經(jīng)典化工原理考試題及答案

1、化工原理考試題及答案第三章 非均相分離姓名_班級_學(xué)號_成績_一、填空題：1.（2分）懸浮液屬液態(tài)非均相物系，其中分散內(nèi)相是指_；分散外相是指 _。 *答案* 固體微粒， 包圍在微粒周圍的液體2.（3分）懸浮在靜止流體中的固體微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降時，會受到_三個力的作用。當(dāng)此三個力的_時，微粒即作勻速沉降運動。此時微粒相對于流體的運動速度，稱為_ 。 *答案* 重力、阻力、浮力 代數(shù)和為零 沉降速度3.（2分）自由沉降是 _ 。 *答案* 沉降過程顆?；ゲ桓蓴_的沉降4.（2分）當(dāng)微粒在介質(zhì)中作自由沉降時，若粒子沉降的Rep相同時，球形度越大的微粒，介質(zhì)阻力系數(shù)越_ 。球形粒子

2、的球形度為_ 。 *答案* 小 15.（2分）沉降操作是使懸浮在流體中的固體微粒，在 _力或_力的作用下，沿受力方向發(fā)生運動而_ ，從而與流體分離的過程。 *答案* 重 離心 沉積6.（3分）球形粒子在介質(zhì)中自由沉降時，勻速沉降的條件是_ 。滯流沉降時，其阻力系數(shù)=_. *答案* 粒子所受合力的代數(shù)和為零 24/ Rep7.（2分）降塵寶做成多層的目的是_ 。 *答案* 增大沉降面積，提高生產(chǎn)能力。8.（3分）氣體的凈制按操作原理可分為_ _.旋風(fēng)分離器屬_ 。 *答案* 重力沉降、離心沉降、過濾 離心沉降9.（2分）過濾是一種分離懸浮在_的操作。 *答案* 液體或氣體中固體微粒10.（2分）

3、過濾速率是指_ 。在恒壓過濾時，過濾速率將隨操作的進(jìn)行而逐漸_ 。 *答案* 單位時間內(nèi)通過單位面積的濾液體積 變慢11.（2分）懸浮液中加入助濾劑進(jìn)行過濾的目的是_ _。 *答案* 在濾餅中形成骨架，使濾渣疏松，孔隙率加大，濾液得以暢流12.（2分）過濾阻力由兩方面因素決定：一方面是濾液本身的性質(zhì)，即其_；另一方面是濾渣層本身的性質(zhì)，即_ 。 *答案* L 13.（2分）板框壓濾機每個操作循環(huán)由_五個階段組成。 *答案* 裝合板框、過濾、洗滌、卸渣、整理14.（4分）板框壓濾機主要由_，三種板按 _的順序排列組成。 *答案* 濾板、濾框、主梁（或支架）壓緊裝置等組成 12321232115.

4、（3分）某板框壓濾機的框的尺寸為：長×寬×厚=810×810×25 mm，若該機有10塊框，其過濾面積約為_ m。 *答案* 13.1216.（4分）板框壓濾機采用橫穿洗滌濾渣，此時洗穿過_層濾布及_個濾框厚度的濾渣，流經(jīng)過長度約為過濾終了濾液流動路程的_倍，而供洗液流通的面積又僅為過濾面積的_。 *答案* 二; 一; 二 ; 二分之一17.（3分） 轉(zhuǎn)鼓真空過濾機，轉(zhuǎn)鼓每旋轉(zhuǎn)一周，過濾面積，的任一部分都順次經(jīng)歷_等五個階段。 *答案* 過濾、吸干、洗滌、吹松、卸渣18.（3分）離心分離因數(shù)是指_。為了提高離心機的分離效率，通常使離心機的_增高，而將它的

5、_減少。 *答案* 物料在離心力場中所受的離心力與重力之比; 轉(zhuǎn)速 直徑適當(dāng)19.（2分）離心機的分離因數(shù)越大，則分離效果越_；要提高離心機的分離效果，一般采用_的離心機。 *答案* 好 ; 高轉(zhuǎn)速 ; 小直徑20.（3分）某懸浮液在離心機內(nèi)進(jìn)行離心分離時，若微粒的離心加速度達(dá)到9807m.s，則離心機的分離因數(shù)等于_。 *答案* 1000二、選擇題：1.（2分）欲提高降塵寶的生產(chǎn)能力，主要的措施是（ ）。 A. 提高降塵寶的高度； B. 延長沉降時間； C. 增大沉降面積 *答案* C 2.（2分）為使離心機有較大的分離因數(shù)和保證轉(zhuǎn)鼓有關(guān)足夠的機械強度，應(yīng)采用（ ）的轉(zhuǎn)鼓。 A. 高轉(zhuǎn)速、大

6、直徑； B. 高轉(zhuǎn)速、小直徑； C. 低轉(zhuǎn)速、大直徑； D. 低轉(zhuǎn)速，小直徑； *答案* B 3.（2分）用板框壓濾機恒壓過濾某一濾漿（濾渣為不可壓縮，且忽略介質(zhì)阻力），若過濾時間相同，要使其得到的濾液量增加一倍的方法有（ ）。 A. 將過濾面積增加一倍； B. 將過濾壓差增加一倍； C. 將濾漿溫度到高一倍。 *答案* A 4.（2分）板框壓濾機組合時應(yīng)將板、框按（ ）順序置于機架上。 A. 123123123； B. 123212321； C. 31212123 *答案* B 5.（2分）有一高溫含塵氣流，塵粒的平均直徑在23m，現(xiàn)要達(dá)到較好的除塵效果，可采（ ）的除塵設(shè)備。 A. 降塵室

7、； B. 旋風(fēng)分離器； C. 濕法除塵； D. 袋濾器 *答案* C 6.（2分）當(dāng)固體微粒在大氣中沉降是層流區(qū)域時，以（ ）的大小對沉降速度的影響最為顯著。 A. 顆粒密度； B. 空氣粘度； C. 顆粒直徑 *答案* C 7.（2分）臥式刮刀卸料離心機按操作原理分應(yīng)屬于（ ）離心機。 A. 沉降式 B. 過濾式 C. 分離式 *答案* B 8.（2分）分離效率最高的氣體凈制設(shè)備是（ ）。 A. 袋濾器； B. 文丘里除塵器； C. 泡沫除塵器 *答案* A 9.（2分） 若氣體中所含微粒的最小直徑為1m，并含有少量水分，現(xiàn)要將此氣體進(jìn)行凈制，并希望分離效率達(dá)99%，則應(yīng)選用（ ）。 A.

8、袋濾器； B. 文丘里除塵器； C. 泡沫除塵器 *答案* B 10.（2分）當(dāng)微粒與流體的相對運動屬于滯流時，旋轉(zhuǎn)半徑為1m,切線速度為20m.s,同一微粒在上述條件下的離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 11.（2分） 為提高旋風(fēng)分離器的效率，當(dāng)氣體處理量較大時，應(yīng)采用（ ）。 A. 幾個小直徑的分離器并聯(lián)； B. 大直徑的分離 ； C. 幾個小直徑的分離器串聯(lián)。 *答案* A 12.（2分）顆粒的重力沉降在層流區(qū)域時，塵氣的除塵以（ ）為好。 A. 冷卻后進(jìn)行； B. 加熱后進(jìn)行； C. 不必?fù)Q熱，馬上進(jìn)行分離。 *答案*

9、 A 13.（2分）旋風(fēng)分離器的臨界粒徑是指能完全分離出來的（ ）粒徑。 A. 最??； B. 最大； C. 平均； *答案* A 14.（2分）旋風(fēng)分離器主要是利用（ ）的作用使顆粒沉降而達(dá)到分離。 A. 重力； B. 慣性離心力； C. 靜電場 *答案* B 15.（2分）離心機的分離因數(shù)愈大，表明它的分離能力愈（ ）。 A. 差； B. 強； C. 低 *答案* B 16.（2分）恒壓過濾時過濾速率隨過程的進(jìn)行而不斷（ ）。 A. 加快； B. 減慢； C. 不變 *答案* B 17.（2分）要使微粒從氣流中除去的條件，必須使微粒在降塵室內(nèi)的停留時間（ ）微粒的沉降時間。 A. ； B.

10、； C. ； D. *答案* A 18.（2分） 板框過濾機采用橫穿法洗滌濾渣時，若洗滌壓差等于最終過濾壓差，洗滌液粘度等于濾液粘度，則其洗滌速率為過濾終了速率的（ ）倍。 A. 1； B. 0.5； C. 0.25 *答案* C 19.（2分）現(xiàn)有一乳濁液要進(jìn)行分離操作，可采用（ ）。 A. 沉降器； B. 三足式離心機； C. 碟式離心機。 *答案* C 20.（2分）含塵氣體中的塵粒稱為（ ）。 A. 連續(xù)相； B. 分散相； C. 非均相。 *答案* B 三、判斷題：1.（2分）離心機的分離因數(shù)愈大，表明它的分離能力愈強。（ ） *答案* 2.（2分）通過旋風(fēng)分離器能夠完全分離出來的最

11、大顆粒直徑，稱臨界顆粒直徑。（ ） *答案* ×3.（2分）固體顆粒在大氣中沉防是層流區(qū)域時，以顆粒直徑的大小對沉降速度的影響最為顯著。（ ） *答案* 4.（2分）旋風(fēng)分離器是利用慣性離心力作用來凈制氣的設(shè)備。（ ） *答案* 5.（2分）若洗滌壓差與過濾壓差相等，洗水粘度與濾液粘度相同時，對轉(zhuǎn)筒真空過濾機來說，洗滌速率=過濾未速度。（ ） *答案* 6.（2分）沉降器的生產(chǎn)能力與沉降高度有關(guān)。（ ） *答案* ×7.（2分）恒壓過濾過程的過濾速度是恒定的。（ ） *答案* ×8.（2分）要使固體顆粒在沉降器內(nèi)從流體中分離出來，顆粒沉降所需要的時間必須大于顆粒在

12、器內(nèi)的停留時間。（ ） *答案* ×9.（2分） 為提高旋風(fēng)分離器的分離效率，當(dāng)氣體處理量大時，解決的方法有：一是用幾個直徑小的分離器并聯(lián)操作。（ ） *答案* 10.（2分）在氣一固分離過程，為了增大沉降速度U，必須使氣體的溫度升高。（ ） *答案* ×11.（2分）顆粒的自由沉降速度U小于擾沉降速度。（ ） *答案* ×12.（2分） 通常氣體的凈制宜在低溫下進(jìn)行；（ ）而懸浮液的分離宜在高溫下進(jìn)行。（ ） *答案* 13.（2分）粒子的離心沉降速度與重力沉降速度一樣，是一個不變值。（ ） *答案* ×14.（2分） 做板框壓濾機的過濾實驗時，濾液的

13、流動路線與洗水的流動路線是相同的。（ ） *答案* ×15.（2分）板框壓濾機采用橫穿法洗滌時，若洗滌壓差=最終過濾壓差，洗滌液粘度=濾液粘度，則其洗滌速率=1/4過濾終了速率。（ ） *答案* 16.（2分）物料在離心機內(nèi)進(jìn)行分離時，其離心加速度與重力加速度的比值，稱為離心分離因數(shù)。（ ） *答案* 17.（2分）濾渣的比阻越大，說明越容易過濾。（ ） *答案* ×18.（2分）恒壓過濾時過濾速率隨過程的進(jìn)行不斷下降。（ ） *答案* 19.（2分）袋濾器可用于除去含微粒直徑小至1m的濕氣體的凈制。（ ） *答案* ×20.（2分）欲提高降塵室的生產(chǎn)能力一倍，應(yīng)

14、將降塵室的高度增加一倍。（ ） *答案* ×四、問答題：1.（8分）為什么工業(yè)上氣體的除塵常放在冷卻之后進(jìn)行？而在懸浮液的過濾分離中，濾漿卻不宜在冷卻后才進(jìn)行過濾？ *答案* 由沉降公式u=d()g/(18)可見，U與成反比，對于氣體溫度升,高其粘度增大，溫度下降，粘度減少。所以對氣體的除塵常放在冷卻后進(jìn)行，這樣可增大沉降速度U。而懸浮液的過濾，過濾速率為dv/(Adq)=P/(rL)，即粘度為過濾阻力。當(dāng)懸浮液的溫度降低時，粘度卻增大，為提高過濾速率，所以不宜冷卻后過濾。2.（8分）試分析提高過濾速率的因素？ *答案* 過濾速率為dv/Ad=P/rL推動力/阻力提高過濾速率的方法有

15、： （1）提高推動力P，即增加液柱壓力；增大懸浮液上面壓力；在過濾介質(zhì)下面抽真空。 （2）降低阻力，即提高溫度使粘度下降；適當(dāng)控制濾渣厚度；必要時可加助濾劑。3.（8分） 影響重力沉降速度的主要因素是什么？為了增大沉降速度以提高除塵器的生產(chǎn)能力，你認(rèn)為可以采取什么措施？ *答案* 由重力沉降式U=d(s-)g/(18)可見，影響重力沉降速度U的主要是d和（Ud，U1/，為提高U，在條件允許的情況下，可用濕法增大顆粒直徑。這樣可大大增大U，較可行的辦法是讓含塵氣體先冷卻，使其粘度下降，也可使U增大。4.（8分）為什么旋風(fēng)分離器的直徑D不宜太大？當(dāng)處理的含塵氣體量大時，采用旋風(fēng)分高器除塵，要達(dá)到工

16、業(yè)要求的分離效果，應(yīng)采取什么措施？ *答案* 旋風(fēng)分離器的臨界直徑d=(9B/NU)，可見D時，B也（B=D/4），此時d也，則分離效率，為提高分離效率，不宜采用D太大的分離器。為果氣體處理大時，可采用幾個小直徑的旋風(fēng)分離器并聯(lián)操作，這樣則可達(dá)到要求的分離效果。5.（8分）為什么板框壓濾機洗滌速率近似等于過濾終了時過濾速率的四分之一倍？ *答案* 由于洗滌液通過兩層過濾介質(zhì)和整層濾渣層的厚度，而過濾終了時濾液只通過一層過濾介質(zhì)和濾渣層厚度的一半，即洗滌液流動距離比濾液長1倍，其阻力也就大1倍，故（dv/dq)w就慢了0.5倍；又因洗滌液的流通面積此濾液的流通面積少1倍，這樣（dv/dq)w又慢

17、了0.5?；谏鲜鰞蓚€原因，故當(dāng)洗滌壓差與過濾終了時壓差相同時，且洗滌液的粘度與濾液粘度相近時，則（dv/d)w(1/4)(dv/d)6影響顆粒沉降速度的因素都有哪些？答：影響顆粒沉降速度包括如下幾個方面：顆粒的因素：尺寸、形狀、密度、是否變形等；介質(zhì)的因素：流體的狀態(tài)（氣體還是液體）、密度、粘度等；環(huán)境因素：溫度（影響、）、壓力、顆粒的濃度（濃度大到一定程度使發(fā)生干擾沉降）等設(shè)備因素：體現(xiàn)為壁效應(yīng)。7多層沉降室和旋風(fēng)分離器組設(shè)計的依據(jù)是什么？答：（1）多層沉降室設(shè)計的依據(jù)是沉降室生產(chǎn)能力的表達(dá)式，即VS=blut根據(jù)此式，VS與設(shè)備高度無關(guān)，而只是底面積bl和ut的函數(shù)。對指定的顆粒，在設(shè)備

18、總高度不變條件下，設(shè)備n層水平隔板，即使底面積增加nbl倍，從而使生產(chǎn)能力達(dá)到原來的（n1）倍。如果生產(chǎn)能力保持不變，多層降塵室可使更小的顆粒得以分離，提高除塵效率。（2）旋風(fēng)分離組設(shè)計的依據(jù)是臨界粒徑定義式，即當(dāng)顆粒尺寸及介質(zhì)被指定之后，B的減小可使dc降低，即分離效果提高。B和旋風(fēng)分離器的直徑成一定比例。在要求生產(chǎn)能力比較大時，采用若干個小旋風(fēng)分離器，在保證生產(chǎn)能力前提下，提高了除塵效果。8若分別采用下列各項措施，試分析轉(zhuǎn)筒過濾機的生產(chǎn)能力將如何變化。已知濾布阻力可以忽略，濾餅不可壓縮。轉(zhuǎn)筒尺寸按比例增大50。答：根據(jù)題給條件，轉(zhuǎn)筒真空過濾機生產(chǎn)能力的表達(dá)式為而A=DL轉(zhuǎn)筒尺寸按比例增大5

19、0。新設(shè)備的過濾面積為A=(1.5)2A=2.25A即生產(chǎn)能力為原來的2.25倍，凈增125，需要換設(shè)備。9若分別采用下列各項措施，試分析轉(zhuǎn)筒過濾機的生產(chǎn)能力將如何變化。已知濾布阻力可以忽略，轉(zhuǎn)筒浸沒度增大50。答：根據(jù)題給條件，轉(zhuǎn)筒真空過濾機生產(chǎn)能力的表達(dá)式為而A=DL轉(zhuǎn)筒浸沒度增大50即生產(chǎn)能力凈增22.5。增大浸沒度不利于洗滌。10若分別采用下列各項措施，試分析轉(zhuǎn)筒過濾機的生產(chǎn)能力將如何變化。已知濾布阻力可以忽略，操作真空度增大50。答：根據(jù)題給條件，轉(zhuǎn)筒真空過濾機生產(chǎn)能力的表達(dá)式為而A=DL操作真空度增大50增大真空度使 為原來的1.5倍，則效果同加大浸沒度50，即生產(chǎn)能力提高了22.

20、5。加大真空度受操作溫度及原來真空度大小的制約。11若分別采用下列各項措施，試分析轉(zhuǎn)筒過濾機的生產(chǎn)能力將如何變化。已知濾布阻力可以忽略，轉(zhuǎn)速增大50。濾漿中固體的體積分率由10提高至15。Xv的加大使v加大，兩種工況下的v分別為(a)則 即生產(chǎn)能力（以濾液體積計）下降25.4712若分別采用下列各項措施，試分析轉(zhuǎn)筒過濾機的生產(chǎn)能力將如何變化。已知濾布阻力可以忽略，濾漿中固相體積分率由10增稠至15，已知濾餅中固相體積分率為60。根據(jù)題給條件，轉(zhuǎn)筒真空過濾機生產(chǎn)能力的表達(dá)式為而A=DL升溫，使濾液粘度減小50。再分析上述各種措施的可行性。升溫，使粘度下降50。答：根據(jù)題給條件，轉(zhuǎn)筒真空過濾機生產(chǎn)

21、能力的表達(dá)式為而A=DL 由式a可知 則 即可使生產(chǎn)能力提高41.4。但溫度提高，將使真空度難以保持。工業(yè)生產(chǎn)中，欲提高生產(chǎn)能力，往往是幾個方法的組合。13何謂流化質(zhì)量？提高流化質(zhì)量的措施有哪些？答：流化質(zhì)量是指流化床均勻的程度，即氣體分布和氣固接觸的均勻程度。提高流化質(zhì)量的著眼點在于抑制聚式流化床內(nèi)在不穩(wěn)定性，即抑制床層中空穴所引發(fā)的溝流、節(jié)涌現(xiàn)象。（1）分布板應(yīng)有足夠的流動阻力。一般其值 ，絕對值不低于3.5kPa。（2）設(shè)置床層的內(nèi)部構(gòu)件。包括擋網(wǎng)、擋板、垂直管束等。為減小床層的軸向溫度差，擋板直徑應(yīng)略小于設(shè)備直徑，使固體顆粒能夠進(jìn)行循環(huán)流動。（3）采用小粒徑、寬分布的顆粒，細(xì)粉能起到“

22、潤滑”作用，可提高流化質(zhì)量。（4）細(xì)顆粒高氣速流化床提供氣固兩相較大的接觸面積，改善兩相接觸的均勻性，同時高氣速可減小設(shè)備尺寸。五、計算題：3-1 某燒堿廠擬采用重力沉降凈化粗鹽水，粗鹽水密度為黏度為，其中固體顆?？梢暈榍蛐?，密度取。求直徑為顆粒的沉降速度。解：在沉降區(qū)域未知的情況下，先假設(shè)沉降處于層流區(qū)，應(yīng)用斯托克斯公式： 校核流型 層流區(qū)假設(shè)成立，即為所求。3-2 某燒堿廠擬采用重力沉降凈化粗鹽水，粗鹽水密度為黏度為，其中固體顆?？梢暈榍蛐危芏热?。沉降速度為的顆粒直徑。解：假設(shè)沉降在層流區(qū)，。 校核流型 原假設(shè)不成立。設(shè)沉降為過渡區(qū)。 校核流型 過渡區(qū)假設(shè)成立，即為所求。3-3 長3m、

23、寬2.4m、高2m的降塵室與鍋爐煙氣排出口相接。操作條件下，鍋爐煙氣量為，氣體密度為，黏度為，飛灰可看作球型顆粒，密度為。求臨界直徑。解： 假設(shè)沉降處于層流區(qū)， 校核流型 故即為所求。3-4 長3m、寬2.4m、高2m的降塵室與鍋爐煙氣排出口相接。操作條件下，鍋爐煙氣量為，氣體密度為，黏度為，飛灰可看作球型顆粒，密度為。要求以上飛灰完全被分離下來，鍋爐的煙氣量不得超過多少。解：已知，由上題知沉降必在層流區(qū)。 校核氣流速度： 3-5 過濾固相濃度的碳酸鈣懸浮液，顆粒的真實密度，清液密度，濾餅含液量，求濾餅與濾液的體積比。解： 設(shè)濾餅的表現(xiàn)密度為,，且顆粒與液體均不可壓縮，則根據(jù)總體積為分體積之和

24、的關(guān)系，可得： 所以：每獲得濾液，應(yīng)處理的懸浮液體積為，其中固體顆粒的質(zhì)量為：每獲得濾液得到的濾餅質(zhì)量為，其中固體顆粒的質(zhì)量為：射固體顆粒全部被截留，則，有將已知值代入上式：濾餅/濾液。3-6 過濾面積為的轉(zhuǎn)股真空過濾機，操作真空度為，浸沒度為1/3，每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)為0.18。操作條件下的過濾常數(shù)為，為，求。 解： 3-7 一填充床含有不同大小的顆粒，計的占15%，的占25%，的占40%，的占20%，以上均為質(zhì)量百分率。設(shè)球型度均為0.74,試計算平均等比表面積當(dāng)量直徑。解：篩分法得到的顆粒尺寸為等比表面積當(dāng)量直徑，則平均等比表面積當(dāng)量直徑為3-8 以圓柱形煙囪高，直徑，當(dāng)風(fēng)以每小時橫向掠過時，試

25、求拽力系數(shù)與該煙囪所受的拽力，設(shè)空氣溫度。解： 空氣：， 空氣的流速： 查拽力系數(shù)圖，對圓柱體拽力：3-9 密度為的圓球在的水中沉浮，試求其在服從斯托克斯范圍內(nèi)的最大直徑和最大沉降速度。 解：水：， 顆粒： 在斯托克斯定律范圍內(nèi)： 即 取，則 又 3-10 一種測定黏度的儀器由一鋼球和玻璃筒組成。測試是筒內(nèi)裝被測液體，記錄鋼球下落一定距離的時間，球的直徑為，下落距離為，測試一種糖漿時，記下的時間間隔為，此糖漿的密度為，鋼球的密度為，求此糖漿的黏度。 解：鋼球的沉降速度： 設(shè)沉降處于層流區(qū)，根據(jù)斯托克斯定律： 核 所以，假設(shè)在層流區(qū)沉降正確，糖漿的黏度為。 3-11 試求密度為的球型粒子在空氣中自由沉降室服從斯托克斯定律的最大粒徑。 解：空氣：， 當(dāng)時， 3-12 試求密度為的球型粒子在空氣中自由沉降室服從牛頓定律的最小顆粒直徑。 解：空氣：， 服從牛頓定律的最小顆粒直徑： 同時 3-13 某懸浮液在以過濾面積為的恒壓壓濾機內(nèi)進(jìn)行試驗，所用真空度為柱，在十分鐘內(nèi)獲得濾液為，求過濾常數(shù)及。（濾餅不可壓縮，濾布阻力不計） 解：因濾布阻力不計，則過濾常數(shù)為 又濾餅不可壓縮，