化工原理第三章習題與答案

1、第三章機械分離、名詞解釋（每題2分）1 .非均相混合物物系組成不同，分布不均勻，組分之間有相界面2 .斯托克斯式22d（s）utUr一18r3 .球形度s非球形粒子體積相同的球形顆粒的面積與球形顆粒總面積的比值4 .離心分離因數(shù)離心加速度與重力加速度的比值5 .臨界直徑dc離心分離器分離顆粒最小直徑6 .過濾利用多孔性介質(zhì)使懸浮液中液固得到分離的操作7 .過濾速率單位時間所產(chǎn)生的濾液量8 .過濾周期間歇過濾中過濾、洗滌、拆裝、清理完成一次過濾所用時間9 .過濾機生產(chǎn)能力過濾機單位時間產(chǎn)生濾液體積10 .浸沒度轉(zhuǎn)筒過濾機浸沒角度與圓周角比值二、單選擇題（每題2分）1、自由沉降的意思是。A顆粒在沉

2、降過程中受到的流體阻力可忽略不計B顆粒開始的降落速度為零，沒有附加一個初始速度C顆粒在降落的方向上只受重力作用，沒有離心力等的作用D顆粒間不發(fā)生碰撞或接觸的情況下的沉降過程D2、顆粒的沉降速度不是指。A等速運動段的顆粒降落的速度B加速運動段任一時刻顆粒的降落速度C加速運動段結束時顆粒的降落速度D凈重力（重力減去浮力）與流體阻力平衡時顆粒的降落速度3、對于恒壓過濾。A濾液體積增大一倍則過濾時間增大為原來的2倍B濾液體積增大一倍則過濾時間增大至原來的2倍C濾液體積增大一倍則過濾時間增大至原來的4倍D當介質(zhì)阻力不計時，濾液體積增大一倍，則過濾時間增大至原來的4倍D4、恒壓過濾時，如介質(zhì)阻力不計，濾餅

3、不可壓縮，過濾壓差增大一倍時同一過濾時刻所得濾液量。A增大至原來的2倍B增大至原來的4倍C增大至原來的J2倍D增大至原來的1.5倍C5、以下過濾機是連續(xù)式過濾機。A箱式葉濾機B真空葉濾機C回轉(zhuǎn)真空過濾機D板框壓濾機C6、過濾推動力一般是指。A過濾介質(zhì)兩邊的壓差B過濾介質(zhì)與濾餅構成的過濾層兩邊的壓差C濾餅兩面的壓差D液體進出過濾機的壓差B7、回轉(zhuǎn)真空過濾機中是以下部件使過濾室在不同部位時，能自動地進行相應的不同操作：A轉(zhuǎn)鼓本身B隨轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動盤C與轉(zhuǎn)動盤緊密接觸的固定盤D分配頭D8、非球形顆粒的當量直徑的一種是等體積球徑，它的表達式為。Adp=6V/A此處V為非球形顆粒的體積，A為非球形顆粒的

4、表面積Bdp=(6V/)1/3Cdp=(4V/)1/2Ddp=(kV/)1/3(k為系數(shù)與非球形顆粒的形狀有關)B9、在討論旋風分離器分離性能時，分割直徑這一術語是指。A旋風分離器效率最高時的旋風分離器的直徑B旋風分離器允許的最小直徑C旋風分離器能夠50%分離出來的顆粒的直徑D能保持滯流流型時的最大顆粒直徑C10、在離心沉降中球形顆粒的沉降速度。A只與dp,p,ut,r,有關B只與dp,p,ut,r有關C只與dp,p,Ut,r,g有關D只與dp,p,UT,r,k有關(題中ut氣體的圓周速度，r旋轉(zhuǎn)半徑，k分離因數(shù))A11、降塵室沒有以下優(yōu)點。A分離效率高B阻力小C結構簡單D易于操作A12、降塵

5、室的生產(chǎn)能力。A只與沉降面積A和顆粒沉降速度Ut有關B與A,Ut及降塵室高度H有關C只與沉降面積A有關D只與ut和H有關A13、回轉(zhuǎn)真空過濾機的過濾介質(zhì)阻力可略去不計，其生產(chǎn)能力為5m3/h（濾液）。現(xiàn)將轉(zhuǎn)速度降低一半，其他條件不變，則其生產(chǎn)能力應為。A5m3/hB2.5m3/hC10m3/hD3.54m3/hD14、要除去氣體中含有的550w的粒子。除塵效率小于75%,宜選用。A除塵氣道B旋風分離器C離心機D電除塵器B15、等壓過濾的濾液累積量q與過濾時間°的關系為。B16、過濾基本方程是基于推導出來的。A濾液在過濾介質(zhì)中呈湍流流動B濾液在過濾介質(zhì)中呈層流流動C濾液在濾渣中呈湍流流

6、動D濾液在濾渣中呈層流流動D17、一般而言，旋風分離器長、徑比大及出入口截面小時，其效率，阻力A高B低C大D小A18、在板框過濾機中，如濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力不計，過濾時間增加一倍時，其過濾速率為原來的。A2倍B1/2倍C）1/7,2倍D4倍C19、在長為Lm,高為Hm的降塵室中，顆粒的沉降速度為utm/s,氣體通過降塵室的水平流速為um/s,則顆粒能在降塵室內(nèi)分離的條件是：。AL/u<H/UlBL/Ut<H/uCL/Ut>H/uDL/u>H/UtD20、粒子沉降受到的流體阻力。A恒與沉降速度的平方成正比B與顆粒的表面積成正比C與顆粒的直徑成正比D在滯流區(qū)與沉降速度的一

7、次方成正比D21、板框壓濾機中，最終的濾液流率是洗滌液流率的。（ApE=Apw,ti=w）A一倍B一半C四倍D四分之一C22、球形度（形狀系數(shù)）恒小于或等于1,此值越小，顆粒的形狀離球形越遠，球形度的定義式可寫為。A=Vp/V,V為非球形粒子的體積，Vp為球形粒子的體積B=Ap/A,A為非球形粒子的表面積,Ap為與非球形粒子體積相同的球形粒子的表面積C=ap/a,a為非球形粒子的比表面積,ap為球形粒子的比表面積D=6ap/（d）B23、“在一般過濾操作中，實際上起到主要介質(zhì)作用的是濾餅層而不是過濾介質(zhì)本身”，“濾渣就是濾餅”則。A這兩種說法都對B兩種說法都不對C只有第一種說法正確D只有第二種

8、說法正確A24、旋風分離器的總的分離效率是指。A顆粒群中具有平均直徑的粒子的分離效率B顆粒群中最小粒子的分離效率C不同粒級（直徑范圍）粒子分離效率之和D全部顆粒中被分離下來的部分所占的質(zhì)量分率D25、降塵室的生產(chǎn)能力由決定。A降塵室的高度和長度B降塵室的高度C降塵室的底面積D降塵室的體積C26、在板框過濾機中，如濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力不計，黏度增加一倍時，對同一q值,過濾速率為原來的。A2倍B1/2倍C1/。2倍D4倍B27、回轉(zhuǎn)真空過濾機洗滌速率與最終過濾速率之比為（）。AlB1/2C1/4D1/3A28、以下說法是正確的（）。A過濾速率與S（過濾面積）成正比B過濾速率與S2成正比C濾速率與

9、濾液體積成正比D過濾速率與濾布阻力成反比B29、板框壓濾機中（）。A框有兩種不同的構造B板有兩種不同的構造C框和板都有兩種不同的構造D板和框都只有一種構造B30、助濾劑應具有以下性質(zhì)（）。A顆粒均勻、柔軟、可壓縮B顆粒均勻、堅硬、不可壓縮C粒度分布廣、堅硬、不可壓縮D顆粒均勻、可壓縮、易變形B三、填空題（每題2分）1、一球形石英顆粒，在空氣中按斯托克斯定律沉降，若空氣溫度由20c升至50C,則其沉降速度將。下降2、降塵室的生產(chǎn)能力與降塵室的和有關。長度寬度3、降塵室的生產(chǎn)能力與降塵室的無關。4、在除去某粒徑的顆粒時，若降塵室的高度增加一倍，則沉降時間。增加一倍5、在除去某粒徑的顆粒時，若降塵室

10、的高度增加一倍，氣流速度。減少一倍6、在除去某粒徑的顆粒時，若降塵室的高度增加一倍，生產(chǎn)能力。不變7、在滯流（層流）區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的次方成正比。28、在湍流區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的次方成正比。1/29、在過濾的大部分時間中，起到了主要過濾介質(zhì)的作用。濾餅10、過濾介質(zhì)阻力忽略不計，濾餅不可壓縮，則恒速過濾過程中濾液體積由Vi增多至V2=2Vi時，則操作壓差由APi增大至AP2=。2AplV e為過濾介質(zhì)的當量濾液體 ）,在恒壓過濾時，測得11、已知q為單位過濾面積所得濾液體積V/S,qe為Ve/S積（濾液體積為Ve時所形成的濾餅層的阻力等于過濾介質(zhì)的阻力用/Aq=3740q

11、+200則過濾常數(shù)K=。0.00053512、已知q為單位過濾面積所得濾液體積V/S,qe為Ve/S,Ve為過濾介質(zhì)的當量濾液體積（濾液體積為Ve時所形成的濾餅層的阻力等于過濾介質(zhì)的阻力），在恒壓過濾時，測得用/Aq=3740q+200則過濾常數(shù)qe=。0.053513、最常見的間歇式過濾機有和。板框過濾機葉濾機14、在一套板框過濾機中，板有種構造，框種構造。2115、板框過濾機在過濾階段結束的瞬間，設框已充滿，則在每一框中，濾液穿過厚度為。框的厚度16、板框過濾機在過濾階段結束的瞬間，設框已充滿，在洗滌時，洗滌液穿過厚度為?？蚝穸戎?7、板框過濾機在過濾階段結束的瞬間，設框已充滿，在洗滌時

12、，洗滌液穿過的濾布面積等于。框的內(nèi)面積18、旋風分離器性能的好壞，主要以來衡量。臨界粒徑的大小19、離心分離設備的分離因數(shù)定義式為Kc=。u/gR（或uJut）20、當介質(zhì)阻力不計時，回轉(zhuǎn)真空過濾機的生產(chǎn)能力與轉(zhuǎn)速的次方成正比。1/221、間歇過濾機的生產(chǎn)能力可寫為Q=V/St,此處V為。一個操作循環(huán)中得到的濾液體積22、間歇過濾機的生產(chǎn)能力可寫為Q=V/St,此處St表示一個操作循環(huán)所需的總時間23、一個過濾操作周期中，“過濾時間越長，生產(chǎn)能力越大”的看法是否正確？不正確的24、一個過濾操作周期中，“過濾時間越短，生產(chǎn)能力越大”的看法是否正確？不正確的25、一個過濾操作周期中，過濾時間有一個

13、值。最適宜26、一個過濾操作周期中，最適宜的過濾時間指的是此時過濾機生產(chǎn)能力。最大27、對不可壓縮性濾餅dV/dt正比于AP的次方，對可壓縮濾餅dV/dt正比于AP的次方。11-s28、對恒壓過濾，介質(zhì)阻力可以忽略時，過濾量增大一倍，則過濾速率為原來的二分之一29、對恒壓過濾，當過濾面積增大一倍時，如濾餅不可壓縮，則過濾速率增大為原來的倍。對恒壓過濾，當過濾面積增大一倍時，如濾餅可壓縮，則過濾速率增大為原來的倍。4430、轉(zhuǎn)鼓沉浸度是與的比值（1）轉(zhuǎn)鼓浸沉的表面積轉(zhuǎn)鼓的總表面積31、按6=Ap/A定義的球形度（此處下標p代表球形粒子），最大值為。越小則顆粒形狀與球形相差越。1大32、將固體物料

14、從液體中分離出來的離心分離方法中最常見的有和。將固體物料從液體中分離出來的離心分離設備中，最常見的為C離心過濾離心沉降離心機33、在Stokes區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的次方成正比；在牛頓區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的次方成正比。21/234、一個過濾操作周期中，“過濾時間越長生產(chǎn)能力越大”的看法是,“過濾時間越短，生產(chǎn)能力越大”的看法是。過濾時間有一個值，此時過濾機生產(chǎn)能力為。不正確的不正確的最適宜最大35、含塵氣體通過長為4m,寬為3m,高為1m的除塵室，已知顆粒的沉降速度為0.03m/s,則該除塵室的生產(chǎn)能力為m3 / s。0.36m3 ./s四、問答題（每題3分）1、影響回轉(zhuǎn)真空過

15、濾機生產(chǎn)能力的因素有哪些？（過濾介質(zhì)阻力可忽略）當過濾介質(zhì)阻力可忽略時QJKA2nK2p/r可見，影響因素有：轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速、浸沒度、轉(zhuǎn)筒尺寸、操作壓強及處理物料的濃度及特性。2、有一旋風分離器，在正常的速度和阻力的范圍內(nèi)操作，但除塵效率不夠滿意，現(xiàn)在倉庫里還有一個完全相同的旋風分離器，有人建議將這臺備用的旋風分離器與正在用的那一臺一起并聯(lián)使用，問這種措施能否提高除塵效率？為什么？不行。因為速度降低，離心慣性力減小，使除塵效率下降。3、恒壓過濾時，如加大操作壓力或提高濾漿溫度，過濾速率會發(fā)生什么變化？為什么？由dq/dt=華/r（q+qe）知，加大操作壓力，過濾速率變大。提高濾漿溫度，使濾液黏度降

16、低，過濾速率增大。4、臨界直徑dc及分割直徑d50,可以表示旋風分離器的分離性能，回答dc與d50的含義是什么？dc旋風分離器的分離分離顆粒最小直徑；d50分離效率50%時顆粒直徑5、由過濾基本方程dq/dt=華/r（q+qe）分析影響過濾速率的因素？影響過濾速率的因素有：物性參數(shù)，包括懸浮液的性質(zhì)（6Q及濾餅特性（r）；操作參數(shù)中；設備參數(shù)qe6、試說明濾餅比阻的意義？比阻r表示濾餅對過濾速率的影響，其數(shù)值的大小反映濾液通過濾餅層的難易程度。五、計算題（每題10分）1、某板框過濾機框空的長、寬、厚為250mmx250mmx20mm,框數(shù)為8,以此過濾機恒壓過濾某懸浮液，測得過濾時間為8.75

17、min與15min時的濾液量分別為0.15m3及0.20m3,試計算過濾常數(shù)Ko解：（2分）V2 = 0.20 m 3（4分）（2）x 1-0 m 2/s（4 分）過濾面積A=8X2X0.25X0.25=1.0m2已知：i=8.75minVi=0.15m Q=4.8/60=0.2 x n （n-r/min ） n=0.4 r/min2=15min.V2+2We=KA2r可得0.152+2X0.15Ve=KX12X8.750.202+2X0.20Ve=KX12X15（1）、（2）式聯(lián)立，解得K=0.0030m2/min=5.02、以板框壓濾機恒壓過濾某懸浮液，過濾面積10m2,操作壓差1.96x

18、10(2)若濾餅洗滌與輔助時間共45min,其生產(chǎn)能力是多少？(以每小時得的濾餅體積計)Pa。每一循環(huán)過濾15min得濾液2.91m3。過濾介質(zhì)阻力不計。(1)該機生產(chǎn)能力為4.8m3/h濾液，求洗滌、裝拆總共需要的時間及過濾常數(shù)Ko(2)若壓差降至9.81x103、用某葉濾機恒壓過濾鈦白水懸浮液。濾葉每側(cè)過濾面積為(0.81) 2m2,共10只濾葉。測得:過濾10min得濾液1.31m 3;再過濾10min 共得濾液1.905m 3。已知濾餅與濾液體積 比n =0.1 。試問：(1)過濾至濾餅厚為21mm 即停止,過濾時間是多少？Pa,過濾時間及過濾量不變，其他條件不變，需多大過濾面積？設濾

19、餅不可壓縮。(3)如改用回轉(zhuǎn)真空過濾機，轉(zhuǎn)一圈得濾液0.2m3,轉(zhuǎn)速為多少才可以維持生產(chǎn)能力不變？解：(1)V2=KA2T即2.912=KX102X151.K=5.65x10-3m2/min又Q=V/Er即4.8/60=2.91/(15+w+p)+td=21.4min(4分)(2)V2=KA2tA2=V2/Kt(4分)（2分）（3分）（2） 生產(chǎn)能力 =nV e /（ tE+tw+t 輔） =0.1 X 2.755/（40.2+45） =3.23-3 m07min = 0.194 m 3/h（濾餅）（4分）4、在3X 105Pa的壓強差下對鈦白粉在水中的懸浮液進行過濾實驗，測得過濾常數(shù)K=5

20、x 10-5m2/s、qe=0.01m 3/m 2,又測得濾餅體積與濾液體積之比v=0.08 ?，F(xiàn)擬用有38個框的BMY50/810-25型板框壓濾機處理此料漿，過濾推動力及所用濾布也與實驗用的相同。試求：（1）過濾至框內(nèi)全部充滿濾渣所需的時間;（2）過濾完畢，以相當于濾液量1/10的清水進行洗滌，求洗滌時間；（3）若每次卸渣、重裝等全部輔助操作共需15min ,求每臺過濾機的生產(chǎn)能力（以每小時平均可得多少（ 解：（1）所需過濾時間A=0.81 2X 2 X 38=49.86m 2m3）濾餅計）。Vc=0.81q工vA12 X 0.025 X 38=0.6233m 20.62333 / 20.

21、1563m / m 0.08 49.862qqe一二 0.156325 10 52 0.1563 0.01551s（4分）（2）洗滌時間dV dKA55 10 5 49.86Vw /dV d0.1q。0.15638 0.15630.1V /1.87449.86/1.8740.0110 310 31.874416s5310 m /s（4分）（3）生產(chǎn)能力（2分）0.623336003,占1.202m（濾餅）/h55141815605、用板框過濾機過濾某懸浮液，一個操作周期內(nèi)過濾20分鐘后共得濾液4m3（濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力可略）。若在一個周期內(nèi)共用去輔助時間30分鐘，求：（1）該機的生產(chǎn)能力（

22、2）若操作表壓加倍，其它條件不變（物性，過濾面積，過濾時間與輔助時間），該機生產(chǎn)能力提高了多少？解：濾餅不洗滌60Vw D4分430.08m/min2030V12K1A2,V'2K'A2V'2K'V3K；QKVpV',VpV'入1.41445.65m35653Q0.113m/min506、對某懸浮液進行恒壓過濾。已知過濾時間為300s時，所得濾液體積為0.75m3,且過濾面積為1m2,恒壓過濾常數(shù)K=5*10-3m2/s。若要再得濾液體積0.75m3,則又需過濾時間為多少？解：由q22qeqK得2qeqKq22_3_2Kq251033000.75

23、2qe0.6252q20.752q 2qeqK1.52 2 0.625 155 10 3825V825300525s7、一小型板框壓濾機有框10塊，長寬各為0.2m,在2at(表壓)下作恒壓過濾共二小時濾框充滿共得濾液160l,每次洗滌與裝卸時間為1hr,若介質(zhì)阻力可忽略不計，求：(1)過慮常數(shù)K,洗滌速率。(2)若表壓增加一倍，其他條件不變，此時生產(chǎn)能力為若干？（5分）解：（1）P2at2A=0.2X0.2X10X2=0.8m2V2KA20.1620.82 20.02m3/hdvd w1 KAL4 2V30.01m /h（5分）（2）QP2PK2K0.160.81h故生產(chǎn)能力為0.16/(1+1)=0.08