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
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化工原理第三章习题及答案
第三章机械分离
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
非球形粒子体积相同的球形颗粒的面积与球形颗粒总面积的比值
4.离心分离因数
离心加速度与重力加速度的比值
5.临界直径dc
离心分离器分离颗粒最小直径
6．过滤
利用多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作
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与圆周角比值
二、单选择题（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颗粒开始的降落速度为零，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
3、对于恒压过滤_______。
A滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的2倍
B滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍
C滤液体积增大一倍则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,则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过滤介质与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，能自动地进行相应的不同操作：
______。
Ａ转鼓本身Ｂ随转鼓转动的转动盘
Ｃ与转动盘紧密接触的固定盘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为非球形颗粒的表面积
Bdp＝（6V/）1/3
Cdp＝（4V/）1/2
Ddp＝（kV/）1/3（k为系数与非球形颗粒的形状有关）B
9、在讨论旋风分离器分离性能时，分割直径这一术语是指_________。
Ａ旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径
Ｂ旋风分离器允许的最小直径
Ｃ旋风分离器能够50%分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只与dp,p,,uT,r,μ有关Ｂ只与dp，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分离因数）A
11、降尘室没有以下优点______________。
Ａ分离效率高Ｂ阻力小
Ｃ结构简单Ｄ易于操作A
12、降尘室的生产能力__________。
Ａ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,则其生产能力应为____________。
A5m3/hB2.5m3/h
C10m3/hD3.54m3/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旋风分离器C离心机D电除尘器B
15、等压过滤的滤液累积量q与过滤时间τ的关系为______________。
B
16、过滤基本方程是基于____________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，旋风分离器长、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，则颗粒能在降尘室内分离的条件是：
____。
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恒与沉降速度的平方成正比Ｂ与颗粒的表面积成正比
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
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______。
A=Vp/V，V为非球形粒子的体积，Vp为球形粒子的体积
B=Ap/A，A为非球形粒子的表面积,Ap为与非球形粒子体积相同的球形粒子的表面积
C=ap/a，a为非球形粒子的比表面积,ap为球形粒子的比表面积
D=6ap/（d）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”则_______。
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、旋风分离器的总的分离效率是指__________。
Ａ颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率
Ｂ颗粒群中最小粒子的分离效率
Ｃ不同粒级（直径范围）粒子分离效率之和
Ｄ全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率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与最终过滤速率之比为（）。
AlB1/2C1/4D1/3A
28、以下说法是正确的（）。
A过滤速率与S（过滤面积）成正比B过滤速率与S2成正比
C滤速率与滤液体积成正比D过滤速率与滤布阻力成反比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，若空气温度由20℃升至50℃，则其沉降速度将。
下降
2、降尘室的生产能力与降尘室的和有关。
长度宽度
3、降尘室的生产能力与降尘室的无关。
高度
4、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。
增加一倍
5、在除去某粒径的颗粒时，若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，若降尘室的高度增加一倍，生产能力。
不变
7、在滞流（层流）区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比。
2
8、在湍流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比。
1/2
9、在过滤的大部分时间中，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，则恒速过滤过程中滤液体积由Vl增多至V2=2Vl时，则操作压差由ΔPl增大至ΔP2=。
2ΔPl
11、已知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Δ/Δq=3740q+200则过滤常数K=。
12、已知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Δ/Δq=3740q+200则过滤常数qe=。
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结束的瞬间，设框已充满，则在每一框中，滤液穿过厚度为
。
框的厚度
16、板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间，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结束的瞬间，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、旋风分离器性能的好坏，主要以来衡量。
临界粒径的大小
19、离心分离设备的分离因数定义式为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与转速的次方成正比。
1/2
21、间歇过滤机的生产能力可写为Q=V/，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/，此处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/d正比于ΔP的次方，对可压缩滤饼dV/d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，则过滤速率为原来的。
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，则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，则过滤速率增大为原来的倍。
44
30、转鼓沉浸度是与的比值
（1）
转鼓浸沉的表面积转鼓的总表面积
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＿＿＿。
越小则颗粒形状与球形相差越＿＿＿。
1大
32、将固体物料从液体中分离出来的离心分离方法中，最常见的有和。
将固体物料从液体中分离出来的离心分离设备中，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。
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，已知颗粒的沉降速度为0.03m/s，则该除尘室的生产能力为
。
0.36m3/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、有一旋风分离器，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相同的旋风分离器，有人建议将这台备用的旋风分离器与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，可以表示旋风分离器的分离性能，回答
dc与d50的含义是什么？
dc旋风分离器的分离分离颗粒最小直径;d50分离效率50%时颗粒直径
5、由过滤基本方程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,测得过滤时间为与15min时的滤液量分别为0.15m3及0.20m3，试计算过滤常数K。
解：
过滤面积A=8×2××=1.0m2
（2分）
已知:
τ1=minV1=0.15m3τ2=15minV2=0.20m3
∵V2+2VVe=KA2τ（4分）
可得+2×=K×12×
（1）
+2×=K×12×15
（2）
（1）、
（2）式联立,解得K=0.0030m2/min=×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×105Pa。
每一循环过滤15min得滤液2.91m3。
过滤介质阻力不计。
（1）该机生产能力为4.8m3/h滤液，求洗涤、装拆总共需要的时间及过滤常数K。
（2）若压差降至×104Pa，过滤时间及过滤量不变，其他条件不变，需多大过滤面积？
（3）
设滤饼不可压缩。
（3）如改用回转真空过滤机，转一圈得滤液0.2m3，转速为多少才可以维持生产能力不变？
解：
（1）∵V2=KA2τ
即=K×102×15
∴K=×10-3m2/min
又Q=V/∑τ
即60=（15+τw+τD）
∴τw+τD=min
（4分）
（2）V2=KA2τA2=V2/Kτ（4分）
（3）Q=60=×n（n-r/min）∴n=r/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2m2,共10只滤叶。
测得:
过滤10min得滤液1.31m3；再过滤10min共得滤液1.905m3。
已知滤饼与滤液体积比n=。
试问:
（1）过滤至滤饼厚为21mm即停止,过滤时间是多少
（2）若滤饼洗涤与辅助时间共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×=KA2×10（a）
+2×=KA2×20（b）
（a）、（b）联立,解得KA2=0.2076m6/min,Ve=0.1374m3
（3分）
又A=10×2×=13.12m2
过滤终了时,共得滤液量VE=×=2.755m3
由+2××=,∴tE=min
（3分）
（2）生产能力=nVE/（tE+tw+t辅）
=×+45）=×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行过滤实验，测得过滤常数K=5×10-5m2/s、qe=0.01m3/m2，又测得滤饼体积与滤液体积之比v=。
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与实验用的相同。
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的清水进行洗涤，求洗涤时间；（3）若每次卸渣、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
A=×2×38=49.86m2
Vc=××38=0.6233m2
（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）。
若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）若操作表压加倍，其它条件不变（物性，过滤面积，过滤时间与辅助时间），该机生产能力提高了多少？
解：
滤饼不洗涤
（1）4分
（2）6分
6、对某悬浮液进行恒压过滤。
已知过滤时间为300s时，所得滤液体积为0.75m3，且过滤面积为1m2，恒压过滤常数K=5*10-3m2/s。
若要再得滤液体积0.75m3，则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0.2m，在2at（表压）下作恒压过滤共二小时滤框充满共得滤液160l，每次洗涤与装卸时间为1hr，若介质阻力可忽略不计，求：
（1）过虑常数K，洗涤速率。
（2）若表压增加一倍，其他条件不变，此时生产能力为若干？
解：
（1）（5分）
A=××10×2=0.8m2
（2）（5分）
故生产能力为（1+1）=0.08m3/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若其它情况不变，但过滤面积加倍，可得多少滤液？
②若其它情况不变，但操作时间缩短为2hr，可得多少滤液？
③若在原表压下过滤4hr后，再用5m3水洗涤滤饼，需多长洗涤时间？
设滤液与水性质相近。
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。
得出下列过滤议程式：
（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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