化工原理第三章习题及答案.docx
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化工原理第三章习题及答案
第三章机械别离
一、名词解释〔每题2分〕
1.非均相混合物
物系组成不同，分布不均匀，组分之间有相界面
2.斯托克斯式
3.球形度
非球形粒子体积一样的球形颗粒的面积及球形颗粒总面积的比值
4.离心别离因数
离心加速度及重力加速度的比值
5.临界直径dc
离心别离器别离颗粒最小直径
6．过滤
利用多孔性介质使悬浮液中液固得到别离的操作
7.过滤速率
单位时间所产生的滤液量
8.过滤周期
间歇过滤中过滤、洗涤、拆装、清理完成一次过滤所用时间
9.过滤机生产能力
过滤机单位时间产生滤液体积
10.浸没度
转筒过滤机浸没角度及圆周角比值
二、单项选择择题〔每题2分〕
1、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颗粒开场的降落速度为零，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
2、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加速运动段完毕时颗粒的降落速度
Ｄ净重力〔重力减去浮力〕及流体阻力平衡时颗粒的降落速度B
3、对于恒压过滤_______。
A滤液体积增大一倍那么过滤时间增大为原来的√2倍
B滤液体积增大一倍那么过滤时间增大至原来的2倍
C滤液体积增大一倍那么过滤时间增大至原来的4倍
D当介质阻力不计时,滤液体积增大一倍,那么过滤时间增大至原来的4倍D
4、恒压过滤时，如介质阻力不计，滤饼不可压缩，过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量___。
Ａ增大至原来的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
C
5、以下过滤机是连续式过滤机_______。
Ａ箱式叶滤机Ｂ真空叶滤机
Ｃ回转真空过滤机Ｄ板框压滤机C
6、过滤推动力一般是指______。
Ａ过滤介质两边的压差Ｂ过滤介质及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B
7、回转真空过滤机中是以下部件使过滤室在不同部位时，能自动地进展相应的不同操作：
______。
Ａ转鼓本身Ｂ随转鼓转动的转动盘
Ｃ及转动盘严密接触的固定盘Ｄ分配头D
8、非球形颗粒的当量直径的一种是等体积球径，它的表达式为______。
Adp＝6V/A此处V为非球形颗粒的体积，A为非球形颗粒的外表积
Bdp＝（6V/π）1/3
Cdp＝（4V/π）1/2
Ddp＝（kV/π）1/3（k为系数及非球形颗粒的形状有关）B
9、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C
10、在离心沉降中球形颗粒的沉降速度__________。
Ａ只及dp,ρp,ρ,uT,r,μ有关Ｂ只及dp，ρp，uT，r有关
Ｃ只及dp，ρp，uT，r，g有关Ｄ只及dp，ρp，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〕A
11、降尘室没有以下优点______________。
Ａ别离效率高Ｂ阻力小
Ｃ构造简单Ｄ易于操作A
12、降尘室的生产能力__________。
Ａ只及沉降面积A和颗粒沉降速度uT有关
Ｂ及A，uT及降尘室高度H有关
Ｃ只及沉降面积A有关
Ｄ只及uT和H有关A
13、回转真空过滤机的过滤介质阻力可略去不计，其生产能力为5m3/h〔滤液〕。
现将转速度降低一半，其他条件不变,那么其生产能力应为____________。
A5m3/hB3/h
C10m3/hD3/hD
14、要除去气体中含有的5μ～50μ的粒子。
除尘效率小于75％，宜选用。
A除尘气道B旋风别离器C离心机D电除尘器B
15、等压过滤的滤液累积量q及过滤时间τ的关系为______________。
B
16、过滤根本方程是基于____________推导出来的。
A滤液在过滤介质中呈湍流流动
B滤液在过滤介质中呈层流流动
C滤液在滤渣中呈湍流流动
D滤液在滤渣中呈层流流动D
17、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
18、在板框过滤机中，如滤饼不可压缩，介质阻力不计，过滤时间增加一倍时，其过滤速率为原来的_____________。
A2倍B1/2倍C）1/
倍D4倍C
19、在长为Lm，高为Hm的降尘室中，颗粒的沉降速度为uTm/s，气体通过降尘室的水平流速为um/s，那么颗粒能在降尘室内别离的条件是：
____。
AL/u＜H/uLBL/uT＜H/u
CL/uT≥H/uDL/u≥H/uT
D
20、粒子沉降受到的流体阻力________。
Ａ恒及沉降速度的平方成正比Ｂ及颗粒的外表积成正比
Ｃ及颗粒的直径成正比Ｄ在滞流区及沉降速度的一次方成正比
D
21、板框压滤机中，最终的滤液流率是洗涤液流率的_______。
〔ΔpE=Δpw，μ=μw〕
Ａ一倍Ｂ一半Ｃ四倍Ｄ四分之一C
22、球形度〔形状系数〕恒小于或等于1，此值越小，颗粒的形状离球形越远，球形度的定义式可写为______。
AΦ=Vp/V，V为非球形粒子的体积，Vp为球形粒子的体积
BΦ=Ap/A，A为非球形粒子的外表积,Ap为及非球形粒子体积一样的球形粒子的外表积
CΦ=ap/a，a为非球形粒子的比外表积,ap为球形粒子的比外表积
DΦ=6ap/（πd）B
23、“在一般过滤操作中，实际上起到主要介质作用的是滤饼层而不是过滤介质本身〞，“滤渣就是滤饼〞那么_______。
Ａ这两种说法都对Ｂ两种说法都不对
Ｃ只有第一种说法正确Ｄ只有第二种说法正确A
24、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D
25、降尘室的生产能力由________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
26、在板框过滤机中，如滤饼不可压缩，介质阻力不计，黏度增加一倍时，对同一q值，过滤速率为原来的_____________。
A2倍B1/2倍C1/
倍D4倍B
27、回转真空过滤机洗涤速率及最终过滤速率之比为〔〕。
AlB1/2C1/4D1/3A
28、以下说法是正确的〔〕。
A过滤速率及S（过滤面积）成正比B过滤速率及S2成正比
C滤速率及滤液体积成正比D过滤速率及滤布阻力成反比B
29、板框压滤机中〔〕。
A框有两种不同的构造B板有两种不同的构造
C框和板都有两种不同的构造D板和框都只有一种构造B
30、助滤剂应具有以下性质〔〕。
A颗粒均匀、柔软、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B
三、填空题〔每题2分〕
1、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20℃升至50℃，那么其沉降速度将。
下降
2、降尘室的生产能力及降尘室的和有关。
长度宽度
3、降尘室的生产能力及降尘室的无关。
高度
4、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
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。
减少一倍
6、在除去某粒径的颗粒时，假设降尘室的高度增加一倍，生产能力。
不变
7、在滞流（层流）区，颗粒的沉降速度及颗粒直径的次方成正比。
2
8、在湍流区，颗粒的沉降速度及颗粒直径的次方成正比。
1/2
9、在过滤的大局部时间中，起到了主要过滤介质的作用。
滤饼
10、过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩，那么恒速过滤过程中滤液体积由Vl增多至V2=2Vl时，那么操作压差由ΔPl增大至ΔP2=。
2ΔPl
11、q为单位过滤面积所得滤液体积V/S，qe为Ve/S，Ve为过滤介质的当量滤液体积（滤液体积为Ve时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力），在恒压过滤时，测得Δτ/Δq=3740q+200那么过滤常数K=。
0.000535
12、q为单位过滤面积所得滤液体积V/S，qe为Ve/S，Ve为过滤介质的当量滤液体积（滤液体积为Ve时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力），在恒压过滤时，测得Δτ/Δq=3740q+200那么过滤常数qe=。
0.0535
13、最常见的间歇式过滤机有和。
板框过滤机叶滤机
14、在一套板框过滤机中，板有种构造，框种构造。
21
15、板框过滤机在过滤阶段完毕的瞬间，设框已充满，那么在每一框中，滤液穿过厚度为
。
框的厚度
16、板框过滤机在过滤阶段完毕的瞬间，设框已充满，在洗涤时，洗涤液穿过厚度为
。
框厚度之半
17、板框过滤机在过滤阶段完毕的瞬间，设框已充满，在洗涤时，洗涤液穿过的滤布面积等于。
框的内面积
18、旋风别离器性能的好坏，主要以来衡量。
临界粒径的大小
19、离心别离设备的别离因数定义式为Kc=。
uT2/gR〔或ur/ut〕
20、当介质阻力不计时，回转真空过滤机的生产能力及转速的次方成正比。
1/2
21、间歇过滤机的生产能力可写为Q=V/∑τ，此处V为。
一个操作循环中得到的滤液体积
22、间歇过滤机的生产能力可写为Q=V/∑τ，此处∑τ表示一个操作循环所需的。
总时间
23、一个过滤操作周期中，“过滤时间越长，生产能力越大〞的看法是否正确？
不正确的
24、一个过滤操作周期中，“过滤时间越短，生产能力越大〞的看法是否正确？
不正确的
25、一个过滤操作周期中，过滤时间有一个值。
最适宜
26、一个过滤操作周期中，最适宜的过滤时间指的是此时过滤机生产能力。
最大
27、对不可压缩性滤饼dV/dτ正比于ΔP的次方，对可压缩滤饼dV/dτ正比于ΔP的次方。
11-s
28、对恒压过滤，介质阻力可以忽略时，过滤量增大一倍，那么过滤速率为原来的。
二分之一
29、对恒压过滤，当过滤面积增大一倍时，如滤饼不可压缩，那么过滤速率增大为原来的倍。
对恒压过滤，当过滤面积增大一倍时，如滤饼可压缩，那么过滤速率增大为原来的倍。
44
30、转鼓沉浸度是及的比值
（1）
转鼓浸沉的外表积转鼓的总外表积
31、按ψ＝Ap/A定义的球形度〔此处下标p代表球形粒子〕，最大值为＿＿＿。
越小那么颗粒形状及球形相差越＿＿＿。
1大
32、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
33、在Stokes区，颗粒的沉降速度及颗粒直径的_____次方成正比；在牛顿区，颗粒的沉降速度及颗粒直径的______次方成正比。
21/2
34、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
35、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/s，那么该除尘室的生产能力为
。
3/s
四、问答题〔每题3分〕
1、影响回转真空过滤机生产能力的因素有哪些？
〔过滤介质阻力可忽略〕
当过滤介质阻力可忽略时
可见，影响因素有：
转筒的转速、浸没度、转筒尺寸、操作压强及处理物料的浓度及特性。
2、有一旋风别离器，在正常的速度和阻力的范围内操作，但除尘效率不够满意，现在仓库里还有一个完全一样的旋风别离器，有人建议将这台备用的旋风别离器及正在用的那一台一起并联使用，问这种措施能否提高除尘效率？
为什么？
不行。
因为速度降低，离心惯性力减小，使除尘效率下降。
3、恒压过滤时，如加大操作压力或提高滤浆温度，过滤速率会发生什么变化？
为什么？
由dq/dt=Δp/［rΦμ（q+qe）］知,加大操作压力，过滤速率变大。
提高滤浆温度，使滤液黏度降低，过滤速率增大。
4、临界直径dc及分割直径d50，可以表示旋风别离器的别离性能，答复
dc及d50的含义是什么？
dc旋风别离器的别离别离颗粒最小直径;d50别离效率50%时颗粒直径
5、由过滤根本方程dq/dt=Δp/［rΦμ（q+qe）分析影响过滤速率的因素
影响过滤速率的因素有：
①物性参数，包括悬浮液的性质〔φ、μ〕及滤饼特性〔r〕；②操作参数Δp；③设备参数qe
6、试说明滤饼比阻的意义
比阻r表示滤饼对过滤速率的影响，其数值的大小反映滤液通过滤饼层的难易程度。
五、计算题〔每题10分〕
1、某板框过滤机框空的长、宽、厚为250mm×250mm×20mm,框数为8,以此过滤机恒压过滤某悬浮液,测得过滤时间为及15min时的滤液量分别为3及3，试计算过滤常数K。
解：
过滤面积A=8×2×0.25×0.25=1.0m2
〔2分〕
:
τ1=8.75minV1=0.15m3τ2=15minV2=0.20m3
∵V2+2VVe=KA2τ〔4分〕
可得2Ve=K×12×8.75
（1）
2Ve=K×12×15
（2）
（1）、
（2）式联立,解得K=0.0030m2/min=5.0×10-5m2/s〔4分〕
2、以板框压滤机恒压过滤某悬浮液，过滤面积10m2，操作压差1.96×105Pa。
每一循环过滤15min得滤液3。
过滤介质阻力不计。
（1）该机生产能力为3/h滤液，求洗涤、装拆总共需要的时间及过滤常数K。
（2）假设压差降至9.81×104Pa，过滤时间及过滤量不变，其他条件不变，需多大过滤面积？
设滤饼不可压缩。
（3）如改用回转真空过滤机，转一圈得滤液3，转速为多少才可以维持生产能力不变？
解：
（1）∵V2=KA2τ
即2=K×102×15
∴K=5.65×10-3m2/min
又Q=V/∑τ
即〔15+τw+τD〕
∴τw+τD=21.4min
〔4分〕
〔2〕V2=KA2τA2=V2/Kτ〔4分〕
〔3〕Q=4.8/60=0.2×n〔n-r/min〕∴n=0.4r/min〔2分〕
3、用某叶滤机恒压过滤钛白水悬浮液。
滤叶每侧过滤面积为（0.81）2m2,共10只滤叶。
测得:
过滤10min得滤液3；再过滤10min共得滤液3。
滤饼及滤液体积比n。
试问:
（1）过滤至滤饼厚为21mm即停顿,过滤时间是多少
（2）假设滤饼洗涤及辅助时间共45min,其生产能力是多少〔以每小时得的滤饼体积计〕
解：
（1）∵V2+2VVe=KA2t
由题意得2+2×1.31Ve=KA2×10（a）
2+2×1.905Ve=KA2×20（b）
（a）、（b）联立,解得KA2=0.2076m6/min,Ve=0.1374m3
〔3分〕
又A2=2
过滤终了时,共得滤液量VE2.755m3
由2E,∴tE=40.2min
〔3分〕
（2）生产能力=nVE/（tE+tw+t辅）
=0.1×2.755/（40.2+45）=3.23×10-3m3/min=0.194m3/h（滤饼）
〔4分〕
4、在3×105Pa的压强差下对钛白粉在水中的悬浮液进展过滤实验，测得过滤常数K=5×10-5m2/s、qe=3/m2，又测得滤饼体积及滤液体积之比。
现拟用有38个框的BMY50/810-25型板框压滤机处理此料浆，过滤推动力及所用滤布也及实验用的一样。
试求：
〔1〕过滤至框内全部充满滤渣所需的时间；〔2〕过滤完毕，以相当于滤液量1/10的清水进展洗涤，求洗涤时间；〔3〕假设每次卸渣、重装等全部辅助操作共需15min，求每台过滤机的生产能力〔以每小时平均可得多少〔m3〕滤饼计〕。
解：
〔1〕所需过滤时间
2×2×38=2
Vc2×0.025×38=2
〔4分〕
〔2〕洗涤时间
〔4分〕
〔3〕生产能力
〔滤饼〕/h〔2分〕
5、用板框过滤机过滤某悬浮液，一个操作周期内过滤20分钟后共得滤液4m3〔滤饼不可压缩，介质阻力可略〕。
假设在一个周期内共用去辅助时间30分钟，求：
（1）该机的生产能力
〔2〕假设操作表压加倍，其它条件不变〔物性，过滤面积，过滤时间及辅助时间〕，该机生产能力提高了多少？
解：
滤饼不洗涤
（1）4分
（2）6分
6、对某悬浮液进展恒压过滤。
过滤时间为300s时，所得滤液体积为3，且过滤面积为1m2，恒压过滤常数K=5*10-3m2/s。
假设要再得滤液体积3，那么又需过滤时间为多少？
3分
3分
4分
7、一小型板框压滤机有框10块，长宽各为，在2at〔表压〕下作恒压过滤共二小时滤框充满共得滤液160l，每次洗涤及装卸时间为1hr，假设介质阻力可忽略不计，求：
（1）过虑常数K，洗涤速率。
（2）假设表压增加一倍，其他条件不变，此时生产能力为假设干？
解：
〔1〕〔5分〕
A=0.2×0.2×10×2=2
〔2〕〔5分〕
故生产能力为〔1+1〕=3/h
8、某板框压滤机的过滤面积为0.4m2，在恒压下过滤某悬浮液，4hr后得滤液80m3，过滤介质阻力可略去不计。
试求：
①假设其它情况不变，但过滤面积加倍，可得多少滤液？
②假设其它情况不变，但操作时间缩短为2hr，可得多少滤液？
③假设在原表压下过滤4hr后，再用5m3水洗涤滤饼，需多长洗涤时间？
设滤液及水性质相近。
解：
〔1〕〔3分〕
〔2〕〔3分〕
〔3〕〔4分〕
9、一小型板框过滤机，过滤面积为0．1m2，恒压过滤某一种悬浮液。
得出以下过滤议程式：
〔q+10〕2=250〔θ+0．4〕式中q以l/m2，θ以分钟计。
试求：
〔1〕经过249．6分钟获得滤液量为多少？
〔2〕当操作压力加大1倍，设滤饼不可压缩同样用249．6分钟将得到多少滤液量。
解：
〔1〕
当
分时
q=240L/M
V=240×0。
1=24L（5分）
〔2〕
（5分）
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