(完整版)新版化工原理习题答案(03)第三章非均相混合物分离及固体流态化-题解
第三章 非均相混合物分离及固体流态化1．颗粒在流体中做自由沉降，试计算（1）密度为2 650 kg/m 3，直径为0.04 mm 的球形石英颗粒在20 ℃空气中自由沉降，沉降速度是多少？（2）密度为2 650 kg/m 3，球形度6.0=φ的非球形颗粒在20 ℃清水中的沉降速度为0.1 m/ s ，颗粒的等体积当量直径是多少？（3）密度为7 900 kg/m 3，直径为6.35 mm 的钢球在密度为1 600 kg/m 3的液体中沉降150 mm 所需的时间为7.32 s ，液体的黏度是多少？解：（1）假设为滞流沉降，则：2s t ()18d u ρρμ-= 查附录20 ℃空气31.205kg/m ρ=，s Pa 1081.15⋅⨯=-μ，所以，()()()m 1276.0s m 1081.11881.9205.126501004.018523s 2t =⨯⨯⨯-⨯⨯=-=--μρρg d u 核算流型：3t 51.2050.12760.04100.3411.8110du Re ρμ--⨯⨯⨯===<⨯ 所以，原假设正确，沉降速度为0.1276 m/s 。
（2）采用摩擦数群法()()s 123t 523434 1.81102650 1.2059.81431.93 1.2050.1g Re u μρρξρ---=⨯⨯-⨯==⨯⨯ 依6.0=φ，9.431Re 1=-ξ，查出：t e t 0.3u d Re ρμ==，所以： 55e 0.3 1.8110 4.50610m 45μm 1.2050.1d --⨯⨯==⨯=⨯ （3）假设为滞流沉降，得：2s t()18d g u ρρμ-= 其中 s m 02049.0s m 32.715.0t ===θh u将已知数据代入上式得：()s Pa 757.6s Pa 02049.01881.91600790000635.02⋅=⋅⨯⨯-=μ 核算流型t 0.006350.020*******.0308116.757du Re ρμ⨯⨯===< 2．用降尘室除去气体中的固体杂质，降尘室长5 m ，宽5 m ，高4.2 m ，固体杂质为球形颗粒，密度为3000 kg/m 3。
气体的处理量为3000（标准）m 3/h 。
试求理论上能完全除去的最小颗粒直径。
（1）若操作在20 ℃下进行，操作条件下的气体密度为1.06 kg/m 3，黏度为1.8×10-5 Pa •s 。
（2）若操作在420 ℃下进行，操作条件下的气体密度为0.5 kg/m 3，黏度为3.3×10-5 Pa •s 。
解：（1）在降尘室内能够完全沉降下来的最小颗粒的沉降速度为：m 03577.0s m 553600273202733000s v,t =⨯⨯+⨯==bl q u 设沉降在斯托克斯区，则：2t ()0.0357718s d g u ρρμ-==51.98510m 19.85μm d -=⨯= 核算流型：5t t 51.985100.03577 1.060.041811.810du Re ρμ--⨯⨯⨯===<⨯ 原设滞流区正确，能够完全除去的最小颗粒直径为1.985×10-5 m 。
（2）计算过程与（1）相同。
完全能够沉降下来的最小颗粒的沉降速度为：m 0846.0s m 5536002734202733000s v,t =⨯⨯+⨯==bl q u 设沉降在斯托克斯区，则：54.13210m 41.32μm d -==⨯= 核算流型：5t t 54.132100.08460.50.052913.310du Re ρμ--⨯⨯⨯===<⨯ 原设滞流区正确，能够完全除去的最小颗粒直径为4.132×10-5 m 。
3．对2题中的降尘室与含尘气体，在427 ℃下操作，若需除去的最小颗粒粒径为10 μm ，试确定降尘室内隔板的间距及层数。
解：取隔板间距为h ，令tL h u u = 则 t L h u u= （1） s m 1017.0m 2.4527342727336003000s v,=⨯+⨯==bH q u 10 μm 尘粒的沉降速度()()()s m 10954.4s m 1031.31881.95.030001010183526s 2t ---⨯=⨯⨯⨯-⨯⨯=-=μρρg d u由（1）式计算h∴ 0.244m m 10954.41017.053=⨯⨯=-h 层数2.17244.02.4===h H n 取18层 0.233m m 182.418===H h 核算颗粒沉降雷诺数： 644t t 51010 4.954100.5e 7.51013.310du R ρμ----⨯⨯⨯⨯===⨯<⨯ 核算流体流型： e 52250.233()0.10170.55.23368621003.310bh u d u b h Re ρρμμ-⨯⨯⨯⨯+====<⨯ 4．在双锥分级器内用水对方铅矿与石英两种粒子的混合物进行分离。
操作温度下水的密度ρ＝996.9 kg/m 3，黏度μ＝0.897 3×10-3 Pa •s 。
固体颗粒为棱长0.08～0.7mm 的正方体。
已知：方铅矿密度ρs1＝7 500 kg/m 3，石英矿密度ρs2＝2 650 kg/m 3。
假设粒子在上升水流中作自由沉降，试求（1）欲得纯方铅矿粒，水的上升流速至少应为多少？（2）所得纯方铅矿粒的尺寸范围。
解：（1）水的上升流速 为了得到纯方铅矿粒，应使全部石英粒子被溢流带出，因此，水的上升流速应等于或略大于最大石英粒子的自由沉降速度。
对于正方体颗粒 ，应先算出其当量直径和球形度。
设l 代表棱长，V p 代表一个颗粒的体积。
颗粒的当量直径为()m 10685.8m 107.0π6π6π64333333p e -⨯=⨯===-l V d 因此，颗粒的球形度，2e s 2p π0.8066d S S l φ====用摩擦数群法计算最大石英粒子的沉降速度，即 32s 2t24()e 3d g R ρρρξμ-= 17538)108973.0(381.99.996)9.9962650()10685.8(42334=⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=--已知s φ=0.806，由图3-3查得Re t =70，则m/s 07255.0m/s 10685.89.996108973.07043e t t =⨯⨯⨯⨯==--ρμd Re u所以水的上升流速应取为0.07255 m/s 或略大于此值。
（2）纯方铅矿粒的尺寸范围 所得到的纯方铅矿粒中尺寸最小者应是沉降速度恰好等于0.07255 m/s 的粒子。
用摩擦数群法计算该粒子的当量直径：1s1t 23t4()e 3g R u μρρξρ--= 2011.0)07255.0(9.996381.9)9.9967500(108973.04323=⨯⨯⨯-⨯⨯=- 已知s φ =0.806，由图3-3查得Re t =30，则m 10722.3m 07255.09.996108973.03043t t e --⨯=⨯⨯⨯==u Re d ρμ与此当量直径相对应的正方体棱长为 m 103m π610722.3π64343e-⨯=⨯==-d l 所得纯方铅矿粒的棱长范围为0.3～0.7 mm 。
5．用标准型旋风分离器处理含尘气体，气体流量为0.4 m 3/s 、黏度为3.6×10-5 Pa •s 、密度为0.674 kg/m 3，气体中尘粒的密度为2 300 kg/m 3。
若分离器圆筒直径为0.4 m ，(1) 试估算其临界粒径、分割粒径及压力降。
（2）现在工艺要求处理量加倍，若维持压力降不变，旋风分离器尺寸需增大为多少？此时临界粒径是多少？（3）若要维持原来的分离效果（临界粒径），应采取什么措施？解：临界直径c d =式中 m 1.044.04===D B ，2/D h = Ne =5s m 20s m 24.01.04.0s v,=⨯==hB q u 将有关数据代入，得μm 10698.6m 10698.6m π23002051.0106.3965e ⨯=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=--d 分割粒径为()()μm 778.4m 10778.4m 674.02300204.0106.327.027.065s i 50=⨯=-⨯⨯⨯=-=--ρρμu D d压强降为Pa 4.1078Pa 674.02208222i =⨯⨯==∆ρξu p （2）i u p ，∆不变v,s v,s i 24q q u D DhB ==⨯ m 5657.0m 204.0288i sv,=⨯⨯==u q D m 1096.7m 202300514.345657.0106.3927.0965is e e --⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==u N B d ρπμ 所以，处理量加倍后，若维持压力降不变，旋风分离器尺寸需增大，同时临界粒径也会增大，分离效率降低。
（3）若要维持原来的分离效果（临界粒径），可采用两台圆筒直径为0.4 m 的旋风分离器并联使用。
6．在实验室里用面积0.1 m 2的滤叶对某悬浮液进行恒压过滤实验，操作压力差为67 kPa ，测得过滤5 min 后得滤液1 L ，再过滤5 min 后，又得滤液0.6 L 。
试求，过滤常数e V K ，，并写出恒压过滤方程式。
解：恒压过滤方程为：θK qq q =+e 22由实验数据知：min 51=θ，231/m m 01.01.0001.0==q min 101=θ，231/m m 016.0=q将上两组数据代入上式得：K q 5)01.0(2)01.0(e 2=+K q 10)016.0(2)016.0(e 2=+解得 23e /m m 007.0=q/s m 108min /m 108.42725--⨯=⨯=K所以，恒压过滤方程为θ72108014.0-⨯=+q q （m 3/m 2，s ）或 θ921080014.0-⨯=+V V （m 3，s ）7．用10个框的板框过滤机恒压过滤某悬浮液，滤框尺寸为635 mm×635 mm×25 mm 。
已知操作条件下过滤常数为/s m 10225-⨯=K ，23e /m m 01.0=q ， 滤饼与滤液体积之比为v =0.06。
试求滤框充满滤饼所需时间及所得滤液体积。
解：恒压过滤方程为θK qq q =+e 22θ5210202.0-⨯=+q q332c m 1008.0m 025.0635.010=⨯⨯=V33c m 680.1m 06.01008.0===v V V ，222m 0645.8m 102635.0=⨯⨯=A 2323/m m 208.0/m m 0645.8680.1===A V q 代入恒压过滤方程θ52102208.001.02208.0-⨯=⨯⨯+得 m in 52.39s 2.2317==θ8．在0.04 m 2的过滤面积上以1×10-4 m 3/s 的速率进行恒速过滤试验，测得过滤100 s 时，过滤压力差为3×104 Pa ；过滤600 s 时，过滤压力差为9×104 Pa 。
化工原理 第三章 非均相分离试题及答案
化工原理考试题及答案第三章非均相分离姓名____________班级____________学号_____________成绩______________一、填空题：1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指______________________________。
***答案*** 固体微粒，包围在微粒周围的液体2.（3分）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，会受到_____________三个力的作用。
当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。
此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。
***答案*** 重力、阻力、浮力代数和为零沉降速度3.（2分）自由沉降是 ___________________________________ 。
***答案*** 沉降过程颗粒互不干扰的沉降4.（2分）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 15.（2分）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___________ ，从而与流体分离的过程。
***答案*** 重离心沉积6.（3分）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*** 粒子所受合力的代数和为零 24/ Rep7.（2分）降尘宝做成多层的目的是____________________________________ 。
***答案*** 增大沉降面积，提高生产能力。
8.（3分）气体的净制按操作原理可分为________________________________________________________.旋风分离器属_________________ 。
化工原理第三章习题及参考答案
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ϕ3. 球形度s4. 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dcD2、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 B3、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D4、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倍倍Ｄ增大至原来的1.5倍C5、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 C6、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B7、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ＢＣ与转动盘紧密接触的固定盘Ｄ8A d p＝6V/A此处V为非球形颗粒的体积，AB d p＝(6V/π)1/3(9、在讨论旋风分离器分离性能时，分割直径这一术语是指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。
，u T，r有关p，u T，r，k有关pA。
A有关TA13。
现将转速度降低一半，其他条件不变,则其生产能力应为____________。
A 5m3/hB 2.5m3/hC 10m3/hD 3.54m3/h D14、要除去气体中含有的5μ～50μ的粒子。
除尘效率小于75％，宜选用。
化工原理第三章习题及参考答案
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ϕ3.球形度s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D2、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B3、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D4、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倍倍Ｄ增大至原来的1.5倍C5、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C6、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B7、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：______。
化工原理：(含答案)第三章 非均相物系的分离
第三章 非均相物系的分离一、填空题：1．⑴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°C 升至50°C ，则其沉降速度将 。
⑵降尘室的生产能力只与降尘室的 和 有关，而与 无关。
解⑴下降 ⑵长度 宽度 高度2．①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 ，气流速度 ，生产能力 。
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；在湍流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的 次方成正比。
解①增加一倍 ， 减少一倍 ， 不变 ②2 ， 1/2沉降操作是指在某种 中利用分散相和连续相之间的 差异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。
沉降过程有 沉降和 沉降两种方式。
答案：力场；密度；重力；离心3．已知q 为单位过滤面积所得滤液体积V/S ，e e e S V q V /，为为过滤介质的当量滤液体积（滤液体积为e V 时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力），在恒定过滤时，测得2003740/+=∆∆q q τ，过滤常数K ＝ ，e q = 。
解0.000535 ， 0.05354．⑴间歇过滤机的生产能力可写为Q ＝V/∑τ，此外V 为 ，∑τ表示一个操作循环所需的 ，∑τ等于一个操作循环中 ， 和 三项之和。
一个操作循环中得到的滤液体积 ，总时间 ，过滤时间τ ，洗涤时间τw ， 辅助时间τD⑵．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⑶．过滤机操作循环中，如辅助时间τ越长则最宜的过滤时间将 。
⑶ 越长(4). 实现过滤操作的外力可以是 、 或 。
答案：重力；压强差；惯性离心力5．⑴在过滤的大部分时间中， 起到了主要过滤介质的作用。
⑵最常见的间歇式过滤机有 和 连续式过滤机有 。
⑶在一套板框过滤机中，板有 种构造，框有 种构造。
化工原理作业答案
3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。
若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备内绝对压力绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=⨯-⨯ （2）真空表读数真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=⨯-⨯5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。
读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。
为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。
试求A 、B 两点的表压力。
解：（1）A 点的压力()（表）Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ⨯=⨯⨯+⨯⨯=+=gR gR p ρρ（2）B 点的压力13．如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。
已知储罐内液面维持恒定，其上方压力为1.0133⨯105 Pa 。
流体密度为800 kg/m 3。
精馏塔进口处的塔内压力为1.21⨯105 Pa ，进料口高于储罐内的液面8 m ，输送管道直径为φ68 mm ⨯4 mm ，进料量为20 m 3/h 。
料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg ，求泵的有效功率。
解：在截面-A A '和截面-B B '之间列柏努利方程式，得19．用泵将2×104 kg/h 的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。
反应器液面上方保持25.9×103 Pa 的真空度，高位槽液面上方为大气压。
管道为φ76 mm ×4 mm 的钢管，总长为35 m ，管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计（局部阻力系数为4）、五个标准弯头。
化工原理作业答案
3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。
若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备内绝对压力绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=⨯-⨯（2）真空表读数真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=⨯-⨯ 5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。
读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。
为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。
试求A 、B 两点的表压力。
解：（1）A 点的压力()（表）Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ⨯=⨯⨯+⨯⨯=+=gR gR p ρρ（2）B 点的压力13．如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。
已知储罐内液面维持恒定，其上方压力为1.0133⨯105 Pa 。
流体密度为800 kg/m 3。
精馏塔进口处的塔内压力为1.21⨯105 Pa ，进料口高于储罐内的液面8 m ，输送管道直径为φ68 mm ⨯4 mm ，进料量为20 m 3/h 。
料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg ，求泵的有效功率。
解：在截面-A A '和截面-B B '之间列柏努利方程式，得19．用泵将2×104 kg/h 的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。
反应器液面上方保持25.9×103 Pa 的真空度，高位槽液面上方为大气压。
管道为φ76 mm ×4 mm 的钢管，总长为35 m ，管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计（局部阻力系数为4）、五个标准弯头。
03化工原理第三章习题答案
3-1、试求直径μm 70，密度为3m 650kg 2−⋅的球形石英粒子，在C 200水中及在C 200空气中的沉降速度。
（答：13s m 1079.6−−⋅×，11s m 1097.3−−⋅×）解：⑴在C 20°水中的沉降速度先假定此沉降属层流区，可按斯托克斯定律求t u ，查表得C 20°水的3m kg 2.998−⋅=ρ，s Pa 10004.13⋅×=−µ，()()()133262s m 1079.610004.1188.92.9982650107018−−−−⋅×=×××−××=−=µρρg d u s t 复核：147.010004.12.9981079.61070Re 336<=×××××==−−−µρt t du 与假定相符；⑵在C 20°空气中的沉降速度先假定此沉降属层流区，按按斯托克斯定律求t u ，查表得C 20°空气的3m kg 205.1−⋅=ρ，s Pa 1081.15⋅×=−µ，()()()15262s m 39.01081.1188.9205.12650107018−−−⋅=×××−××=−=µρρg d u s t 复核：182.11081.1205.139.01070Re 56>=××××==−−µρt t du 与假定不符，再设该沉降属于过渡区，按艾伦定律求t u ，()6.0Re 27.0t s t g d u ρρρ−=()()6.0682.1205.18.9205.12650107027.0×−×=−1111097.3s m 397.0−−−⋅×=⋅=s m 复核：864.11081.1205.1397.01070Re 56=××××==−−µρt t du 属于过渡区，与假定相符。
化工原理第三章
化工原理第三章第三章非均相混合物分离及固体流态化练习题一、填空题1. 球形颗粒在静止流体中作重力沉降，经历________和_______两个阶段。
沉降速度是指_______阶段，颗粒相对于流体的运动速度。
加速运动等速运动等速运动（每个空1分，共3分）2. 在滞留区，球形颗粒的沉降速度u t 与其直径的______次方成正比；而在湍流区，u t 与其直径的______次方成正比。
2 1/2 （每个空1分，共2分）3. 降尘室内，颗粒可被分离的必要条件是_____________________________；而气体的流动应控制在__________________流型。
气体在室内的停留时间θ≥颗粒的沉降时间θt 。
(2分)滞流（1分）（共3分）4. 在规定的沉降速度u t 条件下，降尘室的生产能力只取决于_____________而与其__________________无关。
降尘室底面积 (2分) 高度（1分）（共3分）5. 除去气流中尘粒的设备类型有__________、___________、__________等。
降尘室惯性除尘旋风分离器（每个空1分，共3分）6. 过滤常数K 是由__________及___________决定的常数；而介质常数q e 与θe 是反映________________的常数。
物料特定过滤压强差过滤介质阻力大小（每个空1分，共3分）7. 工业上应用较多的压滤型间歇过滤机有__________与___________；吸滤型连续操作过滤机有________________。
板框压滤机加压叶滤机转筒真空过滤机（每个空1分，共3分）8. 根据分离方式（或功能），离心机可分为__________、________和___________三种基本类型；而据分离因数的大小，离心机可分为__________、________和___________。
过滤式沉降式分离式常速离心机高速离心超高速离心机（每个空1分，共6分） 9. 过滤操作有________和___________两种典型方式。
化工原理考试题及答案
银川大学
化工原理精品课
***答案*** √ 16.（2 分）物料在离心机内进行分离时，其离心加速度与重力加速度的比值，称为离心分 离因数。 （ ） ***答案*** √ 17.（2 分）滤渣的比阻越大，说明越容易过滤。 （ ） ***答案*** × 18.（2 分）恒压过滤时过滤速率随过程的进行不断下降。 （ ） ***答案*** √ 19.（2 分）袋滤器可用于除去含微粒直径小至 1μm 的湿气体的净制。 （ ） ***答案*** × 20.（2 分）欲提高降尘室的生产能力一倍，应将降尘室的高度增加一倍。 （ ） ***答案*** × 四、问答题： 1.（8 分）为什么工业上气体的除尘常放在冷却之后进行？而在悬浮液的过滤分离中，滤浆 却不宜在冷却后才进行过滤？ ***答案*** 由沉降公式 u=d(ρ－ρ)g/(18μ)可见，U与μ成反比，对于气体温度升, 高其粘度增大，温度下降，粘度减少。所以对气体的除尘常放在冷却后进行，这样可增大沉 降速度 U。而悬浮液的过滤，过滤速率为 dv/(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，为提高过滤速率，所以不宜冷却后过滤。 2.（8 分）试分析提高过滤速率的因素？ ***答案*** 过滤速率为 dv/Adθ=△P/rμL 推动力/阻力提高过滤速率的方法有： （1）提高推动力△P，即增加液柱压力 ； 增大悬浮液上面压力 ； 在过滤介质下面抽真空。 （2）降低阻力，即提高温度使粘度下降；适当控制滤渣厚度；必要时可加助滤剂。 3.（8 分） 影响重力沉降速度的主要因素是什么？为了增大沉降速度以提高除尘器的生产 能力，你认为可以采取什么措施？ ***答案*** 由重力沉降式 U=d(ρs-ρ)g/(18μ)可见， 影响重力沉降速度 U的主要是 d 和 μ（U∝d，U∝1/μ，为提高 U，在条件允许的情况下，可用湿法增大颗粒直径。 这样可大大增大 U，较可行的办法是让含尘气体先冷却，使其粘度下降，也可使 U增大。 4.（8 分）为什么旋风分离器的直径 D 不宜太大？当处理的含尘气体量大时，采用旋风分高 器除尘，要达到工业要求的分离效果，应采取什么措施？ ***答案*** 旋风分离器的临界直径 d=(9μB/πNUρ)，可见 D↑时，B 也↑（B=D/4） ， 此时 d也↑，则分离效率 η↑，为提高分离效率，不宜采用 D 太大的分离器。为果气体 处理大时，可采用几个小直径的旋风分离器并联操作，这样则可达到要求的分离效果。 5.（8 分）为什么板框压滤机洗涤速率近似等于过滤终了时过滤速率的四分之一倍？ ***答案*** 由于洗涤液通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通过一层过滤 介质和滤渣层厚度的一半， 即洗涤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；又因洗涤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。基于上述两个原因，故当洗涤压差与过滤终了时压差相同时，且洗涤液的粘度与滤液
化工原理作业答案
3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。
若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备内绝对压力 绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=⨯-⨯ （2）真空表读数真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=⨯-⨯5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。
读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。
为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。
试求A 、B 两点的表压力。
解：（1）A 点的压力()（表）Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ⨯=⨯⨯+⨯⨯=+=gR gR p ρρ（2）B 点的压力()（表）Pa 107.836Pa 5.081.91360010165.1441汞A B ⨯=⨯⨯+⨯=+=gR p p ρ13．如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。
已知储罐内液面维持恒定，其上方压力为1.0133⨯105 Pa 。
流体密度为800 kg/m 3。
精馏塔进口处的塔内压力为1.21⨯105 Pa ，进料口高于储罐内的液面8 m ，输送管道直径为φ68 mm ⨯4 mm ，进料量为20 m 3/h 。
料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg ，求泵的有效功率。
解：在截面-A A '和截面-B B '之间列柏努利方程式，得2211221e 2f 22p u p u gZ W gZ h ρρ+++=+++∑ ()s m 966.1m 004.02068.0414.33600204πkgJ 700m 0.8Pa 1021.1Pa 100133.1222f1125251=⨯-⨯====≈=-⨯=⨯=∑d VA V u hu Z Z p p ；；；；()222121e 21f 2p p u u W g Z Z h ρ--=++-+∑()()768.9WW 173800360020kg J 175kg J 704.7893.146.2kgJ 700.88.92966.1800100133.121.1e s e 25=⨯⨯===+++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯++⨯-=W w N W e19．用泵将2×104 kg/h 的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。