化工原理课件第三章非均相物系的分离

第三章非均相物系的分离一、填空题：1．⑴一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气温度由20°C升至50°C，则其沉降速度将。⑵降尘室的生产能力只与降尘室的和有关，而与无关。解⑴下降⑵长度宽度高度2．①在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，则沉降时间，气流速度，生产能力。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；在湍流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比。解①增加一倍，减少一倍，不变②2，1/2沉降操作是指在某种中利用分散相和连续相之间的差异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。沉降过程有沉降和沉降两种方式。答案：力场；密度；重力；离心3．已知q为单位过滤面积所得滤液体积V/S，eeeSVqV/，为为过滤介质的当量滤液体积（滤液体积为eV时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力），在恒定过滤时，测得2003740/qq，过滤常数K＝，eq=。解0.000535，0.05354．⑴间歇过滤机的生产能力可写为Q＝V/∑τ，此外V为，∑τ表示一个操作循环所需的，∑τ等于一个操作循环中，和三项之和。一个操作循环中得到的滤液体积，总时间，过滤时间τ，洗涤时间τw，辅助时间τD⑵．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⑶．过滤机操作循环中，如辅助时间τ越长则最宜的过滤时间将。⑶越长(4).实现过滤操作的外力可以是、或。答案：重力；压强差；惯性离心力5．⑴在过滤的大部分时间中，起到了主要过滤介质的作用。⑵最常见的间歇式过滤机有和连续式过滤机有。⑶在一套板框过滤机中，板有种构造，框有种构造。⑷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的滤饼，而洗涤时，洗涤液则穿过厚度为的滤饼洗涤液穿过的滤布面积等于。解⑴滤饼⑵板框过滤机，叶滤机，回转真空过滤机⑶2，1⑷框厚度之半，框的厚度，框的内面积6．①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）。②旋风分离器性能的好坏，主要以来衡量。愈小，说明某分离性能愈好。解①重力沉降，离心沉降，过滤②临界直径的大小，临界直径7．①板框过滤机的洗涤速率为最终过滤速率的。②叶滤机的洗涤速率为最终过滤速率的8、一台转筒真空过滤机，其他条件不变，提高真空度，不利于提高生产能力（）；提高悬浮液的温度，有利于提高生产能力（）；增加浸没度，有利于提高生产能力（）。9、一密度为78003/mkg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C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）。A4000smPa；B40smPa；CsPa8233；DsmPa3382答案：D分析：由题意知斯托克斯定律适用，则根据题给条件可列出下式1184000)10007800(18)12007800(22gdgdsmPaC120:水的粘度为注解出=3382smPa此法常用来测粘度。10、下面哪个是过滤推动力。A．液体经过滤机的压强降B．滤饼两侧的压差；C．介质两侧的压差；D．介质两侧压差加上滤饼两侧压差答案：D分析：由过滤基本方程的推导可知过滤推动力是指滤饼两侧压差加上介质两侧压差；过滤阻力为滤饼阻力加上介质阻力。11、下述说法中哪一个是错的。A.离心机可分离液液混合物；B.离心机可分离液固混合物；C.离心机可分离气固混合物；D.离心机所分离的不均匀混合物中至少有一相是液相答案：C三、问答题：1、试说明离心沉降速度与重力沉降速度各用什么特点？重力沉降速度Ut=((4d(ps-p)g)/(3p))物系一定，Ut只与流动状态有关，表现在上。离心沉降速度Ut=√((4d(ps-p)g)/(3p)xrw2)物系一定，Ut不仅与流动状态有关，而且与旋转角速度W及颗粒的位置R有关，当W一定时，颗粒沿半径移动过程中，Ut逐渐增大。2、增加板框过滤机的滤框厚度，在板框数目和操作条件均不变的情况下，该过滤机的生产能力发生的怎样的变化？（设每次过滤滤框都充满滤饼）生产能力降低。因为虽然L,V,但θ∝V2Vh=V/(θ+θW+θD)3、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，则其在水中的沉降速度及在空气中的沉降速度如何变化？答案：下降，增大分析：由斯托克斯定律18)(2gdust对空气系统，s》，故uuuutt'对水系统，水的密度随温度的变化可忽略，故同样有uuuutt可见无论是气体还是液体，温度的改变主要是通过粘度变化来影响沉降速度。气体粘度随温度升高而增加，故沉降速度下降；液体粘度随温度升高而减小，故沉降速度增大。但要注意此结论是通过斯托克斯定律得出，其他情况还需要具体分析。1、某悬浮液在一台过滤面积为0.42m的板框过滤机中进行恒压过滤，2小时后得滤液353m，若过滤介质阻力忽略不计，求：（1）其它情况不变，过滤1.5小时所得的滤液量。（2）其它情况不变，过滤2小时后用43m水对滤饼进行横穿洗涤：洗涤所需时间。(1)V2=KA2θ5分K=V2/(A2θ)=352/（0.42×2×3600）=1.06m2/sV=A√(Kθ)=0.4√(1.06×1.5×3600)=30.3m3(2)θw=Vw/(dV/dθ)w=4Vw/(dV/dθ)F5分(dV/dθ)F=KA2/(2VF)=1.06×0.42/(2×35)=2.43×10-3m3/sθw=4/((1/4)×2.43×10-3))=6584s=1.83h2、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3/3000mkgs，炉气密度3/5.0mkg，粘度0.035msPa，现要除去炉气中10m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18)(2gdust因为s则smmut/67.410035.01881.93000)1010(32611067.610035.05.01067.41010Re4336ttdu假设正确由降尘室的分离条件，有smHLuut/28.01.06106.43（2）36001067.43620203tAuV=6052.3hm/3（3）hmAuVt/6.30256001067.43633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。3、某叶滤机过滤面积为5m2，恒压下过滤某悬浮液，4h后获滤液100m3，过滤介质阻力可忽略，试计算：(1)同样操作条件下仅过滤面积增大1倍，过滤4h后可得多少滤液？(2)同样操作条件下过滤2h可获多少滤液？(3)在原操作条件下过滤4h后，用10m3与滤液物性相近的洗涤液在同样压差下进行洗涤，洗涤时间为多少？解：(1)eV=0,恒压过率方程为2V=2KA……………(a)将2100mV25mAh4代入(a)得K=hmAV2222210045100将A1=22105mh4K=hm2100代入(a)得22121200410100mKAV(2)将h2225mA代入(a)得222KAV=327.7025100m(3)对22KAV微分得过滤速率方程dKAVdV22所以()ddV=VKA22将3100mV代入可得过滤终了时的过滤速率(EddV)=hm/5.12100251003叶滤机洗涤方式为置换洗涤故WddV)(=(ddV)hmE/5.123所以hddVV)(