(完整版)化工原理-第五章-顆粒的沉降和流態(tài)化

1、化工原理-第五章-顆粒的沉降和流態(tài)化一、選擇題1、 一密度為7800 kg/m3的小鋼球在相對密度為1.2的某液體中的自由沉降速 度為在20c水中沉P1速度的1/4000,那么此溶液的粘度為 D 設沉降區(qū) 為層流.A 4000 mPa s ; B 40 mPa s ; C 33.82 Pa s ; D 3382 mPa s2、含塵氣體在降塵室內按斯托克斯定律進行沉降.理論上能完全除去30pm的粒子,現(xiàn)氣體處理量增大 1倍,那么該降塵室理論上能完全除去的最小粒徑為 D.A. 2 30 m. B.1/2 3 m；.30 m； d.& 30 m3、降塵室的生產水平取決于 B.A .沉降面積和

2、降塵室高度；B .沉降面積和能100滕去的最小顆粒的沉降速度；C.降塵室長度和能 100麻去的最小顆粒的沉降速度；D .降塵室的寬度和高度.4、降塵室的特點是 .DA.結構簡單,流體阻力小,別離效率高,但體積龐大；B.結構簡單,別離效率高,但流體阻力大,體積龐大；C.結構簡單,別離效率高,體積小,但流體阻力大；D.結構簡單,流體阻力小,但體積龐大,別離效率低5、在降塵室中,塵粒的沉降速度與以下因素C 無關.A .顆粒的幾何尺寸B .顆粒與流體的密度C.流體的水平流速；D .顆粒的形狀6、在討論旋風別離器別離性能時,臨界粒徑這一術語是指C oA.旋風別離器效率最高時的旋風別離器的直徑；B.旋風別

3、離器允許的最 小直徑；C.旋風別離器能夠全局部離出來的最小顆粒的直徑；D.能保持滯流流型時的最大顆粒直徑7、旋風別離器的總的別離效率是指 DA.顆粒群中具有平均直徑的粒子的別離效率；B.顆粒群中最小粒子的別離 效率；C.不同粒級直徑范圍粒子別離效率之和；D.全部顆粒中被別離下來的部 分所占的質量分率8、對標準旋風別離器系列,下述說法哪一個是正確的C 0A.尺寸大,那么處理量大,但壓降也大；B.尺寸大,那么別離效率高,且壓降??；C .尺寸小,那么處理量小,別離效率高；D .尺寸小,那么別離效率差,且壓降大.9、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,

4、沒有附加一個初始速度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D 10、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B 11、在討論旋風別離器別離性能時,分割直徑這一術語是指 ,A旋風別離器效率最高時的旋風別離器的直徑B旋風別離器允許的最小直徑C旋風別離器能夠50%別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C12、在離心沉降中球形顆粒的沉降速度 oA 只與 dp, p, ,ut, r, n有關 B 只與dp,

5、p, ut, r有關C 只與dp, p, ut, r , g有關 D 只與dp, p, ut, r , k有關題中ut氣體的圓周速度,r旋轉半徑,k別離因數(shù) A13、降塵室沒有以下優(yōu)點 oA別離效率高B阻力小C結構簡單D易于操作14、降塵室的生產水平 oA只與沉降面積A和顆粒沉降速度ut有關B與A , ut及降塵室高度H有關C只與沉降面積A有關D只與ut和H有關A15、要除去氣體中含有的5廣50仙的粒子.除塵效率小于75%,直選 用.A除塵氣道 B旋風別離器 C離心機 D電除塵器B16、一般而言,旋風別離器長、徑比大及出入口截面小時,其效率 ,阻 力.A高 B低 C大 D小A 17、在長為Lm

6、,高為Hm的降塵室中,顆粒的沉降速度為 ut m/s,氣體通過降 塵室的水平流速為u m/s,那么顆粒能在降塵室內別離的條件是： .A L/u<H/ulB L/ut<H/uC L/ut2H/uD L/uH/utD18、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與顆粒的外表積成正比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DC只有第一種說法正確D只有第二種說法正確A19、旋風別離器的總的別離效率是指 .A顆粒群中具有平均直徑的粒子的別離效率B顆粒群中最小粒子的別離效率C不同粒級直徑范圍粒子別離效率之和D全部顆粒中被別離下來的局部所占的質量分率D20、降塵室的

7、生產水平由決定.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C二、填空題1、一球形石英顆粒,分別在空氣和水中按斯托克斯定律沉降,假設系統(tǒng)溫度升 高,那么其在水中的沉降速度將,在空氣中的沉降速度 將. 答案：下降,增大2、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.答案：23、降塵室的生產水平與降塵室的 和 有關.答案：長度 寬度4、某沉降室在操作條件下的氣體流率為 3600mVh ,沉降室長、寬、高尺寸 為L b H =5 3 2,那么其沉降速度為 m/s.答案：0.067 5、在除去某粒徑的顆粒時,假設降塵室的高度增加一倍,氣流速度 .答案：減少一倍6、假設降

8、塵室的高度增加,那么沉降時間 ,氣流速度,生產能 力.答案；增加；下降；不變7、一降塵室長8m寬4m高1.5m,中間裝有14塊隔板,隔板間距為0.1m. 現(xiàn)顆粒最小直徑為12m其沉降速度為0.02 m/s ,欲將最小直徑的顆粒全部 沉降下來, 那么含塵氣體的最大流速不能超過m/s .答案：1.68、在旋風別離器中,某球形顆粒的旋轉半徑為0.4 m,切向速度為15 m/s.當顆粒與流體的相對運動屬層流時,其別離因數(shù) kc為.答案:579、選擇旋風別離器型式及決定其主要尺寸的根據(jù)答案：氣體處理量,別離效率,允許壓降10、通常,非均相物系的離心沉降是在旋風別離器中進行,懸浮物系一般可在旋液別離器或沉

9、降離心機中進行.答案：懸浮物系一般可在旋液別離器或沉降離心機中進行.氣固；液固11、一球形石英顆粒,在空氣中按斯托克斯定律沉降,假設空氣溫度由20c升至50 C,那么其沉降速度將.下降12、降塵室的生產水平與降塵室的和有關.長度寬度13、降塵室的生產水平與降塵室的無關.高度14、在除去某粒徑的顆粒時,假設降塵室的高度增加一倍,那么沉降時間.增加一倍15、在除去某粒徑的顆粒時,假設降塵室的高度增加一倍,氣流速度 .減少一倍16、在除去某粒徑的顆粒時,假設降塵室的高度增加一倍,生產水平 o不變17、在滯流層流區(qū),顆粒的沉降速度與顆粒直徑的一次方成正比.218、在湍流區(qū),顆粒的沉降速度與顆粒直徑的

10、次方成正比.1/219、旋風別離器性能的好壞,主要以 來衡量.臨界粒徑的大小20、離心別離設備的別離因數(shù)定義式為 Kc=o uT2/gR 或ur/ut21、當介質阻力不計時,回轉真空過濾機的生產水平與轉速的一次方成正比.1/221、轉鼓沉浸度是 與 的比值1轉鼓浸沉的外表積轉鼓的總外表積22、將固體物料從液體中別離出來的離心別離方法中,最常見的有 和.將固體物料從液體中別離出來的離心別離設備中,最常見的為.離心過濾 離心沉降 離心機23、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.2 1/224、含塵氣體通過長為4m,寬為3m,高

11、為1m的除塵室,顆粒的沉降速度為0.03m/s,那么該除塵室的生產水平為 m3/so 0.36m3/s25 .降塵室與沉降槽均為氣固或液固兩相別離設備,它們的生產水平與該設備的有關,與 無關.沉降面積高度26 .旋風別離器當切向進口氣速相同時,隨著旋風別離器的直徑越大,其離心別離因數(shù)越;轉速不變,離心別離機隨著轉鼓直徑的增大其離心別離因數(shù)越22u r . - ,小大； gr g27 .顆粒的球形度形狀系數(shù)的定義式為：.=；顆粒的比外表積的定義式為a =.與非球形顆粒體積相等的球的外表積/非球形顆粒的外表積,S/V；28 .除去液體中混雜的固體顆粒,在化工生產中可以采用、等方法列舉三種方法.重力

12、沉降 離心沉降 過濾；29 .密度為p p的球形顆粒在斯托克斯區(qū)沉降,顆粒在水中和空氣中的沉降速度分別為Ui 和 u2,貝u ui/U2=. P p- P H2o/ W H2o x科 air/ p p- p air30 .旋風別離器的平均旋轉半徑為0.5m ,氣體的切向進口速度為20m/s,那么該別離器的別離因數(shù)為 . 81.5531 .別離因數(shù)的定義式為K=. r w2/g或u2/gr32 含塵氣體通過長為 4m,寬為 3m,高為 1m的除塵室,顆粒的沉降速度為0.03m/s,那么該除塵室的生產水平為 m3/s.0.36m3/s31 .氣體通過顆粒床層時,隨流速從小到大可能出現(xiàn)的三種狀況 是

13、:、.固定床狀 態(tài),流化床狀態(tài),顆粒輸送狀態(tài)；32 .當顆粒層處于流化階段,床層的壓降約等于 .單位床層 面積上的顆粒群的凈重力33 . 選擇或設計旋風別離器時要依據(jù)、和 .含塵氣體流量 要求的別離效率允許的壓強降；34 .流化床中出現(xiàn)的不正?，F(xiàn)象有 和.騰涌 溝流35 .床層空隙率的定義是：e =用文字表達.時所受的阻力曳力由兩局部構成,即 和.=床層體積一顆 粒所占體積/床層體積,外表阻力外表曳力,形體阻力形體曳力35.含細小顆粒的氣流在降塵室內除去小粒子沉降在斯托克斯區(qū),正常情況下能100%除去50 m的粒子,現(xiàn)氣體處理量增大一倍,原降塵室能100%除去的最小粒徑為 _D.gdp2 p

14、Ut t 181A 2 x 50 m B 1/2 x 50 m C 50 m D 2 2 x 50 m36.氣體通過流化床的壓降,在空塔空床速度u增加時,_D.m / 、一P流 p gA pA與u成平方關系增加B與u成1.75次方關系增加 C與u成正比 D與u無關三.問做題1998-化床的壓降與哪些因素有關)g流化床的壓降等于單位界面床內固體的表觀重量即重量浮力,它與氣速無關而始終保持定值.1998-斯托克斯定律區(qū)的沉降速度與各物理量的關系如何應用的前提是什 么顆粒的加速段在什么條件下可忽略不計ut d2( p )g/(18 )Re<2顆粒dp很小,ut很小1999-2007-因某種原因

15、使進入降塵室的含塵氣體溫度升高,假設氣體質量及含塵 情況不變,降塵室出口氣體的含塵量將有何變化原因何在含塵量升高.原因：氣體黏度隨溫度升高而增加,沉降速度減小,沉降時間增加；溫度升高,密度 變小,氣體質量不變那么體積流量增加,停留時間減少.2000-評價旋風別離器性能的主要指標有哪兩個別離效率；氣體經過旋風器的壓降2001-簡述旋風別離器性能指標中分割直徑 dpc的概念通常指經過旋風別離器后能被除下 50%的顆粒直徑2002-什么是顆粒的自由沉降速度當小顆粒在靜止氣流中降落時,隨降落速度的增加,顆粒與空氣的摩擦阻力相 應增大,當阻力增大到等于重力與浮力之差時,顆粒所受合力為零,加速度為 零,此

16、后顆粒即以加速度為零時的瞬時速度等速降落,此時顆粒的降落速度稱 為自由沉降速度(Ut2003-實際流化現(xiàn)象有哪兩種,通常各自發(fā)生于什么系統(tǒng)散式流化,發(fā)生于液-固系統(tǒng)；聚式流化,發(fā)生于氣-固系統(tǒng)2004-何謂流化床層的內生不穩(wěn)定性,如何抑制(提升流化質量的常用措施)床內某局部區(qū)域空穴的惡性循環(huán).增加分布板阻力；加內部構件；采用用小直徑寬分布的顆粒；采用細顆粒高氣 速的流化床2005-對于非球形顆粒,當沉降處于斯托克斯定律區(qū)時,試寫出顆粒的等沉降 速度當量直徑de的計算式18utde 、;(p )g2006-氣體中含有12微米直徑的固體顆粒,應選用哪一種氣固別離方法 采用袋濾器指導一除去液體中混雜

17、的固體顆粒一般可采用什么方法,需要用到什么設備 沉降、過濾、離心別離沉降槽、過濾機、離心機注：液固別離最常規(guī)方法是過濾.顆粒直徑小于1-2微米的別離問題屬于困難問題.對于這類問題采用絮凝等特殊方法采用離心沉降；更小的顆粒需要 采用管式高速離心機；反之較大的顆?？刹捎弥亓Τ两祷蛐鲃e離器.氣固別離最常規(guī)方法是旋風別離.一般能別離5-10微米,良好可達2微米.更小的屬較難別離,需要采用袋濾器；更細的顆粒需采用電除塵器.1-曳力系數(shù)是如何定義的它與哪些因素有關2Fd/(Ap u2/2)與Rep=dpU / 、 有關2-重力降塵室的氣體處理量與哪些因素有關降塵室的高度是否影響氣體處理 量沉降室底面積和

18、沉降速度不影響.高度小會使停留時間短,但沉降距離也短了3-為什么旋風別離器處于低氣體負荷下操作是不適宜的錐底為何須有良好的密封低負荷時,沒有足夠的離心力錐底往往負壓,假設不密封會漏入氣體且將顆粒帶起4-廣義流態(tài)化和狹義流態(tài)化的各自含義是什么狹義流態(tài)化指操作氣速u小于ut的流化床,廣義流化床那么包括流化床,載流床和氣力輸送5-氣力輸送有哪些主要優(yōu)點系統(tǒng)可密閉；輸送管線設置比鋪設道路更方便；設備緊湊,易連續(xù)化、自動化；同時可進行其他單元操作6-外表曳力,形體曳力剪力在流動方向上的分力延整個顆粒外表積分,得該顆粒所受剪力在流動方向上的總合壓力在流動方向上的分力延整個顆粒外表積分,得該顆粒所受剪力在流

19、動方向上的總合7-牛頓區(qū)500<Rep<2X 105形體曳力占重要地位,外表曳力可忽略.曳力系數(shù)不再隨Rep而變0.44,曳力與流速的平方成正比,即服從平方定律8-離心別離因數(shù)同一顆粒所受離心力與重力之比,反映離心別離設備性能的重要指標g gr 9-總效率0被除下的顆粒占氣體進口總的顆粒的質量分率,不能準確地代表旋風別離器的別離性能10-流化床的特點優(yōu)點：很易獲得均勻的溫度；恒定的壓降缺點：不均勻的接觸,對實際過程不利,可能導致騰涌或節(jié)涌,和溝流三、計算題1、某一鍋爐房的煙氣沉降室,長、寬、高分別為11X6X4 m,沿沉降室高度的中間加一層隔板,故塵粒在沉降室內的降落高度為2ml煙

20、氣溫度為150C,沉降室煙氣流量12500m3(標準X犬態(tài))/ h ,試核算沿降室能否沉降 35m以上 的塵粒. P 塵粒=1600 kg/m3 , p 煙氣=1.29 kg/m ,小煙氣=0.0225cp解：設沉降在滯流狀態(tài)下進行,Re <1,且因p塵粒>>p煙氣,故斯托克斯公式可簡化 為：u0 = d塵粒2 p塵粒g/18 網(wǎng)氣=(35 10-6)2>1600 >9.81/ (18 2.25 10-5)=0.0474 m/s檢驗：Re = d塵粒U0 p煙氣/睇氣=35 10-6 >0.0474 1.29/(2.25 10-5)=0.095< 2故

21、采用計算式正確,那么35mm以上粒子的沉降時間為：際p爺=2/0.0474 = 42.2s又,煙氣流速 u = (12500/(4 6X3600) X (273+150) /273=0.224 m/s煙氣在沉降室內停留時間：8停留=11/0.224 = 49.1s即8停留> 8沉降35mm以上塵?？稍谠撌页两?、有一降塵室,長 6m寬3m共20層,每層100mm用以除去爐氣中的礦 ,3Q塵,礦塵密度s 3000kg/m ,爐氣密度0.5kg/m ,粘度0.035 mPa.s ,現(xiàn)要除去爐氣中10 m以上的顆粒,試求：(1)為完成上述任務,可允許的最大氣流速度為多少(2)每小時最多可送入爐

22、氣假設干(3)假設取消隔板,為完成任務該降塵室的最大處理量為多少解：1設沉降區(qū)為滯流,那么und 2()g18由于 s 那么u 0Re.(10 10 6)2 3000 9.81 _318 0.035 104.67m m /sdu 010 10 6 4.67 10 3 0.50.035 10 36.67 10 41假設正確由降塵室的別離條件,有4.6 10 3 60.10.28m/s一一_一 一 3 V 20Au 0 20 6 3 4.67 10 33600=6052.3m3/h V Au.6 3 4.67 10 3 3600 302.6m 3/h可見加隔板可提升生產水平,但隔板間距不能過小,過

23、小會影響出灰和干 擾沉降.3、一降塵室長5m,寬3m高4m,內部用FB板分成20層,用往返收含塵氣體3 ,中的球形固體顆粒,操作條件下含塵氣體的流量為36000m /h,氣體密度330.9kg/m粘度 O.OBmPa s.塵粒密度s 4300kg/m ,試求理論上能100賽去的最小顆粒直徑.2解：降塵室總面積 A 20 5 3 300 m生產水平的計算式為qAu注意式中u0為能100%除去的最小顆粒的沉降速度,而A應為總沉降面q /36000/3600u n 解出 一 A 300設沉降區(qū)為層流,那么有d m i ( :)gu 01818 u0d mi /、,(j )g18 0.03 10 3

24、0.033.(4300 0.9) 9.810.033m/s2.06 10 5m5dap 2.06 100.033 0.90.02 1驗算 Rec =u =0.03 10 s g 2500 1.2051.005 10 八 59.6122500 998.2 1.81 10故假設正確4.兩顆直徑不同的玻璃球分別在水中和空氣中以相同的速度自由沉降.玻璃球的密度為2500kg/m3,水的密度為998.2kg/m3 ,水的粘度為 1.005 103Pas,空氣的密度為1.205kg/m3,空氣的粘度為1.81 10-5Pas.(1)假設在層流區(qū)重力沉降,那么水中顆粒直徑與空氣中顆粒直徑之比為A. 8.61

25、2 B, 9.612 C, 10.612 D, 11.6122,(2)假設在層流區(qū)離心沉降,旋風別離因數(shù)與旋液別離因數(shù)之比為 那么水中顆粒直徑與空氣中顆粒直徑之比為 D 0A. 10.593 B. 11.593 C. 12.593 D. 13.593一d2解：(1)由Ut18所以dw da18 UtUrd2 s182Ut,Kc2 UtgRUrd2 s1818 ursgKc所以也 dawKcaKa cw32500 1.205 1.005 102513.5932500 998.2 1.81 1015、某一球形顆粒在空氣中自由重力沉降.該顆粒的密度為5000kg/m3,空氣的密度為1.205kg/m

26、3,空氣的粘度為1.81 10-5Pas.那么(1)在層流區(qū)沉降的最大顆粒直徑為_B_ 10-5m.A. 3.639 B. 4.639 C. 5.639 D. 6.639(2)在湍流區(qū)沉降的最小顆粒直徑為 或10-3m.A. 1.024 B, 1.124 C, 1.224 D, 1.324解：(1)由dUtReReUt所以(2)由d2Ut18,18 2 Re3 s g5 2318 1.81 101,1.205 5000 1.205 9.80754.639 10 mUt1.74 ds得 1.74 dsgRe:dd s g 2 Re2 1.742d2 2所以22.3 J一2dJ.742 s g5

27、221.81 101000- 1.742 1.205 5000 1.205 9.80731.224 10 m6、采用降塵室回收常壓爐氣中所含球形固體顆粒.降塵室底面積為10 m2,局1.6m.操作條件下氣體密度為 0.5kg/m3,粘度為2.0 10 5 Pa s,顆粒密度為3000 kg/m3.氣體體積流量為5m3/s.試求：1可完全回收的最小顆粒直徑；2如將降塵室改為多層以完全回收20 m的顆粒,求多層降塵室的層數(shù)及板間距.解：1設沉降運動處在層流區(qū),那么能完全回收的最小顆粒直徑：18 d ming sVs518 2 10 55.78.2 m,9.81 3000 0.6 10校核：最小顆粒

28、的沉降速度:Vs5uo 0.5m/ sAo 10RedminU 78.2 10 6 0.5 0.62 10 51.173 2,近似認為沉降運動處于層流區(qū).(2) 20徑為78.218 Vsa'o s-yg s d2018 2 10 59.81 3000 0.6 20 10 6 2_ 2 153m2m的顆粒也要能全部回收,所需要的降塵面積可按下式計算既然直m的顆粒尚能處于層流區(qū),那么20 m的顆粒沉降也一定處在層流區(qū)：需要降塵面積為153 m2,所以降塵室應改為16層15塊隔板,實際降塵面積 為160裙.層間距為0.16m.點評：就設備結構參數(shù)而言,降塵室的處理量主要取決于其底面積而與高度 無關；由此題可以看出,當處理量一定時,完全別離出更小的的粒徑就必須擴大降塵室的底面積,這是通過多層結構來實現(xiàn)的.7、某一鍋爐房的煙氣沉降室,長、寬、高分別為11X6X4 m,沿沉降室高度的中間加一層隔板,故塵粒在沉降室內的降落高度為 2m.煙氣溫度為150C, 沉降室煙氣流量12500m解得：s 2665 kg/m標準)/ h,試核算沿降室能否沉降 35仙m以上的塵 粒.p 塵粒= 1600 kg/m3, P煙氣二 1