化工原理第三章沉降与过滤答案

第三章 沉降与过滤

沉 降

【3-1】 密度为1030kg/m3、直径为400?m的球形颗粒在150℃的热空气中降落，求其沉降速度。

?5解 150℃时，空气密度??0.835kg/m3，黏度??2.41?10Pa?s

颗粒密度?p?1030kg/m3，直径dp?4?10?4m 假设为过渡区，沉降速度为

?4g(?p??)ut????225??22??4?(9.81)2(1030)2?3?4?dp????4?10?1.79m/s ?5??225?2.41?10?0.835??131验算 Re?为过渡区

dput??44?1?0?.1?7．98350=?248. ?52.41?10【3-2】密度为2500kg/m3的玻璃球在20℃的水中和空气中以相同的速度沉降。试求在这两种介质中沉降的颗粒直径的比值，假设沉降处于斯托克斯定律区。

解 在斯托克斯区，沉降速度计算式为

2ut?dp??p???g/18?

由此式得（下标w表示水，a表示空气）

218ut??p??w?dpw(?p??a)dpa=? g?w?a2dpwdpa?(?p??a)?w(?p??w)?a 查得20℃时水与空气的密度及黏度分别为

?w?998.2 kg/m3,?w

一、判断题

1.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。 （√ ） 2.旋风分离器是利用惯性离心力作用来净制气体的设备。 (√ )

3.恒压过滤时过滤速度随过程的进行不断下降。 （√ ）

4.降尘室的生产能力与其沉降面积和粒子的沉降速度，以及降尘室的高度有关。 （ × ）

5.非均相物系分离按操作原理主要有沉降、过滤、压榨、离心分离、吸收和萃取。 （ × ）

6.用旋风分离器来分离含尘气体中的尘粒，若进口气速增加则分离效率提高，其压降上升。 （ √ ） 二、填空题

1.除去液体中混杂的固体颗粒一般可采用（ ）、（ ）、（ ）。 重力沉降；过滤；离心分离等

2. 混合物内部均匀且没有相界面者称为（ ），若混合物内部存在一个以上的相，且向界面两侧的物料性质有差别者为（ ）。 均相混合物（均相物系）；非均相混合物（非均相物系）

3.按照固体颗粒在介质中的沉降速度不同，把固体颗粒分成大小不同的几部分的分离方法称为（ ）。 分级沉降法

4.含尘气体通过沉降室所经历的时间（ ）尘粒从室顶沉降到室底所需时间，尘粒便可分离出来。 大于或等

一、填空题：

1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散相是指______；分散介质是指 __________。 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____________ 。

3.（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。

4.（3分）气体的净制按操作原理可分为________， _______， ______.旋风分离器属_____________ 。

5.（2分）过滤是一种分离悬浮在____________________的操作。 6.（2分）悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是__________________ __________________。 7.（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_______ 。 8.（3分）某板框压滤机的框的尺寸

沉降与过滤一章习题及答案

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 （设沉降区为层流20℃水密度998.2

3-5

kg/m粘度为100.5×10 Pa·s）。A 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

第三章 沉降与过滤

一、填空题或选择

1.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.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

3.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 4.自由沉降是 ___________________________________ 。 ***答案*** 沉降过程颗粒互不干扰的沉降

5.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__

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

?d2(?s??)u2utr18??r

3. 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 2、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

沉降与过滤一章习题及答案

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 （设沉降区为层流20℃水密度998.2

3-5

kg/m粘度为100.5×10 Pa·s）。A 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

化工原理天津大学第二版

沉降与过滤一章习题及答案

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 （设沉降区为层流20℃水密度998.2

3-5

kg/m粘度为100.5×10 Pa·s）。A 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，

j03a10044

某悬浮液在一台过滤面积为0.4m2的板框过滤机中进行恒压过滤，2小时后得滤液35m3，若过滤介质阻力忽略不计，求： ⑴ 其它情况不变，过滤1.5小时所得的滤液量。⑵ 其它情况不变，过滤2小时后用4m3水对滤饼进行横穿洗涤：洗涤所需时间。 答：(1)V2＝KA2θ

K＝V2/(A2θ)＝352/(0.42×2×3600)＝1.06m2/s

1/23

V?AK?＝0.4×(1.06×1.5×3600)＝30.3m

(2) θw ＝Vw／（dV/dθ）w ＝4 Vw／（dV/dθ）E (dV/dθ)E=KA2／(2 V)＝1.06×0.42/(2×35)=2.43×10-3m3/s θw＝4/((1/4)×2.43×10-3)＝6584s＝1.83h j03a10051

用一叶滤机恒压过滤某种悬浮液，已知操作条件下过滤常数K=2.5×10-3m2/s，过滤介质阻力可以忽略，滤饼不可压缩。试求：(1)若每平方米过滤面积上获得2m3滤液，计算所需过滤时间；(2)若将此过滤时间延长一倍，每平方米过滤面积可再得滤液为多少？(3)若过滤终了时q=2.85m/m，洗涤与过滤终了时的操作条件相同，洗液

第3章

1．计算甲醇在30℃的水中的扩散系数。 解：扩散系数DAS?7.4?10?8?aMs?12T0.6?SVA

其中水的缔合参数为a=1.9，水的分子量Ms=18g/mol，T=303K，

?S?80.07?10?2mPa?s，甲醇在正常沸点下的摩尔体积VA=25.8cm3/mol。 所以甲醇在30℃的水中的扩散系数为2.37×10-5m2/s。

2．正庚烷（A）和正辛烷（B）所组成的混合液，在388K时沸腾，外界压力为

00?160kPa，pB?74.8kPa，试101.3kPa，根据实验测定，在该温度条件下的pA求相平衡时气、液相中正庚烷的组成。（原题 8）

0P?pB101.3?74.8解：xA?0??0.311 0pA?pB160?74.800pAP?pB160101.3?74.8yA??0???0.491 0PpA?pB101.3160?74.8

3．苯酚（A）和对甲苯酚（B）的饱和蒸气压数据如下： 温度t/℃ 苯酚蒸气对甲苯酚温度t/℃ 苯酚蒸气压对甲苯酚蒸0压pA/ kPa 0蒸气压pB/ 0pA/ kPa 0气压pB/ kPa kPa 113.7 10.0 7.70 117.8 11.99 9.06 114.6 10.4 7.