化工原理考试题及答案

化工原理考试题及答案

第三章 非均相分离

姓名____________班级____________学号_____________成绩______________

一、填空题：

4.（2分）当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。球形粒子的球形度为_________ 。

***答案*** 小 1

6.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________.

***答案*** 粒子所受合力的代数和为零 24/ Rep

8.（3分）气体的净制按操作原理可分为_ ***答案*** 重力沉降、离心沉降、过滤

13.（2分）板框压滤机每个操作循环由______________________________________五个阶段组成。

***答案*** 装合板框、过滤、洗涤、卸渣、整理

14.（4分）板框压滤机主要由____________________________________________， ***答案*** 滤板、滤框、主梁（或支架）压紧装置等组成

16.（4分）板框压滤机采用横穿洗涤滤渣，此时洗穿过____层滤布及____个滤框厚度的滤渣，流经过长度约为过滤终了滤液流动路程的____倍，而供洗液流通的面积又仅为过滤面积的____。

***答案*** 二; 一; 二 ; 二分之一

二、选择题：

1.（2分）欲提高降尘宝的生产能力，主要的措施是（ ）。

A. 提高降尘宝的高度； B. 延长沉降时间； C. 增大沉降面积

***答案*** C

3.（2分）用板框压滤机恒压过滤某一滤浆（滤渣为不可压缩，且忽略介质阻力），若过滤时间相同，要使其得到的滤液量增加一倍的方法有（ ）。

A. 将过滤面积增加一倍； B. 将过滤压差增加一倍；

C. 将滤浆温度到高一倍。

***答案*** A

5.（2分）有一高温含尘气流，尘粒的平均直径在2～3μm，现要达到较好的除尘效果，可采（ ）的除尘设备。

A. 降尘室； B. 旋风分离器； C. 湿法除尘； D. 袋滤器

***答案*** C

6.（2分）当固体微粒在大气中沉降是层流区域时，以（ ）的大小对沉降速度的影响最为显著。

A. 颗粒密度； B. 空气粘度； C. 颗粒直径

***答案*** C

10.（2分）当微粒与流体的相对运动属于滞流时，旋转半径为1m,切线速度为20m.s,同一微粒在上述条件下的离心沉降速度等于重力沉降速度的（ ）。

A. 2倍； B. 10倍； C. 40.8倍

***答案*** C

16.（2分）恒压过滤时过滤速率随过程的进行而不断（ ）。

A. 加快； B. 减慢； C. 不变

***答案*** B

17.（2分）要使微粒从气流中除去的条件，必须使微粒在降尘室内的停留时间（ ）微粒的沉降时间。

A. ≥； B. ≤； C. ＜； D. ＞

***答案*** A

18.（2分） 板框过滤机采用横穿法洗涤滤渣时，若洗涤压差等于最终过滤压差，洗涤液粘度等于滤液粘度，则其洗涤速率为过滤终了速率的（ ）倍。

A. 1； B. 0.5； C. 0.25

***答案*** C

20.（2分）含尘气体中的尘粒称为（ ）。

A. 连续相； B. 分散相； C. 非均相。

***答案*** B

四、问答题：

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？ ***答案***

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．影响颗粒沉降速度的因素都有哪些？

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。

五、计算题：

层流假设 用斯托克斯公式验证；

生产能力

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，3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。

解：在沉降区域未知的情况下，先假设沉降处于层流区，应用斯托克斯公式：

ut2pgdp

189.81104264012003 3.41103182.310

dput1043.4110312000.1782 32.3102校核流型 Ret

层流区假设成立，ut3.41s即为所求。

3-2 某烧碱厂拟采用重力沉降净化粗盐水，粗盐水密度为1200kgm3黏度为

2.3mPas，其中固体颗粒可视为球形，密度取2640kgm3。沉降速度为0.02s的颗粒直径。

解：假设沉降在层流区，ut2pgdp

18。

dp18ut182.31030.022.42104m gp9.8126401200 校核流型 Retdput

2.421040.0212002.532 2.3103

原假设不成立。设沉降为过渡区。

ut1.40.40.6dp0.153gp

校核流型 Ret.60.021.412000.42.31030.60.1539.81264012002.591040.0212002.70 32.3101.62.59104mdput



过渡区假设成立，dp0.259mm即为所求。

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

33量为2.5m，气体密度为0.720kgm，黏度为2.610Pas，飞灰可看作球型颗粒，

35密度为2200kgm。求临界直径。

解： utcVmax2.50.347ms BL2.43

假设沉降处于层流区，

dpc18utc182.61050.3478.68105m gp9.8122000.720 校核流型 Retdpcutc

8.681050.3470.7200.8342 52.610

故dpc86.8m即为所求。

3-4 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2.5m3，气体密度为0.720kgm3，黏度为2.610Pas，飞灰可看作球型颗粒，密度为2200kgm3。要求75m以上飞灰完全被分离下来，锅炉的烟气量不得超过多少。

解：已知75m，由上题知沉降必在层流区。

2pgdpc5 utc189.817.510522000.7200.259s 182.61052

VmaxBLutc2.430.2591.87m3 校核气流速度： uVmax1.870.39ms1.5ms BH2.42

3 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4m滤液，

若已知过滤常数K1.4810m/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。

解：压滤机生产能力为

Vh32V

wD40.625m3/h 32.41

3 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/m3，黏度为3.6106Ns/m2。采用标准型旋风分离器进行除尘，若分离器的直径为400mm，估算临界粒径。

解：标准型旋风分离器的结构尺寸为

BD0.4D0.40.1，A0.2m 4422

进口气速：uVs1000/360013.9m/s，取N3.5 AB0.10.2

故临界直径：

9BdcNsu93.61050.19.6106m9.6m 3.143.5230013.9

3 3-19 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/m3，黏度为3.6106Ns/m2。采用标准型旋风分离器进行除尘，若分离器的直径为400mm，估算气体的阻力。

解： 标准型旋风分离器的结构尺寸为 BD0.4D0.40.1，A0.2m 4422

标准型旋风分离器16AB160.20.18 22D10.4/2 阻力：P

121u80.67413.92521N/m253.1mmH2O 22

化工原理考试题及答案

第三章 非均相分离

姓名____________班级____________学号_____________成绩______________

一、填空题：

4.（2分）当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。球形粒子的球形度为_________ 。

***答案*** 小 1

6.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________.

***答案*** 粒子所受合力的代数和为零 24/ Rep

8.（3分）气体的净制按操作原理可分为_ ***答案*** 重力沉降、离心沉降、过滤

13.（2分）板框压滤机每个操作循环由______________________________________五个阶段组成。

***答案*** 装合板框、过滤、洗涤、卸渣、整理

14.（4分）板框压滤机主要由____________________________________________， ***答案*** 滤板、滤框、主梁（或支架）压紧装置等组成

16.（4分）板框压滤机采用横穿洗涤滤渣，此时洗穿过____层滤布及____个滤框厚度的滤渣，流经过长度约为过滤终了滤液流动路程的____倍，而供洗液流通的面积又仅为过滤面积的____。

***答案*** 二; 一; 二 ; 二分之一

二、选择题：

1.（2分）欲提高降尘宝的生产能力，主要的措施是（ ）。

A. 提高降尘宝的高度； B. 延长沉降时间； C. 增大沉降面积

***答案*** C

3.（2分）用板框压滤机恒压过滤某一滤浆（滤渣为不可压缩，且忽略介质阻力），若过滤时间相同，要使其得到的滤液量增加一倍的方法有（ ）。

A. 将过滤面积增加一倍； B. 将过滤压差增加一倍；

C. 将滤浆温度到高一倍。

***答案*** A

5.（2分）有一高温含尘气流，尘粒的平均直径在2～3μm，现要达到较好的除尘效果，可采（ ）的除尘设备。

A. 降尘室； B. 旋风分离器； C. 湿法除尘； D. 袋滤器

***答案*** C

6.（2分）当固体微粒在大气中沉降是层流区域时，以（ ）的大小对沉降速度的影响最为显著。

A. 颗粒密度； B. 空气粘度； C. 颗粒直径

***答案*** C

10.（2分）当微粒与流体的相对运动属于滞流时，旋转半径为1m,切线速度为20m.s,同一微粒在上述条件下的离心沉降速度等于重力沉降速度的（ ）。

A. 2倍； B. 10倍； C. 40.8倍

***答案*** C

16.（2分）恒压过滤时过滤速率随过程的进行而不断（ ）。

A. 加快； B. 减慢； C. 不变

***答案*** B

17.（2分）要使微粒从气流中除去的条件，必须使微粒在降尘室内的停留时间（ ）微粒的沉降时间。

A. ≥； B. ≤； C. ＜； D. ＞

***答案*** A

18.（2分） 板框过滤机采用横穿法洗涤滤渣时，若洗涤压差等于最终过滤压差，洗涤液粘度等于滤液粘度，则其洗涤速率为过滤终了速率的（ ）倍。

A. 1； B. 0.5； C. 0.25

***答案*** C

20.（2分）含尘气体中的尘粒称为（ ）。

A. 连续相； B. 分散相； C. 非均相。

***答案*** B

四、问答题：

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？ ***答案***

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．影响颗粒沉降速度的因素都有哪些？

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。

五、计算题：

层流假设 用斯托克斯公式验证；

生产能力

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，3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。

解：在沉降区域未知的情况下，先假设沉降处于层流区，应用斯托克斯公式：

ut2pgdp

189.81104264012003 3.41103182.310

dput1043.4110312000.1782 32.3102校核流型 Ret

层流区假设成立，ut3.41s即为所求。

3-2 某烧碱厂拟采用重力沉降净化粗盐水，粗盐水密度为1200kgm3黏度为

2.3mPas，其中固体颗粒可视为球形，密度取2640kgm3。沉降速度为0.02s的颗粒直径。

解：假设沉降在层流区，ut2pgdp

18。

dp18ut182.31030.022.42104m gp9.8126401200 校核流型 Retdput

2.421040.0212002.532 2.3103

原假设不成立。设沉降为过渡区。

ut1.40.40.6dp0.153gp

校核流型 Ret.60.021.412000.42.31030.60.1539.81264012002.591040.0212002.70 32.3101.62.59104mdput



过渡区假设成立，dp0.259mm即为所求。

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

33量为2.5m，气体密度为0.720kgm，黏度为2.610Pas，飞灰可看作球型颗粒，

35密度为2200kgm。求临界直径。

解： utcVmax2.50.347ms BL2.43

假设沉降处于层流区，

dpc18utc182.61050.3478.68105m gp9.8122000.720 校核流型 Retdpcutc

8.681050.3470.7200.8342 52.610

故dpc86.8m即为所求。

3-4 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2.5m3，气体密度为0.720kgm3，黏度为2.610Pas，飞灰可看作球型颗粒，密度为2200kgm3。要求75m以上飞灰完全被分离下来，锅炉的烟气量不得超过多少。

解：已知75m，由上题知沉降必在层流区。

2pgdpc5 utc189.817.510522000.7200.259s 182.61052

VmaxBLutc2.430.2591.87m3 校核气流速度： uVmax1.870.39ms1.5ms BH2.42

3 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4m滤液，

若已知过滤常数K1.4810m/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。

解：压滤机生产能力为

Vh32V

wD40.625m3/h 32.41

3 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/m3，黏度为3.6106Ns/m2。采用标准型旋风分离器进行除尘，若分离器的直径为400mm，估算临界粒径。

解：标准型旋风分离器的结构尺寸为

BD0.4D0.40.1，A0.2m 4422

进口气速：uVs1000/360013.9m/s，取N3.5 AB0.10.2

故临界直径：

9BdcNsu93.61050.19.6106m9.6m 3.143.5230013.9

3 3-19 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/m3，黏度为3.6106Ns/m2。采用标准型旋风分离器进行除尘，若分离器的直径为400mm，估算气体的阻力。

解： 标准型旋风分离器的结构尺寸为 BD0.4D0.40.1，A0.2m 4422

标准型旋风分离器16AB160.20.18 22D10.4/2 阻力：P

121u80.67413.92521N/m253.1mmH2O 22