593 C. 12.593 D. 13.593一d2解：(1)由Ut18所以dw da18 UtUrd2 s182Ut,Kc2 UtgRUrd2 s1818 ursgKc所以也 dawKcaKa cw32500 1.205 1.005 102513.5932500 998.2 1.81 1015、某一球形颗粒在空气中自由重力沉降.该颗粒的密度为5000kg/m3,空气的密度为1.205kg/m

26、3,空气的粘度为1.81 10-5Pas.那么(1)在层流区沉降的最大颗粒直径为_B_ 10-5m.A. 3.639 B. 4.639 C. 5.639 D. 6.639(2)在湍流区沉降的最小颗粒直径为 或10-3m.A. 1.024 B, 1.124 C, 1.224 D, 1.324解：(1)由dUtReReUt所以(2)由d2Ut18,18 2 Re3 s g5 2318 1.81 101,1.205 5000 1.205 9.80754.639 10 mUt1.74 ds得 1.74 dsgRe:dd s g 2 Re2 1.742d2 2所以22.3 J一2dJ.742 s g5

27、221.81 101000- 1.742 1.205 5000 1.205 9.80731.224 10 m6、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 m2,局1.6m.操作条件下气体密度为 0.5kg/m3,粘度为2.0 10 5 Pa s,颗粒密度为3000 kg/m3.气体体积流量为5m3/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20 m的颗粒,求多层降尘室的层数及板间距.解：1设沉降运动处在层流区,那么能完全回收的最小颗粒直径：18 d ming sVs518 2 10 55.78.2 m,9.81 3000 0.6 10校核：最小颗粒

28、的沉降速度:Vs5uo 0.5m/ sAo 10RedminU 78.2 10 6 0.5 0.62 10 51.173 2,近似认为沉降运动处于层流区.(2) 20径为78.218 Vsa'o s-yg s d2018 2 10 59.81 3000 0.6 20 10 6 2_ 2 153m2m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m的颗粒尚能处于层流区,那么20 m的颗粒沉降也一定处在层流区：需要降尘面积为153 m2,所以降尘室应改为16层15块隔板,实际降尘面积 为160裙.层间距为0.16m.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；由此题可以看出,当处理量一定时,完全别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.7、某一锅炉房的烟气沉降室,长、宽、高分别为11X6X4 m,沿沉降室高度的中间加一层隔板,故尘粒在沉降室内的降落高度为 2m.烟气温度为150C, 沉降室烟气流量12500m解得：s 2665 kg/m标准)/ h,试核算沿降室能否沉降 35仙m以上的尘 粒.p 尘粒= 1600 kg/m3, P烟气二 1