化工原理第三章習(xí)題及答案

1、第三章 機(jī)械分離一、名詞解釋（每題2分）1. 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2. 斯托克斯式3. 球形度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4. 離心分離因數(shù)離心加速度與重力加速度的比值5. 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(shí)間所產(chǎn)生的濾液量8. 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(shí)間9. 過濾機(jī)生產(chǎn)能力過濾機(jī)單位時(shí)間產(chǎn)生濾液體積10. 浸沒度轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)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_。 顆粒在沉降過程中受到的流體阻力可忽略

2、不計(jì) 顆粒開始的降落速度為零，沒有附加一個(gè)初始速度 顆粒在降落的方向上只受重力作用，沒有離心力等的作用 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_。 等速運(yùn)動(dòng)段的顆粒降落的速度 加速運(yùn)動(dòng)段任一時(shí)刻顆粒的降落速度 加速運(yùn)動(dòng)段結(jié)束時(shí)顆粒的降落速度 凈重力（重力減去浮力）與流體阻力平衡時(shí)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(shí)間增大為原來的Ö2倍 B 濾液體積增大一倍則過濾時(shí)間增大至原來的2倍 C 濾液體積增大一倍則過濾時(shí)間增大至原來的4倍 D 當(dāng)介質(zhì)阻力不計(jì)時(shí),濾液體積增大一倍,則過濾時(shí)間增大至原來的4倍 D4、恒壓過濾時(shí)，如介質(zhì)阻

3、力不計(jì)，濾餅不可壓縮，過濾壓差增大一倍時(shí)同一過濾時(shí)刻所得濾液量_ 。 增大至原來的2倍 增大至原來的4倍增大至原來的倍 增大至原來的1.5倍 C5、以下過濾機(jī)是連續(xù)式過濾機(jī)_。 箱式葉濾機(jī) 真空葉濾機(jī) 回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī) 板框壓濾機(jī) C6、過濾推動(dòng)力一般是指_。 過濾介質(zhì)兩邊的壓差 過濾介質(zhì)與濾餅構(gòu)成的過濾層兩邊的壓差 濾餅兩面的壓差 液體進(jìn)出過濾機(jī)的壓差 B7、回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)中是以下部件使過濾室在不同部位時(shí)，能自動(dòng)地進(jìn)行相應(yīng)的不同操作：_。 轉(zhuǎn)鼓本身 隨轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)盤 與轉(zhuǎn)動(dòng)盤緊密接觸的固定盤 分配頭 D8、非球形顆粒的當(dāng)量直徑的一種是等體積球徑，它的表達(dá)式為 _。 A dp6V/A 此處V為

4、非球形顆粒的體積，A為非球形顆粒的表面積 B dp(6V/p)1/3 C dp(4V/p)1/2 D dp(kV/p)1/3 (k為系數(shù)與非球形顆粒的形狀有關(guān)) B 9、在討論旋風(fēng)分離器分離性能時(shí)，分割直徑這一術(shù)語是指_。 旋風(fēng)分離器效率最高時(shí)的旋風(fēng)分離器的直徑 旋風(fēng)分離器允許的最小直徑 旋風(fēng)分離器能夠50%分離出來的顆粒的直徑 能保持滯流流型時(shí)的最大顆粒直徑 C10、在離心沉降中球形顆粒的沉降速度_。 只與dp, rp, r,uT, r, 有關(guān) 只與 dp，rp，uT，r 有關(guān) 只與 dp，rp，uT，r ，g有關(guān) 只與 dp，rp，uT， r ，k 有關(guān) （題中 uT 氣體的圓周速度， r

5、 旋轉(zhuǎn)半徑， k 分離因數(shù)） A11、降塵室沒有以下優(yōu)點(diǎn)_。 分離效率高 阻力小 結(jié)構(gòu)簡單 易于操作 A12、降塵室的生產(chǎn)能力_。 只與沉降面積A和顆粒沉降速度uT有關(guān) 與 A ， uT 及降塵室高度H有關(guān) 只與沉降面積 A 有關(guān) 只與 uT 和 H 有關(guān) A13、回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)的過濾介質(zhì)阻力可略去不計(jì)，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(yīng)為_。 A 5m3/h B 2.5m3/h C 10m3/h D 3.54m3/h D14、要除去氣體中含有的550的粒子。除塵效率小于75，宜選用 。 A 除塵氣道 B 旋風(fēng)分離器 C 離心機(jī) D 電除塵器 B1

6、5、等壓過濾的濾液累積量q與過濾時(shí)間的關(guān)系為_。 B16、過濾基本方程是基于_推導(dǎo)出來的。 A 濾液在過濾介質(zhì)中呈湍流流動(dòng) B 濾液在過濾介質(zhì)中呈層流流動(dòng) C 濾液在濾渣中呈湍流流動(dòng) D 濾液在濾渣中呈層流流動(dòng) D 17、一般而言，旋風(fēng)分離器長、徑比大及出入口截面小時(shí)，其效率 ，阻力 。 A 高 B 低 C 大 D 小 A18、在板框過濾機(jī)中，如濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力不計(jì)，過濾時(shí)間增加一倍時(shí)，其過濾速率為原來的_。 A 2倍 B 1/2倍 C)1/倍 D 4倍 C19、在長為Lm，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，則顆粒能在降塵室內(nèi)分離的條

7、件是：_。 A L/uH/uL B L/uTH/u C L/uTH/u D L/uH/uT D20、粒子沉降受到的流體阻力_。 恒與沉降速度的平方成正比 與顆粒的表面積成正比 與顆粒的直徑成正比 在滯流區(qū)與沉降速度的一次方成正比 D21、板框壓濾機(jī)中，最終的濾液流率是洗滌液流率的 _。（pE=pw，=w） 一倍 一半 四倍 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(yuǎn)，球形度的定義式可寫為_。 A F=Vp/V ，V為非球形粒子的體積， Vp 為球形粒子的體積 B F=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

8、F=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 F=6ap/(pd) B23、“在一般過濾操作中，實(shí)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_。 這兩種說法都對 兩種說法都不對 只有第一種說法正確 只有第二種說法正確 A24、旋風(fēng)分離器的總的分離效率是指 _。 顆粒群中具有平均直徑的粒子的分離效率 顆粒群中最小粒子的分離效率 不同粒級(jí)（直徑范圍）粒子分離效率之和 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

9、濾機(jī)中，如濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力不計(jì)，黏度增加一倍時(shí)，對同一q值，過濾速率為原來的 _。A 2倍 B 1/2倍 C 1/倍 D 4倍 B27、回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)洗滌速率與最終過濾速率之比為（ ）。 A l B 1/2 C 1/4 D 1/3 A 28、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、板框壓濾機(jī)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 B 30、助濾劑應(yīng)具有以下性質(zhì)（ ）。 A 顆粒均勻、柔軟、可壓縮 B

10、顆粒均勻、堅(jiān)硬、不可壓縮 C 粒度分布廣、堅(jiān)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20升至50，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(shí)，若降塵室的高度增加一倍，則沉降時(shí)間 。增加一倍 5、在除去某粒徑的顆粒時(shí)，若降塵室的高度增加一倍，氣流速度 。減少一倍 6、在除去某粒徑的顆粒時(shí)，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。 2 8、

11、在湍流區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的 次方成正比。1/2 9、在過濾的大部分時(shí)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(jì)，濾餅不可壓縮，則恒速過濾過程中濾液體積由Vl增多至V2=2Vl時(shí)，則操作壓差由Pl增大至P2= 。 2Pl 11、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(dāng)量濾液體積(濾液體積為Ve時(shí)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(shí)，測得 t/q=3740q+200 則過濾常數(shù)K= 。 0.000535 12、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(dāng)量濾液體積(濾液體積為Ve時(shí)

12、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(shí)，測得 t/q=3740q+200 則過濾常數(shù)qe= 。 0.0535 13、最常見的間歇式過濾機(jī)有 和 。 板框過濾機(jī) 葉濾機(jī) 14、在一套板框過濾機(jī)中，板有 種構(gòu)造，框 種構(gòu)造。 2 1 15、板框過濾機(jī)在過濾階段結(jié)束的瞬間，設(shè)框已充滿，則在每一框中，濾液穿過厚度為 ?？虻暮穸?16、板框過濾機(jī)在過濾階段結(jié)束的瞬間，設(shè)框已充滿，在洗滌時(shí)，洗滌液穿過厚度為 。 框厚度之半 17、板框過濾機(jī)在過濾階段結(jié)束的瞬間，設(shè)框已充滿，在洗滌時(shí)，洗滌液穿過的濾布面積等于 。 框的內(nèi)面積 18、旋風(fēng)分離器性能的好壞，主要以 來衡量。 臨界粒徑的大小 19

13、、離心分離設(shè)備的分離因數(shù)定義式為Kc= 。 uT2/gR （或ur/ut） 20、當(dāng)介質(zhì)阻力不計(jì)時(shí)，回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)的生產(chǎn)能力與轉(zhuǎn)速的 次方成正比。1/2 21、間歇過濾機(jī)的生產(chǎn)能力可寫為Q=V/St，此處V為 。 一個(gè)操作循環(huán)中得到的濾液體積 22、間歇過濾機(jī)的生產(chǎn)能力可寫為Q=V/St，此處St表示一個(gè)操作循環(huán)所需的 ?？倳r(shí)間 23、一個(gè)過濾操作周期中，“過濾時(shí)間越長，生產(chǎn)能力越大”的看法是否正確？ 不正確的 24、一個(gè)過濾操作周期中，“過濾時(shí)間越短，生產(chǎn)能力越大”的看法是否正確？ 不正確的 25、一個(gè)過濾操作周期中，過濾時(shí)間有一個(gè) 值。 最適宜 26、一個(gè)過濾操作周期中，最適宜的過濾時(shí)間指

14、的是此時(shí)過濾機(jī)生產(chǎn)能力 。最大 27、對不可壓縮性濾餅dV/dt正比于P的 次方，對可壓縮濾餅dV/dt正比于P的 次方。 1 1-s 28、對恒壓過濾，介質(zhì)阻力可以忽略時(shí)，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(dāng)過濾面積增大一倍時(shí)，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(dāng)過濾面積增大一倍時(shí)，如濾餅可壓縮，則過濾速率增大為原來的 倍。 4 430、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Ap/A定義的球形度（此處下標(biāo)p代表球形粒子），最大值為 。y 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

15、來的離心分離方法中，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(shè)備中，最常見的為 。離心過濾 離心沉降 離心機(jī)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。 2 1/234、一個(gè)過濾操作周期中，“過濾時(shí)間越長生產(chǎn)能力越大”的看法是 ， “過濾時(shí)間越短，生產(chǎn)能力越大”的看法是 。過濾時(shí)間有一個(gè) 值， 此時(shí)過濾機(jī)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 。0.36m3/s四、問答題（每題3分）1、影響

16、回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)生產(chǎn)能力的因素有哪些？（過濾介質(zhì)阻力可忽略）當(dāng)過濾介質(zhì)阻力可忽略時(shí) 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(qiáng)及處理物料的濃度及特性。2、有一旋風(fēng)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(gè)完全相同的旋風(fēng)分離器，有人建議將這臺(tái)備用的旋風(fēng)分離器與正在用的那一臺(tái)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?yàn)樗俣冉档?，離心慣性力減小，使除塵效率下降。3、恒壓過濾時(shí)，如加大操作壓力或提高濾漿溫度，過濾速率會(huì)發(fā)生什么變化？為什么？由dq/dt=p/r(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

17、率增大。4、臨界直徑dc 及分割直徑d50 ，可以表示旋風(fēng)分離器的分離性能，回答dc 與d50 的含義是什么？ dc旋風(fēng)分離器的分離分離顆粒最小直徑; d50分離效率50%時(shí)顆粒直徑5、由過濾基本方程dq/dt=p/r(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)（、）及濾餅特性（r）；操作參數(shù)p；設(shè)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(jì)算題（每題10分）1、某板框過濾機(jī)框空的長、寬、厚為250mm×250mm×20mm,框數(shù)為8, 以此過濾機(jī)恒壓過濾某懸浮液

18、,測得過濾時(shí)間為8.75min與15min時(shí)的濾液量分別為0.15m3及0.20m3，試計(jì)算過濾常數(shù)K。解：過濾面積A = 8×2×0.25×0.25 = 1.0 m2 （2分）已知: 1 = 8.75 min V1 = 0.15 m3 2 = 15 min V2 = 0.20 m3 V2+2VVe = KA2 （4分） 可得 0.152+2×0.15Ve = K×12×8.75 (1) 0.202+2×0.20Ve = K×12×15 (2) (1)、(2)式聯(lián)立,解得 K = 0.0030 m2/mi

19、n = 5.0×10-5 m2/s （4分）2、以板框壓濾機(jī)恒壓過濾某懸浮液，過濾面積10m2，操作壓差1.96×105 Pa。每一循環(huán)過濾15min得濾液2.91m3。過濾介質(zhì)阻力不計(jì)。(1) 該機(jī)生產(chǎn)能力為4.8m3/h濾液，求洗滌、裝拆總共需要的時(shí)間及過濾常數(shù)K。(2) 若壓差降至9.81×104Pa，過濾時(shí)間及過濾量不變，其他條件不變，需多大過濾面積？設(shè)濾餅不可壓縮。(3)如改用回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)，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) V2=KA2 即 2.912=K×102×15 K=5.65×

20、10-3 m2/min又 Q= V/ 即 4.8/60=2.91/（15+w+D） w+D=21.4 min （4分）（2）V2=KA2 A2= V2/K （4分）（3）Q=4.8/60=0.2×n （n-r/min） n=0.4 r/min （2分）3、用某葉濾機(jī)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1.31m3；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(shí)間是多少?(2)若濾餅洗滌與輔助時(shí)間共45min,其生產(chǎn)能力是多少?（以每小時(shí)得的濾餅體積

21、計(jì)）解：(1) V2 + 2VVe = KA2t 由題意得 1.312 + 2×1.31Ve = KA2×10 (a)1.9052 + 2×1.905Ve = KA2×20 (b) (a)、(b)聯(lián)立,解得 KA2= 0.2076 m6/min,Ve = 0.1374 m3 （3分） 又 A = 10×2×0.812 = 13.12m2 過濾終了時(shí),共得濾液量VE = 13.12×0.021/0.1 = 2.755 m3由 2.7552 + 2×2.755×0.1374 = 0.2076tE,tE = 4

22、0.2 min （3分）(2) 生產(chǎn)能力 = nVE /(tE+tw+t輔) = 0.1×2.755/(40.2+45) =3.23×10-3 m3/min = 0.194 m3/h(濾餅) （4分）4、在3×105Pa的壓強(qiáng)差下對鈦白粉在水中的懸浮液進(jìn)行過濾實(shí)驗(yàn)，測得過濾常數(shù)K=5×10-5m2/s、qe=0.01m3/m2，又測得濾餅體積與濾液體積之比v=0.08?，F(xiàn)擬用有38個(gè)框的BMY50/810-25型板框壓濾機(jī)處理此料漿，過濾推動(dòng)力及所用濾布也與實(shí)驗(yàn)用的相同。試求：（1）過濾至框內(nèi)全部充滿濾渣所需的時(shí)間；（2）過濾完畢，以相當(dāng)于濾液量1/10的清水進(jìn)行洗滌，求洗滌時(shí)間；（3）若每次卸渣、重裝等全部輔助操作共需15min，求每臺(tái)過濾機(jī)的生產(chǎn)能力（以每小時(shí)平均可得多少（m3）濾餅計(jì)）。解：（1）所需過濾時(shí)間A=0.812×2×38=49.86m2Vc=0.812×0.025×38=0.6233m2 （4分）（2）洗滌時(shí)間 （4分） （3）生產(chǎn)能力 （濾餅）/h （2分）5、用板框過濾機(jī)過濾某懸浮液，一個(gè)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(gè)周期內(nèi)共用去