化工原理 習題及參考答案

1、第三章機械分離、名詞解釋（每題2分）非均相混合物物系組成不同，分布不均勻，組分之間有相界面斯托克斯式3球形度申s非球形粒子體積相同的球形顆粒的面積與球形顆粒總面積的比值離心分離因數(shù)離心加速度與重力加速度的比值臨界直徑dc離心分離器分離顆粒最小直徑6過濾利用多孔性介質(zhì)使懸浮液中液固得到分離的操作7.過濾速率單位時間所產(chǎn)生的濾液量過濾周期間歇過濾中過濾、洗滌、拆裝、清理完成一次過濾所用時間過濾機生產(chǎn)能力過濾機單位時間產(chǎn)生濾液體積10.浸沒度轉(zhuǎn)筒過濾機浸沒角度與圓周角比值二、單選擇題（每題2分）1、自由沉降的意思是。A顆粒在沉降過程中受到的流體阻力可忽略不計B顆粒開始的降落速度為零，沒有附加一個初始

2、速度C顆粒在降落的方向上只受重力作用，沒有離心力等的作用D顆粒間不發(fā)生碰撞或接觸的情況下的沉降過程D2、顆粒的沉降速度不是指。A等速運動段的顆粒降落的速度B加速運動段任一時刻顆粒的降落速度C加速運動段結(jié)束時顆粒的降落速度D凈重力（重力減去浮力）與流體阻力平衡時顆粒的降落速度B3、對于恒壓過濾。A濾液體積增大一倍則過濾時間增大為原來的?2倍B濾液體積增大一倍則過濾時間增大至原來的2倍C濾液體積增大一倍則過濾時間增大至原來的4倍D當介質(zhì)阻力不計時，濾液體積增大一倍，則過濾時間增大至原來的4倍D4、恒壓過濾時，如介質(zhì)阻力不計，濾餅不可壓縮，過濾壓差增大一倍時同一過濾時刻所得濾液量A增大至原來的2倍B

3、增大至原來的4倍C增大至原來的J2倍D增大至原來的1.5倍5、以下過濾機是連續(xù)式過濾機。A箱式葉濾機B真空葉濾機C回轉(zhuǎn)真空過濾機D板框壓濾機C6、過濾推動力一般是指。A過濾介質(zhì)兩邊的壓差B過濾介質(zhì)與濾餅構(gòu)成的過濾層兩邊的壓差C濾餅兩面的壓差D液體進出過濾機的壓差B7、回轉(zhuǎn)真空過濾機中是以下部件使過濾室在不同部位時，能自動地進行相應的不同操作：。A轉(zhuǎn)鼓本身B隨轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動盤C與轉(zhuǎn)動盤緊密接觸的固定盤D分配頭D8、非球形顆粒的當量直徑的一種是等體積球徑，它的表達式為。Adp=6V/A此處V為非球形顆粒的體積，A為非球形顆粒的表面積Bd=（6V/?）i/3Cd：=（4V/?）i/2Dd=（kV/?

4、）i/3（k為系數(shù)與非球形顆粒的形狀有關(guān)）B9、在討論旋風分離器分離性能時，分割直徑這一術(shù)語是指。A旋風分離器效率最高時的旋風分離器的直徑B旋風分離器允許的最小直徑C旋風分離器能夠50%分離出來的顆粒的直徑D能保持滯流流型時的最大顆粒直徑CTOC o 1-5 h z10、在離心沉降中球形顆粒的沉降速度。A只與dp,?p,?,uT,r,“有關(guān)B只與dp,?p,uT，r有關(guān)C只與dp，?p，uT，r，g有關(guān)D只與dp，?p，uT，r，k有關(guān)（題中uT氣體的圓周速度，r旋轉(zhuǎn)半徑，k分離因數(shù)）A11、降塵室沒有以下優(yōu)點。A分離效率高B阻力小C結(jié)構(gòu)簡單D易于操作A12、降塵室的生產(chǎn)能力。A只與沉降面積A

5、和顆粒沉降速度uT有關(guān)B與A，uT及降塵室咼度H有關(guān)C只與沉降面積A有關(guān)D只與uT和H有關(guān)A13、回轉(zhuǎn)真空過濾機的過濾介質(zhì)阻力可略去不計，其生產(chǎn)能力為5m3/h（濾液）?，F(xiàn)將轉(zhuǎn)速度降低一半，其他條件不變，則其生產(chǎn)能力應為。A5m3/hB2.5m3/hC10m3/hD3.54m3/hD14、要除去氣體中含有的5“50“的粒子。除塵效率小于75%，宜選用。A除塵氣道B旋風分離器C離心機D電除塵器B15、等壓過濾的濾液累積量q與過濾時間t的關(guān)系為B16、過濾基本方程是基于推導出來的。A濾液在過濾介質(zhì)中呈湍流流動B濾液在過濾介質(zhì)中呈層流流動C濾液在濾渣中呈湍流流動D濾液在濾渣中呈層流流動D17、一般而

6、言，旋風分離器長、徑比大及出入口截面小時，其效率，阻力。A高B低C大D小A18、在板框過濾機中，如濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力不計，過濾時間增加一倍時，其過濾速率為原來TOC o 1-5 h z的。A2倍B1/2倍C)1/込倍D4倍C19、在長為Lm，高為Hm的降塵室中，顆粒的沉降速度為uTm/s，氣體通過降塵室的水平流速為um/s，則顆粒能在降塵室內(nèi)分離的條件是：。AL/uVH/uLBL/uTVH/uCL/uTH/uDL/uH/uTD20、粒子沉降受到的流體阻力。A恒與沉降速度的平方成正比B與顆粒的表面積成正比C與顆粒的直徑成正比D在滯流區(qū)與沉降速度的一次方成正比D21、板框壓濾機中，最終的濾液流

7、率是洗滌液流率的o(ApE=Apw，尸心A倍B半C四倍D四分之一C22、球形度(形狀系數(shù))恒小于或等于1,此值越小，顆粒的形狀離球形越遠，球形度的定義式可寫為。A?=Vp/V,V為非球形粒子的體積，Vp為球形粒子的體積B?=Ap/A,A為非球形粒子的表面積Ap為與非球形粒子體積相同的球形粒子的表面積C?=ap/a,a為非球形粒子的比表面積,ap為球形粒子的比表面積D?=6a/(?d)B23、“在一般過濾操作中，實際上起到主要介質(zhì)作用的是濾餅層而不是過濾介質(zhì)本身”，“濾渣就是濾餅”則。A這兩種說法都對B兩種說法都不對C只有第一種說法正確D只有第二種說法正確A24、旋風分離器的總的分離效率是指。A

8、顆粒群中具有平均直徑的粒子的分離效率B顆粒群中最小粒子的分離效率C不同粒級（直徑范圍）粒子分離效率之和D全部顆粒中被分離下來的部分所占的質(zhì)量分率D25、降塵室的生產(chǎn)能力由決定。A降塵室的高度和長度B降塵室的高度C降塵室的底面積D降塵室的體積C26、在板框過濾機中，如濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力不計，黏度增加一倍時，對同一q值，過濾速率為原來的。A2倍B1/2倍C1/込倍D4倍B27、回轉(zhuǎn)真空過濾機洗滌速率與最終過濾速率之比為（）。AlB1/2C1/4D1/3A28、以下說法是正確的（）。A過濾速率與S（過濾面積）成正比B過濾速率與S2成正比C濾速率與濾液體積成正比D過濾速率與濾布阻力成反比B29、板

9、框壓濾機中（）。A框有兩種不同的構(gòu)造B板有兩種不同的構(gòu)造C框和板都有兩種不同的構(gòu)造D板和框都只有一種構(gòu)造B30、助濾劑應具有以下性質(zhì)（）。A顆粒均勻、柔軟、可壓縮B顆粒均勻、堅硬、不可壓縮C粒度分布廣、堅硬、不可壓縮D顆粒均勻、可壓縮、易變形B三、填空題（每題2分）1、一球形石英顆粒，在空氣中按斯托克斯定律沉降，若空氣溫度由20C升至50C，則其沉降速度將。下降2、降塵室的生產(chǎn)能力與降塵室的和有關(guān)。長度寬度3、降塵室的生產(chǎn)能力與降塵室的無關(guān)。高度4、在除去某粒徑的顆粒時，若降塵室的高度增加一倍，則沉降時間。增加一倍5、在除去某粒徑的顆粒時，若降塵室的高度增加一倍，氣流速度。減少一倍6、在除去某

10、粒徑的顆粒時，若降塵室的高度增加一倍，生產(chǎn)能力。不變7、在滯流（層流）區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的次方成正比。28、在湍流區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的次方成正比。1/29、在過濾的大部分時間中，起到了主要過濾介質(zhì)的作用。濾餅10、過濾介質(zhì)阻力忽略不計，濾餅不可壓縮，則恒速過濾過程中濾液體積由V增多至V2=2V時，則操作壓差由AP增大至AP2=o2AP11、已知q為單位過濾面積所得濾液體積V/S，qe為Ve/S，Ve為過濾介質(zhì)的當量濾液體積（濾液體積為Ve時所形成的濾餅層的阻力等于過濾介質(zhì)的阻力），在恒壓過濾時，測得A?/Aq=3740q+200則過濾常數(shù)K=。0.00053512、已知q為

11、單位過濾面積所得濾液體積V/S，qe為V/S,Ve為過濾介質(zhì)的當量濾液體積（濾液體積為Ve時所形成的濾餅層的阻力等于過濾介質(zhì)的阻力），在恒壓過濾時，測得A?/Aq=3740q+200則過濾常數(shù)qe=。0.053513、最常見的間歇式過濾機有和。板框過濾機葉濾機14、在一套板框過濾機中，板有種構(gòu)造，框種構(gòu)造。2115、板框過濾機在過濾階段結(jié)束的瞬間，設框已充滿，則在每一框中，濾液穿過厚度為?？虻暮穸?6、板框過濾機在過濾階段結(jié)束的瞬間，設框已充滿，在洗滌時，洗滌液穿過厚度為。框厚度之半17、板框過濾機在過濾階段結(jié)束的瞬間，設框已充滿，在洗滌時，洗滌液穿過的濾布面積等于框的內(nèi)面積18、旋風分離器性

12、能的好壞，主要以來衡量。臨界粒徑的大小19、離心分離設備的分離因數(shù)定義式為Kc=。uT影響回轉(zhuǎn)真空過濾機生產(chǎn)能力的因素有哪些？（過濾介質(zhì)阻力可忽略）當過濾介質(zhì)阻力可忽略時Q=QKA2nK=2Ap/網(wǎng)卩可見，影響因素有：轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速、浸沒度、轉(zhuǎn)筒尺寸、操作壓強及處理物料的濃度及特性。有一旋風分離器，在正常的速度和阻力的范圍內(nèi)操作，但除塵效率不夠滿意，現(xiàn)在倉庫里還有一個完全相同的旋風分離器，有人建議將這臺備用的旋風分離器與正在用的那一臺一起并聯(lián)使用，問這種措施能否提高除塵效率？為什么？不行。因為速度降低，離心慣性力減小，使除塵效率下降。恒壓過濾時，如加大操作壓力或提高濾漿溫度，過濾速率會發(fā)生什么變化

13、？為什么？由dq/d尸Ap/r和（q+qe）知,加大操作壓力，過濾速率變大。提高濾漿溫度，使濾液黏度降低，過濾速率增大。/gR（或ur/ut）20、當介質(zhì)阻力不計時，回轉(zhuǎn)真空過濾機的生產(chǎn)能力與轉(zhuǎn)速的次方成正比。1/221、間歇過濾機的生產(chǎn)能力可寫為Q=V/?,此處V為。一個操作循環(huán)中得到的濾液體積22、間歇過濾機的生產(chǎn)能力可寫為Q=V/?，此處?表示一個操作循環(huán)所需的?？倳r間23、一個過濾操作周期中，“過濾時間越長，生產(chǎn)能力越大”的看法是否正確？不正確的24、一個過濾操作周期中，“過濾時間越短，生產(chǎn)能力越大”的看法是否正確？不正確的25、一個過濾操作周期中，過濾時間有一個值。最適宜26、一個過

14、濾操作周期中，最適宜的過濾時間指的是此時過濾機生產(chǎn)能力。最大27、對不可壓縮性濾餅dV/d?正比于AP的次方，對可壓縮濾餅dV/d?正比于AP的次方。11-s28、對恒壓過濾，介質(zhì)阻力可以忽略時，過濾量增大一倍，則過濾速率為原來的。二分之一29、對恒壓過濾，當過濾面積增大一倍時，如濾餅不可壓縮，則過濾速率增大為原來的倍。對恒壓過濾，當過濾面積增大一倍時，如濾餅可壓縮，則過濾速率增大為原來的倍。4430、轉(zhuǎn)鼓沉浸度是與的比值（1）轉(zhuǎn)鼓浸沉的表面積轉(zhuǎn)鼓的總表面積31、按W=Ap/A定義的球形度（此處下標p代表球形粒子），最大值為。？越小則顆粒形狀與球形相差越。1大32、將固體物料從液體中分離出來的

15、離心分離方法中，最常見的有和。將固體物料從液體中分離出來的離心分離設備中，最常見的為。離心過濾離心沉降離心機33、在Stokes區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的次方成正比；在牛頓區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的次方成正比。21/234、一個過濾操作周期中，“過濾時間越長生產(chǎn)能力越大”的看法是，“過濾時間越短，生產(chǎn)能力越大”的看法是。過濾時間有一個值，此時過濾機生產(chǎn)能力為。不正確的不正確的最適宜最大35、含塵氣體通過長為4m，寬為3m，高為1m的除塵室，已知顆粒的沉降速度為0.03m/s，則該除塵室的生產(chǎn)能力為m3s。0.36m3/s四、問答題（每題3分）4、臨界直徑de及分割直徑d50,可以表示旋

16、風分離器的分離性能，回答dc與d50的含義是什么？de旋風分離器的分離分離顆粒最小直徑;d50分離效率50%時顆粒直徑5、由過濾基本方程dq/dt=Ap/rO“(q+qe)分析影響過濾速率的因素影響過濾速率的因素有：物性參數(shù)，包括懸浮液的性質(zhì)(卩、“)及濾餅特性(r)；操作參數(shù)Ap；設備參數(shù)qe6、試說明濾餅比阻的意義比阻r表示濾餅對過濾速率的影響，其數(shù)值的大小反映濾液通過濾餅層的難易程度。五、計算題(每題10分)1、某板框過濾機框空的長、寬、厚為250mmx250mmx20mm,框數(shù)為8,以此過濾機恒壓過濾某懸浮液，測得過濾時間為8.75min與15min時的濾液量分別為0.15m3及0.2

17、0m3，試計算過濾常數(shù)K。解：過濾面積A=8x2x0.25x0.25=1.0m2(2分)已知:巧=8.75minV=0.15m3?2=15minV2=0.20m3/V2+2VVe=KA2T(4分)可得0.152+2x0.15Ve=Kx12x8.75(1)0.202+2x0.20Ve=Kx12x15(2)(1)、(2)式聯(lián)立，解得K=0.0030m2/min=5.0 x10-5m2/s(4分)2、以板框壓濾機恒壓過濾某懸浮液，過濾面積10m2，操作壓差1.96x105Pa。每一循環(huán)過濾15min得濾液2.91m3。過濾介質(zhì)阻力不計。該機生產(chǎn)能力為4.8m3/h濾液，求洗滌、裝拆總共需要的時間及過

18、濾常數(shù)K。若壓差降至9.81x104Pa，過濾時間及過濾量不變，其他條件不變，需多大過濾面積？設濾餅不可壓縮。如改用回轉(zhuǎn)真空過濾機，轉(zhuǎn)一圈得濾液0.2m3，轉(zhuǎn)速為多少才可以維持生產(chǎn)能力不變？解：(1)TV2=KA2t即2.912=Kx102x15K=5.65x10-3m2/min又Q=V/即4.8/60=2.91/(15+Tw+Td)Tw+TD=21.4min(4分)V2=KA2tA2=V2/Kt(4分)Q=4.8/60=0.2xn(n-r/min)An=0.4r/min(2分)3、用某葉濾機恒壓過濾鈦白水懸浮液。濾葉每側(cè)過濾面積為(0.81)2m2,共10只濾葉。測得:過濾10min得濾液1

19、.31m3；再過濾10min共得濾液1.905m3。已知濾餅與濾液體積比n=0.1。試問:(1)過濾至濾餅厚為21mm即停止，過濾時間是多少(2)若濾餅洗滌與輔助時間共45min,其生產(chǎn)能力是多少(以每小時得的濾餅體積計)解：(1)TV2+2VVe=KA2t由題意得1.312+2x1.31Ve=KA2x10(a)1.9052+2x1.905Ve=KA2x20(b)(a)、(b)聯(lián)立，解得KA2=0.2076m6/min,Ve=0.1374m3(3分)又A=10 x2x0.812=13.12m2過濾終了時，共得濾液量Ve=13.12x0.021/0.1=2.755m3由2.7552+2x2.75

20、5x0.1374=0.2076tE,tE=40.2min（3分）（2）生產(chǎn)能力=nVE（tE+tw+t輔=0.1x2.755/（40.2+45）=3.23x10-3m3/min=0.194m3/h（濾餅）（4分）4、在3x105Pa的壓強差下對鈦白粉在水中的懸浮液進行過濾實驗，測得過濾常數(shù)K=5x10-5m2/s、qe=0.01m3/m2，又測得濾餅體積與濾液體積之比v=0.08。現(xiàn)擬用有38個框的BMY50/810-25型板框壓濾機處理此料漿，過濾推動力及所用濾布也與實驗用的相同。試求：（1）過濾至框內(nèi)全部充滿濾渣所需的時間；（2）過濾完畢，以相當于濾液量1/10的清水進行洗滌，求洗滌時間；

21、（3）若每次卸渣、重裝等全部輔助操作共需15min，求每臺過濾機的生產(chǎn)能力（以每小時平均可得多少（m3）濾餅計）。解：（1）所需過濾時間A=0.812x2x38=49.86m2Vc=0.812x0.025x38=0.6233m2c4分)9=丄C2+2qq)=-(0.15632+2x0.1563x0.01)=551sKe5X10-52）洗滌時間=0.1x0.1563x49.86/1.874x10-3=416s（4分）（3）生產(chǎn)能力0.6233x3600Q=1.202m3（濾餅）/h（2分）c551+418+15x605、用板框過濾機過濾某懸浮液，一個操作周期內(nèi)過濾20分鐘后共得濾液4m3（濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力可略）。若在一個周期內(nèi)共用去輔助時間30分鐘，求：（1）該機的生產(chǎn)能力（2）若操作表壓加倍，其它條件不變（物性，過濾面積，過濾時間與輔助時間），該機生產(chǎn)能力提高了多少？解：濾餅不洗滌（1）4分（2）6分6、對某懸浮液進行恒壓過濾。已知過濾時間為300s時，所得濾液體積為0.75m3，且過濾面積為1m2,恒壓過濾常數(shù)K=5*10-3m2/s。若要再得濾液體積0