非均相物系分离设备

非均相物系分离设备

一、选择题

1、 一密度为7800 kg/m 3

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 4000 mPa ·s ； ?B 40 mPa ·s ； ?C 33.82 Pa ·s ； ?D 3382 mPa ·s

2、含尘气体在降尘室内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 ．m μ302?；

B 。m μ32/1?；

C 。m μ30；

D 。m μ302? 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 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A 2

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 ．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

16、恒压板框过滤机，当操作压差增大1倍时，则在同样的时间里所得滤液量将 （忽略介质阻力） 。 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，则其在水中的沉降速度将 ，在空气中的沉降速度将 。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3600m 3

/h ，沉降室长、宽、高尺寸为

L H b ??=523??,则其沉降速度为 s m /。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 ，气流速度 ，生产能力 。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0.02 m/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0.4 m, 切向速度为15 m/s 。当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数C K

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11×6×4 m ，沿沉降室高度的中间加一层隔板，故尘粒在沉降室内的降落高度为2m 。烟气温度为150℃，沉降室烟气流量12500m 3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/m 3，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： u 0 = 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u 0ρ烟气/μ烟气

= 35×10-6×0.0474×1.29/(2.25×10-5) = 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

烟气在沉降室内停留时间：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30m μ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:CP 1=μ,3

/1000m kg =ρ

气体的密度为1.2kg/m 3

(有效重量指重力减浮力)

解: ∵ 1.6)g

()(气水ρρρρ-=

-g

∴

1.61.2)g

(1000)(-=

-g ρρ

解得：3

/2665m kg s =ρ

设球形颗粒在水中的沉降为层流, 则在水中沉降速度:

s m g d u s /1017.8101881.9)10002665()1030(18)(4

3

2611201---?=??-?=-=μρρ

校核：0245.010********.810303

4

6011=????==---μρdu R e ＜1

假设正确.

则此颗粒在气体中的沉降速度为

s m u u /16.20245.088880102

=?==

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，矿尘密度3/3000m kg s =ρ，炉气密度3

/5.0m kg ，粘度0.035m s Pa ?，现要除去炉气中10m

μ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？

解：（1）设沉降区为滞流，则 μρρ18)(2g d u -=

因为

ρρ>>s 则

s

m m u /4.67100.035189.81

3000)10(103

260=?????=

--

1

106.67100.0350.5

104.6710

1043

3

6

00

=

----μ

ρ

du Re 假设正确

由降尘室的分离条件，有

s

m H L u u /0.280.16

104.630=??==-

（2）

3600104.673620203

?????==-A u V =6052.3h m /3 （3） h m A u V /302.63600104.67363

30=????==-

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5m ，宽3m ，高4m ，内部用隔板分成20层，用来除去烟气中m μ75以上的颗粒。已知烟气密度为0.63

/m kg ，粘度为0.03s mPa ?，尘粒密度为43003

/m kg ，试求可处理的烟气量。

解： m d 61075-?= 3/4300m kg s =ρ

3/6.0m kg =ρ s Pa ??=-3

1003.0μ

设沉降区为层流，则 s

m g d u /0.4410

0.03189.81

0.6)(4300)10(7518)(3

262

=???-?=

-=--μ

ρρ

验算

1

0.6610

0.030.6

0.4410753

6<=????=

=

--μ

ρ

Re du 故假设正确

总处理量为

s m A nu q /132350.44203

=???==

6、一降尘室长5m ，宽3m ，高4m ，内部用隔板分成20层，用来回收含尘气体中的球形

固体颗粒，操作条件下含尘气体的流量为36000h m /3，气体密度3/9.0m kg =ρ，粘

度s mPa ?=03.0μ。尘粒密度3

/4300m kg s =ρ，试求理论上能100%除去的最小颗粒

直径。

解：降尘室总面积 2

3003520m A =??=

生产能力的计算式为 A u

q =

注意式中 u 0 为能 100% 除去的最小颗粒的沉降速度，而A 应为总沉降面积。 解出

s m A q u /0.03330036000/3600

===

设沉降区为层流，则有

g

u d

g d u )(1818)(020ρρμμ

ρρ-=

-=

=

m

531006.281

.9)9.04300(033

.01003.018--?=?-???

验算Re 0 =

u p u d

=1

0.02100.030.90.033102.0635

<=????--

故假设正确

7、在202.7kPa(2atm) 操作压力下用板框过滤机处理某物料，操作周期为3h ，其中过

滤 1.5h ，滤饼不需洗涤。已知每获1m 3 滤液得滤饼0.05m 3

,操作条件下过滤常数

s m /103.325-?=K ，介质阻力可忽略，滤饼不可压缩。试计算：

（1）若要求每周期获0.6m 3

的滤饼，需多大过滤面积？

（2）若选用板框长?宽的规格为m m 11?，则框数及框厚分别为多少？

解：（1）3

1205.06

.0m V ==

0=Ve 所以 θ2

2KA V =

A=

θK V

=36005.1103.3125???-=28.43m 2

(2) A=112???n

所以

=

=2A n 243.28=14.2 取15个 δ??

?=11n q

所以

n q

=

δ=156.0=0.04m 应注意每个框的两侧都有滤布，故计算面积时要在n 个框面积的基础上再乘以2。

8、一小型板框压滤机有5个框，长宽各为0.2 m, 在300 kPa(表压)下恒压过滤2 h ，滤饼充满滤框，且得滤液80 L,每次洗涤与装卸时间各为0.5 h 。若滤饼不可压缩，且

过滤介质阻力可忽略不计。求：(1)洗涤速率为多少m 3/（m 2

.h ）? (2)若操作压强增加一倍，其它条件不变，过滤机的生产能力为多少？ 解：（1）洗涤速率

因过滤介质阻力可忽略不计，即

q 2=K τ

过滤面积 A =5×0.22×2=0.4 m

2

单位过滤面积上的滤液量 q=V/A =80×10-3/0.4=0.2 m 3/m 2

过滤常数 K= q 2/τ=0.22/2=0.02 m 2

/h

过滤终了时的速率 (dq/d τ)E =K /2q =0.02/(2×0.2)=0.05 m/h 洗涤速率 (dq/d τ)W =0.5 (dq/d τ)E =0.5×0.05=0.025 m/h (2) Δp ’=2Δp 时的生产能力

因滤饼不可压缩,所以 K ’=K Δp ’/Δp =2K =2×0.02=0.04 m 2

/h 因在原板框压滤机过滤，悬浮液浓度未变，则当5个板框充满滤饼时所得滤液量仍为V ’=0.08 m3, 故此时所用的过滤时间为

τ= q ’2/K ’=q 2/K =0.22

/0.04=1 h

生产能力 Q=V ’/(τ+τw +τD )=0.08/(1+0.5+0.5)=0.04 m 3

滤液/h

9、在一板框过滤机上过滤某种悬浮液，在1atm 表压下20分钟在每1m 2

过滤面积上得到

0.197m 3的滤液,再过滤20分钟又得滤液0.09m 3

。试求共过滤1小时可得总滤液量为若

干m 3

.

解: 当min 201=τ时, q 1

= 0.197m 3/m 2

min 402=τ时, q 2 = 0.197+0.09 = 0.287m 3

/m 2

代入恒压过滤方程时可得:

400.28720.28720

0.19720.1972

2.?=?+?=?+K q K q 联立解得：

min /1038.2,/0222.02

.323m K m m q e -?== 由此 m in 0.207102.38(0.0222)32

2=?==-K q τ

∴当过滤1小时后,可得滤液量: )207.060(1038.2)0222

.0(3

2+?=+-q 解得: q = 0.356m 3/m 2 即每m 2过滤面积过滤1小时后可得滤液为0.356m 3

10、一转筒真空过滤机，其直径和长度均为1m ，用来过滤某悬浮液。原工况下每转一

周需时1min ，操作真空度为4.9KPa (500mmHg)，每小时可得滤液603

m ，滤饼厚度为12mm ，新工况下要求生产能力提高1倍，操作真空度提高至6.37kPa (650mmHg)，已知滤饼不可压缩，介质阻力可忽略。试求：

（1）新工况过滤机的转速应为多少？ （2）新工况所生成的滤饼厚度为多少？

解：（1）e V = 0 所以τ22KA V =

设浸没度为?，转速为n (r/min)

则转筒旋转一周所需时间为)(60s n ，其中转筒整个面积浸入滤槽即过滤时间为)(60

s n ?

所以

?n

K A V 60=

故Q = 60nV = 60A

?Kn 60h m /3 所以

1

1221

2

n K n K Q Q =

由题知 S = 0 及p K ?∝ 故 min

/1.3)(1)(21237.69.42121221r n n K K

=?==

(2) 设滤饼的厚度为δ，则有

112260260δδAn n A n = h m /3饼 所以

mm n n 7.71.312

1222211===

??δδ