化工原理考试题及答案.docx

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化工原理考试题及答案

第三章沉降与过滤

一、填空题或选择

1.悬浮液属液态非均相物系，此中分别内相是指_____________；分别外相是指______________________________。

***答案***固体微粒，包围在微粒四周的液体

2.含尘气体中的尘粒称为（）。

A.连续相；B.分别相；C.非均相。

***答案***B

3.悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会遇到_____________三个力的作用。

当此三个力的______________时，

微粒即作匀速沉降运动。

此时微粒相关于流体的运动速度，称为____________。

***答案***重力、阻力、浮力代数和为零沉降速度

4.自由沉降是___________________________________。

***答案***沉降过程颗粒互不扰乱的沉降

5.当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________。

球形粒子的球形度为_________。

***答案***小1

6.沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在_________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________，进而与流体分别的过

程。

***答案***重离心堆积

7.球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________。

滞流沉降时，其阻力系数=____________.

***答案***粒子所受协力的代数和为零24/Rep

8.降尘宝做成多层的目____________________________________。

***答案***增大沉降面积，提升生产能力。

9.气体的净制按操作原理可分为_____________________________________

___________________.旋风分别器属_________________。

***

答案***

重力沉降、离心沉降、离心沉降

离心沉降

10.

离心分别因数是

_______________________________________

_________。

为了提升离心计的分别效率，往常使离心计的

___________增高，而将它的________减少。

***

答案***

物料在离心力场中所受的离心力与重力之比

;

转速

直径适合

11.

离心计的分别因数越大，则分别成效越

__________；要提升离心计的分别成效，一般采纳

________________的离心计。

***

答案***

好;

高转速;

小直径

12.

某悬浮液在离心计内进行离心分别时，若微粒的离心加快度达到

__________。

***

答案***1000

13．固体粒子的沉降过程分____阶段和____阶段。

沉降速度是指____阶段颗粒相关于____的速度。

14．在重力场中，固粒的自由沉降速度与以下要素没关（）

A）粒子几何形状B）粒子几何尺寸

C）粒子及流体密度D）流体的流速

15．在降尘室中除掉某粒径的颗粒时，若降尘室高度增添一倍，则颗粒的沉降时间____，气流速度____，生产能力____。

1

16．沉降雷诺准数Ret越大，流体粘性对沉降速度的影响____。

17．

（1）一球形石英粒子在空气中作滞流自由沉降。

若空气温度由20℃提升至50℃，则其沉降速度将____。

（2）颗粒的重力沉降在层流地区时，尘气的除尘以（）为好。

A.冷却后进行；B.加热后进行；

C.不用换热，立刻进行分别。

***答案***A

18．降尘室操作时，气体的流动应控制在____区。

19．含尘气体经过长4m、宽3m、高1m的降尘室，颗粒的沉降速度为，则降尘室的最大生产能力为____m3/s。

20．降尘室内，固粒可被分别的条件是____。

21．理论上降尘室的生产能力与____和____相关，而与____没关。

22．在降尘室内，粒径为60μm的颗粒理论上能所有除掉，则粒径为42μm的颗粒能被除掉的分率为____。

（沉降在滞流区）

23.欲提升降尘宝的生产能力，主要的举措是（）。

A.提升降尘宝的高度；B.延伸沉降时间；C.增大沉降面积

***答案***C***答案***B

24.要使微粒从气流中除掉的条件，一定使微粒在降尘室内的逗留时间（）微粒的沉降时间。

A.≥；B.≤；C.＜；D.＞

25．在离心分别操作中，分别因数是指____。

某颗粒所在旋风分别器地点上的旋转半径R＝，切向速度uT=20m/s，则分别因数为____。

26.离心计的分别因数α愈大，表示它的分别能力愈（）。

A.差；B.强；C.低

***答案***B

27.当微粒与流体的相对运动属于滞流时，旋转半径为1m,切线速度为,同一微粒在上述条件下的离心沉降速度等于重力沉降速度的（）。

A.2倍；B.10倍；倍

***答案***C

28.旋风分别器主假如利用（）的作用使颗粒沉降而达到分别。

A.重力；B.惯性离心力；C.静电场

***答案***B

29．选择旋风分别器的依照是：

____、____、____。

2

含尘气体办理量、同意的压强降、要求达到的分别效率

30．旋风分别器的分别效率随器身____的增大而减小。

31.为提升旋风分别器的效率，当气体办理量较大时，应采纳（）。

A.几个小直径的分别器并联；B.大直径的分别；

C.几个小直径的分别器串连。

32.旋风分别器的临界粒径是指能完整分别出来的（）粒径。

A.最小；B.最大；C.均匀

二、判断题：

1.

离心计的分别因数

α愈大，表示它的分别能力愈强。

（

）

***

答案***

√

2.

经过旋风分别器能够完整分别出来的最大颗粒直径，称临界颗粒直径。

（

）

***

答案***

×

3.

固体颗粒在大气中沉防是层流地区时，以颗粒直径的大小对沉降速度的影响最为明显。

（

）

***

答案***

√

4.

旋风分别器是利用惯性离心力作用来净制气的设施。

（

）

***

答案***

√

5.

沉降器的生产能力与沉降高度相关。

（

）

***

答案***

×

6.

要使固体颗粒在沉降器内从流体中分别出来，颗粒沉降所需要的时间一定大于颗粒在器内的逗留时间。

（

）

***

答案***

×

7.

为提升旋风分别器的分别效率，当气体办理量大时，解决的方法有：

一是用几个直径小的分别器并联操作。

（

）

***

答案***

√

8.

在气一固分别过程，为了增大沉降速度

U

）

***

答案***

×

9.

颗粒的自由沉降速度

U

）

***

答案***

×

12.

往常气体的净制宜在低温下进行；

（

）而悬浮液的分别宜在高温下进行。

（

）

***

答案***

√

√

10.粒子的离心沉降速度与重力沉降速度相同，是一个不变值。

（

）

***

答案***

×

11.物料在离心计内进行分别时，其离心加快度与重力加快度的比值，称为离心分别因数。

（

）

***

答案***

√

12.欲提升降尘室的生产能力一倍，应将降尘室的高度增添一倍。

（

）

***

答案***

×

四、问答题：

1.（8分）为何工业上气体的除尘常放在冷却以后进行？

而在悬浮液的过滤分别中，滤浆却不宜在冷却后才进行过滤？

***答案***

由沉降公式u=d（ρρ）g/（18μ）可见，Uμ成反比，关于气体温度升,高其粘度增大，温度降落，粘度减少。

因此对气体的除

尘常放在冷却后进行，这样可增大沉降速度Udv/（Adq）=△P/（rμL），即粘度为过滤阻力。

当悬浮液的温度降低

时，粘度却增大，为提升过滤速率，因此不宜冷却后过滤。

2.（8分）试剖析提升过滤速率的要素？

3

***答案***

过滤速率为dv/Adθ=△P/rμL推进力/阻力提升过滤速率的方法有：

（1）提升推进力△P，即增添液柱压力；增大悬浮液上边压力；在过滤介质下边抽真空。

（2）降低阻力，即提升温度使粘度降落；适合控制滤渣厚度；必需时可加助滤剂。

2.（8分）影响重力沉降速度的主要要素是什么？

为了增大沉降速度以提升除尘器的生产能力，你以为能够采纳什么举措？

***答案***

由重力沉降式U=d（ρs-ρ）g/（18μ）可见，影响重力沉降速度Ud和μ（UdU1/μ，为提升U

许的状况下，可用湿法增大颗粒直径。

这样可大大增大UU

4.（8分）为何旋风分别器的直径D不宜太大？

当办理的含尘气体量大时，采纳旋风分高器除尘，要达到工业要求的分别成效，应采纳什么举措？

***答案***

旋风分别器的临界直径d=（9μB/πNUρ），可见D↑时，B也↑（B=D/4），此时d也↑，则分别效率η，为提升分别效率，

不宜采纳D太大的分别器。

为果气体办理大时，可采纳几个小直径的旋风分别器并联操作，这样则可达到要求的分别成效。

5.（8分）为何板框压滤机清洗速率近似等于过滤终了时过滤速率的四分之一倍？

***答案***

因为清洗液经过两层过滤介质和整层滤渣层的厚度，而过滤终了时滤液只经过一层过滤介质和滤渣层厚度的一半，即清洗液流动距离比滤液

长1倍，其阻力也就大1倍，故（dv/dq）w就慢了0.5倍；又因清洗液的流通面积此滤液的流通面积少1倍，这样（dv/dq）w又慢了0.5。

鉴于上述

两个原由，故当清洗压差与过滤终了时压差相同时，且清洗液的粘度与滤液粘度邻近时，则（dv/dθ）w≈（1/4）（dv/dθ）

6．影响颗粒沉降速度的要素都有哪些？

答：

影响颗粒沉降速度包含以下几个方面：

颗粒的要素：

尺寸、形状、密度、能否变形等；

介质的要素：

流体的状态（气体仍是液体）、密度、粘度等；

环境要素：

温度（影响ρ、μ）、压力、颗粒的浓度（浓度大到必定程度使发生扰乱沉降）等

设施要素：

表现为壁效应。

7．多层沉降室和旋风分别器组设计的依照是什么？

答：

（1）多层沉降室设计的依照是沉降室生产能力的表达式，即VS=blut

依据此式，VS与设施高度没关，而不过底面积bl和ut的函数。

对指定的颗粒，在设施总高度不变条件下，设施n层水平隔板，即便底面

积增添nbl倍，进而使生产能力达到本来的（n＋1）倍。

假如生产能力保持不变，多层降尘室可使更小的颗粒得以分别，提升除尘效率。

（2）旋风分别组设计的依照是临界粒径定义式，即

4

当颗粒尺寸及介质被指定以后，B的减小可使dc降低，即分别成效提升。

B和旋风分别器的直径成必定比率。

在要求生产能力比较大时，采纳若干

个小旋风分别器，在保证生产能力前提下，提升了除尘成效。

8．若分别采纳以下各项举措，试剖析转筒过滤机的生产能力将怎样变化。

已知滤布阻力能够忽视，滤饼不行压缩。

转筒尺寸按比率增大50％。

答：

依据题给条件，转筒真空过滤机生产能力的表达式为

而A=πDL

转筒尺寸按比率增大50％。

新设施的过滤面积为

A’=（1.5）2AA

即生产能力为本来的2.25倍，净增125％，需要换设施。

9．若分别采纳以下各项举措，试剖析转筒过滤机的生产能力将怎样变化。

已知滤布阻力能够忽视，转筒淹没度增大50％。

答：

依据题给条件，转筒真空过滤机生产能力的表达式为

而A=πDL

转筒淹没度增大50％

即生产能力净增22.5％。

增大淹没度不利于清洗。

10．若分别采纳以下各项举措，试剖析转筒过滤机的生产能力将怎样变化。

已知滤布阻力能够忽视，操作真空度增大50％。

答：

依据题给条件，转筒真空过滤机生产能力的表达式为

5

而A=πDL

操作真空度增大50％

增大真空度使为本来的1.5倍，则成效同加大淹没度50％，即生产能力提升了22.5％。

加大真空度受操作温度及本来真空度大小的

限制。

11．若分别采纳以下各项举措，试剖析转筒过滤机的生产能力将怎样变化。

已知滤布阻力能够忽视，转速增大50％。

滤浆中固体的体积分率由10％提升至15％。

Xv的加大使v加大，两种工况下的v分别为

（a）

则

即生产能力（以滤液体积计）降落

25.47％

12．若分别采纳以下各项举措，试剖析转筒过滤机的生产能力将怎样变化。

已知滤布阻力能够忽视，滤浆中固相体积分率由

10％增稠至

15％，已

知滤饼中固相体积分率为

60％。

依据题给条件，转筒真空过滤机生产能力的表达式为

6

而A=πDL

升温，使滤液粘度减小

50％。

再剖析上述各样举措的可行性。

升温，使粘度降落

50％。

答：

依据题给条件，转筒真空过滤机生产能力的表达式为

而A=πDL

由式a可知

则

即可使生产能力提升41.4％。

但温度提升，将使真空度难以保持。

工业生产中，欲提升生产能力，常常是几个方法的组合。

13．何谓流化质量？

提升流化质量的举措有哪些？

答：

流化质量是指流化床均匀的程度，即气体散布随和固接触的均匀程度。

提升流化质量的着眼点在于克制聚式流化床内在不稳固性，即

克制床层中空穴所引起的沟流、节浮现象。

（1）散布板应有足够的流动阻力。

一般其值，绝对值不低于3.5kPa。

（2）设置床层的内部构件。

包含挡网、挡板、垂直管制等。

为减小床层的轴向温度差，挡板直径应略小于设施直径，使固体颗粒能够进行

循环流动。

（3）采纳小粒径、宽散布的颗粒，细粉能起到“润滑”作用，可提升流化质量。

（4）细颗粒高气速流化床供给气固两相较大的接触面积，改良两相接触的均匀性，同时高气速可减小设施尺寸。

7

五、计算题：

3-1某烧碱厂拟采纳重力沉降净化粗盐水，粗盐水密度为

1200kgm3

黏度为

s，此中固体颗粒可视为球形，密度取

2640kgm3。

求直径为颗粒的沉降速度。

解：

在沉降地区未知的状况下，先假定沉降处于层流区，应用斯托克斯公式：

2

p

4

2

gdp

9.8110

26401200

3.4110

3m

ut

18

18

2.3103

s

dput

104

10

校核流型

Ret

10

3

1200

2

3

层流区假定建立，ut

3.41mms即为所求。

3-2某烧碱厂拟采纳重力沉降净化粗盐水，粗盐水密度为

1200kgm3

黏度为

s，此中固体颗粒可视为球形，密

度取2640kgm3。

沉降速度为0.02ms的颗粒直径。

解：

假定沉降在层流区，

ut

gdp2

p

18

。

dp

18

ut

18

2.3103

2.4210

4

m

g

9.8126401200

p

校核流型

Ret

dput

2.42104

1200

2.532

103

原假定不建立。

设沉降为过渡区。

1.4

1

12000.4

103

dp

ut

g

2.59104m

p

2640

1200

校核流型

Ret

dput

2.59104

1200

103

过渡区假定建立，dp

即为所求。

3-3

长3m、宽2.4m、高2m的降尘室与锅炉烟气排出口相接。

操作条件下，锅炉烟肚量为2.5m3s，气体密度为

0.720kgm3

，

黏度为

105Pa

s，飞灰可看作球型颗粒，密度为

2200kgm3。

求临界直径。

utc

Vmax

解：

0.347ms

BL

2.43

8

假定沉降处于层流区，

18

utc

182.6105

10

5

m

dpc

9.812200

g

p

校核流型

Ret

dpcutc

105

2

105

故

dpc

m

即为所求。

3-4

长3m、宽2.4m、高2m的降尘室与锅炉烟气排出口相接。

操作条件下，锅炉烟肚量为

m3

s，气体密度为0.720kgm3

，

黏度为

105Pa

s，飞灰可看作球型颗粒，密度为

2200kgm3

。

要求75

m以上飞灰完整被分别下来，锅炉的烟肚量

不得超出多少。

解：

已知75

m，由上题知沉降必在层流区。

utc

gdpc2

p

105

2

2200

0.259ms

18

18

105

Vmax

BLutc

30.2591.87m3

s

校核气流速度：

u

Vmax

0.39ms

1.5ms

BH

2

3-5

过滤固相浓度

c

1%

的碳酸钙悬浮液，颗粒的真切密度

p

2710kgm

3

，清液密度

1000kgm

3

，

滤饼含液量

0.46，求滤饼与滤液的体积比

。

解：

设滤饼的表现密度为

c,kgm3

，且颗粒与液体均不行压缩，则依据整体积为分体积之和的关系，可得：

1

1

c

p

因此：

c

1

1

1517kg

m

3