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大连理工 第三章 第三节
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化工原理典型例题题解
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化工原理第三章习题及***23 化工原理课后习题***
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机械分离一、名词解释（每题2分）1. 非均相混合物物系组成不同，分布不均匀，组分之间有相界面2. 斯托克斯式?d2(?s??)u2utr18??r3. 球形度?s非球形粒子体积相同的球形颗粒的面积与球形颗粒总面积的比值4. 离心分离因数离心加速度与重力加速度的比值5. 临界直径dc离心分离器分离颗粒最小直径6．过滤利用多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作7. 过滤速率单位时间所产生的滤液量8. 过滤周期间歇过滤中过滤、洗涤、***、清理完成一次过滤所用时间9. 过滤机生产能力过滤机单位时间产生滤液体积10. 浸没度转筒过滤机浸没角度与圆周角比值二、单选择题（每题2分）1、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Ｂ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2、颗粒的沉降速度不是指_______。Ａ等速运动段的颗粒降落的速度Ｂ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D B3、对于恒压过滤_______。A 滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的?2倍B 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍C 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍D 当介质阻力不计时,滤液体积增大一倍,则过滤时间增大至原来的4倍 D4、恒压过滤时，如介质阻力不计，滤饼不可压缩，过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量___
。Ａ增大至原来的2倍
Ｂ增大至原来的4倍Ｄ增大至原来的1.5倍C5、以下过滤机是连续式过滤机_______。Ａ箱式叶滤机
Ｂ真空叶滤机Ｃ回转真空过滤机
Ｄ板框压滤机
C6、过滤推动力一般是指______。Ａ 过滤介质两边的压差
Ｂ 过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差Ｃ 滤饼两面的压差
Ｄ 液体进出过滤机的压差
B7、回转真空过滤机中是以下部件使过滤室在不同部位时，能自动地进行相应的不同操作：______。Ａ 转鼓本身
Ｂ 随转鼓转动的转动盘Ｃ 与转动盘紧密接触的固定盘
D8、非球形颗粒的当量直径的一种是等体积球径，它的表达式为 ______。A
此处V为非球形颗粒的体积，A为非球形颗粒的表面积B
dp＝(6V/?)1/3C
dp＝(4V/?)1/2?
dp＝(kV/?)1/3??
(k为系数与非球形颗粒的形状有关)
B9、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
C10、在离心沉降中球形颗粒的沉降速度__________。Ａ 只与dp, ?p, ?,uT, r, μ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）
A11、降尘室没有以下优点______________。Ａ 分离效率高
Ｂ 阻力小Ｃ 结构简单
Ｄ 易于操作
A12、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Ｂ 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
A13、回转真空过滤机的过滤介质阻力可略去不计，其生产能力为5m3/h（滤液）。现将转速度降低一半，其他条件不变,则其生产能力应为____________。A
D14、要除去气体中含有的5μ～50μ的粒子。除尘效率小于75％，宜选用。A 除尘气道
B 旋风分离器
D 电除尘器
B15、等压过滤的滤液累积量q与过滤时间τ的关系为______________。B16、过滤基本方程是基于____________推导出来的。A 滤液在过滤介质中呈湍流流动B 滤液在过滤介质中呈层流流动C 滤液在滤渣中呈湍流流动D 滤液在滤渣中呈层流流动
D17、一般而言，旋风分离器长、径比大及出入口截面小时，其效率。A 高
A18、在板框过滤机中，如滤饼不可压缩，介质阻力不计，过滤时间增加一倍时，其过滤速率为原来的_____________。A 2倍
C19、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：____。A L/u＜H/uL?
B L/uT＜H/uC L/uT≥H/u
D L/u≥H/uTD20、粒子沉降受到的流体阻力________。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D21、板框压滤机中，最终的滤液流率是洗涤液流率的 _______。（ΔpE=Δpw，μ=μw）Ａ 一倍
Ｄ 四分之一
C22、球形度（形状系数）恒小于或等于1，此值越小，颗粒的形状离球形越远，球形度的定义式可写为______。A
?=Vp/V ，V为非球形粒子的体积， Vp 为球形粒子的体积B
?=Ap/A ，A为非球形粒子的表面积, Ap为与非球形粒子体积相同的球形粒子的表面积C
?=ap/a ，a 为非球形粒子的比表面积, ap 为球形粒子的比表面积D
?=6ap/(?d)
B23、“在一般过滤操作中，实际上起到主要介质作用的是滤饼层而不是过滤介质本身”，“滤渣就是滤饼”则_______。Ａ 这两种说法都对
Ｂ 两种说法都不对Ｃ 只有第一种说法正确
Ｄ 只有第二种说法正确
A24、旋风分离器的总的分离效率是指
__________。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
D25、降尘室的生产能力由________决定。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
C26、在板框过滤机中，如滤饼不可压缩，介质阻力不计，黏度增加一倍时，对同一q值，过滤速率为原来的 _____________。A 2倍
B27、回转真空过滤机洗涤速率与最终过滤速率之比为（
A28、以下说法是正确的（
）。A 过滤速率与S(过滤面积)成正比
B 过滤速率与S2成正比C 滤速率与滤液体积成正比
D 过滤速率与滤布阻力成反比
B29、板框压滤机中（
）。A 框有两种不同的构造
B 板有两种不同的构造C 框和板都有两种不同的构造
D 板和框都只有一种构造
B30、助滤剂应具有以下性质（
颗粒均匀、柔软、可压缩
颗粒均匀、坚硬、不可压缩C
粒度分布广、坚硬、不可压缩
D 颗粒均匀、可压缩、易变形
B三、填空题（每题2分）1、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20℃升至50℃，则其沉降速度将
。下降2、降尘室的生产能力与降尘室的有关。长度
宽度3、降尘室的生产能力与降尘室的高度4、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。减少一倍6、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7、在滞流(层流)区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比。 28、在湍流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比。1/29、在过滤的大部分时间中，
滤饼10、过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩，则恒速过滤过程中滤液体积由Vl增多至V2=2Vl时，则操作压差由ΔPl增大至ΔP2
2ΔPl11、已知q为单位过滤面积所得滤液体积V/S，qe为Ve/S，Ve为过滤介质的当量滤液体积(滤液体积为Ve时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力)，在恒压过滤时，测得Δ?/Δq=
则过滤常数
0.00053512、已知q为单位过滤面积所得滤液体积V/S，qe为Ve/S，Ve为过滤介质的当量滤液体积(滤液体积为Ve时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力)，在恒压过滤时，测得Δ?/Δq=
则过滤常数qe
0.053513、最常见的间歇式过滤机有和。
板框过滤机
叶滤机14、在一套板框过滤机中，板有种构造，框 种构造。 2
115、板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间，设框已充满，则在每一框中，滤液穿过厚度为框的厚度16、板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间，设框已充满，在洗涤时，洗涤液穿过厚度为框厚度之半17、板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间，设框已充满，在洗涤时，洗涤液穿过的滤布面积等于
框的内面积18、旋风分离器性能的好坏，主要以 临界粒径的大小19、离心分离设备的分离因数定义式为。
uT2/gR （或ur/ut）20、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、间歇过滤机的生产能力可写为Q=V/??，此处V为
一个操作循环中得到的滤液体积22、间歇过滤机的生产能力可写为Q=V/??，此处??表示一个操作循环所需的总时间23、一个过滤操作周期中，“过滤时间越长，生产能力越大”的看法是否正确？不正确的24、一个过滤操作周期中，“过滤时间越短，生产能力越大”的看法是否正确？不正确的25、一个过滤操作周期中，过滤时间有一个
最适宜26、一个过滤操作周期中，最适宜的过滤时间指的是此时过滤机生产能力最大27、对不可压缩性滤饼dV/d?正比于ΔP的dV/d?正比于ΔP的
1-s28、对恒压过滤，介质阻力可以忽略时，过滤量增大一倍，则过滤速率为原来的。
二分之一29、对恒压过滤，当过滤面积增大一倍时，如滤饼不可压缩，则过滤速率增大为原来的
倍。对恒压过滤，当过滤面积增大一倍时，如滤饼可压缩，则过滤速率增大为原来的
430、转鼓沉浸度是与(1)转鼓浸沉的表面积
转鼓的总表面积31、按ψ＝Ap/A定义的球形度（此处下标p代表球形粒子），最大值为＿＿＿ 。? 越小则颗粒形状与球形相差越＿＿＿。 1
大化工原理第三章习题及***23_化工原理课后习题***32、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
离心机33、在Stokes区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的_____次方成正比；在牛顿区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的______次方成正比。
1/234、一个过滤操作周期中，“过滤时间越长生产能力越大”的看法是 “过滤时间越短，生产能力越大”的看法是
。过滤时间有一个
值， 此时过滤机生产能力为＿＿＿＿＿＿。不正确的
最大35、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四、问答题（每题3分）1、影响回转真空过滤机生产能力的因素有哪些？（过滤介质阻力可忽略）当过滤介质阻力可忽略时Q? K?2?p/r???可见，影响因素有：转筒的转速、浸没度、转筒尺寸、操作压强及处理物料的浓度及特性。2、有一旋风分离器，在正常的速度和阻力的范围内操作，但除尘效率不够满意，现在仓库里还有一个完全相同的旋风分离器，有人建议将这台备用的旋风分离器与正在用的那一台一起并联使用，问这种措施能否提高除尘效率？为什么？不行。因为速度降低，离心惯性力减小，使除尘效率下降。3、恒压过滤时，如加大操作压力或提高滤浆温度，过滤速率会发生什么变化？为什么？ 由dq/dt=Δp/［rΦμ(q+qe)］知,加大操作压力，过滤速率变大。提高滤浆温度，使滤液黏度降低，过滤速率增大。4、临界直径dc 及分割直径d50 ，可以表示旋风分离器的分离性能，回答dc 与d50 的含义是什么？dc旋风分离器的分离分离颗粒最小直径;
d50分离效率50%时颗粒直径5、由过滤基本方程dq/dt=Δp/［rΦμ(q+qe)分析影响过滤速率的因素?影响过滤速率的因素有：①物性参数，包括悬浮液的性质（φ、μ）及滤饼特性（r）；②操作参数Δp；③设备参数qe6、试说明滤饼比阻的意义?比阻r表示滤饼对过滤速率的影响，其数值的大小反映滤液通过滤饼层的难易程度。五、计算题（每题10分）1、某板框过滤机框空的长、宽、厚为250mm×250mm×20mm,框数为8, 以此过滤机恒压过滤某悬浮液,测得过滤时间为8.75min与15min时的滤液量分别为0.15m3及0.20m3，试计算过滤常数K。解：过滤面积A = 8×2×0.25×0.25 = 1.0 m2（2分）已知:
τ1 = 8.75 min
V1 = 0.15 m3
τ2 = 15 min
V2 = 0.20 m3∵V2+2VVe = KA2τ
（4分）可得
0.152+2×0.15Ve = K×12×8.75
(1)0.202+2×0.20Ve = K×12×15
(2)(1)、(2)式联立,解得
K = 0.0030 m2/min = 5.0×10-5 m2/s
（4分）2、以板框压滤机恒压过滤某悬浮液，过滤面积10m2，操作压差1.96×105 Pa。每一循环过滤15min得滤液2.91m3。过滤介质阻力不计。(1) 该机生产能力为4.8m3/h滤液，求洗涤、装拆总共需要的时间及过滤常数K。(2) 若压差降至9.81×104Pa，过滤时间及过滤量不变，其他条件不变，需多大过滤面积？ 设滤饼不可压缩。(3)如改用回转真空过滤机，转一圈得滤液0.2m3，转速为多少才可以维持生产能力不变？ 解： (1)
∵V2=KA2τ即 2.912=K×102×15∴K=5.65×10-3 m2/min又 Q= V/∑τ即 4.8/60=2.91/（15+τw+τD）∴
τw+τD=21.4 min（4分）（2）V2=KA2τ
A2= V2/Kτ
（4分）?A?而K??pA?A'????A'??14.1m2（3）Q=4.8/60=0.2×n （n-r/min） ∴ n=0.4
（2分）3、用某叶滤机恒压过滤钛白水悬浮液。滤叶每侧过滤面积为(0.81)2m2,共10只滤叶。测得:过滤10min得滤液1.31m3；再过滤10min共得滤液1.905m3。已知滤饼与滤液体积比n=0.1。试问:(1)过滤至滤饼厚为21mm即停止,过滤时间是多少?(2)若滤饼洗涤与辅助时间共45min,其生产能力是多少?（以每小时得的滤饼体积计） 解：(1) ∵V2 + 2VVe = KA2t由题意得
1.312 + 2×1.31Ve = KA2×10
(a)1.9052 + 2×1.905Ve = KA2×20
(b)(a)、(b)联立,解得 KA2= 0.2076 m6/min,Ve = 0.1374 m3（3分）又
A = 10×2×0.812 = 13.12m2过滤终了时,共得滤液量VE = 13.12×0.021/0.1 = 2.755 m3由 2.7552 + 2×2.755×0.1374 = 0.2076tE,∴tE = 40.2 min（3分）(2)
生产能力 = nVE /(tE+tw+t辅)= 0.1×2.755/(40.2+45) =3.23×10-3 m3/min = 0.194 m3/h(滤饼)（4分）4、在3×105Pa的压强差下对钛白粉在水中的悬浮液进行过滤实验，测得过滤常数K=5×10-5m2/s、qe=0.01m3/m2，又测得滤饼体积与滤液体积之比v=0.08。现拟用有38个框的BMY50/810-25型板框压滤机处理此料浆，过滤推动力及所用滤布也与实验用的相同。试求：（1）过滤至框内全部充满滤渣所需的时间；（2）过滤完毕，以相当于滤液量1/10的清水进行洗涤，求洗涤时间；（3）若每次卸渣、重装等全部辅助操作共需15min，求每台过滤机的生产能力（以每小时平均可得多少（m3）滤饼计）。解：（1）所需过滤时间A=0.812×2×38=49.86m2Vc=0.812×0.025×38=0.6233m2Vc0.3m3/m2 vA0.08?49.86112???q2?2qqe??0..??551s
??5K5?10q?（4分）（2）洗涤时间KA5?10?5?49.86?dV??53???1.874?10m/s ???d??w8q?q080.?3?W?VW/???0.1V/1.874?10 ?d??W?dV??0.15?63
?0.1（3）生产能力Qc??349.86/?1.87?4s1 04分）16
（40..202m3（滤饼）/h
（2分） 551?418?15?605、用板框过滤机过滤某悬浮液，一个操作周期内过滤 20分钟后共得滤液 4m3 （滤饼不可压缩，介质阻力可略）。若在一个周期内共用去辅助时间30分钟，求：（1） 该机的生产能力（2）若操作表压加倍，其它条件不变（物性，过滤面积，过滤时间与辅助时间），该机生产能力提高了多少？解：滤饼不洗涤（1）4分Q?60V4??0.08m3/min ???w??D20?30（2）6分V12?K1A2?,V'2?K'A2?V'2K'?2V1K1?K??p?V'?V'??1.414?4?5.65m35.65Q??0.113m3/min506、对某悬浮液进行恒压过滤。已知过滤时间为300s时，所得滤液体积为0.75m3，且过滤面积为1m2，恒压过滤常数K=5*10-3m2/s。若要再得滤液体积0.75m3，则又需过滤时间为多少？
解:由q2?2qeq?K?
3分得2qeq?K??q23分 K??q25?10?3?300?0.752?qe???0..75q2?2qeq1.52?2?0.625?15????825?3
4分 K5?10???825?300?525s7、一小型板框压滤机有框10块，长宽各为0.2m，在2at（表压）下作恒压过滤共二小时滤框充满共得滤液160l，每次洗涤与装卸时间为1hr，若介质阻力可忽略不计，求：(1)过虑常数K，洗涤速率。(2)若表压增加一倍，其他条件不变，此时生产能力为若干？解：（1）
（5分）?P?2atA=0.2×0.2×10×2=0.8m2V2?KA2?0.162?K??0.02m3/h 20.8?21KA2?dv??0.01m3/h?????d??W42V（2）
（5分）??P??2?P?K??2K?0.16????K??? 0.8?????1h2故生产能力为 0.16/（1+1）=0.08m3/h8、某板框压滤机的过滤面积为0.4 m2，在恒压下过滤某悬浮液，4hr后得滤液80 m3，过滤介质阻力可略去不计。试求：①若其它情况不变，但过滤面积加倍，可得多少滤液？②若其它情况不变，但操作时间缩短为2hr，可得多少滤液？③若在原表压下过滤4hr后，再用5m3水洗涤滤饼，需多长洗涤时间？设滤液与水性质相近。解：（1）
（3分）V2?KA2?2V22A2?22V1A1V0.8?800.42V2?160m32222（2）
（3分）V222? 2804V?55.6m3（3）
（4分）802KA???1600m6/h?4KA2KA2?dv?? ????d??E2V?Ve2VVwVw?w???2h21KA1??dv??????4??d??E?42V2V29、一小型板框过滤机，过滤面积为0．1m2 ，恒压过滤某一种悬浮液。得出下列过滤议程式：（q +10）2=250（θ+0．4）式中q以l/m2，θ以分钟计。试求：（1）经过249．6分钟获得滤液量为多少？（2）当操作压力加大1倍，设滤饼不可压缩同样用249．6分钟将得到多少滤液量。解：（1）(q?10)2?250(??0.4)当??249.6分时q=240L/MV=240×0。1=24L
(5分)（2）P??2P,
K??2K化工原理第三章习题及***23_化工原理课后习题***(q?10)2?2?250(249.6?0.4)?2?2502 q?343.5l/m2V?343.5?0.1?34.3L
(5分)欢迎您转载分享：
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