化工原理第三章 2.doc

1、 1 试题： 球形颗粒在静止流体中作重力沉降，经历 _和 _两个阶段。 沉降速度是指 _阶段，颗粒相对于流体的运动速度。 答案与评分标准 加速运动 等速运动 等速运动 （每个空 1 分，共 3 分） 试题： 在滞留区，球形颗粒的沉降速度 tu 与其直径的 _次方成正比；而在湍流区， tu 与其直径的 _次方成正比。 答案与评分标准 2 1/2 （每个空 1 分，共 2 分） 试题： 降尘室内 ，颗粒可被分离的必要条件是 _；而气体的流动应控制在 _流型。 答案与评分标准 气体在室内的停留时间 应 颗粒的沉降时间 t 。 (2分 ) 滞流 （ 1分） （共 3 分） 试题： 在规定的沉降速度 t

2、u 条件下，降尘室的生产能力只取决于 _而与其 _无关。 答案与评分标准 降尘室底面积 (2分 ) 高度 （ 1分） （共 3 分） 试题： 过滤常数 K 是由 _及 _决定的常数；而介质常数 eq 与 e是反映 _的常数。 2 答案与评分标准 物料特性 过滤压强差 过滤介质阻力大小 试题： 过滤操作有 _和 _两种典型方式。 答案与评分标准 恒压过滤 恒速过滤 试题： 在重力场中，固体颗粒在静止流体中的沉降速度与下列因素无关的是（ ）。 （ A）颗粒几何形状 （ B）颗粒几何尺寸 （ C）颗粒与流体密度 （ D）流体的流速 答案与评分标准 (D) 试题： 含尘气体通过长 4m，宽 3m，高

3、1m 的降尘室，已知颗粒的沉降速度为0.25m/s，则降尘室的生产能力为（ ）。 （ A） 3m3/s （ B） 1m3/s （ C） 0.75m3/s （ D） 6m3/s 答案与评分标准 (A) 试题： 某粒径的颗粒在降尘室中沉降，若降尘室的高度增加一倍，则该降尘室的生产能力将（）。 （ A）增加一倍 （ B）为原来的 1/2 （ C）不变 （ D）不确定 答案与评分标准 (C) 试题： 粒径分别为 16 m 和 8 m 的两种颗粒在同一旋风分离器中沉降，沉降在滞流区，则两种颗粒的离心沉降速度之比为（）。 （ A） 2 （ B） 4 （ C） 1 （ D） 1/2 3 答 案与评分标准 (

4、B) （ 2 分） 试题： 以下表达式中正确的是（）。 （ A） 过滤速率与过滤面积 A 的平方成正比 （ B） 过滤速率与过滤面积 A 成正比 （ C） 过滤速率与所得滤液体积 V 成正比 （ D） 过滤速率与虚拟滤液体积 eV 成正比 答案与评分标准 (A) （ 2 分） 试题： 在转筒真空过滤机上过滤某种悬浮液，若将转筒转速 n 提高一倍，其他条件保持不变，则生产能力将为原来的（）。 （ A） 2 倍 （ B） 2 倍 （ C） 4 倍 （ D） 1/2 答案与评分标准 (B) （ 2 分） 试题： 球形颗粒在静止流体中自由沉降，当在 10-4 etR 1 时，沉降速度 tu 可用（）计

5、算。 （ A）斯托克斯公式 （ B）艾仑公式 （ C）牛顿公式 答案与 评分标准 (A) （ 2 分） 试题： 球形颗粒在静止流体中作自由沉降时，其沉降速度 tu 可用斯托克斯公式计算。 （ ） 答案与评分标准 ( ) （ 1 分） 4 试题： 过滤操作属于定态操作。（ ） 答案与评分标准 ( ) （ 1 分） 试题： 粒子所在位置上的惯性离心力场强度与重力场强度之比，称为离心分离因数。（ ） 答案与评分标准 ( ) （ 1 分） 试题： 球形微粒在静止流体中作自由沉降，计算其沉降速度 tu 时，必须采用试差法，而且这是唯一的方法。（ ） 答案与评分标准 ( ) （ 1 分） 试题： 提高离心

6、机分离因数 cK 的基本途径是增加转鼓的转速。（ ） 答案与评分标准 ( ) （ 1 分） 试题： 在降尘室里，颗粒可被分离的必要条件是颗粒的沉降时间 t 应大于或等于气体在室内的停留时间 。（ ） 答案与评分 标准 ( ) （ 1 分） 试题： 离心沉降速度 ru 与重力沉降速度 tu 的主要区别之一是 ru 不是定值，而 tu 则是恒定的。（ ） 答案与评分标准 ( ) （ 1 分） 试题： 连续过滤机中进行的过滤都是恒压过滤，间歇过滤机中也多为恒压过滤。（ ） 答案与评分标准 5 ( ) （ 1 分） 试题： 球形颗粒在静 止流体中作重力沉降时都受到哪些力的作用？它们的作用方向如何？ 答

7、案与评分标准 答：球形颗粒在静止流体中作重力沉降时，将受到三个力的作用，即重力、浮力与阻力。 （ 2 分） 作用方向是重力向下，其余两个力向上。（ 2 分） （共 4 分） 试题： 影响旋风分离器性能最主要的因素可归纳为哪两大类？为什么工业上广泛采用旋风分离器组操作？ 答案与评分标准 答：影响旋风分离器性能的因素是多方面的，其中最主要的因素可归纳为物系性质与操作条件两大类。（ 2 分） 因为对于同一结构型式的旋风分离器来说，减少尺寸有利于 分离，所以当气体处理量很大，又要求较高的分离效果时，常采用旋风分离器组操作。 （ 3 分） （共 5 分） 试题： 简述何谓饼层过滤？其适用何种悬浮液？ 答

8、案与评分标准 答：饼层过滤是指固体物质沉降于过滤介质表面而形成滤饼层的操作。（ 2分） 它适用于处理固体含量较高（固相体积分数约在 1%以上）的悬浮液。（ 2 分） 试题： 何谓膜过滤？它又可分为哪两类？ 答案与评分标准 答：膜过滤是利用膜孔隙的选择透过性进行两相分离的技术。（ 2 分） 它又可分为微孔过滤和超滤两类。（ 2 分） （共 4 分） 试题： 简述工业 上对过滤介质的要求及常用的过滤介质种类。 6 答案与评分标准 答：对过滤介质的要求是：它应具有流动阻力小和足够的机械强度，同时还应具有相应的耐腐蚀性和耐热性。（ 3 分） 种类有：织物介质、堆积介质、多孔固体介质及多孔膜。（ 2 分

9、） （共 5 分） 试题： 用落球法测定某液体的粘度（落球粘度计），将待测液体置于玻璃容器中测得直径为 6.35mm 的钢球在此液体内沉降 200mm 所需的时间为 7.32 s ,已知钢球的密度为 7900 3/mkg ，液体的密度为 1300 3/mkg 。试计算液体的粘度。 答案与评分标准 解：（ 1）钢球的沉降速度 smhu t /2 7 3 2.032.71 0 0 02 0 0 （ 1 分） （ 2）假设沉降在滞留区，则可用斯托克斯公式计算： 18 )(2 gdu st SPau gd ts 3 0 9.50 2 7 3 2.018 81.9)1 3 0 07 9 0 0()103

10、5.6(18 )( 232 （ 3 分） （ 3）核算流型： 10 4 2 4 8.03 0 9.5 1 3 0 00 2 7 3 2.01035.6Re 3 tdut 故假设成立，求出的 有效。（ 2 分） 试题： 密度为 1850 3/mkg 的固体颗粒，在 50和 20水中，按斯托克斯定律作自由沉降时，（ 1）它们沉降速度的比值是多少？（ 2）若微粒直径增加一倍在同温度水中作自由沉降时，此时沉降速度的比值又为多少？ 答案与评分标准 解：（ 1）由附录查出有关温度下水的性质： 20时，密度 =998 3/mkg ，粘度 =1.005 10-3 Pa s （ 1 分） 50时， =998 3

11、/mkg ， =0.5494 10-3 Pa s （ 1 分） 7 84.1100 0 5.118)9 8 81 8 5 0(105 4 9 4.018)9 8 81 8 5 0(18)(18)(323220202505022050 gdgdgdgduusstt（ 3 分） （ 2）此时， d=2d， s， ， 均相同；据 18 )(2 gdu st 可得： 418)(18)(2(22/gdgduusstt （ 3 分） 试题： 拟采用底面积为 14 2m 的降沉室回收常压炉气中所含的球形固体颗粒。操作条件下气体的密度为 0.75 3/mkg ，粘度为 2.6 10-5Pas；固体的密度为30

12、00 3/mkg ；要求生产能力为 2.0 sm/3 ，求理论上能完全捕集下来的最小颗粒直径 mind 。 答案与评分标准 解：（ 1）在该降尘室内能完全分离出来的最小颗粒的沉降速度 tu 为： smblVu st /1 4 2 9.014 0.2 （ 1 分）（ 2） 假设沉降在滞流区，则可用斯托克斯公式求 mind 。 （ 3 分）mmgud s t 7.47107.4781.93 0 0 0 1 4 2 9.0106.218)( 18 62/152/1m i n （ 3 分） 校核沉降流型 11 9 6 5.0106.2 75.01 4 2 9.0107.47Re 56m i n tud

13、t 故原假设正确，求出的 mind 有效。 （ 2 分 ） 试题： 若铅微粒（ 1s =7800 3/mkg ） 和石英微粒（ 2s =2600 3/mkg ）以同一沉降速度在（ 1）空气中（ 2）水中作自由沉降，假设沉降在滞流区。分别求它们的直8 径之比。取水的密度为 1000 3/mkg 。 答案与评分标准 解：（ 1）在空气中作自由沉降，由于 空气 s 故 空气 可略， 即 s - 空气 s 由斯托克斯公式可得 gu18d s t）（ 空空 （ 1 分）设铅微粒下标为 1，石英微粒下标为 2。可得： 73.12 6 0 07 8 0 0u18u18211t2t12 ssssggdd空空（

14、 3 分） （ 2）在水中作自由沉降，可得： 06.21 0 0 02 6 0 0 1 0 0 07 8 0 0u18u18211t2t12 水水水水水水）（）（ssssggdd （ 3 分） 试题： 用一多层降尘室以除去炉气中的矿尘。矿尘最小粒径为 8 m ，密度为4000 3/mkg 。降尘室内长 4.1m ，宽 1.8m ，高 4.2m ，气体温度为 427，粘度为 3.4 10-5Pa s， 密度为 0.5 3/mkg ，若每小时的炉气量为 2160 标准 3m 。试求降尘室内的隔板间距及层数。 答案与评分标准 解：（ 1）操作条件下炉气处理量为： smV /54.12 7 34 2

15、72 7 33 6 0 02 1 6 0s 3 （ 2 分） （ 2）假设沉降在滞流区，可求出 ut smgs /101.4104.318 81.9)5.04 0 0 0()108(18 )(du 35262t （ 2 分） 而气体水平通过速度 smbHvu s /20.0)2.48.1/(54.1/ （ 1 分） （ 3）层数 n 9 501511101.41.48.1 54.11 3 tsub vn （ 2 分） （ 4）隔板间距 h hnH )1( 可得： mmnHh 082.0512.41 （ 1 分） （ 5）核算颗粒沉降和气体流动是否都在滞流区 1108.4104.3 5.0101

16、.4108Re 4536 tdut 在滞流区 （ 1 分） mhb bhde 1 5 7.00 8 2.08.1 0 8 2.08.122 （ 1 分） 气体流动的 Re 为： 2 0 0 04 6 2104.3 5.020.01 5 7.0Re 5 ud e 在滞流区。 故降尘室计算合理，结果有效。（ 1 分） 试题： 采用标准型旋风分离器除去炉气中的球形颗粒。要求旋风分离器的生产能力为 2.0m3，直径 D 为 0.4m， 适宜的进口气速为 20m/s。炉气的密度为 0.75kg/m3，粘度为 2.6 10-5Pa s（操作条件下的），固相 密度为 3000kg/m3，求（ 1）需要几个旋

17、风分离器并联操作；（ 2） 临界粒径 dc；（ 3）分割直径 d50；（ 4）压强降 P。 答案与评分标准 解：对于标准型旋风分离器， h=D/2， B=D/4， Ne=5， =8 （教材上册 P125） （ 1） 并联旋风分离器数 n： 单台旋风分离器的生产能力为： (Vs)单 =h B ui=iuDD42(0.42/8) 20=0.40m3/s（ 2 分） n=Vs/ (Vs)单 =2.0/0.40=5 （ 1 分） （ 2）求临界粒径 dc B=D/4=0.4/4=0.1m， Ne=5，代入下式： mmueN Bdisc 98.41098.4203 0 0 05 1.0106.299 6

18、5 （ 2 分） （ 3）分割直径 d50 10 mmuDis 5 5 4.3105 5 4.3203 0 0 0 4.0106.227.0)(27.0d 6550 （ 2 分） （ 4）压强降 P Paup i 1 2 0 02 )20(75.082 22 （ 2 分） 试题： 在恒定压差下用尺寸为 mm25635635 的一个 滤框（过滤面积为 0.806m2）对某悬浮液进行过滤。已测出过滤常数 smK /104 26 滤饼体积与滤液体积之比为 0.1，设介质阻力可略，求 1、当滤框充满滤饼时可得多少滤液？ 2、所需过滤时间 。 答案与评分标准 求滤液量 V 滤饼体积： 301 01.01

19、02 5.063 5.063 5.0 mV S （ 2 分） 题给 1.0 滤液体积： 31 0 1.01.00 1 0 1.0/ mVV s （ 2 分） 求过滤时间 当介质阻力可略时， 22 KAV （ 1 分） hsKAV 09.17.3 9 2 5)806.0(104 )101.0( 26 222 （ 3 分） 试题： 用板框压滤机在 9.81 104pa 恒压差下过滤某种水悬浮液。要求每小时处理料浆 8m3。已测的 1m3 滤液可得滤饼 0.1m3,过滤方程式为： 242 105 AVV （ 单位为 s）求过滤面积 A 恒压过滤常数 K、qe、 e 答案与评分标准 过滤面积 A 由题给： 1.0 3273.7)1.01/(8)1/( mVV F （ 3 分） 代入题给过滤方程： 2242 8.117.603 6 0 01052 7 3.7)2 7 3.7( AA