完整版化工原理 第五章 颗粒的沉降和流态化.docx

1、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）。A 4000 mPa-s ; B 40 mPa-s ; C 33.82 Pa-s ; D 3382mPa- s2、 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 。A 2 30 m B。 1/2 3 m c 30 m d 0 30 m3、 降尘室

2、的生产能力取决于_B oA 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 o DA.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 oA.旋风

3、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

4、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 D10、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 B11、 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 C12、 在离心沉降中球形颗粒的沉降速度 。A 只

5、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） A13、 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 A15、 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 0A除尘气道 B旋风分离器 C离心机 D电除尘器 B16、 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 0A高 B低

6、C大 D小 A17、 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： oA L/uv H/ul B L/ut v H/uC L/ut 申/u D L/uH/ut D18、 粒子沉降受到的流体阻力 oA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 DC只有第一种说法正确 D只有第二种说法正确 A19、 旋风分离器的总的分离效率是指 oA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

7、中被分离下来的部分所占的质量分率 D20、 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：23、 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L b H=5 3 2,则其沉降速度为 m/s。答案：0.0675、 在除去某粒径的颗粒时，若降尘

8、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0.02 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：1.68、 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 心为 。答案：579、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

9、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50 C，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

10、的沉降速度与颗粒直径的 次方成正比。218、 在湍流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的 次方成正比。1/219、 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。 1/221、 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

11、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。2 1/224、 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/s25 .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2 ugr2，小 大;g27.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

12、/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p p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U U1/ U2 = 。 ( p p- p H2o)/ 卩 H2o x 卩air/( p p- p air)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 。81.5531. 分离因数的定义式为 K = 。r w /g或u/gr8 .含尘气体通过长为 4m，宽为 3m，高为 1m的除尘室，

13、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/s31 .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

14、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50 m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 ）Utt 18fA 2 x 50 m B （1/2 ） x 50 m C 50 m D 2 x 50 m36.气体通过流化床的压降，在空塔（空床）速度u增加时，_D 。r m / 、p流-（p ）gA pA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

15、 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？ut d2( p )g/(18 )Re2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：气体黏度随温度升高而增加，沉降速度减小，沉降时间增加；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？分离效率；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

16、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

17、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 I 18utde 、 V p ）g2006-气体中含有12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。对于这类问题采用絮凝等特殊方法采用离心沉降；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

18、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/（Ap u2/2）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

19、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500Rep2X105形体曳力占重要地位，表面曳力可忽略。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2 2r ug gr9-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

20、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 11X 6X4 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=1600 kg/m3 ,p 烟气=1.29 kg/m，卩烟气=0.0225cp解：设沉降在滞流状态下进行，Re v 1，且因p尘粒p烟气，故斯托克斯公式可简化为：2u0 = d尘粒p尘粒g/18脚气=(35 10-6)Xx600X9.8

21、1/ (18 2X5 X0-5)=0.0474 m/s检验：Re = d尘粒U0 p烟气/闕气=35 10-6X0.0474 1.29/(2.25 10-5)=0.095V 2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/(4 6X3300) % (273+150) /273=0.224 m/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s 3000kg/m，炉气密

22、度0.5kg/m3，粘度0.035 mPa.s，现要 除去炉气中10 m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Lu U0H4.6 10 3 60.28m /s0.1V20Au。20 6 3 4.67 10 3 3600=6052 3m3 / h（3）VAU0 6 3 4.67 10 3 3600 302.6m 3/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

23、内部用隔板分成20层，用来回收含尘气体30.9kg/m3 粘度30.03mPa s。尘粒密度s 4300kg/m，试求理论上能2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 A 20 5 3 300 m生产能力的计算式为 qAu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qy 36000/3600U A 3000.033m /s设沉降区为层流，则有d 讪in （了 ）g u 018, | 18 U0d mVo )g18 0.03 10 3 0.033.(4300 0.9) 9.812.0

24、6 10 5m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 1.005 10-3Pas，空气的密度为1.205kg/m3，空气的粘度为1.81 10-5Pas。(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. 8.612 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。D. 13.593A. 10.593 B. 11.593 C. 12

25、.593dwIsawf 25001.2051.00510 3da swa 2500998.21.8110 5所以9.6125、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 10-5Pas。则(1)在层流区沉降的最大颗粒直径为 且10-5m。A. 3.639 B. 4.639 C. 5.639 D. 6.639 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解: (1)由 ReReUt得 1.74 dsg 空 dd s g Re21.742d2

26、 2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2.0 10 Pa 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。只 18dmin .g sV18 2 10 5 5A0 .9.813000 0.6 10校核：最小颗粒的沉降速度：VsU050.5m/ sA010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:78.2 mRed min u78.2 10 6 0.

27、5 0.6210 5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 x 6X 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= 1600 kg/m3, P烟气= 1.29 kg/m， 卩烟气 =0.0225cp解：设沉降在滞流状态下进行，Re v 1，且因p尘粒 p烟气，故斯托克斯公式可简 化为：2u0 = d尘粒p尘粒g/18卩烟气=(35X 10-6)2X 1600X 9.81/ (18X 2

28、.25X 10-5)=0.0474 m/s检验：Re = d尘粒U0 p烟气/卩烟气=35X 10-6X 0.0474X 1.29/(2.25X 10-5)=0.095V 1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/(4X 6X 3600) X (273+150) /273=0.224 m/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2.5 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

29、该油品的粘度。解：设沉降以滞流状态进行，贝2卩油品=d钢球(p钢球-p油品)g/(18 u钢球)=(0.0025)2X (7900-900)X 9.81/(18X 0.005)=4.77Pa?s验算：Re = d钢球u钢球p油品/卩油品=0.0025 0.005 X00/4.77=2.36X 10-3 v 1假设正确9、直径为30 m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.20 r的水：31CP 1000kg/m3J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）g1.6（了 1000）gO 1.2）g1.6解得：s 2665 kg/m设球形颗粒在水中的沉降为层流，则在水中沉降速度Uoid2( s Jg18(30 10 6)2(2665 1000) 9.8118 108.17 10 4m/sduoi6 430 10 6 8.17 10 4 1000校核： 假设正确.100.0245V 1则此颗粒在气体中的沉降速度为U02 88U01 88 0.0245 2.16m/ s