第三章非均相物系分离习题

第三章非均相物系分离习题习题1：球形颗粒在静止流体中作重力沉降，经历________和_______两个阶段。沉降速度是指_______阶段，颗粒相对于流体的运动速度。答案与评分标准加速运动等速运动等速运动（每个空1分，共3分）习题2：在滞留区，球形颗粒的沉降速度tu与其直径的______次方成正比；而在湍流区，tu与其直径的______次方成正比。答案与评分标准21/2（每个空1分，共2分）习题3：降尘室内，颗粒可被分离的必要条件是_____________________________；而气体的流动应控制在__________________流型。答案与评分标准气体在室内的停留时间应≥颗粒的沉降时间t。(2分)滞流（1分）（共3分）习题4：在规定的沉降速度tu条件下，降尘室的生产能力只取决于_____________而与其__________________无关。答案与评分标准降尘室底面积(2分)高度（1分）（共3分）习题5：除去气流中尘粒的设备类型有__________、___________、__________等。答案与评分标准降尘室惯性除尘旋风分离器（每个空1分，共3分）习题6：过滤常数K是由__________及___________决定的常数；而介质常数eq与e是反映________________的常数。答案与评分标准物料特定过滤压强差过滤介质阻力大小（每个空1分，共3分）习题7：工业上应用较多的压滤型间歇过滤机有__________与___________；吸滤型连续操作过滤机有________________。答案与评分标准板框压滤机加压叶滤机转筒真空过滤机（每个空1分，共3分）习题8：根据分离方式（或功能），离心机可分为__________、________和___________三种基本类型；而据分离因数的大小，离心机可分为__________、________和___________。答案与评分标准过滤式沉降式分离式常速离心机高速离心机超高速离心机（每个空1分，共6分）习题9：过滤操作有________和___________两种典型方式。答案与评分标准恒压过滤恒速过滤（每个空1分，共2分）习题10：在重力场中，固体颗粒在静止流体中的沉降速度与下列因素无关的是（）。（A）颗粒几何形状（B）颗粒几何尺寸（C）颗粒与流体密度（D）流体的流速答案与评分标准(D)（2分）习题11：含尘气体通过长4m，宽3m，高1m的降尘室，已知颗粒的沉降速度为0.25m/s，则降尘室的生产能力为（）。（A）3m3/s（B）1m3/s（C）0.75m3/s（D）6m3/s答案与评分标准(A)（2分）习题12：某粒径的颗粒在降尘室中沉降，若降尘室的高度增加一倍，则该降尘室的生产能力将（）。（A）增加一倍（B）为原来的1/2（C）不变（D）不确定答案与评分标准(C)（2分）习题13：粒径分别为16m和8m的两种颗粒在同一旋风分离器中沉降，沉降在滞流区，则两种颗粒的离心沉降速度之比为（）。（A）2（B）4（C）1（D）1/2答案与评分标准(B)（2分）习题14：以下表达式中正确的是（）。（A）过滤速率与过滤面积A的平方成正比（B）过滤速率与过滤面积A成正比（C）过滤速率与所得滤液体积V成正比（D）过滤速率与虚拟滤液体积eV成正比答案与评分标准(A)（2分）习题15：在转筒真空过滤机上过滤某种悬浮液，若将转筒转速n提高一倍，其他条件保持不变，则生产能力将为原来的（）。（A）2倍（B）2倍（C）4倍（D）1/2答案与评分标准(B)（2分）习题16：球形颗粒在静止流体中自由沉降，当在10-4etR1时，沉降速度tu可用（）计算。（A）斯托克斯公式（B）艾仑公式（C）牛顿公式答案与评分标准(A)（2分）习题17：球形颗粒在静止流体中作自由沉降时，其沉降速度tu可用斯托克斯公式计算。（）答案与评分标准(×)（1分）习题18：过滤操作属于定态操作。（）答案与评分标准(×)（1分）习题19：粒子所在位置上的惯性离心力场强度与重力场强度之比，称为离心分离因数。（）答案与评分标准(√)（1分）习题20：球形微粒在静止流体中作自由沉降，计算其沉降速度tu时，必须采用试差法，而且这是唯一的方法。（）答案与评分标准(×)（1分）习题21：提高离心机分离因数cK的基本途径是增加转鼓的转速。（）答案与评分标准(√)（1分）习题22：在降尘室里，颗粒可被分离的必要条件是颗粒的沉降时间t应大于或等于气体在室内的停留时间。（）答案与评分标准(×)（1分）习题23：离心沉降速度ru与重力沉降速度tu的主要区别之一是ru不是定值，而tu则是恒定的。（）答案与评分标准(√)（1分）习题24：连续过滤机中进行的过滤都是恒压过滤，间歇过滤机中也多为恒压过滤。（）答案与评分标准(√)（1分）习题25：球形颗粒在静止流体中作重力沉降时都受到哪些力的作用？它们的作用方向如何？答案与评分标准答：球形颗粒在静止流体中作重力沉降时，将受到三个力的作用，即重力、浮力与阻力。（2分）作用方向是重力向下，其余两个力向上。（2分）（共4分）习题26：简述评价旋风分离器性能的主要指标。答案与评分标准答：在满足气体处理量（即生产能力）的前提下，评价旋风分离器性能的主要指标是尘粒的分离效率及气体经过旋风分离器的压强降。（3分）习题27：影响旋风分离器性能最主要的因素可归纳为哪两大类？为什么工业上广泛采用旋风分离器组操作？答案与评分标准答：影响旋风分离器性能的因素是多方面的，其中最主要的因素可归纳为物系性质与操作条件两大类。（2分）因为对于同一结构型式的旋风分离器来说，减少尺寸有利于分离，所以当气体处理量很大，又要求较高的分离效果时，常采用旋风分离器组操作。（3分）（共5分）习题28：简述选择旋风分离器的主要依据。答案与评分标准答：主要依据有三个方面：（1）含尘气体的处理量（或生产能力）（1分）（2）允许的压强降。（1分）（3）要求达到的分离效率。（1分）（共3分）习题29：简述何谓饼层过滤？其适用何种悬浮液？答案与评分标准答：饼层过滤是指固体物质沉降于过滤介质表面而形成滤饼层的操作。（2分）它适用于处理固体含量较高（固相体积分数约在1%以上）的悬浮液。（2分）（共4分）习题30：何谓膜过滤？它又可分为哪两类？答案与评分标准答：膜过滤是利用膜孔隙的选择透过性进行两相分离的技术。（2分）它又可分为微孔过滤和超滤两类。（2分）（共4分）习题31：简述工业上对过滤介质的要求及常用的过滤介质种类。答案与评分标准答：对过滤介质的要求是：它应具有流动阻力小和足够的机械强度，同时还应具有相应的耐腐蚀性和耐热性。（3分）种类有：织物介质、堆积介质、多孔固体介质及多孔膜。（2分）（共5分）习题32：简述提高连续过滤机生产能力的措施。答案与评分标准答：措施有：适当提高转速n和浸没度，加大过滤常数K(增大真空度或降低滤液粘度)等。（每个措施1分，共3分）习题33：何谓过滤机的生产能力？写出间歇过滤机生产能力的计算式。答案与评分标准答：过滤机的生产能力通常是指单位时间内获得的滤液量，也有按滤饼产量或滤饼中固体物料的产量来计算的。（3分）过滤机生产能力Q的计算式：DwVTVQ/3600/3600hm/3(2分)（共5分）习题34：用落球法测定某液体的粘度（落球粘度计），将待测液体置于玻璃容器中测得直径为6.35mm的钢球在此液体内沉降200mm所需的时间为7.32s,已知钢球的密度为79003/mkg，液体的密度为13003/mkg。试计算液体的粘度。答案与评分标准解：（1）钢球的沉降速度smhut/2732.032.71000200（1分）（2）假设沉降在滞留区，则可用斯托克斯公式计算：18)(2gdustSPaugdts309.502732.01881.9)13007900()1035.6(18)(232（3分）（3）核算流型：104248.0309.5130002732.01035.6Re3tdut故假设成立，求出的有效。（2分）习题35：密度为18503/mkg的固体颗粒，在50℃和20℃水中，按斯托克斯定律作自由沉降时，（1）它们沉降速度的比值是多少？（2）若微粒直径增加一倍在同温度水中作自由沉降时，此时沉降速度的比值又为多少？答案与评分标准解：（1）由附录查出有关温度下水的性质：20℃时，密度=9983/mkg，粘度=1.005×10-3Pa·s（1分）50℃时，=9983/mkg，=0.5494×10-3Pa·s（1分）84.110005.118)9881850(105494.018)9881850(18)(18)(323220202505022050gdgdgdgduusstt（3分）（2）此时，d´=2d，ρs，ρ，μ均相同；据18)(2gdust可得：418)(18))(2(22/gdgduusstt（3分）习题36：拟采用底面积为142m的降沉室回收常压炉气中所含的球形固体颗粒。操作条件下气体的密度为0.753/mkg，粘度为2.6×10-5Pa•s；固体的密度为30003/mkg；要求生产能力为2.0sm/3，求理论上能完全捕集下来的最小颗粒直径mind。答案与评分标准解：（1）在该降尘室内能完全分离出来的最小颗粒的沉降速度tu为：smblVust/1429.0140.2（1分）（2）假设沉降在滞流区，则可用斯托克斯公式求mind。（3分）mmgudst7.47107.47]81.930001429.0106.218[])(18[62/152/1min（3分）校核沉降流型11965.0106.275.01429.0107.47Re56mintudt故原假设正确，求出的mind有效。（2分）习题37：若铅微粒（1s=78003/mkg）和石英微粒（2s=26003/mkg）以同一沉降速度在（1）空气中（2）水中作自由沉降，假设沉降在滞流区。分别求它们的直径之比。取水的密度为10003/mkg。答案与评分标准解：（1）在空气中作自由沉降，由于空气《s故空气可略，即s-空气≈s由斯托克斯公式可得gu18dst）（空空（1分）设铅微粒下标为1，石英微粒下标为2。可得：73.126007800u18u18211t2t12ssssggdd空空（3分）（2）在水中作自由沉降，可得：06.21000260010007800u18u18211t2t12水水水水水水）（）（ssssggdd（3分）习题38：用一多层降尘室以除去炉气中的矿尘。矿尘最小粒径为8m，密度为40003/mkg。降尘室内长4.1m，宽1.8m，高4.2m，气体温度为427℃，粘度为3.4×10-5Pa·s，密度为0.53/mkg，若每小时的炉气量为2160标准3m。试求降尘室内的隔板间距及层数。答案与评分标准解：（1）操作条件下炉气处理量为：smV/54.127342727336002160s3（2分）（2）假设沉降在滞流区，可求出utsmgs/101.4104.31881.9)5.04000()108(18)(du35262t（2分）而气体水平通过速度smbHvus/20.0)2.48.1/(54.1/（1分）（3）层数n501511101.41.48.154.113tsubvn（2分）（4）隔板间距hhnH)1(可得：mmnHh082.0512.41（1分）（5）核算颗粒沉降和气体流动是否都在滞流区①1108.4104.35.0101.4108Re4536tdut在滞流区