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化工原理习题及答案

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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

3. 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de

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、拆装、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D

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

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B

3、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D

4、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E增大至原来的4倍

C增大至原来的2倍D增大至原来的倍

5、以下过滤机是连续式过滤机 ________ 。

A 箱式叶滤机 E 真空叶滤机 C 回转真空过滤机 D 板框压滤机 6、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 B

7、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:

8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 ___________

9、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 C 10、 在离心沉降中球形颗粒的沉降速度 __________ 。

A 只与 d p , ?p , ?, U T , r ,卩有关

B 只与 d p , ?p , U T ,

C 只与 d p , ?p , U T , r , g 有关

D 只与 d p , ?p , U T , (题中U T 气体的圆周速度,r 旋转半径,k 分离因数) 11、 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 12、 降尘室的生产能力 __________。

A 只与沉降面积A 和颗粒沉降速度U T 有关

B 与A , U T 及降尘室高度H 有关

C 只与沉降面积A 有关

D 只与U T 和H 有关

13、 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

度降低一半,其他条件不变

A 5m 3/h 3

C 10m /h 14、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 _____________________________________________________________ A 除尘气道 B 旋风分离器 C 离心机 D

电除尘器

B

A 转鼓本身

C 与转动盘紧密接触的固定盘

B 随转鼓转动的转动盘 D 分配头 D

A B C D d p = 6V A d p = (6 V/?)

d p = (4 V/?)

d p = (kV/?) 此处V 为非球形颗粒的体积,A 为非球形颗粒的表面积

1/3

1/2

1/3

(k 为系数与非球形颗粒的形状有关) r 有关 r , k 有关 A A 5mVh (滤液)。现将转速 ,则其生产能力应为 B 2.5m

D 3.54m

3/h 3/h

15、等压过滤的滤液累积量q 与过滤时间T 的关系为 _________________ 。

16、 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

17、 一般而言,旋风分离器长、径比大及出入口截面小时,其效率 力 ______ 。

A 高

B 低

C 大

D 小

18、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 B 1/2 倍 C )1/

2 倍 D 4 倍

C

19、 在长为Lm 高为Hm 的降尘室中,颗粒的沉降速度为 U T 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 V F/U L

B L/ U T V I-/ u

C L/ U T > H U

D L/ U > H U T

D 20、 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

D

21、 板框压滤机中,最终的滤液流率是洗涤液流率的 ________ o (A P E =A P w ,卩=卩w )

A 一倍

B 一半

C 四倍

D 四分之一 C

22、 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 __________ o

A ?=V p / V ,V 为非球形粒子的体积, V p 为球形粒子的体积

B ?=A/A ,A 为非球形粒子的表面积,A 为与非球形粒子体积相同的球形粒子的表面积

C ?=a p /a ,a 为非球形粒子的比表面积,a p 为球形粒子的比表面积

D ?=6a p /(? d )

B

23、 “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 ______ o A 这两种说法都对 B 两种说法都不对

D _______ ,阻 A

C 只有第一种说法正确

D 只有第二种说法正确

24、 旋风分离器的总的分离效率是指 ___________ o 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

D

25、 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 C 26、 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 _____________ o

A 2 倍

B 1/2 倍

C 1/

2 倍 D 4 倍

B 27、回转真空过滤机洗涤速率与最终过滤速率之比为(

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 沉降速度将 _______ o

下降

2、 降尘室的生产能力与降尘室的 ______ 和 ________ 有关。 长度 宽度

3、 降尘室的生产能力与降尘室的 _______ 无关。

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 ________ o 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。2 &在湍流区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的 ____________ 次方成正比。1/2 9、在过滤的大部分时间中, ________ 起到了主要过滤介质的作用。 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 V 增多至M=2V 时,则操作压差由AP I 增大至4卩2= ________ 。 2AP I

11、 已知q 为单位过滤面积所得滤液体积 V/S ,q e 为V/S ,V e 为过滤介质的当量滤液体积(滤 液体积为V.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 A ?/ A q=3740q+200 则过滤常数 K= ____ 。

12、 已知q 为单位过滤面积所得滤液体积 V/S ,q e 为V/S ,V .为过滤介质的当量滤液体积(滤 液体积为V.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

A I

B 1/2

C 1/4

D 1/3 28、 以下说法是正确的( )。

A 过滤速率与S (过滤面积)成正比

C 滤速率与滤液体积成正比 D

29、

板框压滤机中

( )。

A 框有两种不同的构造

B

C 框和板都有两种不同的构造

D 30、 助滤剂应具有以下性质( )。

A 颗粒均匀、柔软、可压缩

B A

B 过滤速率与S 2

成正比 过滤速率与滤布阻力成反比 B 板有两种不同的构造 板和框都只有一种构造

B

颗粒均匀、坚硬、不可压缩

D 颗粒均匀、可压缩、易变形 B

20C 升至50E ,则其

A ?/ A q=3740q+200 则过滤常数q e= ____ 。

13、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 1

15、

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,主要以来衡量。临界粒径的大小

19、离心分离设备的分离因数定义式为―Kc= 。 u T2/gR (或u r/u t)

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。1/2

21、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_____________ 值。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4P的

次方,对可压缩滤饼dV/d?正比于4P

的_________ 次方。 1 1-s

28、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_________ 倍。 4 4

30、_____________________________ 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

31、按书二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

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____________ 。离心过滤离心沉降离心机

33、在Stokes区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的______ 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。 2 1/2

34、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___________ 。

不正确的不正确的最适宜最大

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______________________ m3 s。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 ,KA2n 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=A p/ [r①卩(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de及分割直径d50,可以表示旋风分离器的分离性能,回答d c与d50的含义是什么?

d e旋风分离器的分离分离颗粒最小直径;d50分离效率50%寸颗粒直径

5、由过滤基本方程dq/d t=A p/ [r①卩(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( ?、卩)及滤饼特性(r [:②

操作参数A P;③设备参数q e

6、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250mr K 250mr K 20mm框数为8,以此过滤机恒压过滤某悬浮液,测得过滤时间为与15min时的滤液量分别为0.15m3及0.20m3,试计算过滤常数解:过滤面积 A = 8 x 2XX = 1.0 m 2

(2分)

已知:T 1 = min V1 = 0.15 m 3T 2 = 15 min 匕=0.20 m 3

??? V2+2VVe= K A T(4 分) 可得+2X = K X12X (1)

+2X = K X12X 15 (2)

(1) 、(2)式联立,解得K = 0.0030 m /min = X 10- m/s (4 分)

2、以板框压滤机恒压过滤某悬浮液,过滤面积10m,操作压差X 105Pa。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 o

(2) 若压差降至X 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) ???V=K A T

即=K X 102X 15

K=X 10-3 nT/min

又Q= V/刀T

即60= (15+T w+ T D) T w+ T D= min

(4 分)

(2) V^KA T A f= V7 K T

(4分)

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