习题3机械分离.docx
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习题3机械分离
一、填空题
1、(2分)在长为Lm、高为Hm的降尘室中,颗粒的沉降速度为utm/s,气体通过降尘室的水平流速为um/s,则颗粒能在降尘室内分离的条件是。
答:
。
2、(4分)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,其压降。
答:
提高、增加。
3、(2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-2,则离心机的分离因数等于。
答:
1000
4、(2分)在旋风分离器中,某球形颗粒的旋转半径为0.4m,切向速度为15m·s-1。
当颗粒与流体的相对运动属层流时,其分离因数为。
答:
57
5、(3分)某板框压滤机的框的尺寸为:
长×宽×厚=810×810×25mm,若该压滤机有10块框,其过滤面积约为m2。
答:
13.12
6、(2分)在相同的操作压力下,加压叶滤机的洗涤速率与最终过滤速率之比应为
。
答:
1
7、(2分)在相同的操作压力下,当洗涤液与滤液的粘度相同时,真空转筒过滤机的洗涤速率与最终过滤速率的比值为。
答:
1
8、(3分)用板框过滤机过滤某种悬浮液。
测得恒压过滤方程为(θ的单位为s),则K为m2/s,qe为m3/m2,为s。
答:
,0.01,2.5
9、某板框压滤机,恒压过滤1h得滤液10m3,停止过滤用2m3清水横穿洗涤(清水黏度与滤液黏度相同),为得到最大生产能力,辅助时间应控制在h(过滤介质阻力忽略不计)。
答:
2.6
10、降尘室生产能力仅与其及颗粒的有关。
表达旋风分离器性能的颗粒的临界直径是指。
答:
降尘室的底面积,沉降速度,能完全分离下来的最小颗粒粒径。
11、在长为L,高为H的降尘室中,颗粒沉降速度u0,气体通过降尘室的水平速度为u,则颗粒在降尘室内沉降分离的条件是,若该降尘室增加2层水平隔板,则其生产能力为原来的倍。
答:
,3
12、用一板框过滤机过滤某悬浮液,其最终过滤速率为0.02m3/s,然后用同样黏度的洗涤液横穿洗涤滤饼,则洗涤速度等于;若采用真空过滤机,其最终过滤速率也为0.02m3/s则洗涤速率等于。
(洗涤压差与最终过滤压差相同)
答:
0.005m3/s,0.02m3/s
13、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是。
答:
0.36m3/s
14、在板框过滤机中,若滤饼不可压缩,介质阻力不计,当过滤压差增加一倍时,其过滤速率为原来的倍。
答:
2
15、某板框过滤机,在一恒定的操作压差下,过滤某一水悬浮液。
经2h后,滤渣刚好充满滤框,得滤液为15m3。
则它第一个小时滤出的滤液为。
(过滤介质阻力忽略不计)
答:
10.6m3
16、某降尘室有3层隔板(板厚不计),设气流均布并为层流流动,颗粒沉降处于斯托克斯区,已知理论上能100%除去的颗粒直径为60,则能90%除去的颗粒直径为。
答:
57
17、在操作压力相同条件下,当滤液黏度与洗涤液黏度相同时,叶滤机洗涤速率与最终过滤速率的比值为。
答:
1
18、用一回转真空过滤机过滤某悬浮液,介质阻力可忽略不计。
若因故滤浆的浓度下降,致使滤饼体积与所获滤液体积之比变为原来的80(设滤饼比阻不变)现若保持其余操作条件不变,则过滤机的生产能力(以每小时的滤液计)为原来的倍,滤饼厚度为原来的倍。
答:
1.118;0.9
19、用压滤机分离悬浮物,忽略过滤介质阻力,滤饼不可压缩,其他条件不变。
提高悬浮液的固体含量,单位过滤时间所得滤液量将。
答:
减少
20、对恒压过虑,如滤饼不可压缩,介质阻力可以忽略时:
(1)过滤量增大一倍,则过滤速率为原来的;
(2)当过滤面积增大一倍时,则过滤速率增大为原来的倍。
答:
0.5;4
21、含尘气体在降尘室内除尘(尘粒均为球形,且沉降在Stokes区),理论上能使流量为V的气体中颗粒直径的颗粒100%除去,现要求将同样气量中的的颗粒100%除去,则降尘室的底面积应为原来的倍。
答:
2
21、已知床层孔隙率为,颗粒的比表面积为a,床层气速为u,则流体通过床层孔道的速度为,孔道的当量直径为。
答:
,
二、单选题
1、过滤基本方程式是基于(B)推导出来的。
A.滤液在介质中呈湍流流动B.滤液在滤渣中呈层流流动
C.滤液在滤渣中呈湍流流动D.滤液在介质中呈层流流动
2、在一个过滤周期中,为了达到最大生产能力应(D)。
A.过滤时间应大于辅助时间B.过滤时间应小于辅助时间
C.过滤时间应等于辅助时间D.过滤加洗涤所需时间等于1/2周期
3、在降尘室中,尘粒的沉降速度与下列因素无关的是(C)。
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
4、沉降室的生产能力与(B)有关。
A.颗粒沉降速度和沉降室高度
B.沉降面积;
C.沉降面积和颗粒沉降速度
D.沉降面积、沉降室高度和颗粒沉降速度
5、在重力场中,微小颗粒的沉降速度与(D)无关。
A.粒子的几何形状B.粒子的尺寸大小
C.流体与粒的密度D.流体的速度
6、为了获得最大的生产能力,对于恒压操作的板框压滤机,过滤时间与过滤机的拆装重整时间的关系应为(C)。
A.> B.< C.= D.=2
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、恒压过滤时,如滤饼不可压缩,介质阻力可忽略,当操作压差增加1倍,则过滤速率为原来的(B)。
A.1倍 B.2倍 C.倍 D.1/2倍
9、恒压过滤时,当过滤时间加倍,若忽略滤介阻力且滤饼视为刚性,则过滤速率变为原来的(D)。
A.2倍 B.0.5倍 C.倍 D.倍
10、当其他条件不变时,提高回转真空过滤机的转速,则过滤机的生产能力(B)。
A.降低 B.提高 C.不变 D.不一定
11、下列参数中,不属于无因次量的是(C)。
A.摩擦因数B.离心分离因数C.过滤常数D.传热单元数NTU
12、助滤剂应具有以下性质(B)。
A.颗粒均匀,柔软,可压缩
B.颗粒均匀,坚硬,不可压缩
C.颗粒分布广,坚硬,不可压缩
D.颗粒均匀,可压缩,易变形
13、降尘室高度增加1倍,其生产能力(C)。
A.增加1倍B.增加2倍C.不变D.减小1倍
14、忽略介质阻力,转筒真空过滤机转速提高至原来的1.5倍,其他条件不变,则其生产能力为原来的(B)倍。
A.1.5B.1.22C.1.25D.不确定
15、离心分离设备在层流区操作,颗粒的旋转半径为0.4m,旋转速度为18m/s,则该设备
的离心分离因素为(C)。
16、若小雨滴在下降过程中与其他雨滴发生合并,雨滴直径增大了30%,则雨滴合并前后的自由沉降速度比为(A)。
A.1.69B.1.3C.1.0D.2.0
17、当固体颗粒在大气中沉降处于层流区域时,下列(C)物理量的大小对沉降速度的影响最为显著。
A.颗粒密度B.空气黏度C.颗粒直径D.空气温度
18、过滤操作中,滤液流动遇到的阻力是(D)。
A.介质阻力B.空气阻力C.滤渣阻力D.介质和滤渣阻力之和
19、板框过滤机洗涤速率为恒压滤最终速率的1/4,这一规律只有在(C)时才成立。
A.过滤时的压差与洗涤时的压差相同
B.滤液的黏度与洗涤液的黏度相同
C.过滤压差与洗涤压差相同且滤液的黏度与洗涤液的黏度相同
D.过滤压差与洗涤压差相同,滤液的黏度与洗涤液的黏度相同,且过滤面积与洗涤面积相同
20、恒压过滤且介质忽略不计时,如黏度降低20%,则在同一时刻滤液增加(A)。
A.11.8%B.9.54%C.20%D.44%
21、在设计降尘室时,所依据的基本关系是,其中指(B)。
A.颗粒平均沉降速度
B.要求被除去的最小颗粒沉降速度
C.平均粒径大小的颗粒的沉降速度
D.最小颗粒的沉降速度
22、推导过滤基本方程式时一个最基本的论据是(C)。
A.固体颗粒的沉降速度B.滤饼的可压缩性
C.流体的层流流动D.过滤介质的比阻
23、在板框过滤机中,如滤饼不可压缩,介质阻力不计,当过滤压差增加1倍时,其过滤速率为原来的(C)位。
A.B.1C.2D.4
24、将某回转真空过滤机的转速提高了50%,它的生产能力可提高(D)。
A.大于50%B.大于40%C.大于30%D.大于20%
25、降尘室的生产能力(A)。
A.与沉降面积A和沉降速度有关
B.与沉降面积A、沉降速度和降尘室高度H有关
C.只与沉降面积A有关
D.只与沉降速度有关
26、有一连续操作的转筒真空过滤机,其生产能力以Q(m3滤液/h)表示,每转一周所得滤液量以V(m3)表示,若过滤介质阻力可忽略,则当转筒转速提高时(D)。
A.V增加,Q下降B.V增加,Q增加
C.V下降,Q下降D.V下降,Q增加
27、在重力场中发生的沉降过程,(A)不是沉降速度的影响因素。
A.流体的流速B.颗粒的几何形状C.颗粒的大小D.流体的物性
28、在相同的操作温度、压力下,使旋风分离器(以下简称旋风)的处理量加倍,并且要维持原来的分离效果,以下各种措施中最佳的是(D)。
A.采用原旋风直径2位的旋风B.使旋风筒体长度加倍
C.使旋风进气口面积加倍D.采用两个与原旋分相同的旋分并联
三、计算题
1、(16分)一转筒真空过滤机,其直径和长度均为1m,用来过滤某悬浮液。
原工况下每转一周需时1min,操作真空度为4.9kPa(500mmHg),每小时可得滤液60m3,滤饼厚度为12mm,新工况下要求生产能力提高1倍,操作真空度提高至6.37kPa(650mmHg),已知滤饼不可压缩,介质阻力可忽略。
试求:
(1)新工况过滤机的转速应为多少?
(2)新工况所生成的滤饼厚度为多少?
解:
(1) 所以
设浸没度为,转速为n(r/min)
则转筒旋转一周所需时间为(s),
其中转筒整个面积浸入滤槽即过滤时间为(s),
所以
故m3/h
所以
由题知S=0及
故r/min
新工况滤机的转速为3.1r/min。
(2)设滤饼的厚度为,则有
m3饼/h
所以mm
新工况所生成的滤饼厚为7.7mm
2、(16分)一小型板框压滤机有5个框,长宽各为0.2m,在300kPa(表压)下恒压过滤2h,滤饼充满滤框,且得滤液80L,每次洗涤与装卸时间各为0.5h。
若滤饼不可压缩,且过滤介质阻力可忽略不计。
求:
(1)洗涤速率为多少m3/(m2·h)?
(2)若操作压强增加一倍,其它条件不变,过滤机的生产能力为多少?
解:
(1)洗涤速率
因过滤介质阻力可忽略不计,即
恒压过滤速率方程式为:
q2=Kτ
过滤面积:
A=5×0.22×2=0.4m2
单位过滤面积上的滤液量q=V/A=80×10-3/0.4=0.2m3/m2
过滤常数 K=q2/τ=0.22/2=0.02m2/h
过滤终止时的速率(dq/dτ)E=K/2q=0.02/(2×0.2)=0.05m/h
洗涤速率 (dq/dτ)W=0.5(dq/dτ)E=0.5×0.05=0.025m/h
(2)Δp’=2Δp时的生产能力
因滤饼不可压缩,所以K’=KΔp’/Δp=2K=2×0.02=0.04