完整版化工原理第五章颗粒的沉降和流态化.docx

资源描述

完整版化工原理第五章颗粒的沉降和流态化.docx

《完整版化工原理第五章颗粒的沉降和流态化.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《完整版化工原理第五章颗粒的沉降和流态化.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

完整版化工原理第五章颗粒的沉降和流态化.docx

完整版化工原理第五章颗粒的沉降和流态化

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7800kg/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20C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）。

A4000mPa-s;B40mPa-s;C33.82Pa-s;D3382

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30ym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。

A230m•B。

1/23m•c30m•d030m

3、降尘室的生产能力取决于_Bo

A•沉降面积和降尘室高度；B•沉降面积和能100滁去的最小颗粒的

沉降速度；

C•降尘室长度和能100%^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oD

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Co

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

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

E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

E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,卩有关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

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

E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5卩〜50卩的粒子。

除尘效率小于75%,宜选

用0

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0

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：

AL/uvH/ulBL/utvH/u

CL/ut申/uDL/u^H/utD

18、粒子沉降受到的流体阻力o

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o

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

、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

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：

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3600mVh，沉降室长、宽、高尺寸

为LbH=532,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

&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12卩m其沉降速度为0.02m/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0.4m,切向速度为15m/s。

当

颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数心为。

答案：

9、选择旋风分离器型式及决定其主要尺寸的根据

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20C升至

50C，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。

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

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方成正比；在牛顿区，

颗粒的沉降速度与颗粒直径的方成正比。

21/2

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

—，小大;

27.颗粒的球形度（形状系数）的定义式为：

w=；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pp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禾口U2，贝UU1/U2=。

[（pp-pH2o）/卩H2o]x[卩

air/（pp-pair）]

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=。

rw/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

33.选择（或设计）旋风分离器时要依据、和

。

含尘气体流量要求的分离效率允许的压强降；

34.流化床中出现的不正常现象有和。

腾涌沟流

35.床层空隙率的定义是：

&=（用文字表达）。

时所受

的阻力（曳力）由两部分构成，即和。

&=（床层体积一颗

粒所占体积"床层体积，表面阻力（表面曳力），形体阻力（形体曳力）

35.含细小颗粒的气流在降尘室内除去小粒子（沉降在斯托克斯区）,正常情况下能100%除去

50m的粒子，现气体处理量增大一倍，原降尘室能100%除去的最小粒径为__D。

gdp2（p）

t18

f—

A2x50mB（1/2）x50mC50mD2x50m

36.气体通过流化床的压降，在空塔（空床）速度u增加时，__D。

rm/、

p流-（p）g

A与u成平方关系增加B与u成1.75次方关系增加C与u成正比D与u无关

三.问答题

1998--流化床的压降与哪些因素有关

）g

流化床的压降等于单位界面床内固体的表观重量（即重量浮力），它与气速无关而始终保持定值。

1998--斯托克斯定律区的沉降速度与各物理量的关系如何？

应用的前提是什么？

颗粒的加速段在什么条件下可忽略不计？

utd2（p）g/（18）

Re<2

颗粒dp很小，ut很小

1999-2007-因某种原因使进入降尘室的含尘气体温度升高，若气体质量及含尘情况不变，降尘室出口气体的含尘量将有何变化？

原因何在？

含尘量升高。

原因：

①气体黏度随温度升高而增加，沉降速度减小，沉降时间增加；②温度升高，密度变小，气体质量不变则体积流量增加，停留时间减少。

2000--评价旋风分离器性能的主要指标有哪两个？

①分离效率；

②气体经过旋风器的压降

2001--简述旋风分离器性能指标中分割直径dpc的概念通常指经过旋风分离器后能被除下50%的颗粒直径

2002--什么是颗粒的自由沉降速度

当小颗粒在静止气流中降落时，随降落速度的增加，颗粒与空气的摩擦阻力相应增大，当阻力增大到等于重力与浮力之差时，颗粒所受合力为零，加速度为零，此后颗粒即以加速度为零时的瞬时速度等速降落，此时颗粒的降落速度称为自由沉降速度（Ut）

2003--实际流化现象有哪两种，通常各自发生于什么系统

散式流化，发生于液-固系统；

聚式流化，发生于气-固系统

2004--何谓流化床层的内生不稳定性，如何抑制（提高流化质量的常用措施）？

床内某局部区域空穴的恶性循环。

增加分布板阻力；加内部构件；采用用小直径宽分布的颗粒；采用细颗粒高气速的流化床

2005--对于非球形颗粒，当沉降处于斯托克斯定律区时，试写出颗粒的等沉降速度当量直径de的计算式

门I18ut

de、

Vp）g

2006--气体中含有1〜2微米直径的固体颗粒，应选用哪一种气固分离方法？

采用袋滤器

指导②一除去液体中混杂的固体颗粒一般可采用什么方法，需要用到什么设备沉降、过滤、离心分离

沉降槽、过滤机、离心机

注：

液固分离最常规方法是过滤。

颗粒直径小于1-2微米的分离问题属于困难

问题。

对于这类问题①采用絮凝等特殊方法②采用离心沉降；更小的颗粒需要采用管式高速离心机；反之较大的颗粒可采用重力沉降或旋流分离器。

气固分离最常规方法是旋风分离。

一般能分离5-10微米，良好可达2微米。

更小的属较难分离，需要采用袋滤器；更细的颗粒需采用电除尘器。

1-曳力系数是如何定义的？

它与哪些因素有关？

Fd/（Apu2/2）

2-重力降尘室的气体处理量与哪些因素有关？

降尘室的高度是否影响气体处理量？

沉降室底面积和沉降速度

不影响。

高度小会使停留时间短，但沉降距离也短了

3-为什么旋风分离器处于低气体负荷下操作是不适宜的？

锥底为何须有良好的密圭寸？

低负荷时，没有足够的离心力

锥底往往负压，若不密封会漏入气体且将颗粒带起

4-广义流态化和狭义流态化的各自含义是什么？

狭义流态化指操作气速u小于ut的流化床，

广义流化床则包括流化床，载流床和气力输送

5-气力输送有哪些主要优点？

系统可密闭；输送管线设置比铺设道路更方便；设备紧凑，易连续化、自动化；同时可进行其他单元操作

6-表面曳力，形体曳力

剪力在流动方向上的分力延整个颗粒表面积分，得该颗粒所受剪力在流动方向上的总合

压力在流动方向上的分力延整个颗粒表面积分，得该颗粒所受剪力在流动方向上的总合

7-牛顿区

500

曳力系数不再随Rep

而变（°44），曳力与流速的平方成正比，即服从平方定律

8-离心分离因数

同一颗粒所受离心力与重力之比，反映离心分离设备性能的重要指标

ggr

9-总效率0

被除下的颗粒占气体进口总的颗粒的质量分率，不能准确地代表旋风分离器的

分离性能

10-流化床的特点

优点：

很易获得均匀的温度；恒定的压降

缺点：

不均匀的接触，对实际过程不利，可能导致腾涌或节涌，和沟流

、计算题

1、某一锅炉房的烟气沉降室，长、宽、高分别为11X6X4m,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150C,

沉降室烟气流量12500m3（标准状态）/h，试核算沿降室能否沉降35卩m以上的尘粒。

已知P尘粒=1600kg/m3,p烟气=1.29kg/m，卩烟气=0.0225cp

解：

设沉降在滞流状态下进行，Rev1，且因p尘粒＞＞p烟气，故斯托克斯公式可简化

为：

u0=d尘粒p尘粒g/18脚气

=（3510-6）Xx600X9.81/（182X5X0-5）

=0.0474m/s

检验：

Re=d尘粒U0p烟气/闕气

=3510-6X0.04741.29/（2.2510-5）

=0.095V2

故采用计算式正确，则35mm以上粒子的沉降时间为：

B沉降=2/0.0474=42.2s

又，烟气流速u=[（12500/（46X3300））%（273+150）/273]

=0.224m/s

烟气在沉降室内停留时间：

B停留=11/0.224=49.1s

即B停留＞B沉降

35mm以上尘粒可在该室沉降

2、有一降尘室，长6m宽3m共20层，每层100mm用以除去炉气中的矿尘，矿尘密度s3000kg/m，炉气密度0.5kg/m3，粘度0.035mPa.s，现要除去炉气中10m以上的颗粒，试求：

（1）为完成上述任务，可允许的最大气流速度为多少？

（2）每小时最多可送入炉气若干？

（3）若取消隔板，为完成任务该降尘室的最大处理量为多少？

（4）

解：

（1）设沉降区为滞流，则

因为

由降尘室的分离条件，有

uU0H

4.61036

0.28m/s

0.1

⑵V

20Au。

20634.671033600=60523m3/h

（3）V

AU0634.671033600302.6m3/h

可见加隔板可提高生产能力，但隔板间距不能过小，过小会影响出灰和干扰沉降。

3、一降尘室长5m宽3m高4m内部用隔板分成20层，用来回收含尘气体

0.9kg/m3粘度

0.03mPas。

尘粒密度s4300kg/m，试求理论上能

中的球形固体颗粒，操作条件下含尘气体的流量为36000m/h，气体密度

100%除去的最小颗粒直径。

解：

降尘室总面积A2053300m

生产能力的计算式为q「Au

注意式中U0为能100%除去的最小颗粒的沉降速度，而A应为总沉降面积。

解出

qy36000/3600

U°A300

0.033m/s

设沉降区为层流，则有

d讪in（了）gu0

|18U0

Vo）g

180.031030.033

.（43000.9）9.81

2.06105m

故假设正确

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1.00510-

3Pas，空气的密度为1.205kg/m3，空气的粘度为1.8110-5Pas。

（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.8.612B.9.612C.10.612D.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。

D.13.593

A.10.593B.11.593C.12.593

f2500

1.205

1.005

103

da\

2500

998.2

1.81

105

所以

9.612

5、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1.8110-5Pas。

则

（1）在层流区沉降的最大颗粒直径为且10-5m。

A.3.639B.4.639C.5.639D.6.639

⑵在湍流区沉降的最小颗粒直径为_C10-3m。

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

解:

（1）由Re

得1.74d—s——g空

dsgRe2

1.742d22

所以

&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10卅，高

1.6m。

操作条件下气体密度为0.5kg/m，粘度为2.010Pas，颗粒密度为3000kg/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20m的颗粒，求多层降尘室的层数及板间距。

只「18

dmin'.gs

1821055

A0'

.9.81

30000.610

校核：

最小颗粒的沉降速度：

0.5m/s

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:

78.2m

dminu

78.21060.50.6

105

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11x6X4m,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150C,沉降室烟气流量12500m3标准）/h，试核算沿降室能否沉降35卩m以上的尘粒。

已知P尘粒=1600kg/m3,P烟气=1.29kg/m，卩烟气=0.0225cp

解：

设沉降在滞流状态下进行，Rev1，且因p尘粒＞＞p烟气，故斯托克斯公式可简化为：

u0=d尘粒p尘粒g/18卩烟气

=（35X10-6）2X1600X9.81/（18X2.25X10-5）

=0.0474m/s

检验：

Re=d尘粒U0p烟气/卩烟气

=35X10-6X0.0474X1.29/（2.25X10-5）

=0.095V1

故采用计算式正确，则35mm以上粒子的沉降时间为：

0沉降=2/0.0474=42.2s

又，烟气流速u=[（12500/（4X6X3600））X[（273+150）/273]

=0.224m/s

烟气在沉降室内停留时间：

0停留=11/0.224=49.1s

即0停留＞0沉降

35mm以上尘粒可在该室沉降

8、相对密度7.9,直径2.5mm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，贝

卩油品=d钢球（p钢球-p油品）g/（18u钢球）

=（0.0025）2X（7900-900）X9.81/（18X0.005）

=4.77Pa?

验算：

Re=d钢球u钢球p油品/卩油品

=0.00250.005X00/4.77

=2.36X10-3v1假设正确

9、直径为30m的球形颗粒，于大气压及20r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.

20r的水：

1CP1000kg/m3

气体的密度为

1.2kg/m（有效重量指重力减浮力）

解：

「j水）g

（3气）g

1.6

（了1000）g

O'1.2）g

1.6

解得：

s2665kg/m

设球形颗粒在水中的沉降为层流，则在水中沉降速度

Uoi

d2（sJg

18^

（30106）2（26651000）9.81

1810

8.17104m/s

duoi

301068.171041000

校核：

假设正确.

0.0245

则此颗粒在气体中的沉降速度为

U0288U01880.02452.16m/s

展开阅读全文

完整版化工原理 第五章 颗粒的沉降和流态化.docx

完整版化工原理第五章颗粒的沉降和流态化.docx