一填空题1悬浮液属液态非均相物系,其中分散
化工原理考试题及答案
银川大学
化工原理精品课
1—2—3—2—1—2—3—2—1 15.（3 分）某板框压滤机的框的尺寸为 ： 长×宽×厚=810×810×25 mm，若该机有 10 块框， 其过滤面积约为_________________ m。 ***答案*** 13.12 16.（4 分）板框压滤机采用横穿洗涤滤渣，此时洗穿过____层滤布及____个滤框厚度的滤 渣， 流经过长度约为过滤终了滤液流动路程的____倍， 而供洗液流通的面积又仅为过滤面积 的____。 ***答案*** 二; 一; 二 ; 二分之一 17.（ 3 分） 转鼓真空过滤机，转鼓每旋转一周，过滤面积，的任一部分都顺次经历 ___________________________________________等五个阶段。 ***答案*** 过滤、吸干、洗涤、吹松、卸渣 18.（3 分）离心分离因数是指_____________________________________________ ___________________。为了提高离心机的分离效率，通常使离心机的___________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 直径适当 19.（2 分）离心机的分离因数越大，则分离效果越__________；要提高离心机的分离效果， 一般采用________________的离心机。 ***答案*** 好 ; 高转速 ; 小直径 20.（3 分）某悬浮液在离心机内进行离心分离时，若微粒的离心加速度达到 9807m.s，则 离心机的分离因数等于__________。 ***答案*** 1000 二、选择题： 1.（2 分）欲提高降尘宝的生产能力，主要的措施是（ ） 。 A. 提高降尘宝的高度； B. 延长沉降时间； C. 增大沉降面积 ***答案*** C 2.（2 分）为使离心机有较大的分离因数和保证转鼓有关足够的机械强度，应采用（ ） 的转鼓。 A. 高转速、大直径； B. 高转速、小直径； C. 低转速、大直径； D. 低转速，小直径； ***答案*** B 3.（2 分）用板框压滤机恒压过滤某一滤浆（滤渣为不可压缩，且忽略介质阻力） ，若过滤 时间相同，要使其得到的滤液量增加一倍的方法有（ ） 。 A. 将过滤面积增加一倍； B. 将过滤压差增加一倍； C. 将滤浆温度到高一倍。 ***答案*** A 4.（2 分）板框压滤机组合时应将板、框按（ ）顺序置于机架上。 A. 123123123……； B. 123212321……； C. 3121212……3 ***答案*** B 5.（2 分）有一高温含尘气流，尘粒的平均直径在 2～3μm，现要达到较好的除尘效果，可 采（ ）的除尘设备。 A. 降尘室； B. 旋风分离器； C. 湿法除尘； D. 袋滤器 ***答案*** C 6.（2 分）当固体微粒在大气中沉降是层流区域时，以（ ）的大小对沉降速度的影响最
非均相物系分离的分类及应用
第六章 其它单元操作技术
化工单元操作技术
过滤介质：
过滤操作中使流体透过而截留固体颗粒的多 孔性介质称为过滤介质。
过滤介质的分类：
1.织物介质
又称滤布用于滤饼过滤过程 .在工业上应用最为广泛 .
2.粒状介质
又称 堆积介质.用于 深层过滤.
3.多孔固体介质
是具有很多微细孔道的固体材料,用于深层过滤.适用于 处理只含少量细小的颗粒的及腐蚀性的悬浮液.
•离心分离因数是离心分离设备的重要指标。要提高Kc，可通过增大半径 和转速来实现，但出于对设备强度、制造、操作等方面的考虑，实际上， 通常采用提高转速并适当缩小半径的方法来获得较大的Kc。
• 尽管离心分离沉降速度大、分离效率高，但离心分离设备较重力沉 降设备复杂，投资费用大，且需要消耗能量，操作严格而费用高。因此， 综合考虑，不能认为对任何情况，采用离心沉降都优于重力沉降，例如， 对分离要求不高或处理量较大的场合采用重力沉降更为经济合理，有时， 先用重力沉降再进行离心分离也不失为一种行之有效的方法。
颗粒在降尘室内的运动情况如图所示。设有流量为 V(m3/s)的含尘气体 进入降尘室，降尘室的底面积为 A，高度为 H。若气流在整个流动截面 上均匀分布，则任一流体质点进入至离开降尘室的时间间隔(停留时间) θ为
第六章 其它单元操作技术
化工单元操作技术
L L BHL
u (qv / BH ) qv
第六章 其他单元操作技术
知识目标： ●了解非均相物系分离、膜分离及冷冻操作技术的设备结 构、特点及应用 ●理解非均相物系分离、膜分离及冷冻操作技术的工作原 理及流程 ●掌握其过程计算 能力目标： ●了解主要设备的操作
第六章 其它单元操作技术
化工原理 第三章 非均相物系的分离和固体流态化
标准旋风 分离器
气体在旋风 分离器里的运动
③ 不宜处理黏性粉尘、含湿量高的粉尘 及 腐蚀性粉尘。
离心沉降23ts6udr??????????????离心力23t6udr??????????????向心力22r24ud???????????????阻力222332ttrs06624uuudddrr?????????????????????????????????????????????2str43duur??????颗粒在离心力场中的运动离心沉降速度沉降分离离心沉降????sstrt24433ugrdduu?????????????形式上相似
沉降分离－重力沉降
④ 求解 ⑴ 试差法
假设颗粒沉降的流型 根据相应的沉降公式求ut 按ut检验Ret
⑵ 摩擦数群法
ut 4 gd s 3
Ret
dut
4d s g 3ut 2 d 2ut 2 2 2 Ret 2
4d 3 s g Ret ＝ 3 2
2 3 ut 向心力= d 6 r
ur 2 2 阻力= d 2 4
2 2 2 π 3 ut π 3 ut ur π 2 s d d d 0 6 r 6 r 2 4
概念－颗粒
3. 颗粒群特性
① 粒径分布 粒径分布→不同粒径范围内所含粒子的个数或质量。 筛分分析： ⑴ 标准筛→泰勒标准筛、日本JIS标准筛和德国标准筛。 ⑵ 筛分过程→筛留物（筛余量）和筛过物（筛过量）。 ⑶ 筛分单位→目数（筛孔大小），指每英寸长度筛网 上的孔数。 比如，100目泰勒筛的筛孔宽度，网线直径为0.0042 in，
经典化工原理考试题及答案
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_________________ 。
非均相物系分离2
非均相一、填空题：1. 按操作原理分类，离心机可分为______________、_______________、______________ 三类。
答案：沉降式、过滤式、分离式2. 某悬浮液在离心机内进行离心分离时，若微粒的离心加速度达到9807m.s，则离心机的分离因数等于__________。
答案：10003. 离心机的分离因数越大，则分离效果越__________；要提高离心机的分离效果，一般采用________________的离心机。
答案：好; 高转速; 小直径4. 过滤速率是指___________________________ 。
在恒压过滤时，过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ 。
答案：单位时间内通过单位面积的滤液体积变慢5. 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___________ ，从而与流体分离的过程。
答案：重离心沉积7. 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. 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9. 自由沉降是___________________________________ 。
答案：沉降过程颗粒互不干扰的沉降10. 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________ 。
分散相和连续相非均相物系非均相混合物
——概述
内容框架 均相物系和
非均相物系
课堂内容
非均相物系 的分离方法
一、均相物系和非均相物系
1、均相物系 均相物系：也称为均相混合物。
特点：物系内部各处均匀且无相界面。 实例：盐水、白酒、空气等。
一、均相物系和非均相物系
2、非均相物系
非均相物系：非均相混合物。
特点：物系内部有隔开不同相的界面存在，且界面两侧的 物料性质有显著差异。 实例：洪水、沙尘暴、雾等。
二、分散相和连续相
非均相物系：非均相混合物。 由分散相和连续相组成。
分散相：在非均相物系中，处于分散状态的物质，也称分散 物质。如含尘气体中的粉尘，悬浮液中的悬浮物等。
连续相：在非均相物系中，包围着分散物质而处于连续状 态的流体，也称分散介质。如含尘气体中的气体，悬浮液 中的液体等。
三、非均相物系的分离原理 非均相物系的分离原理
根据分散相和连续相之间离。
四、非均相物系的分离方法
1.分离依据 非均相物的两相间的密度等物理特性差异。
2.分离方法 沉降 分离方法
过滤
气体湿法净重
静电除尘
五、非均相物系的分离目的
分离目的 1、回收有用物质
如从气流干燥器排出尾气中回收带出的固体颗粒作为产品。
2、净化物料 3、环境保护的需要
某些车间的废液的直接排放会污染环境。为了达到环保标准， 以减小对大气、河海等环境污染，在排放前要进行处理。
六、随堂练习
1、例举一个非均相混合物，分别指出连续相和分散相。
2、对于下列非均相混合物，说说采用什么分离方法。 含尘气体 泥浆
化工原理考试题及答案
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_________________ ;答案重力沉降、离心沉降、过滤离心沉降9.2分过滤是一种分离悬浮在____________________的操作;答案液体或气体中固体微粒10.2分过滤速率是指___________________________ ;在恒压过滤时,过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ ;答案单位时间内通过单位面积的滤液体积变慢11.2分悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是___________________________ ___________________________________________________;答案在滤饼中形成骨架,使滤渣疏松,孔隙率加大,滤液得以畅流12.2分过滤阻力由两方面因素决定：一方面是滤液本身的性质,即其_________；另一方面是滤渣层本身的性质,即_______ ;答案μ γL13.2分板框压滤机每个操作循环由______________________________________五个阶段组成;答案装合板框、过滤、洗涤、卸渣、整理14.4分板框压滤机主要由____________________________________________,三种板按 ________________的顺序排列组成;答案滤板、滤框、主梁或支架压紧装置等组成1—2—3—2—1—2—3—2—115.3分某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25 mm,若该机有10块框,其过滤面积约为_________________ m;答案16.4分板框压滤机采用横穿洗涤滤渣,此时洗穿过____层滤布及____个滤框厚度的滤渣,流经过长度约为过滤终了滤液流动路程的____倍,而供洗液流通的面积又仅为过滤面积的____;答案二; 一; 二 ; 二分之一17.3分转鼓真空过滤机,转鼓每旋转一周,过滤面积,的任一部分都顺次经历___________________________________________等五个阶段;答案过滤、吸干、洗涤、吹松、卸渣18.3分离心分离因数是指_____________________________________________ ___________________;为了提高离心机的分离效率,通常使离心机的___________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; 转速直径适当19.2分离心机的分离因数越大,则分离效果越__________；要提高离心机的分离效果,一般采用________________的离心机;答案好 ; 高转速 ; 小直径20.3分某悬浮液在离心机内进行离心分离时,若微粒的离心加速度达到,则离心机的分离因数等于__________;答案 1000二、选择题：1.2分欲提高降尘宝的生产能力,主要的措施是 ;A. 提高降尘宝的高度；B. 延长沉降时间；C. 增大沉降面积答案 C2.2分为使离心机有较大的分离因数和保证转鼓有关足够的机械强度,应采用的转鼓;A. 高转速、大直径；B. 高转速、小直径；C. 低转速、大直径；D. 低转速,小直径；答案 B3.2分用板框压滤机恒压过滤某一滤浆滤渣为不可压缩,且忽略介质阻力,若过滤时间相同,要使其得到的滤液量增加一倍的方法有 ;A. 将过滤面积增加一倍；B. 将过滤压差增加一倍；C. 将滤浆温度到高一倍;答案 A4.2分板框压滤机组合时应将板、框按顺序置于机架上;…………；C. 3121212 (3)答案 B5.2分有一高温含尘气流,尘粒的平均直径在2～3μm,现要达到较好的除尘效果,可采的除尘设备;A. 降尘室；B. 旋风分离器；C. 湿法除尘；D. 袋滤器答案 C6.2分当固体微粒在大气中沉降是层流区域时,以的大小对沉降速度的影响最为显着;A. 颗粒密度；B. 空气粘度；C. 颗粒直径答案 C7.2分卧式刮刀卸料离心机按操作原理分应属于离心机;A. 沉降式B. 过滤式C. 分离式答案 B8.2分分离效率最高的气体净制设备是 ;A. 袋滤器；B. 文丘里除尘器；C. 泡沫除尘器答案 A9.2分若气体中所含微粒的最小直径为1μm,并含有少量水分,现要将此气体进行净制,并希望分离效率达99%,则应选用 ;A. 袋滤器；B. 文丘里除尘器；C. 泡沫除尘器答案 B10.2分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；C. 倍答案 C11.2分为提高旋风分离器的效率,当气体处理量较大时,应采用 ;A. 几个小直径的分离器并联；B. 大直径的分离；C. 几个小直径的分离器串联;答案 A12.2分颗粒的重力沉降在层流区域时,尘气的除尘以为好;A. 冷却后进行；B. 加热后进行；C. 不必换热,马上进行分离;答案 A13.2分旋风分离器的临界粒径是指能完全分离出来的粒径;A. 最小；B. 最大；C. 平均；答案 A14.2分旋风分离器主要是利用的作用使颗粒沉降而达到分离;A. 重力；B. 惯性离心力；C. 静电场答案 B15.2分离心机的分离因数α愈大,表明它的分离能力愈 ;A. 差；B. 强；C. 低答案 B16.2分恒压过滤时过滤速率随过程的进行而不断 ;A. 加快；B. 减慢；C. 不变答案 B17.2分要使微粒从气流中除去的条件,必须使微粒在降尘室内的停留时间微粒的沉降时间;A. ≥；B. ≤；C. ＜；D. ＞答案 A18.2分板框过滤机采用横穿法洗涤滤渣时,若洗涤压差等于最终过滤压差,洗涤液粘度等于滤液粘度,则其洗涤速率为过滤终了速率的倍;A. 1；B. ；C.答案 C19.2分现有一乳浊液要进行分离操作,可采用 ;A. 沉降器；B. 三足式离心机；C. 碟式离心机;答案 C20.2分含尘气体中的尘粒称为 ;A. 连续相；B. 分散相；C. 非均相;答案 B三、判断题：1.2分离心机的分离因数α愈大,表明它的分离能力愈强;答案√2.2分通过旋风分离器能够完全分离出来的最大颗粒直径,称临界颗粒直径;答案×3.2分固体颗粒在大气中沉防是层流区域时,以颗粒直径的大小对沉降速度的影响最为显着;答案√4.2分旋风分离器是利用惯性离心力作用来净制气的设备;答案√5.2分若洗涤压差与过滤压差相等,洗水粘度与滤液粘度相同时,对转筒真空过滤机来说,洗涤速率=过滤未速度;答案√6.2分沉降器的生产能力与沉降高度有关;7.2分恒压过滤过程的过滤速度是恒定的;答案×8.2分要使固体颗粒在沉降器内从流体中分离出来,颗粒沉降所需要的时间必须大于颗粒在器内的停留时间;答案×9.2分为提高旋风分离器的分离效率,当气体处理量大时,解决的方法有：一是用几个直径小的分离器并联操作;答案√10.2分在气一固分离过程,为了增大沉降速度U,必须使气体的温度升高;答案×11.2分颗粒的自由沉降速度U小于扰沉降速度;答案×12.2分通常气体的净制宜在低温下进行；而悬浮液的分离宜在高温下进行;答案√√13.2分粒子的离心沉降速度与重力沉降速度一样,是一个不变值;答案×14.2分做板框压滤机的过滤实验时,滤液的流动路线与洗水的流动路线是相同的;答案×15.2分板框压滤机采用横穿法洗涤时,若洗涤压差=最终过滤压差,洗涤液粘度=滤液粘度,则其洗涤速率=1/4过滤终了速率;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=dρ－ρg/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=dρs-ρg/18μ可见,影响重力沉降速度U的主要是d和μU∝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/dqw就慢了倍；又因洗涤液的流通面积此滤液的流通面积少1倍,这样dv/dqw又慢了;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粘度相近时,则dv/dθw≈1/4dv/dθ6．影响颗粒沉降速度的因素都有哪些答：影响颗粒沉降速度包括如下几个方面：颗粒的因素：尺寸、形状、密度、是否变形等；介质的因素：流体的状态气体还是液体、密度、粘度等；环境因素：温度影响ρ、μ、压力、颗粒的浓度浓度大到一定程度使发生干扰沉降等设备因素：体现为壁效应;7．多层沉降室和旋风分离器组设计的依据是什么答：1多层沉降室设计的依据是沉降室生产能力的表达式,即VS=blut根据此式,VS与设备高度无关,而只是底面积bl和ut的函数;对指定的颗粒,在设备总高度不变条件下,设备n层水平隔板,即使底面积增加nbl倍,从而使生产能力达到原来的n＋1倍;如果生产能力保持不变,多层降尘室可使更小的颗粒得以分离,提高除尘效率;2旋风分离组设计的依据是临界粒径定义式,即当颗粒尺寸及介质被指定之后,B的减小可使dc降低,即分离效果提高;B和旋风分离器的直径成一定比例;在要求生产能力比较大时,采用若干个小旋风分离器,在保证生产能力前提下,提高了除尘效果;8．若分别采用下列各项措施,试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化;已知滤布阻力可以忽略,滤饼不可压缩;转筒尺寸按比例增大50％;答：根据题给条件,转筒真空过滤机生产能力的表达式为而A=πDL转筒尺寸按比例增大50％;新设备的过滤面积为A’=2A=即生产能力为原来的倍,净增125％,需要换设备;9．若分别采用下列各项措施,试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化;已知滤布阻力可以忽略,转筒浸没度增大50％;答：根据题给条件,转筒真空过滤机生产能力的表达式为而A=πDL转筒浸没度增大50％即生产能力净增％;增大浸没度不利于洗涤;10．若分别采用下列各项措施,试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化;已知滤布阻力可以忽略,操作真空度增大50％;答：根据题给条件,转筒真空过滤机生产能力的表达式为而A=πDL操作真空度增大50％增大真空度使为原来的倍,则效果同加大浸没度50％,即生产能力提高了％;加大真空度受操作温度及原来真空度大小的制约;11．若分别采用下列各项措施,试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化;已知滤布阻力可以忽略,转速增大50％;滤浆中固体的体积分率由10％提高至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下降％12．若分别采用下列各项措施,试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化;已知滤布阻力可以忽略,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％;根据题给条件,转筒真空过滤机生产能力的表达式为而A=πDL升温,使滤液粘度减小50％;再分析上述各种措施的可行性;升温,使粘度下降50％;答：根据题给条件,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高％;但温度提高,将使真空度难以保持;工业生产中,欲提高生产能力,往往是几个方法的组合;13．何谓流化质量提高流化质量的措施有哪些答：流化质量是指流化床均匀的程度,即气体分布和气固接触的均匀程度;提高流化质量的着眼点在于抑制聚式流化床内在不稳定性,即抑制床层中空穴所引发的沟流、节涌现象;1分布板应有足够的流动阻力;一般其值 ,绝对值不低于;2设置床层的内部构件;包括挡网、挡板、垂直管束等;为减小床层的轴向温度差,挡板直径应略小于设备直径,使固体颗粒能够进行循环流动;3采用小粒径、宽分布的颗粒,细粉能起到“润滑”作用,可提高流化质量;4细颗粒高气速流化床提供气固两相较大的接触面积,改善两相接触的均匀性,同时高气速可减小设备尺寸;五、计算题：3-1 某烧碱厂拟采用重力沉降净化粗盐水,粗盐水密度为31200m kg 黏度为s mPa •3.2,其中固体颗粒可视为球形,密度取32640m kg ;求直径为mm 1.0颗粒的沉降速度;解：在沉降区域未知的情况下,先假设沉降处于层流区,应用斯托克斯公式： 校核流型 2178.0103.212001041.310Re 334<=⨯⨯⨯⨯==---μt p t u d层流区假设成立,s mm u t 41.3=即为所求;3-2 某烧碱厂拟采用重力沉降净化粗盐水,粗盐水密度为31200m kg 黏度为s mPa •3.2,其中固体颗粒可视为球形,密度取32640m kg ;沉降速度为s m 02.0的颗粒直径;解：假设沉降在层流区,()μ182-=p pt gd u ;校核流型 253.2103.2120002.01042.2Re 34>=⨯⨯⨯⨯==--μt p t u d原假设不成立;设沉降为过渡区;()()()m g u d p t p 46.116.034.04.16.116.04.04.11059.21200264081.9103.21200153.002.0153.0--⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛= μ校核流型 70.2103.2120002.01059.2Re 34=⨯⨯⨯⨯==--μt p t u d 过渡区假设成立,mm d p 259.0=即为所求;3-3 长3m 、宽、高2m 的降尘室与锅炉烟气排出口相接;操作条件下,锅炉烟气量为s m 35.2,气体密度为3720.0m kg ,黏度为s Pa •⨯-5106.2,飞灰可看作球型颗粒,密度为32200m kg ;求临界直径;解： s m BL V u tc 347.034.25.2max =⨯==假设沉降处于层流区, 校核流型 2834.0106.2720.0347.01068.8Re 55<=⨯⨯⨯⨯==--μtc pc t u d 故m d pc μ8.86=即为所求;3-4 长3m 、宽、高2m 的降尘室与锅炉烟气排出口相接;操作条件下,锅炉烟气量为m 35.2,气体密度为3720.0m kg ,黏度为s Pa •⨯-5106.2,飞灰可看作球型颗粒,密度为32200m kg ;要求m μ75以上飞灰完全被分离下来,锅炉的烟气量不得超过多少;解：已知m μ75,由上题知沉降必在层流区; 校核气流速度： s m s m BH V u 5.139.024.287.1max <≈⨯==3-5 过滤固相浓度%1=c 的碳酸钙悬浮液,颗粒的真实密度32710m kg p = ,清液密度31000m kg = ,滤饼含液量46.0=ϖ,求滤饼与滤液的体积比ν;解： 设滤饼的表现密度为c ,3m kg ,且颗粒与液体均不可压缩,则根据总体积为分体积之和的关系,可得：所以：31517100046.0271046.011m kg c =⎪⎭⎫⎝⎛+-= 每获得31m 滤液,应处理的悬浮液体积为()ν+1,其中固体颗粒的质量为：()p c ν+1每获得31m 滤液得到的滤饼质量为()c ν,其中固体颗粒的质量为：()ϖν-1c 射固体颗粒全部被截留,则()()C B =,有()pc pc c --=ϖν1将已知值代入上式：()30342.0271001.046.011517271001.0m =⨯--⨯⨯=ν滤饼/3m 滤液;3-6 过滤面积为25m 的转股真空过滤机,操作真空度为a kp 54,浸没度为1/3,每分钟转数为;操作条件下的过滤常数K 为s m 26109.2-⨯,e q 为233108.1m m -⨯,求()h m V t 3;解：()⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⨯-⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯=---3236108.1108.118.0109.23160518.060t V3-7 一填充床含有不同大小的颗粒,计mm 10的占15%,mm 20的占25%,mm 40的占40%,mm 70的占20%,以上均为质量百分率;设球型度均为,试计算平均等比表面积当量直径;解：筛分法得到的颗粒尺寸为等比表面积当量直径ai d ,则平均等比表面积当量直径为3-8 以圆柱形烟囱高m 30,直径m 0.1,当风以每小时km 50横向掠过时,试求拽力系数与该烟囱所受的拽力,设空气温度C ︒25;解： C ︒25空气：3185.1m kg = ,cP 31035.18-⨯=μ 空气的流速：s m u 89.133600/10503=⨯= 查拽力系数图,对圆柱体38.0=ξ拽力：()N u Ap F D 130389.13185.121300.138.0222=⨯⨯⨯⨯⨯=••= ξ 3-9 密度为32000m kg 的圆球在C ︒20的水中沉浮,试求其在服从斯托克斯范围内的最大直径和最大沉降速度;解：C ︒20水：32.998m kg = ,s Pa •⨯=-310005.1μ 颗粒：32000m kg s =在斯托克斯定律范围内：1Re ≤=μud p p即110005.12.9983≤⨯⨯-u d p取1Re =p ,则s m m u d p /10006.16•⨯=•- 又()23254330010005.11881.92.9982000p pt d d u =⨯⨯⨯-=-3-10 一种测定黏度的仪器由一钢球和玻璃筒组成;测试是筒内装被测液体,记录钢球下落一定距离的时间,球的直径为mm 6,下落距离为mm 20,测试一种糖浆时,记下的时间间隔为s 32.7,此糖浆的密度为3/1300m kg ,钢球的密度为3/7900m kg ,求此糖浆的黏度;解：钢球的沉降速度：s m H u tt /0273.032.72.0===τ 设沉降处于层流区,根据斯托克斯定律： 核1045.074.413000273.0006.0Re :Re <=⨯⨯==μt s p p u d所以,假设在层流区沉降正确,糖浆的黏度为cP 4740;3-11 试求密度为3/2000m kg 的球型粒子在C ︒15空气中自由沉降室服从斯托克斯定律的最大粒径;解：C ︒15空气：3/226.1m kg = ,s Pa •⨯=-3100179.0μ当1Re =p 时,()μμ182gd d u s s s t -== 3-12 试求密度为3/2000m kg 的球型粒子在C ︒15空气中自由沉降室服从牛顿定律的最小颗粒直径;解：C ︒15空气：3/226.1m kg = ,s Pa •⨯=-3100179.0μ服从牛顿定律的最小颗粒直径：1000Re ==μst p d u同时()g d d u ss s t -==74.11000μ3-13 某悬浮液在以过滤面积为2500cm 的恒压压滤机内进行试验,所用真空度为mmHg 500柱,在十分钟内获得滤液为ml 500,求过滤常数K 及k ;滤饼不可压缩,滤布阻力不计解：因滤布阻力不计,则过滤常数为 又滤饼不可压缩,则3-14 某板框压滤机在恒压过滤一小时后,共获得滤液311m ,停止过滤后用33m 清水其黏度与滤液相同于同样压力下对滤饼进行洗涤;设滤布阻力可忽略,求洗涤时间;解：因洗涤水黏度与滤液黏度相同,洗涤压差也与过滤压差相同,且滤布阻力可忽略,则洗涤时间为3-15 用一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液,要求经过三个小时能获得34m 滤液,若已知过滤常数h m K /1048.123-⨯=,滤布阻力略不计,若滤框尺寸为mm mm mm 3010001000⨯⨯,则需要滤框和滤板各几块;解：滤布阻力忽略不计时恒压过滤方程 故过滤面积230.6031048.14m K V A =⨯⨯==-τ框数30112602=⨯⨯==ab A n 板数311=+n3-16 用一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液,要求经过三个小时能获得34m 滤液,若已知过滤常数h m K /1048.123-⨯=,滤布阻力略不计,过滤终了用水进行洗涤,洗涤水黏度与滤液相同,洗涤压力与过滤压力相同,若洗涤水量为34.0m ,求洗涤时间;解：因洗涤水黏度与滤液相同,洗涤压力与过滤压力相同,介质阻力可忽略,则洗涤时间为：3-17 用一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液,要求经过三个小时能获得34m 滤液,若已知过滤常数h m K /1048.123-⨯=,滤布阻力略不计,若辅助时间为一小时,求该压滤机的生产能力; 解：压滤机生产能力为3-18 一只含尘气体中尘粒的密度为3/2300m kg ,气体流率为h m /10003,密度为3/674.0m kg ,黏度为26/106.3m s N •⨯-;采用标准型旋风分离器进行除尘,若分离器的直径为mm 400,估算临界粒径;解：标准型旋风分离器的结构尺寸为 1.044.04===D B ,m D A 2.024.02=== 进口气速：s m B A V u s /9.132.01.03600/1000=⨯=•=,取5.3=N 故临界直径：m m u N B d s c μπμ6.9106.99.1323005.314.31.0106.39965=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==-- 3-19 一只含尘气体中尘粒的密度为3/2300m kg ,气体流率为h m /10003,密度为3/674.0m kg ,黏度为26/106.3m s N •⨯-;采用标准型旋风分离器进行除尘,若分离器的直径为mm 400,估算气体的阻力;解： 标准型旋风分离器的结构尺寸为 1.044.04===D B ,m D A 2.024.02=== 标准型旋风分离器()82/4.01.02.01616221=⨯⨯==D AB ζ阻力：O mmH m N u P 22221.53/5219.13674.021821==⨯⨯⨯=•=∆ ζ3-20 用一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液,要求经过三个小时能获得34m 滤液,若已知过滤常数h m K /1048.123-⨯=,滤布阻力略不计,1若滤框尺寸为mm mm mm 3010001000⨯⨯,则需要滤框和滤板各几块;2过滤终了用水进行洗涤,洗涤水黏度与滤液相同,洗涤压力与过滤压力相同,若洗涤水量为34.0m ,求洗涤时间;解：滤布阻力忽略不计时恒压过滤方程故过滤面积230.6031048.14m K V A =⨯⨯==-τ 框数30112602=⨯⨯==ab A n 板数311=+n2因洗涤水黏度与滤液相同,洗涤压力与过滤压力相同,介质阻力可忽略,则洗涤时间为：。
第二章 非均相物系的分离
高的悬浊液。 颗粒的体积 分数大于1%。
第四节 过滤操作与设备
2.深层过滤 过滤时悬浮液中的颗粒沉积在床层内部 的孔道壁面上,而不形成滤饼。
深层过滤:适于处理固体 含量较少的悬浮液。
固相体积分率小于1%。
第四节 过滤操作与设备
二、过滤介质： 使流体透过而截留固体的可渗透性材料。
1.过滤介质的特性
非均相物系分离
第一节 概述
均相混合物：物质各处物理、化学性 1.混合物 质相同且无相界面；
非均相混合物:有两种相态(有明显的
相界面,物系各处性质不均匀) 气-固物系:含尘气体; 2.非均相混合物 液-液物系:乳浊液; 液-固物系:悬浮液;
第一节 概述
连续相（分散介质）； 分散相（分散物质）
思考：悬浮液、乳浊液及含尘 气体的连续相和分散相？
颗粒的沉降过程分为两个阶段
加速阶段：u=0,Fd=0,a=amax
u↑,fd↑,a↓
等速阶段：u=ut 时，Fd=Fg-Fb , a=0
3 2 u 2 t d (s ) d 6 4 2 4d (s )g ut 3
为阻力系数
第二节 重力沉降与设备
2 gdP P ut 18
（2）过渡区
1 gdP.6 P ut 0.153 0.43 0.6
1 1.4
（3）湍流区
ut 1.74 d P P g
注：计算时沉降速度ut时，可使用试差法。
第二节 重力沉降与设备
第二节 重力沉降与设备
2.连续沉降槽（澄清器，增稠器，浓缩器）
（1）结构 （2）适用于大流量、 低浓度的悬浮液的分
离，如污水处理。
非均相物系分离理论
非均相物系分离理论均相物系(honogeneoussystem):均相混合物。
物系内部各处均匀且无相界面。
如溶液和混合气体都是均相物系。
自然界的混合物分为两大类：非均相物系(nonhonogeneoussystem):非均相混合物。
物系内部有隔开不同相的界面存在且界面两侧的物料性质有显著差异。
如：悬浮液、乳浊液、泡沫液属于液态非均相物系含尘气体、含雾气体属于气态非均相物系。
第一节概述非均相物系的分离原理：在非均相物系中分散物质和分散介质组成由于非均相物的两相间的密度等物理特性差异较大因此常采用机械方法进行分离。
按两相运动方式的不同机械分离大致分为沉降和过滤两种操作。
过滤介质:过滤采用的多孔物质滤浆:所处理的悬浮液滤液:通过多孔通道的液体滤饼或滤渣:被截留的固体物质。
以某种多孔物质为介质在外力的作用下使悬浮液中的液体通过介质的孔道而固体颗粒被截留在介质上从而实现固液分离的单元操作。
第二节过滤一、过滤操作的基本概念过滤(filtration)深床过滤织物介质(又称滤布)：由棉、毛、麻、丝等天然纤维及合成纤维制成的织物以及玻璃丝、金属丝等织成的网过滤介质的分类：堆积介质由各种固体颗粒（细砂、硅藻土等）堆积而成多用于深床过滤多孔固体介质这类介质具有很多细微孔道如多孔陶瓷、多孔塑料等。
多用于含少量细微颗粒的悬浮液过滤介质过滤推动力悬浮液自身压强差重力悬浮液的侧加压过滤介质的侧抽真空离心力过滤阻力介质阻力：可视为平变且一般过滤初较明显滤饼阻力:滤饼厚度：随过滤进行而增加滤饼特性：颗粒形状、大小粒大多情况下过滤阻力主要取决于滤饼阻力。
对于颗粒层中不规则的通道可以简化成由一组当量直径为de的细管而细管的当量直径可由床层的空隙率和颗粒的比表面积来计算。
二、过滤的基本理论滤液通过饼层的流动颗粒床层的特性可用空隙率、当量直径等物理量来描述。
空隙率：单位体积床层中的空隙体积称为空隙率。
比表面积：单位体积颗粒所具有的表面积称为比表面积。
非均相物系分离.
依靠离心力的作用，使流体中颗粒产生沉降运动——称离心沉 降。重力下小颗粒的沉降速度小，利用离心力使颗粒的沉降速度 加快。
圆筒旋转时角速度 =2N/60 N—转数/min
忽略重力时，离心力Fc = ma= mr 2≌ mrN2/100
可见，N↑，Fc↑ 离心分离因数Kc= r2/g ≌ rN2/900
悬浮液
角速度
离心分离因数Kc是表示离心力大小的指 标，离心设备分离性能的基本参数。
旋转轴
离心沉降速度 ：
当颗粒在离心场中沉降时，径向上所受的力：
离心力
Fc
6
d
3 p
p
r
浮力（指向中心） 阻力（指向中心）
Ff
6
d
3 p
r
2
向心力
Fd
4
d
2 p
2
( dr )
d
在三力达到平衡时，离心力－浮力－阻力=0
过滤示意图
过滤介质
作用——使液体通过而截留固体颗粒。 选择——根据液体的性质（酸、碱性），颗粒含量及粒度， 操作p，T，介质机械强度等 （1）织布介质——棉、麻、丝、毛制的滤布，金属丝网 滤布；可截留5~65m的颗粒。 （2）堆积的粒状介质——砂、木炭等，用于深层过滤， （3）多孔性介质——陶瓷、塑料、金属等粉末烧结成型 的多孔性板状、管状介质，可截留1~3m的微细颗粒。
由牛顿第二定理F=ma
Fg-Fb-Fd=mdu/dt
整理后得：
du
(p
)g
3
u2
dt
p
4d p p
在du/dt=0，u=ut