化工原理--顆粒的沉降和流態(tài)化

1、化工原理-第五章-顆粒的沉降和流態(tài)化一、選擇題1、一密度為7800kg/m3的小鋼球在相對密度為1.2的某液體中的自由沉降速度為在20c水中沉P1速度的1/4000,則此溶液的粘度為D（設(shè)沉降區(qū)為層流）。A-4000mPas;B.40mPas;C，33.82Pas;D,3382mPas2、含塵氣體在降塵室內(nèi)按斯托克斯定律進(jìn)行沉降。理論上能完全除去30仙m的粒子，現(xiàn)氣體處理量增大1倍，則該降塵室理論上能完全除去的最小粒徑為D。A2父30呵Bo1/2x3Mm.c30Nm；d。2x30m3、降塵室的生產(chǎn)能力取決于B。A.沉降面積和降塵室高度；B.沉降面積和能100滕去的最小顆粒的沉降速度；C.降塵室

2、長度和能100麻去的最小顆粒的沉降速度；D.降塵室的寬度和高度。4、降塵室的特點(diǎn)是。DA.結(jié)構(gòu)簡單，流體阻力小，分離效率高，但體積龐大；B.結(jié)構(gòu)簡單，分離效率高，但流體阻力大，體積龐大；C.結(jié)構(gòu)簡單，分離效率高，體積小，但流體阻力大；D.結(jié)構(gòu)簡單，流體阻力小，但體積龐大，分離效率低5、在降塵室中，塵粒的沉降速度與下列因素C無關(guān)。A.顆粒的幾何尺寸B.顆粒與流體的密度C.流體的水平流速；D.顆粒的形狀6、在討論旋風(fēng)分離器分離性能時，臨界粒徑這一術(shù)語是指CoA.旋風(fēng)分離器效率最高時的旋風(fēng)分離器的直徑；B.旋風(fēng)分離器允許的最小直徑；C.旋風(fēng)分離器能夠全部分離出來的最小顆粒的直徑；D.能保持滯流流型時

3、的最大顆粒直徑7、旋風(fēng)分離器的總的分離效率是指DA.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8、對標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器系列，下述說法哪一個是正確的C0A.尺寸大，則處理量大，但壓降也大；B.尺寸大，則分離效率高，且壓降??；C.尺寸小，則處理量小，分離效率高；D.尺寸小，則分離效率差，且壓降大。9、自由沉降的意思是。A顆粒在沉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

4、沉降過程D10、顆粒的沉降速度不是指。A等速運(yùn)動段的顆粒降落的速度B加速運(yùn)動段任一時刻顆粒的降落速度C加速運(yùn)動段結(jié)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B11、在討論旋風(fēng)分離器分離性能時，分割直徑這一術(shù)語是指，A旋風(fēng)分離器效率最高時的旋風(fēng)分離器的直徑B旋風(fēng)分離器允許的最小直徑C旋風(fēng)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C12、在離心沉降中球形顆粒的沉降速度oA只與dp,%Qut,r,n有關(guān)B只與dp,Pp,ut,r有關(guān)C只與dp,彩，ut,r,g有關(guān)D只與dp,%,ut,r,k有關(guān)（題中ut氣體的圓周速度，r旋轉(zhuǎn)半徑，k分離因數(shù)）

5、A13、降塵室沒有以下優(yōu)點(diǎn)oA分離效率高B阻力小C結(jié)構(gòu)簡單D易于操作14、降塵室的生產(chǎn)能力oA只與沉降面積A和顆粒沉降速度ut有關(guān)B與A,ut及降塵室高度H有關(guān)C只與沉降面積A有關(guān)D只與ut和H有關(guān)A15、要除去氣體中含有的5廣50仙的粒子。除塵效率小于75%,直選用。A除塵氣道B旋風(fēng)分離器C離心機(jī)D電除塵器B16、一般而言，旋風(fēng)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A17、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/uH/ulBL/utH/uCL/ut田/uDL/u田/utD

6、18、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)與沉降速度的一次方成正比DC只有第一種說法正確D只有第二種說法正確A19、旋風(fēng)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D20、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C二、填空題1、一球形石英顆粒，分別在空氣和水中按斯托克斯定律沉降，若系統(tǒng)溫度升高，則其在水中的沉降速度將,在空氣中的沉降速度將。答案：下降，增大

7、2、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。答案：23、降塵室的生產(chǎn)能力與降塵室的和有關(guān)。答案：長度寬度4、已知某沉降室在操作條件下的氣體流率為3600mVh,沉降室長、寬、高尺寸為LmH=5父3M2,貝（J其沉降速度為m/s。答案：0.0675、在除去某粒徑的顆粒時，若降塵室的高度增加一倍，氣流速度。答案：減少一倍6、若降塵室的高度增加，則沉降時間,氣流速度,生產(chǎn)能力。答案；增加；下降；不變7、一降塵室長8m寬4m,高1.5m,中間裝有14塊隔板，隔板間距為0.1m?，F(xiàn)顆粒最小直徑為12m其沉降速度為0.02m/s,欲將最小直徑的顆粒全部沉降下來，則含塵氣體的最大流速不能超過

8、m/s。答案：1.68、在旋風(fēng)分離器中，某球形顆粒的旋轉(zhuǎn)半徑為0.4m,切向速度為15m/s。當(dāng)顆粒與流體的相對運(yùn)動屬層流時，其分離因數(shù)Kc為。答案:579、選擇旋風(fēng)分離器型式及決定其主要尺寸的根據(jù)答案：氣體處理量，分離效率，允許壓降10、通常，非均相物系的離心沉降是在旋風(fēng)分離器中進(jìn)行，懸浮物系一般可在旋液分離器或沉降離心機(jī)中進(jìn)行。答案：懸浮物系一般可在旋液分離器或沉降離心機(jī)中進(jìn)行。氣固；液固11、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12、降塵室的生產(chǎn)能力與降塵室的和有關(guān)。長度寬度13、降塵室的生產(chǎn)能力與降塵室的一無關(guān)。高度14、在除去

9、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15、在除去某粒徑的顆粒時，若降塵室的高度增加一倍，氣流速度。減少一倍16、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o不變17、在滯流（層流）區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的一次方成正比。218、在湍流區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的次方成正比。1/219、旋風(fēng)分離器性能的好壞，主要以來衡量。臨界粒徑的大小20、離心分離設(shè)備的分離因數(shù)定義式為Kc=ouT2/gR（或ur/ut）21、當(dāng)介質(zhì)阻力不計時，回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)的生產(chǎn)能力與轉(zhuǎn)速的一次方成正比。1/221、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22、將固體

10、物料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(shè)備中，最常見的為。離心過濾離心沉降離心機(jī)23、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。21/224、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/so0.36m3/s25 .降塵室與沉降槽均為氣固或液固兩相分離設(shè)備，它們的生產(chǎn)能力與該設(shè)備的有關(guān)，與無關(guān)。沉降面積高度26 .旋風(fēng)分離器當(dāng)切向進(jìn)口氣速相同時，隨著旋風(fēng)分離器的直徑越大，其離心分離因數(shù)越;轉(zhuǎn)速不變，離心分離機(jī)隨著轉(zhuǎn)鼓

11、直徑的增大其離心分離因數(shù)越22ur,。&=一=,小大；grg27 .顆粒的球形度（形狀系數(shù)）的定義式為：少=;顆粒的比表面積的定義式為a=。與非球形顆粒體積相等的球的表面積/非球形顆粒的表面積，S/V;28 .除去液體中混雜的固體顆粒，在化工生產(chǎn)中可以采用、等方法（列舉三種方法）。重力沉降離心沉降過濾；29 .密度為pp的球形顆粒在斯托克斯區(qū)沉降，已知顆粒在水中和空氣中的沉降速度分別為Ui和u2,貝uui/U2=。（Pp-PH2o）/WH2ox科air/（pp-pair）30 .已知旋風(fēng)分離器的平均旋轉(zhuǎn)半徑為0.5m,氣體的切向進(jìn)口速度為20m/s,那么該分離器的分離因數(shù)為。81.5531 .

12、分離因數(shù)的定義式為K=。rw2/g或u2/gr32 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/s31 .氣體通過顆粒床層時，隨流速從小到大可能出現(xiàn)的三種狀況是:、。固定床狀態(tài)，流化床狀態(tài)，顆粒輸送狀態(tài)；32 .當(dāng)顆粒層處于流化階段，床層的壓降約等于。單位床層面積上的顆粒群的凈重力33 .選擇（或設(shè)計）旋風(fēng)分離器時要依據(jù)、和。含塵氣體流量要求的分離效率允許的壓強(qiáng)降；34 .流化床中出現(xiàn)的不正?，F(xiàn)象有和。騰涌溝流35 .床層空隙率的定義是：=（用文字表達(dá)）。時所受的阻力（曳力）由兩部分構(gòu)成，即和。=（床層體積

13、一顆粒所占體積）/床層體積，表面阻力（表面曳力），形體阻力（形體曳力）35.含細(xì)小顆粒的氣流在降塵室內(nèi)除去小粒子（沉降在斯托克斯區(qū)）,正常情況下能100%除去50m的粒子，現(xiàn)氣體處理量增大一倍，原降塵室能100%除去的最小粒徑為_D。gdp2（%-：）ut_18A2x50MmB（1/2）x50MmC50MmDV2x50Mm36.氣體通過流化床的壓降，在空塔（空床）速度u增加時，_D。p流=Am（：）gA：pA與u成平方關(guān)系增加B與u成1.75次方關(guān)系增加C與u成正比D與u無關(guān)三.問答題1998-流化床的壓降與哪些因素有關(guān)=詈（：p-：）gAp流化床的壓降等于單位界面床內(nèi)固體的表觀重量（即重量浮

14、力），它與氣速無關(guān)而始終保持定值。1998-斯托克斯定律區(qū)的沉降速度與各物理量的關(guān)系如何？應(yīng)用的前提是什么？顆粒的加速段在什么條件下可忽略不計？5=d2（：p-：）g/（18）Re2顆粒dp很小，ut很小1999-2007-因某種原因使進(jìn)入降塵室的含塵氣體溫度升高，若氣體質(zhì)量及含塵情況不變，降塵室出口氣體的含塵量將有何變化？原因何在？含塵量升高。原因：氣體黏度隨溫度升高而增加，沉降速度減小，沉降時間增加；溫度升高，密度變小，氣體質(zhì)量不變則體積流量增加，停留時間減少。2000-評價旋風(fēng)分離器性能的主要指標(biāo)有哪兩個？分離效率；氣體經(jīng)過旋風(fēng)器的壓降2001-簡述旋風(fēng)分離器性能指標(biāo)中分割直徑dpc的概

15、念通常指經(jīng)過旋風(fēng)分離器后能被除下50%的顆粒直徑2002-#么是顆粒的自由沉降速度當(dāng)小顆粒在靜止氣流中降落時，隨降落速度的增加，顆粒與空氣的摩擦阻力相應(yīng)增大，當(dāng)阻力增大到等于重力與浮力之差時，顆粒所受合力為零，加速度為零，此后顆粒即以加速度為零時的瞬時速度等速降落，此時顆粒的降落速度稱為自由沉降速度（Ut2003-實(shí)際流化現(xiàn)象有哪兩種，通常各自發(fā)生于什么系統(tǒng)散式流化，發(fā)生于液-固系統(tǒng)；聚式流化，發(fā)生于氣-固系統(tǒng)2004-何謂流化床層的內(nèi)生不穩(wěn)定性，如何抑制（提高流化質(zhì)量的常用措施）？床內(nèi)某局部區(qū)域空穴的惡性循環(huán)。增加分布板阻力；加內(nèi)部構(gòu)件；采用用小直徑寬分布的顆粒；采用細(xì)顆粒高氣速的流化床20

16、05-對于非球形顆粒，當(dāng)沉降處于斯托克斯定律區(qū)時，試寫出顆粒的等沉降速度當(dāng)量直徑de的計算式de18ut口()g2006-氣體中含有12微米直徑的固體顆粒，應(yīng)選用哪一種氣固分離方法？采用袋濾器指導(dǎo)一除去液體中混雜的固體顆粒一般可采用什么方法，需要用到什么設(shè)備沉降、過濾、離心分離沉降槽、過濾機(jī)、離心機(jī)注：液固分離最常規(guī)方法是過濾。顆粒直徑小于1-2微米的分離問題屬于困難問題。對于這類問題采用絮凝等特殊方法采用離心沉降；更小的顆粒需要采用管式高速離心機(jī)；反之較大的顆粒可采用重力沉降或旋流分離器。氣固分離最常規(guī)方法是旋風(fēng)分離。一般能分離5-10微米，良好可達(dá)2微米。更小的屬較難分離，需要采用袋濾器；

17、更細(xì)的顆粒需采用電除塵器。1-曳力系數(shù)是如何定義的？它與哪些因素有關(guān)？=Fd/（Ap：u2/2）dpUP/后平與Rep=p、有關(guān)2-重力降塵室的氣體處理量與哪些因素有關(guān)？降塵室的高度是否影響氣體處理量？沉降室底面積和沉降速度不影響。高度小會使停留時間短，但沉降距離也短了3-為什么旋風(fēng)分離器處于低氣體負(fù)荷下操作是不適宜的？錐底為何須有良好的密封？低負(fù)荷時，沒有足夠的離心力錐底往往負(fù)壓，若不密封會漏入氣體且將顆粒帶起4-廣義流態(tài)化和狹義流態(tài)化的各自含義是什么？狹義流態(tài)化指操作氣速u小于ut的流化床，廣義流化床則包括流化床，載流床和氣力輸送5-氣力輸送有哪些主要優(yōu)點(diǎn)？系統(tǒng)可密閉；輸送管線設(shè)置比鋪設(shè)道

18、路更方便；設(shè)備緊湊，易連續(xù)化、自動化；同時可進(jìn)行其他單元操作6-表面曳力，形體曳力剪力在流動方向上的分力延整個顆粒表面積分，得該顆粒所受剪力在流動方向上的總合壓力在流動方向上的分力延整個顆粒表面積分，得該顆粒所受剪力在流動方向上的總合74頓區(qū)500Rep2X105形體曳力占重要地位，表面曳力可忽略。曳力系數(shù)不再隨Rep而變（:=0/4）,曳力與流速的平方成正比，即服從平方定律8-離心分離因數(shù)同一顆粒所受離心力與重力之比，反映離心分離設(shè)備性能的重要指標(biāo)22ruCL=ggr9-總效率0被除下的顆粒占?xì)怏w進(jìn)口總的顆粒的質(zhì)量分率，不能準(zhǔn)確地代表旋風(fēng)分離器的分離性能10旋化床的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：很易獲得均勻的溫

19、度；恒定的壓降缺點(diǎn)：不均勻的接觸，對實(shí)際過程不利，可能導(dǎo)致騰涌或節(jié)涌，和溝流、計算題1、某一鍋爐房的煙氣沉降室，長、寬、高分別為11X6X4m,沿沉降室高度的中間加一層隔板，故塵粒在沉降室內(nèi)的降落高度為2ml煙氣溫度為150C,沉降室煙氣流量12500m3(標(biāo)準(zhǔn)X犬態(tài))/h,試核算沿降室能否沉降35pm以上的塵粒。已知p塵粒=1600kg/m3,p煙氣=1.29kg/m,煙氣=0.0225cp解：設(shè)沉降在滯流狀態(tài)下進(jìn)行，Rep煙氣，故斯托克斯公式可簡化為：u0=d塵粒2p塵粒g/18網(wǎng)氣=(3510-6)216009.81/(182.2510-5)=0.0474m/s檢驗：Re=d塵粒uop煙

20、氣/睇氣=3510-60.04741.29/(2.2510-5)=0.0958沉降35mm以上塵?？稍谠撌页两?、有一降塵室，長6m寬3m共20層,每層100mm用以除去爐氣中的礦塵，礦塵密度*s=3000kg/m3,爐氣密度0.5kg/m3,粘度0.035mPa.s,現(xiàn)要除去爐氣中10Nm以上的顆粒，試求：(1)為完成上述任務(wù)，可允許的最大氣流速度為多少？(2)每小時最多可送入爐氣若干？(3)若取消隔板，為完成任務(wù)該降塵室的最大處理量為多少？d2（一）g解：（1）設(shè)沉降區(qū)為滯流，則0.0310“0.033(4300-0.9)9.81H因為PsP則(1010)230009.81u0=4.67m

21、m/s180.03510與dU0:1010-64.6710二0.54彳Re06.6710：二1R0.035X10”假設(shè)正確由降塵室的分離條件，有Lu=u0=H4.6106=0.28m/s0.1(2) V=20Au=20x6M3x4.67M10J3x3600=6052.3m3/h_33(3) V=Aiu)=634.67103600=302.6m3/h可見加隔板可提高生產(chǎn)能力，但隔板間距不能過小，過小會影響出灰和干擾沉降。3、一降塵室長5m,寬3m高4m,內(nèi)部用FB板分成20層，用來回收含塵氣體一一,.一3,、中的球形固體顆粒，操作條件下含塵氣體的流量為36000m/h,氣體密度33=0.9對小粘

22、度g0.03超7。塵粒密度Ps=4300kg/m，試求理論上能100賽去的最小顆粒直徑。2解：降塵室總面積A=2053=300m2生產(chǎn)能力的計算式為q*=Au注意式中Uo為能100%除去的最小顆粒的沉降速度，而A應(yīng)為總沉降面積。解出un36000/3600300=0.033m/s設(shè)沉降區(qū)為層流，則有d篇（）gdmin=18I1840-5=2.0610md.HnD2.0610-0.0330.9uniiTuOp3=0.02：-1驗算Rec=u=0.0310“故假設(shè)正確4.兩顆直徑不同的玻璃球分別在水中和空氣中以相同的速度自由沉降。已知玻璃球的密度為2500kg/m3,水的密度為998.2kg/m3

23、,水的粘度為1.005x103Pas,空氣的密度為1.205kg/m3,空氣的粘度為1.8110-5Pas。(1)若在層流區(qū)重力沉降，則水中顆粒直徑與空氣中顆粒直徑之比為B。A.8.612B.9.612C.10.612D,11.612(2)若在層流區(qū)離心沉降，已知旋風(fēng)分離因數(shù)與旋液分離因數(shù)之比為2,則水中顆粒直徑與空氣中顆粒直徑之比為DoA.10.593B.11.593C.12.593D.13.593解：(1)由ut,d一：gt18所以之二：s-：aw=2500-1.2051.00510.da-：s-：wa-.2500-998.21.8110,所以dwdaUr18Rd2：s-：ur二18%-w

24、Kcasawcatip.P:KswJacwKc2UtgR2500-1.2051.00510，2:2500-998.21.8110、1=13.5935、某一球形顆粒在空氣中自由重力沉降。已知該顆粒的密度為氣的密度為1.205kg/m3,空氣的粘度為1.8M10-5Pas。則(1)在層流區(qū)沉降的最大顆粒直徑為E310-5m。A.3.639B.4.639C.5.639D.6.639(2)在湍流區(qū)沉降的最小顆粒直徑為或M10-3m。A.1.024B.1.124C,1.224D,1.324du解：(1)由Re3-5000kg/m,仝utd：所以(2)由Utd2:s-：g1852181.81101PiPs

25、-g-1.2055000-1.2059.807=4.639mut-1.74得1.74dg=小d：d：s-gJ2Re2:1.742d2；?2所以J(1.81父10,fM10002.c=31.22410m,1.7421.2055000-1.2059.8076、采用降塵室回收常壓爐氣中所含球形固體顆粒。降塵室底面積為10褶，高1.6m。操作條件下氣體密度為0.5kg/m3,粘度為2.0M10,Pas,顆粒密度為3000kg/m3。氣體體積流量為5m3/s。試求：(1)可完全回收的最小顆粒直徑；(2)如將降塵室改為多層以完全回收20Mm的顆粒，求多層降塵室的層數(shù)及板間距。解：(1)設(shè)沉降運(yùn)動處在層流區(qū)

26、，則能完全回收的最小顆粒直徑：,18Vs182105dmi78.2.Lm:gPsP:9.813000-0.610校核：最小顆粒的沉降速度：U0=Vs=5=0.5m/sA010rdminU78.2100.50.6Re=一一=1.1732,近似認(rèn)為譏降運(yùn)動處于層流區(qū)。210(2)20Mm的顆粒也要能全部回收，所需要的降塵面積可按下式計算(既然直徑為78.2所的顆粒尚能處于層流區(qū)，則20所的顆粒沉降也一定處在層流區(qū))A0二18Mg-：d；018210劣59.813000-0.6201042_2=153m2需要降塵面積為153m2,所以降塵室應(yīng)改為16層(15塊隔板),實(shí)際降塵面積為160裙。層間距為0.16m。點(diǎn)評：就設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)而言，降塵室的處理量主要取決于其底面積而與高度無關(guān)；由本題可以看出，當(dāng)處理量一定時，完全分離出更小的的粒徑就必須擴(kuò)大降塵室的底面積，這是通過多層結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。已知p塵粒=