化工原理分章试题与解答 第三章.docx

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化工原理分章试题与解答第三章

第三章

一、填空题

1．某颗粒的重力沉降服从斯托克斯定律，若在水中的沉降速度为u1,在空气中为u2，则u1u2；若在热空气中的沉降速度为u3，冷空气中为u4，则u3u4。

（＞，＜，＝）

答：

，因为水的粘度大于空气的粘度，所以

热空气的粘度大于冷空气的粘度，所以

2．用降尘室除去烟气中的尘粒，因某种原因使进入降尘室的烟气温度上升，若气体质量流量不变，含尘情况不变，降尘室出口气体含尘量将（上升、下降、不变），导致此变化的原因是1）；2）。

答：

上升，

原因：

粘度上升，尘降速度下降；

体积流量上升，停留时间减少。

3．含尘气体在降尘室中除尘，当气体压强增加，而气体温度、质量流量均不变时，颗粒的沉降速度，气体的体积流量，气体停留时间，可100%除去的最小粒径。

（增大、减小、不变）

答：

减小、减小、增大，减小。

，压强增加，气体的密度增大，故沉降速度减小，

压强增加，，所以气体的体积流量减小，

气体的停留时间，气体体积流量减小，故停留时间变大。

最小粒径在斯托克斯区，沉降速度下降，故最小粒径减小。

4．一般而言，同一含尘气以同样气速进入短粗型旋风分离器时压降为P1，总效率为，通过细长型旋风分离器时压降为P2，总效率为，则：

P1P2，

。

答：

小于，小于

5．某板框过滤机恒压操作过滤某悬浮液，滤框充满滤饼所需过滤时间为τ，试推算下列情况下的过滤时间为原来过滤时间τ的倍数：

1），压差提高一倍，其他条件不变，=τ；

2），压差提高一倍，其他条件不变，=τ；

3），压差提高一倍，其他条件不变，=τ；

1）0.5；2）；3）1

，可得上述结果。

6．某旋风分离器的分离因数k=100，旋转半径R=0.3m，则切向速度ut=m/s。

答：

17.1m/s

7．对板框式过滤机，洗涤面积和过滤面积的定量关系为，洗水走过的距离和滤液在过滤终了时走过的距离的定量关系为，洗涤速率（和终了时的过滤速率的定量关系为。

答案：

；;（=

8．转筒真空过滤机，转速越大，则生产能力就越，每转一周所获得的滤液量就越，形成的滤饼厚度越，过滤阻力越。

答案：

大；少；薄；小

分析：

由转筒真空过滤机的生产能力

（忽略介质阻力）

9．一降尘室长5M,宽2.5M,高1.1M,中间装有10块隔板,隔板间距为0.1M,现颗粒最小直径10,其沉降速度为0.01m/s,欲将最小直径的颗粒全部沉降下来,含尘气体的最大流速不能超过____________m/s。

理由：

1）最大生产能力

最大流速

或：

10．恒压过滤时，过滤面积不变，当滤液粘度增加时，在相同过滤时间内，过滤常数Ｋ将变　　，滤液体积将变　　。

答：

小，小

，粘度增加，故K变小；

，滤液体积减小。

二、选择题　

１．以下说法正确的是　　　。

Ａ　过滤速率与过滤面积成正比　　　Ｂ　过滤速率与过滤面积的平方成正比

Ｃ　过滤速率与滤液体积成正比　　　Ｄ　过滤速率与滤布阻力成正比

答案：

B

分析：

可由过滤基本方程直接求得

２．用板框过滤机进行恒压过滤，若介质阻力可忽略不计，过滤20min可得滤液8m3，若再过滤20min可再得滤液　　。

Ａ　8m3　　　Ｂ　4m3　　　　Ｃ　3.3m3　　　　Ｄ　11.3m3

答案:

C

分析:

由恒压过滤方程

由题知则有

将代入,得

则时

则

应注意恒压过滤方程中、是指从初始态计得的累积量。

３．含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降，理论上完全除去的粒子最小粒径为30μm，现气体的额处理量增大1倍，则该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为　　　。

A2×30μmB1/2×30μmC30μmD21/2×30μm

答案：

D

分析：

降尘室最大处理量与能被完全除去最小颗粒的沉降速度有以下关系

由

故

４．下面哪个是过滤的推动力　　。

Ａ　液体经过过滤机的压强降；　　　Ｂ　滤饼两侧的压差；

Ｃ　介质两侧的压差；　　　　　　　Ｄ　介质两侧的压差加上滤饼两侧的压差

答：

D

５．恒压过滤时，当过滤时间增加１倍则过滤速率为原来的　　　。

（介质阻力可忽略，滤饼不可压缩）

A21/2倍B2-1/2倍C2倍D1/2倍

答案：

B

　　　　分析：

恒压过滤方程为：

（a）

过滤基本方程为（b）

将代入两式，然后再将（a）代入（b）有

6．降尘室的生产能力取决于　　。

Ａ　降尘面积和降尘室高度

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　降尘室的宽度和长度

答：

B

7．对标准旋风分离器系列，下列说法哪一个是正确的。

A尺寸大，则处理量大，但压降大；

B尺寸大，则分离效率高，但压降小；

C尺寸小，则处理量小，但分离效率高；

D尺寸小，则分离效率差，但压降大

答：

C

8．设降尘室的长、宽、高分别为L、S、H（单位均为m），颗粒的沉降速度为ut（m/s），气体的体积流量为Vs，则颗粒能在降尘室分离的条件是。

AH/ut≥LbH/Vs；

BH/ut≤LbH/Vs；

CL/ut≤LbH/Vs；

DL/ut≥LbH/Vs

答：

B

9．下列说法中正确的是。

A离心沉降速度ur和重力沉降速度ut是恒定的；

B离心沉降速度ur和重力沉降速度ut不是恒定的；

C离心沉降速度ur不是恒定值，而重力沉降速度ut是恒定值；

D离心沉降速度ur是恒定值，而重力沉降速度ut不是恒定值

答案：

C

分析：

离心沉降速度u随颗粒在离心力场中的位置而变。

而重力沉降速度u与位置无关。

因为决定u的是离心加速度，它是一个变量，与位置有关。

而决定u的是加速度g，它是一常量。

10．欲对含尘气体进行气固分离，若气体的处理量较大时。

应，可获得较好的分离效果。

A采用一个尺寸较大的旋风分离器

B采用多个尺寸较小的旋风分离器串联

C采用多个尺寸较小的旋风分离器并联

D不用旋风分离器，该用其它分离设备

答：

C

三、计算题

1．用板框压滤机在恒压强差下过滤某种悬浮液，测得过滤方程式为：

V2+V=5×10-5A2θ

试求：

⑴欲在30min内获得5m3滤液，需要边框尺寸为635mm×635mm×25mm的滤框若干个；

⑵过滤常数K、qe、θe。

解：

1、所需滤框数

由已知的过滤时间和相应的滤液体积，利用恒压过滤方程求过滤面积。

再由滤框尺寸确定所需的滤框数

将有关数据代入恒压过滤方程式并整理得到

又

实取23个框，则实际过滤面积为：

2、过滤常数K、qe及θe

根据恒压过滤方程式确定过滤常数K、Ve，

恒压过滤方程式

与题给恒压过滤方程相比可得，

，

2．实验室用一片过滤面积为0.1m2的滤叶对某种悬浮液进行实验，滤叶内部真空度为8×104Pa，测出qe为0.01m3/m2，θe为20s，且知每获1升滤液，便在滤叶表面积累1mm厚的滤渣，今选用板框过滤机在×105Pa的表压下过滤该悬浮液，所用过滤介质与实验相同，该压滤机滤框为正方形，其边长为810mm，框厚为42mm，共20个框，滤饼不可压缩。

试求：

⑴滤框完全充满滤饼所需的过滤时间；

⑵若滤饼洗涤与装卸时间为，求以滤液体积计的生产能力。

解：

1）滤框完全充满滤饼所需的过滤时间θ

过滤面积：

滤饼体积：

滤液体积

真空度为，即

过滤时间：

2）过滤机的生产能力

3．某板框压滤机的过滤面积为0.6m2，在恒压下过滤某悬浮液，3小时后得滤液60m3，若滤饼不可压缩，且过滤介质可忽略不计，试求：

⑴若其他条件不变，过滤面积加倍，可得多少滤液？

⑵若其他条件不变，过滤时间缩短，可得多少滤液？

⑶　若其他条件不变，过滤的压差加倍，可得多少滤液？

⑷若在原表压下过滤3h，用4m3的水洗涤滤饼需多长时间？

设滤液与水的性质相近。

解：

1）因过滤阻力忽略不计，恒压过滤方程为：

时，

即：

解得：

2）

解得：

3、

解得：

4、洗涤时间：

4．用小型板框压滤机对某悬浮液进行恒压过滤试验，过滤压强差为150kPa，测得过滤常数k=×10-4m2/s，qe=0.02m3/m2。

今拟用一转筒真空过滤机过滤该悬浮液，过滤介质与试验时相同，操作真空度为60kPa，转速为min，转筒的浸没度为1/3。

若要求转筒真空过滤机的生产能力为5m3滤液/h，试求转筒真空过滤机的过滤面积。

已知滤饼不可压缩。

解：

滤饼不可压缩，故

解得：