化工原理第三章题库完整

沉降与过滤一章习题及答案

一、选择题

1、一密度为7800 kg/m3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）。D

A

?4000mPa·s；B

?40mPa·s；

C

?33.82Pa·s；

D

?3382

mPa·s

2、含尘气体在降尘室按斯托克斯定律进行沉降。理论上能完全除去30μm的粒子，现气

体处理量增大 1 倍，则该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为。D

A．2?30μm；B。1/2?3μm；C。30μm；D。2?30μm 3、降尘室的生产能力取决于。 B

A．沉降面积和降尘室高度；B．沉降面积和能100%除去的最小颗粒的沉降速度；

C．降尘室长度和能100%除去的最小颗粒的沉降速度；D．降尘室的宽度和高度。

4、降尘室的特点是。D

A．结构简单，流体阻力小，分离效率高，但体积庞大；

B．结构简单，分离效率高，但流体阻力大，体积庞大；

C．结构简单，分离效率高，体积小，但流体阻力大；

D．结构简单，流体阻力小，但体积庞大，分离效率低

5、在降尘室中，尘粒的沉降速度与下列因素无关。C

A．颗粒的几何尺寸B．颗粒与流体的密度

C．流体的水平流速；D．颗粒的形状

6、在讨论旋风分离器分离性能时，临界粒径这一术语是指。C

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

风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径; D.能保持滞流流型时的最大颗粒直径

7、旋风分离器的总的分离效率是指。D

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

8、对标准旋风分离器系列，下述说法哪一个是正确的。C

A．尺寸大，则处理量大，但压降也大；B．尺寸大，则分离效率高，且压降小；C．尺寸小，则处理量小，分离效率高；D．尺寸小，则分离效率差，且压降大。

9、恒压过滤时，如滤饼不可压缩，介质阻力可忽略，当操作压差增加 1 倍，则过滤速率

为原来的。 B

A.1倍；

B.2倍；

C.2倍；

D.1/2 倍

10、助滤剂应具有以下性质。B

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

11、助滤剂的作用是。B

A．降低滤液粘度，减少流动阻力；

B．形成疏松饼层，使滤液得以畅流；

C．帮助介质拦截固体颗粒；

D．使得滤饼密实并具有一定的刚性

12、下面哪一个是转筒真空过滤机的特点。B

A．面积大，处理量大；B．面积小，处理量大；C．压差小，处理量小；D．压差大，

面积小

13、以下说法是正确的。B

A.过滤速率与A(过滤面积)成正比;

B.过滤速率与A2成正

比; C.过滤速率与滤液体

积成正比; D.过滤速率与滤布阻力成反比

14、恒压过滤，如介质阻力不计，过滤压差增大一倍时，同一过滤时刻所得滤液量。C

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 1.5 倍

15、过滤推动力一般是指。 B

A 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

16、恒压板框过滤机，当操作压差增大 1 （忽

。 A

A．增大至原来的2倍；B．增大至原来的 2 倍；

Ｃ．增大至原来的4倍；D．不变

二、填空题

1、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

。下降，增大

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。 2

3、降尘室的生产能力与降尘室的和（）有关。长度宽度

4、已知某沉降室在操作条件下的气体流率为3600m3/h，沉降室长、宽、高尺寸为L

?b?H=5?3?2,则其沉降速度为m/s。0.067

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、若降尘室的高度增加，则沉降时间。增加；下降；不变

7、一降尘室长8m，宽4m，高 1.5m，中间装有14 块隔板，隔板间距为0.1m。现颗粒最小

直径为12μm，其沉降速度为0.02m/s，欲将最小直径的颗粒全部沉降下来，则含尘气

体的最大流速不能超过m/s。1.6

8、在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4m,切向速度为15m/s。当颗粒与流体

的相对运动属层流时，其分离因数K C为。57

9、选择旋风分离器型式及决定其主要尺寸的根据是；；。气体处理量，分离效率，允

许压降

10、通常，非均相物系的离心沉降是在旋风分离器中进行，

悬浮物系一般可在旋液分离器或沉降离心机中进行。气固；液固

11、已知q为单位过滤面积所得滤液体积V/A，q e为V e/A，V e为过滤介质的当量滤液体积

(滤液体积为V e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则过滤常数K=（）。0.000535

12、实现过滤操作的外力可以是、或。重力；压强差；惯性离心力

13、在饼层过滤中，真正发挥拦截颗粒作用的主要是而不是。滤饼层；过滤介质

14、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。四

15、用板框式过滤机进行恒压过滤操作，随着过滤时间的增加，滤液量，生产能力。增加；不变

16、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

三、计算题

1、某一锅炉房的烟气沉降室，长、宽、高分别为11×6×4m，沿沉降室高度的中间加一

层隔板，故尘粒在沉降室的降落高度为2m。烟气温度为150℃，沉降室烟气流量

12500m3标准）/ h，试核算沿降室能否沉降35μm 以上的尘粒。

已知ρ尘粒= 1600 kg/m3，ρ烟气= 1.29 kg/m，μ烟气= 0.0225cp

解：

设沉降在滞流状态下进行，Re＜1，且因ρ尘粒>>ρ烟气，故斯托克斯公式可简化为：u0= d尘粒2ρ尘粒g/18μ烟气

= (35×10-6)2×1600×9.81/ (18×2.25×10-5)

= 0.0474 m/s

检验：Re = d尘粒u0ρ烟气/μ烟气

= 35×10-6×0.0474×1.29/(2.25×10-5)

18 ?10

= 0.095＜1

故采用计算式正确，则 35mm 以上粒子的沉降时间为： θ 沉降 = 2/0.0474 = 42.2s

又，烟气流速 u = [(12500/(4×6×3600))×[（273+150）/273] = 0.224 m/s

烟气在沉降室停留时间：θ 停留 = 11/0.224 = 49.1s 即 θ 停留＞θ 沉降

∴35mm 以上尘粒可在该室沉降 2、相对密度 7.9，直径 2.5 mm 的钢球，在某粘稠油品（相对密度 0.9）中以 5mm/s 的速度

匀速沉降。试求该油品的粘度。 解：

设沉降以滞流状态进行，则：

μ 油品 = d 钢球 2 (ρ 钢球-ρ 油品)g/(18 u 钢球) = (0.0025)2×(7900-900)×9.81/(18×0.005) = 4.77Pa ?s

验算：Re = d 钢球 u 钢球 ρ 油品/μ 油品 = 0.0025×0.005×900/4.77 = 2.36×10-3 ＜1 假设正确 3、直径为 30 μm 的球形颗粒,于大气压及 20℃下在某气体中的沉降速度为在水中沉降速

度

的 88 倍, 又知此颗粒在此气体中的有效重量为水中有效重量的 1.6 倍。试求此颗粒在此气

体中的沉降速度.

20℃的

水: μ = 1CP , ρ = 1000kg / m

3

气体的密度为 1.2kg/m 3 (有效重量指重力减浮力) 解: ∵ (ρ s

- ρ

水 ) g =

(ρ s - ρ 气 )g

1.6

∴ (ρ s

-1000) g =

(ρ s

-1.2)g

1.6

解

得：

ρ s = 2665kg / m

3

设球形颗粒在水中的沉降为层流, 则在水中沉降速度:

u 01

= d 2 (ρ s - ρ1 )g

18μ1

= (30 ?10-6 )2 ( 2665 - 1000) ? 9 .81 -3

= 8.17 ?10-4 m / s

校核： R e 1 = du 01ρ μ

=

30 ?10-6 ? 8.17 ?10

-4 ?1000

密度ρ s = 3000kg / m ，炉气密度 0.5kg / m ，粘度 0.035m Pa ? s ，现要除去炉气中 10

10-3

= 0.0245

＜1 假设正确.

则此颗粒在气体中的沉降速度为

u 02 = 88u 01 = 88 ? 0.0245 = 2.16m / s

4、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

3

3

μm 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？

4300 kg / m ，试求可处理的烟气量。

解： d = 75 ?10 m ρ s = 4300kg / m (75?10 ) (4300 - 0.6) ? 9.81 总处理量为 q v = nu 0 A = 20 ? 0.44 ? 5 ? 3 = 132m /s 固体颗粒，操作条件下含尘气体的流量为 36000 m / h ，气体密度ρ = 0.9kg / m ，粘

3 度μ = 0.03mPa ? s 。尘粒密度ρ s = 4300kg / m ，试求理论上能 100%除去的最小颗

解：（1）设沉降区为滞流，则

ρ s >> ρ 则

因为

u

=

d

2

(ρ s

- ρ) g

18μ

u 0

=

(10?10-6 ) 2 ? 300

0? 9.81 18? 0.035?10-3

= 4.67mm /s Re 0

=du

ρ μ =

10?10-6 ? 4.67 ?10

-3

? 0.5

0.035?10-3

= 6.67 ?10-4 < 1

假设正确

由降尘室的分离条件，有

u = u 0

L H = 4.6?10-3

? 6

0.1 = 0.28m /s （2）

V = 20Au 0 = 20 ? 6 ?

3? 4.67 ?10 -3

? 3600 =6052.3 m 3

/ h

（3） V = Au 0 6? 3? 4.67 ?10

-3 ? 3600 = 302.6m 3/h

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。

5、一降尘室，长 5 m ，宽 3 m ，高 4 m ，部用隔板分成 20 层，用来除去烟气中

75μm 以上的颗粒。已知烟气密度为 0.6 kg / m 3 ，粘度为 0.03 mPa ? s ，尘粒密度为

3

-6

ρ = 0.6kg / m 3 μ = 0.0

3 ?10-3

Pa ? s

设沉降区为层流，则

3

u 0 = d 2 (ρ s - ρ ) g 18μ

= -6 2

18? 0.03?10 -3

= 0.44m /s

Re 0 = du 0 ρ

μ

= 75?10 -6 ? 0.44

? 0.6

0.03?10 -3 = 0.66 < 1

验算

故假设正确

3