化工原理-第五章-颗粒的沉降和流态化

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化工原理-第五章-颗粒的沉降和流态化 一、选择题

1、 一密度为7800 kg/m3 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 D (设沉降区为层流)。

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.2?30?m; B。1/2?3?m;C。30?m; D。2?30?m

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 C 无关。 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

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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、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 D

10、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 B

11、在讨论旋风分离器分离性能时,分割直径这一术语是指_________。 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50%分离出来的颗粒的直径 D 能保持滞流流型时的最大颗粒直径 C

12、在离心沉降中球形颗粒的沉降速度__________。

A 只与dp, ?p, ?,uT, r, μ有关 B 只与 dp,?p,uT,r 有关

C 只与 dp,?p,uT,r ,g有关 D 只与 dp,?p,uT, r ,k 有关 (题中 uT 气体的圆周速度, r 旋转半径, k 分离因数) A 13、降尘室没有以下优点______________。 A 分离效率高 B 阻力小

2

C 结构简单 D 易于操作 A

14、降尘室的生产能力__________。

A 只与沉降面积A和颗粒沉降速度uT有关 B 与 A , uT 及降尘室高度H有关

C 只与沉降面积 A 有关

D 只与 uT 和 H 有关 A

15、要除去气体中含有的5μ~50μ的粒子。除尘效率小于75%,宜选用 。

A 除尘气道 B 旋风分离器 C 离心机 D 电除尘器 B

16、一般而言,旋风分离器长、径比大及出入口截面小时,其效率 ,阻力 。

A 高 B 低 C 大 D 小 A

17、在长为Lm,高为Hm的降尘室中,颗粒的沉降速度为uT m/s,气体通过降尘室的水平流速为u m/s,则颗粒能在降尘室内分离的条件是:____。 A L/u<H/uL B L/uT<H/u

C L/uT≥H/u D L/u≥H/uT D

18、粒子沉降受到的流体阻力________。

A 恒与沉降速度的平方成正比 B 与颗粒的表面积成正比

C 与颗粒的直径成正比 D 在滞流区与沉降速度的一次方成正比 D

C 只有第一种说法正确 D 只有第二种说法正确 A

19、旋风分离器的总的分离效率是指 __________。 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 D

20、降尘室的生产能力由________决定。 A 降尘室的高度和长度 B 降尘室的高度

C 降尘室的底面积 D 降尘室的体积 C

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

3

高,则其在水中的沉降速度将 ,在空气中的沉降速度将 。 答案: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。 答案:2

3、降尘室的生产能力与降尘室的 和 有关。 答案:长度 宽度

4、已知某沉降室在操作条件下的气体流率为3600m3/h,沉降室长、宽、高尺寸为L?b?H=5?3?2,则其沉降速度为 m/s。答案: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 。 答案: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 。答案;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。答案: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KC为 。答案:57

9、选择旋风分离器型式及决定其主要尺寸的根据是 ; ; 。 答案: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。

答案: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、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℃升至50℃,则其沉降速度将 。 下降

12、降尘室的生产能力与降尘室的 和 有关。 长度 宽度 13、降尘室的生产能力与降尘室的 无关。 高度

14、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 。 增加一倍

15、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

16、在除去某粒径的颗粒时,若降尘室的高度增加一倍,生产能力 。不变 17、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 18、在湍流区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的 次方成正比。1/2 19、旋风分离器性能的好坏,主要以 来衡量。 临界粒径的大小

4

20、离心分离设备的分离因数定义式为Kc= 。 uT2/gR (或ur/ut) 21、当介质阻力不计时,回转真空过滤机的生产能力与转速的 次方成正比。1/2

21、转鼓沉浸度是 与 的比值(1) 转鼓浸沉的表面积 转鼓的总表面积

22、将固体物料从液体中分离出来的离心分离方法中,最常见的有 和 。将固体物料从液体中分离出来的离心分离设备中,最常见的为 。离心过滤 离心沉降 离心机

23、在Stokes区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的_____次方成正比;在牛顿区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的______次方成正比。 2 1/2

24、含尘气体通过长为4m,宽为3m,高为1m的除尘室,已知颗粒的沉降速度为0.03m/s,则该除尘室的生产能力为 m3s。0.36m3/s

25.降尘室与沉降槽均为气固或液固两相分离设备,它们的生产能力与该设备的______________有关,与________________无关。沉降面积 高度

26.旋风分离器当切向进口气速相同时,随着旋风分离器的直径越大,其离心分离因数越__________;转速不变,离心分离机随着转鼓直径的增大其离心分离因数越

u2?2r____________。??,小 大; ?grg27.颗粒的球形度(形状系数)的定义式为:ψ=________________;颗粒的比表面积的定义式为a=______________________。与非球形颗粒体积相等的球的表面积/非球形颗粒的表面积,S/V;

28.除去液体中混杂的固体颗粒,在化工生产中可以采用______________、_____________、_______________等方法(列举三种方法)。重力沉降 离心沉降 过滤; 29.密度为ρp的球形颗粒在斯托克斯区沉降,已知颗粒在水中和空气中的沉降速度分别为

u1和u2,则u1/u2=__________________________________。[(ρp-ρH2o)/μH2o]×[μ

air/(ρp-ρair)]

30.已知旋风分离器的平均旋转半径为0.5m ,气体的切向进口速度为20m/s, 那么该分离器的分离因数为____________________。81.55

31.分离因数的定义式为K=_________________________。rω/g 或u/gr

8.含尘气体通过长为4m,宽为3m,高为1m的除尘室,已知颗粒的沉降速度为0.03m/s,则该除尘室的生产能力为______________________m3/s。0.36m3/s

31.气体通过颗粒床层时,随流速从小到大可能出现的三种状况是:____________________、________________、__________________________。固定床状态,流化床状态,颗粒输送状态;

32.当颗粒层处于流化阶段,床层的压降约等于___________________________。单位床层面积上的颗粒群的净重力

2

2

5

d验算Re0 =故假设正确?

?5up2.06?10?0.033?0.9?0.02?10.03?10?3u=

4.两颗直径不同的玻璃球分别在水中和空气中以相同的速度自由沉降。已知玻

璃球的密度为2500kg/m3,水的密度为998.2kg/m3,水的粘度为1.005?10-3

Pa?s,空气的密度为1.205kg/m3,空气的粘度为1.81?10-5Pa?s。

(1)若在层流区重力沉降,则水中颗粒直径与空气中颗粒直径之比为 B 。

A.8.612 B.9.612 C.10.612 D.11.612

(2)若在层流区离心沉降,已知旋风分离因数与旋液分离因数之比为2,

则水中颗粒直径与空气中颗粒直径之比为 D 。

A.10.593 B.11.593 C.12.593 D.13.593

d2??s???g解:(1) 由 ut?

18?得 d?18?ut

??s???gd所以 w?da??s??a??w??s??w??a??2500?1.205??1.005?10?3?2500?998.2??1.81?10?5?9.612

22d2??s???uTuT(2) 由 ur?,Kc? ?18?RgRd2??s???得 ur??gKc,d?18?d所以 w?da18?ur

??s???gKc?13.593

??s??a??wKca??s??w??aKcw??2500?1.205??1.005?10?3?2?2500?998.2??1.81?10?5?15、某一球形颗粒在空气中自由重力沉降。已知该颗粒的密度为5000kg/m3,空气的密度为1.205kg/m3,空气的粘度为1.81?10-5Pa?s。则 (1) 在层流区沉降的最大颗粒直径为 B ?10-5m。

A.3.639 B.4.639 C.5.639 D.6.639 (2) 在湍流区沉降的最小颗粒直径为 C ?10-3m。

A.1.024 B.1.124 C.1.224 D.1.324

dut?解:(1) 由 Re?

?得 ut??Re d? 11

d2??s???g而 ut?

18?所以 d?3?518?2Re18?1.81?10?1?3?4.639?10?5m

???s???g1.205??5000?1.205??9.807??2(2) 由 ut?1.74d??s???g??

得 1.74d??s???g??Re d? 所以

d??s???g??2Re2 ?1.742d2?22?52???2Re2d1.81?10?1000?33???1.224?10m d?3221.74???s???g1.74?1.205??5000?1.205??9.8076、采用降尘室回收常压炉气中所含球形固体颗粒。降尘室底面积为10㎡,高1.6m。操作条件下气体密度为0.5kg/m3,粘度为2.0?10?5Pa?s,颗粒密度为3000 kg/m3。气体体积流量为5m3/s。试求:

(1)可完全回收的最小颗粒直径;

(2)如将降尘室改为多层以完全回收20?m的颗粒,求多层降尘室的层数及板间距。 解:(1)设沉降运动处在层流区,则能完全回收的最小颗粒直径:

dmin?Vs18?18?2?10?55??78.2?m

g??s???A09.81??3000?0.6?10Vs5??0.5m/s A010校核:最小颗粒的沉降速度:u0?Re?dminu??78.2?10?6?0.5?0.62?10?5??1.173?2,近似认为沉降运动处于层流区。

(2)20?m的颗粒也要能全部回收,所需要的降尘面积可按下式计算(既然直径为78.2?m的颗粒尚能处于层流区,则20?m的颗粒沉降也一定处在层流区):

A'0?18?Vs2g??s???d2018?2?10?55?9.81??3000?0.6?20?10?6??2?153m2

需要降尘面积为153㎡,所以降尘室应改为16层(15块隔板),实际降尘面积为160㎡。层间距为0.16m。

点评:就设备结构参数而言,降尘室的处理量主要取决于其底面积而与高度无关;由本题可以看出,当处理量一定时,完全分离出更小的的粒径就必须扩

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大降尘室的底面积,这是通过多层结构来实现的。

7、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12500m3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/m3,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:

u0 = 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u0ρ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

8、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

9、直径为30?m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.

3??1CP??1000kg/m 20℃的水:, 气体的密度为1.2kg/m3 (有效重量指重力减浮力)

解: ∵ ∴

(???水)g?(???气)g1.6

(??1000)g?(??1.2)g1.6

3??2665kg/ms 解得:

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设球形颗粒在水中的沉降为层流, 则在水中沉降速度:

d2(?s??1)g(30?10?6)2(2665?1000)?9.81u01???8.17?10?4m/s?318?118?10

? 校核:

假设正确.

则此颗粒在气体中的沉降速度为 u02?88u01?88?0.0245?2.16m/s

Re1?du01?30?10?6?8.17?10?4?1000??0.0245?310<1

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本文来源:https://www.bwwdw.com/article/np0w.html

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