化工原理考试题及答案(2)

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器除尘，要达到工业要求的分离效果，应采取什么措施？

5.（8分）为什么板框压滤机洗涤速率近似等于过滤终了时过滤速率的四分之一倍？

6．影响颗粒沉降速度的因素都有哪些？

7．多层沉降室和旋风分离器组设计的依据是什么？

8．若分别采用下列各项措施，试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化。已知滤布阻力可以忽略，滤饼不可压缩。转筒尺寸按比例增大50％。

9．若分别采用下列各项措施，试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化。已知滤布阻力可以忽略，转筒浸没度增大50％。

10．若分别采用下列各项措施，试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化。已知滤布阻力可以忽略，操作真空度增大50％。 11．若分别采用下列各项措施，试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化。已知滤布阻力可以忽略，转速增大50％。 12．若分别采用下列各项措施，试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化。已知滤布阻力可以忽略，滤浆中固相体积分率由10％增稠至15％，已知滤饼中固相体积分率为60％。 13．何谓流化质量？提高流化质量的措施有哪些？ 五、计算题：

33-1 某烧碱厂拟采用重力沉降净化粗盐水，粗盐水密度为1200kgm黏度为2.3mPa?s，

其中固体颗粒可视为球形，密度取2640kgm。求直径为0.1mm颗粒的沉降速度。

3-2 某烧碱厂拟采用重力沉降净化粗盐水，粗盐水密度为1200kgm黏度为

2.3mPa?s，其中固体曹志伟颗粒可视为球形，密度取2640kgm3。沉合法公司降速度

33为0.02ms的颗粒直径。

3-3 长3m、宽2.4m、高2m的降尘室与锅炉烟气排出口相接。操作条件下，锅炉烟气量为2.5m3s，气体密度为0.720kgm，黏度为2.6?1033?5Pa?s，飞灰可看作球型颗粒，

密度为2200kgm。求临界直径。

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3-4 长3m、宽2.4m、高2m的降尘室与锅炉烟气8嫀排出口相接。操作条件下，锅炉烟气量为2.5m3s，气体密度为0.720kgm3，黏度为2.6?10?5Pa?s，飞灰可看作球型颗粒，密度为2200kgm3。要求75?m实验经济以上飞灰完全被分离下来，锅炉的烟气量不得超过多少。

3-5 过滤固相浓度c?1%的碳酸钙悬浮液，颗粒的真实密度?p?2710kgm，清

3液密度??1000kgm3，滤饼含液量??0.46，求滤饼与滤液的体积比?。

3-6 过滤面积为5m2的转股真空过滤机，操作真空度为54kpa，浸没度为1/3，每分钟转数为0.18。操作条件下的过滤常数K为2.9?10?6m2s，qe为1.8?10?3m3m2，求Vt?m3h?。

3-7 一填充床含有不同大小的颗粒，计10mm的占15%，20mm的占25%，40mm的占40%，70mm的占20%，以上均为质量百分率。设球型度均为0.74,试计算平均等比表面积当量直径。

3-8 以圆柱形烟囱高30m，直径1.0m，当风以每小时50km横向掠过时，试求拽力系数与该烟囱所受的拽力，设空气温度25?C。

3-9 密度为2000kgm3的圆球在20?C的水中沉浮，试求其在服从斯托克斯范围内的最大直径和最大沉降速度。

3-10 一种测定黏度的仪器由一钢球和玻璃筒组成。测试是筒内装被测液体，记录钢球下落一定距离的时间，球的直径为6mm，下落距离为20mm，测试一种糖浆时，记下的时间间隔为7.32s，此糖浆的密度为1300kg/m，钢球的密度为7900kg/m，求此糖浆的黏度。

3-11 试求密度为2000kg/m的球型粒子在15?C空气中自由沉降室服从斯托克斯定律的最大粒径。

3-12 试求密度为2000kg/m的球型粒子在15?C空气中自由沉降室服从牛顿定律的最小颗粒直径。

3-13 某悬浮液在以过滤面积为500cm的恒压压滤机内进行试验，所用真空度为

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（滤饼不可压缩，滤500mmHg柱，在十分钟内获得滤液为500ml，求过滤常数K及k。布阻力不计）

3-14 某板框压滤机在恒压过滤一小时后，共获得滤液11m3，停止过滤后用3m3清水（其黏度与滤液相同）于同样压力下对滤饼进行洗涤。设滤布阻力可忽略，求洗涤时间。

3-15 用一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液，要求经过三个小时能获得4m3滤液，若已知过滤常数K?1.48?10?3m2/h，滤布阻力略不计，若滤框尺寸为

1000mm?1000mm?30mm，则需要滤框和滤板各几块。

3-16 用一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液，要求经过三个小时能获得4m3滤液，若已知过滤常数K?1.48?10?3m2/h，滤布阻力略不计，过滤终了用水进行洗涤，洗涤水黏度与滤液相同，洗涤压力与过滤压力相同，若洗涤水量为0.4m3，求洗涤时间。

3-17 用一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液，要求经过三个小时能获得4m3滤液，若已知过滤常数K?1.48?10?3m2/h，滤布阻力略不计，若辅助时间为一小时，求该压滤机的生产能力。

3-18 一只含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m3，气体流率为1000m/h，密度为

0.674kg/m，黏度为3.6?1033?6N?s/m。采用标准型旋风分离器进行除尘，若分离器的

2直径为400mm，估算临界粒径。

3-19 一只含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m，气体流率为1000m/h，密度为

0.674kg/m，黏度为3.6?10333?6N?s/m。采用标准型旋风分离器进行除尘，若

2分离器的直径为400mm，估算气体的阻力。

3-20 用一板框压滤机在恒压下过滤某一悬浮液，要求经过三个小时能获得4m滤液，

若已知过滤常数K?1.48?10?33m/h，滤布阻力略不计，（1）若滤框尺寸为

21000mm?1000mm?30mm，则需要滤框和滤板各几块。（2）过滤终了用水进行

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洗涤，洗涤水黏度与滤液相同，洗涤压力与过滤压力相同，若洗涤水量为0.4m3，求洗涤时间。

参考答案

一、填空题：

1 ： 固体微粒， 包围在微粒周围的液体

2 ： 重力、阻力、浮力 代数和为零 沉降速度 3 ： 沉降过程颗粒互不干扰的沉降 4 ： 小 1

5 ： 重 离心 沉积

6 ： 粒子所受合力的代数和为零 24/ Rep 7 ： 增大沉降面积，提高生产能力。

8 ： 重力沉降、离心沉降、过滤 离心沉降 9 ： 液体或气体中固体微粒

10 ： 单位时间内通过单位面积的滤液体积 变慢

11 ： 在滤饼中形成骨架，使滤渣疏松，孔隙率加大，滤液得以畅流 12 ： μ γL

13 ： 装合板框、过滤、洗涤、卸渣、整理

14 ： 滤板、滤框、主梁（或支架）压紧装置等组成 15 ： 13.12

16 ： 二; 一; 二 ; 二分之一 17 ： 过滤、吸干、洗涤、吹松、卸渣 19 ： 好 ; 高转速 ; 小直径 18 ： 物料在离心力场中所受的离心力与重力之比; 转速 直径适当 20 ： 1000

二、选择题

1 ： C 2 ： B 3 ： A 4 ： B 5 ： C 6 ： C 7 ： B 8 ： A 9 ： B 10： C 11： A 12： A 13： A 4： B 15： B 16： B 17： A 18： B 19： C 20： C 三、判断题

1 √ 2 × 3 √ 4 √ 5 √ 6 × 7 × 8 × 9 √ 10 × 11 × 12 √ √ 13 × 14 × 15 √ 16 √ 17 × 18 √ 19 × 20 ×

四、问答题： 1答、由沉降公式u?=d??(ρ?－ρ)g/(18μ)可见，U?与μ成反比，对于气体温度升,高其粘度增大，温度下降，粘度减少。所以对气体的除尘常放在冷却后进行，这样可增大沉降速度U?。而悬浮液的过滤，过滤速率为dv/(Adq)=△P/(rμL)，即粘度为过滤阻力。当悬浮液的温度降低时，粘度却增大，为提高过滤速率，所以不宜冷却后过滤。 2答、过滤速率为dv/Adθ=△P/rμL推动力/阻力提高过滤速率的方法有：

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（1）提高推动力△P，即增加液柱压力；增大悬浮液上面压力；在过滤介质下面抽真空。 （2）降低阻力，即提高温度使粘度下降；适当控制滤渣厚度；必要时可加助滤剂。 3答、 由重力沉降式U?=d??(ρs-ρ)g/(18μ)可见，影响重力沉降速度U?的主要是d和μ（U?∝d?，U?∝1/μ，为提高U?，在条件允许的情况下，可用湿法增大颗粒直径。这样可大大增大U?，较可行的办法是让含尘气体先冷却，使其粘度下降，也可使U?增大。 4答、

旋风分离器的临界直径d?=(9μB/πNU?ρ?)??，可见D↑时，B也↑（B=D/4），此时d?也↑，则分离效率η?↑，为提高分离效率，不宜采用D太大的分离器。为果气体处理大时，可采用几个小直径的旋风分离器并联操作，这样则可达到要求的分离效果。 5答、

由于洗涤液通过两层过滤介质和整层滤渣层的厚度，而过滤终了时滤液只通过一层过滤介质和滤渣层厚度的一半，即洗涤液流动距离比滤液长1倍，其阻力也就大1倍，故（dv/dq)w就慢了0.5倍；又因洗涤液的流通面积此滤液的流通面积少1倍，这样（dv/dq)w又慢了0.5。基于上述两个原因，故当洗涤压差与过滤终了时压差相同时，且洗涤液的粘度与滤液粘度相近时，则（dv/dθ)w≈(1/4)(dv/dθ)

6答、：影响颗粒沉降速度包括如下几个方面：

颗粒的因素：尺寸、形状、密度、是否变形等；

介质的因素：流体的状态（气体还是液体）、密度、粘度等；

环境因素：温度（影响ρ、μ）、压力、颗粒的浓度（浓度大到一定程度使发生干扰沉降）等

设备因素：体现为壁效应。

7答、：（1）多层沉降室设计的依据是沉降室生产能力的表达式，即VS=blut 根据此式，VS与设备高度无关，而只是底面积bl和ut的函数。对指定的颗粒，在设备总高度不变条件下，设备n层水平隔板，即使底面积增加nbl倍，从而使生产能力达到原来的（n＋1）倍。如果生产能力保持不变，多层降尘室可使更小的颗粒得以分离，提高除尘效率。

（2）旋风分离组设计的依据是临界粒径定义式，即

当颗粒尺寸及介质被指定之后，B的减小可使dc降低，即分离效果提高。B和旋风分离器的直径成一定比例。在要求生产能力比较大时，采用若干个小旋风分离器，在保证生产能力前提下，提高了除尘效果。

8答、：根据题给条件，转筒真空过滤机生产能力的表达式为

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