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化工原理试题-非均相物系的分离


化工原理试题(附答案)

姓名 _________

班级 _________

学号 __________

一、填空题: 1.( 2 分) 题号 3001 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 悬 浮 液 属 液 态 非 均 相 物 系 , 其 中 分 散 内 相 是 指 -----------------------------------------____________; 分散外相是指 ______________________________。 ***答案*** 固体微粒_________________ 包围在微粒周围的液体 2.( 3 分) 题号 3002 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下,沿重力方向作自由沿降时,会受到 _____________三个力的作用。当此三个力的______________时,微粒即作匀速沉降运动。 此时微 粒相对于流体的运动速度,称为____________ 。 ***答案*** 重力、阻力、浮力 代数和为零 沉降速度 3.( 2 分) 题号 3003 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 自由沉降是 ___________________________________ 。 ***答案*** 沉降过程颗粒互不干扰的沉降 4.( 2 分) 题号 3004 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 当粒正在介质中作自由沉降,若粒子沉降的 Rep 相同时,球形度越大的粒正,介质阻 力系数越 ________ 。球形粒子的球形度为_________ 。 ***答案*** 小 1 5.( 2 分) 题号 3005 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒,在 ______ 力或__________力的 作用下,沿受力 方向发生运动而___________ ,从而与流体分离的过程。 ***答案*** 重 离心 沉积 6.( 3 分) 题号 3006 第 3 章 知识点: 100 难度: 中 球形粒子在介质中自由沉降时, 匀速沉降的条件是________________________ 。 滞流 沉降时, 其阻力系数=-_______________________。 ***答案*** 粒子所受合力的代数和为零 24/ Rep 7.( 2 分) 题号 3007 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 降尘宝做成多层的目的是___________________

________________ 。 ***答案*** 增大沉降面积,提高生产能力。 8.( 3 分) 题号 3008 第 3 章 知识点: 123 难度: 易 气体的净制按操作原理可分为___________________________ __________________ 。 旋风分离器属____________________ 。 ***答案*** 重力沉降、离心沉降、过滤 离心沉降 9.( 2 分) 题号 3009 第 3 章 知识点: 300 难度: 易 过滤是一种分离悬浮在_________________________的操作。 ***答案*** 液体或气体中固体微粒 10.( 2 分) 题号 3010 第 3 章 知识点: 300 难度: 易 过滤速率是指___________________________ 。 在恒压过滤时, 过滤速率将随操作的 进行而逐 渐__________ 。 ***答案*** 单位时间内通过单位面积的滤液体积 变慢 11.( 2 分) 题号 3011 第 3 章 知识点: 300 难度: 中 悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是_________________ ___________ 。 ***答案*** 使滤渣疏松,滤液得以畅流 12.( 2 分) 题号 3012 第 3 章 知识点: 300 难度: 较难 过滤阻力由两方面因素决定:一方面是滤液本身的性质,即其____________ ;另一方 面是滤渣层 本身的性质,即_____________ 。 ***答案*** -----? γL 13.( 2 分) 题号 3013 第 3 章 知识点: 300 难度: 中 板框压滤机每个操作循环由___________________ ________________五个阶段组成。 ***答案*** 装合板框、过滤、洗涤、卸渣、整理 14.( 4 分) 题号 3014 第 3 章 知识点: 300 难度: 较难 板框压滤机主要由________________________________ ____________,三种板按 __________的顺序排列组成。 ***答案*** 滤板、滤框、主梁(或支架)压紧装置等组成 1—2—3—2—1—2—3—2—1 15.( 3 分) 题号 3015 第 3 章 知识点: 300 难度: 中 某板框压滤机的框的尺寸为:长×宽×厚=810×810×25 mm,若该机有 10 块框,其 过滤面积约

为_________________ m2。 ***答案*** 13.12 16.( 4 分) 题号 3016 第 3 章 知识点: 300 难度: 较难 板框压滤机采用横穿洗涤滤渣,此时洗穿过____次滤布及____个滤框厚度的滤渣,流 经过长度约 为过滤终了滤液流动路程的____倍,而供洗液流通的面积又仅为过滤面积的____。 ***答案*** 二; 一; 二 ; 二分之一 17.( 3 分) 题号 3017 第 3 章 知识点: 300 难度: 易 转鼓真空过滤机,转鼓每旋转一周,过滤面积,的任一部分都顺次经历 ___________________________________________ 等五个阶段。 ***答案*** 过滤、吸干、洗涤、吹松、滤布复原 18.( 3 分) 题号 3018 第 3 章 知识点: 400 难度: 中 离心分离因数是指_____________________________________ _____________ 。 为了提高离心机的分离效率,通常使离心机的___________增高,而将它的________ 减少。 ***答案*** 物料在离心力场中所受的离心力与重力之比; 转速 直径适当 19.( 2 分) 题号 3019 第 3 章 知识点: 400 难度: 中 离心机的分离因数越大,则分离效果越__________;要提高离心机的分离效果,一般 采用 ________________的离心机。 ***答案*** 好 ; 高转速 ; 小直径 20.( 3 分) 题号 3020 第 3 章 知识点: 400 难度: 中 某悬浮液在离心机内进行离心分离时,若微粒的离心加速度达到 9807m.s-2,则离心 机的分离因 数等于__________。 ***答案*** 1000 21.( 2 分) 题号 3021 第 3 章 知识点: 400 难度: 易 按操作原理分类,离心机可分为________、_____________、______________ 三类。 ***答案*** 沉降式、过滤式、分离式 22.( 3 分) 题号 3022 第 3 章 知识点: 250 难度: 易 旋风分离器是利用______________净制气体的设备,它一般可除去尘气中直径在 ___________μm 的尘粒,当尘气中尘粒直径小于 5μm 时,可采用 ____________________________________。 ***答案*** 离心力的作用 ≥5 袋滤器、文丘里除尘器,泡沫除尘器

23.( 2 分) 题号 3023 第 3 章 知识点: 125 难度: 易 含尘气体中尘粒直径压 75um 以上的, 一般应选用___________除尘; 若尘粒直径在 5um 以上,可 选用_________或___________;尘粒直径在 1um 以下的,可选用__________。 ***答案*** 降尘宝 旋风分离器 泡沫除尘器 袋滤器 24.( 4 分) 题号 3024 第 3 章 知识点: 140 难度: 较难 设离心机转鼓直径为 1m,转速 n=600 1/min,则在其中沉降的同一微粒,比在重 力沉降器内沉 降的速度快____________倍。 ***答案*** 201 25.( 2 分) 题号 3025 第 3 章 知识点: 300 难度: 易 板框压滤机洗涤速率是过滤终了过滤速率的____________倍。 ***答案*** 四分之一 26.( 2 分) 题号 3026 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 在液一固分离过程,为了增大沉降速度 Ut,必须使液体的温度___________ 。 ***答案*** 降低 二、选择题: 1.( 2 分) 题号 3027 第 3 章 知识点: 250 难度: 易 通常悬浮液的分离宜在( )下进行,气体的净制宜在( )下进行。 A、高温; B、低温;C、常温 ***答案*** (A) (B) 2.( 2 分) 题号 3028 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 欲提高降尘宝的生产能力,主要的措施是( ) 。 A、提高降尘宝的高度;B、延长沉降时间;C、增大沉降面积 ***答案*** (C) 3.( 2 分) 题号 3029 第 3 章 知识点: 400 难度: 易 为使离心机有较大的分离因数和保证转鼓有关足够的机械强度,应采用( ) 的转鼓。 A、高转速、大直径; B、高转速、小直径; C、低转速、大直径; D、低转速,小直径; ***答案*** (B) 4.( 2 分) 题号 3030 第 3 章 知识点: 300 难度: 易 用板框压滤机恒压过滤某一滤浆(滤渣为不可压缩,且忽略介质阻力) ,若过滤时间相 同,要使 其得到的滤液量增加一倍的方法有( ) 。 A、将过滤面积增加一倍;B、将过滤压差增加一倍;C、将滤浆温度到高一倍。 ***答案***

(A) 5.( 2 分) 题号 3031 第 3 章 知识点: 300 难度: 易 板框压滤机组合时应将板、框按( )顺序置于机架上。 A、123123123……;B、123212321……; C、3121212……3 ***答案*** (B) 6.( 2 分) 题号 3032 第 3 章 知识点: 125 难度: 易 有一高温含尘气流,尘粒的平均直径在 2~3um,现要达到较好的除尘效果,可采 ( )的除尘设备。 A、降尘室;B、旋风分离器;C 湿法除尘;D 袋滤器。 ***答案*** (C) 7.( 2 分) 题号 3033 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 当固体微粒在大气中沉降是层流区域时,以( )的大小对沉降速度的影响最 为显著。 A、颗粒密度;B、空气粘度;C、颗粒直径 ***答案*** (C) 8.( 2 分) 题号 3034 第 3 章 知识点: 400 难度: 易 卧式刮刀卸料离心机按操作原理分应属于( )离心机。 A、袋滤器;B、文丘里除尘器;C、泡沫除尘器 ***答案*** (B) 9.( 2 分) 题号 3035 第 3 章 知识点: 500 难度: 易 分离效率最高的气体净制设备是( ) 。 A、袋滤器; B、文丘里除尘器; C、泡沫除尘器 ***答案*** (A) 10.( 2 分) 题号 3036 第 3 章 知识点: 500 难度: 易 若气体中所含微粒的最小直径为 1mm,并含有少量水分,现要将此气体进行净制,并 希望分离效 率达 99%,则应选用( ) 。 A、袋滤器;B、文丘里除尘器;C、泡沫除尘器 ***答案*** (B) 11.( 2 分) 题号 3037 第 3 章 知识点: 120 难度: 中 当微粒与流体的相对运动属于滞流时,旋转半径为 1m,切线速度为 20m*s-1,同一微 粒在上述条 件下的离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) 12.( 2 分) 题号 3038 第 3 章 知识点: 200 难度: 易

为提高旋风分离器的效率,当气体处理量较大时,应采用( ) 。 A、几个小直径的分离器并联; B、大直径的分离 ;C、几个小直径的分离器串联。 ***答案*** (A) 13.( 2 分) 题号 3039 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 颗粒的重力沉降在层流区域时,尘气的除尘以( )为好。 A、冷却后进行; B、加热后进行; C、不必换热,马上进行分离。 ***答案*** (A) 14.( 2 分) 题号 3040 第 3 章 知识点: 200 难度: 易 旋风分离器的临界粒径是指能完全分离出来的( )粒径。 A、最小; B 最大; C 平均; ***答案*** (A) 15.( 2 分) 题号 3041 第 3 章 知识点: 200 难度: 易 旋风分离器主要是利用( )的作用使颗粒沉降而达到分离。 A、重力; B 惯性离心力; C、静电场 ***答案*** (B) 16.( 2 分) 题号 3042 第 3 章 知识点: 400 难度: 易 离心机的分离因数α愈大,表明它的分离能力愈( ) 。 A、差; B、强; C、低 ***答案*** ( B) 17.( 2 分) 题号 3043 第 3 章 知识点: 300 难度: 易 恒压过滤时过滤速率随过程的进行而不断( ) 。 A、加快; B、减慢; C、不变 ***答案*** (B) 18.( 2 分) 题号 3044 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 要使微粒从气流中除去的条件,必须使微粒在降尘室内的停留时间( )微粒的沉 降时间。 A、≥; B、≤; C、<; D、> ***答案*** (A) 19.( 2 分) 题号 3045 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 球形粒子的球形度Φ( );非球形粒子的球形度Φ( ) 。 A、等于 1; B、小于 1; C、大于 1 ***答案*** (A) (B) 20.( 2 分) 题号 3046 第 3 章 知识点: 300 难度: 中 板框过滤机采用横穿法洗涤滤渣时,若洗涤压差等于最终过滤压差,洗涤液粘度等于 滤液粘度, 则其洗涤速率为过滤终了速率的( )倍。

A、1; ***答案***

B、0.5;

C、0.25

(C) 21.( 2 分) 题号 3047 第 3 章 知识点: 400 难度: 易 现有一乳浊液要进行分离操作,可采用( ) 。 A、沉降器;B、三足式离心机;C、碟式离心机。 ***答案*** (C) 22.( 2 分) 题号 3048 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 介质阻力系数ζ=24/Rep 的适用范围是( ) 。 A、圆柱形微粒;B、球形微粒;C、方形微粒;D、层流区;E 过渡区; F、湍流区 ***答案*** (B) (D) 23.( 2 分) 题号 3049 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 含尘气体中的尘粒称为( ) 。 A、连续相;B、分散相;C、非均相。 ***答案*** (B) 24.( 2 分) 题号 3050 第 3 章 知识点: 300 难度: 易 过滤操作中滤液流动遇到阻力是( ) 。 A、介质阻力;B、滤渣阻力;C、介质和滤渣阻力之和。 ***答案*** (C) 三、判断题: 1.( 2 分) 题号 3051 第 3 章 知识点: 400 难度: 易 离心机的分离因数α愈大,表明它的分离能力愈强。 ( ) ***答案*** (√) 2.( 2 分) 题号 3052 第 3 章 知识点: 200 难度: 易 通过旋风分离器能够完全分离出来的最大颗粒直径,称临界颗粒直径。 ( ) ***答案*** (×) 3.( 2 分) 题号 3053 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 固体颗粒在大气中沉防是层流区域时,以颗粒直径的大小对沉降速度的影响最为显著。 ( ) ***答案*** (√) 一、判断题: 1.( 2 分) 题号 3054 第 3 章 知识点: 200 难度: 易 旋风分离器是利用惯性离心力作用来净制气的设备。 ( ) ***答案*** (√) 2.( 2 分) 题号 3055 第 3 章 知识点: 300 难度: 易 若洗涤压差与过滤压差相等,洗水粘度与滤液粘度相同时,对转筒真空过滤机来说,洗

涤速率=过 滤未速度。 ( ) ***答案*** (√) 3.( 2 分) 题号 3056 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 沉降器的生产能力与沉降高度有关。 ( ) ***答案*** (×) 4.( 2 分) 题号 3057 第 3 章 知识点: 300 难度: 易 恒压过滤过程的过滤速度是恒定的。 ( ) ***答案*** (×) 5.( 2 分) 题号 3058 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 要使固体颗粒在沉降器内从流体中分离出来, 颗粒沉降所需要的时间必须大于颗粒在器 内的停留时 间。 ( ) ***答案*** (×) 6.( 2 分) 题号 3059 第 3 章 知识点: 200 难度: 中 为提高旋风分离器的分离效率,当气体处理量大时,解决的方法有:一是用几个直径小 的分离器并 联操作。 ( )二是采用大直径的分离器。 ( ) ***答案*** (√) (×) 7.( 2 分) 题号 3060 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 在气一固分离过程,为了增大沉降速度 U ?,必须使气体的温度升高。 ( ) ***答案*** (×) 8.( 2 分) 题号 3061 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 颗粒的自由沉降速度 U ?小于扰沉降速度。 ( ) ***答案*** (×) 9.( 2 分) 题号 3062 第 3 章 知识点: 132 难度: 易 通常气体的净制宜在低温下进行; ( )而悬浮液的分离宜在高温下进行。 ( ) ***答案*** (√) (√) 10.( 2 分) 题号 3063 第 3 章 知识点: 120 难度: 易 粒子的离心沉降速度与重力沉降速度一样,是一个不变值。 ( ) ***答案*** (×) 11.( 2 分) 题号 3064 第 3 章 知识点: 300 难度: 易 做板框压滤机的过滤实验时,滤液的流动路线与洗水的流动路线是相同的。 ( ) ***答案*** (×)

12.( 2 分) 题号 3065 第 3 章 知识点: 300 难度: 易 板框压滤机采用横穿法洗涤时,若洗涤压差=最终过滤压差,洗涤液粘度=滤液粘度, 则其洗涤速 率=1/4 过滤终了速率。 ( ) ***答案*** (√) 13.( 2 分) 题号 3066 第 3 章 知识点: 400 难度: 易 物料在离心机内进行分离时, 其离心加速度与重力加速度的比值, 称为离心分离因数。 ( ) ***答案*** (√) 14.( 2 分) 题号 3067 第 3 章 知识点: 300 难度: 中 滤渣的比阻越大,说明越容易过滤。 ( ) ***答案*** (×) 15.( 2 分) 题号 3068 第 3 章 知识点: 300 难度: 易 恒压过滤时过滤速率随过程的进行不断下降。 ( ) ***答案*** (√) 16.( 2 分) 题号 3069 第 3 章 知识点: 500 难度: 易 袋滤器可用于除去含微粒直径小至 1/um 的湿气体的净制。 ( ) ***答案*** (×) 17.( 2 分) 题号 3070 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 欲提高降尘室的生产能力一倍,应将降尘室的高度增加一倍。 ( ) ***答案*** (×) 18.( 2 分) 题号 3071 第 3 章 知识点: 400 难度: 易 为提高离心机的分离效率,通常采用小直径,高转速的转鼓。 ( ) ***答案*** (√) 19.( 2 分) 题号 3072 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 降尘室的生产能力仅与其沉降面积和粒子的沉降速度有关,而与降尘室的高度无关。 ( ) ***答案*** (√) 二、问答题: 1.( 8 分) 题号 3078 第 3 章 知识点: 130 难度: 中 为什么工业上气体的除尘常放在冷却之后进行?而在悬浮液的过滤分离中,滤浆却不 宜在冷却后 才进行过滤? ***答案*** 由沉降公式 u ?=d ??(ρ?-ρ)g/18μ可见, ?与μ成反比, U 对于气体温度升,高其 粘度增大,

温度下降,粘度减少。所以对气体的除尘常放在冷却后进行,这样可增大沉降速度 U ?。 而悬浮液的 过滤,过滤速率为 dv/(Adq)=△P/(rμL),即粘度为过滤阻力。当悬浮液的温度降低时,粘度 却增大, 为提高过滤速率,所以不宜冷却后过滤。 2.( 8 分) 题号 3079 第 3 章 知识点: 300 难度: 易 试分析提高过滤速率的因素? ***答案*** 过滤速率为 dv/Adq=△P/rμL 推动力/阻力提高过滤速率的方法有: (1)提高推动力△P,即增加液柱压力;增大悬浮液上面压力;在介质下面抽真空。 (2)降低阻力,即提高温度使粘度下降;适当控制滤渣厚度;必要时可加助滤剂。 3.( 8 分) 题号 3080 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 影响重力沉降速度的主要因素是什么?为了增大沉降速度以提高除尘器的生产能力, 你 认为可以采 取什么措施? ***答案*** 由重力沉降式 U ?=d ??(ρ?-ρ)g/18μ可见, 影响重力沉降速度 U ?的主要是 dp 和μ (U ??d ? 2, U ??1/μ,为提高 U ?,在条件允许的情况下,可用湿法增大颗粒直径。这样可大大增大 U ?,较可 行的办法是让含尘气体先冷却,使其粘度下降,也可使 U ?增大。 4.( 8 分) 题号 3081 第 3 章 知识点: 200 难度: 中 为什么旋风分离器的直径 D 不宜太大?当处理的含尘气体量大时,采用旋风分高器除 尘,要达到工 业要求的分离效果,应采取什么措施? ***答案*** 旋风分离器的临界直径 d ?=(9μB/πNU ?ρ?)??,可见 D↑时,B 也↑(B=D/4) , 此时 d ?也 ↑,则分离效率η?↑,为提高分离效率,不宜采用 D 太大的分离器。为果气体处理大时, 可采用几 个小直径的旋风分离器并联操作,这样则可达到要求的分离效果。 5.( 8 分) 题号 3082 第 3 章 知识点: 300 难度: 中 为什么板框压滤机洗涤速率近似等于过滤终了时过滤速率的四分之一倍? ***答案*** 由于洗涤液通过两层过滤介质和整层滤渣层的厚度, 而过滤终了时滤液只通过一层过滤 介质和滤渣 层厚度的一半,即洗涤液流动距离比滤液长 1 倍,其阻力也就大 1 倍,故(dv/dq)w 就慢了 0.5 倍;又因 洗涤液的流通面积此滤液的流通面积少 1 倍,这样(dv/dq)w 又慢了 0.5。基于上述两个原 因,故当洗涤 压差与过滤终了时压差相同时, 且洗涤液的粘度与滤液粘度相近时, (dv/dq)w?(1/4)(dv/dq) 则 ? 三、计算题: 1.(18 分) 题号 3083 第 3 章 知识点: 100 难度: 中

某厂准备采用多层隔尘室和旋风分离器串联的气体净制流程来净制温度为 50℃的常压 含尘空气流 4500m ?*h ?(各处密度近似相同) 。若降尘室中隔板长度为 5m,宽度为 2m,气体速度 U=0.5m*s ? 。 固体颗粒在室内的沉降速度 U ?=0.0042m*s ?, 通过旋风分离器的压降不得超过 120mmH ? 0,问 : (1)隔板间的距离为多少 m? (2)隔板层数是多少? (3)现因厂房面积有限,降尘室长度减为 2.5m,对此你认为应采取什么改 进措施未完成此 净制任务? (4)旋风分离器采用 CLT/A 型,试选择合适的型号(见附表性能表) 。 (5)若此气体净制系统还达不到环境保护的排放要求,你认为可采用什么补救措施? 圆 筒 进口气速 U 入 m/s 直 径 12 15 18 型 号 D 压 力 降 △PmmH ? O mm 77 121 174 生 产 能 力 V m ?/h CLT/A-6.0 600 2670 3340 4000 CLT/A-6.0 650 3130 3920 4700 CLT/A-7.0 700 3630 4540 5440 CLT/A-7.50 750 4170 5210 6250 CLT/A-8.0 800 4750 5940 7130 ***答案*** (1) 求 H ∵(L/u)≥(H/u ?)∴H≤u ? L/u=0.004×5/0.5=0.042m (2) 求 n n=V 总/bHu=(4500/3600)/(2×0.042×0.5)=30 层 (3) 当 L=2.5m 时,为完成同样的生产任务,可使层数增加一半,变为 60 层。 (4) 选旋风分离器 r′=PM/RT=(101.3×29)/(8.314×323)=1.09kg*m ? △P 允许≤△P*允许 1.2/P*≤120×1.2/1.09=132mmH ? O 可选用 CLT/A-7.0 型旋风分离器. (5) 若此净制系统达不到净制要求,可在旋风分离器后加袋滤器,进一步除尘,或在旋风分 离器前用 湿法增大颗粒直径(具体可用文丘除尘器) ,使之达到进一步分离。 2.(16 分) 题号 3084 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 某厂准备建一个降尘完来净常压,温度为 40℃的含尘空气流,气体进入降尘完的流速 保持在 0.15m*s ?,而微粒在室内的沉降速度为 0.025m*s ?,现依厂房面积分配,降尘室只允许 做成宽为 3m,高为 2m,高为 2m。问: (1)降尘室的最小长度应为多少 m?

(2)降尘室的最大生产能力为多少标准 m ?*h ?? (3)若因厂房面积有限,降尘室的长度仅允许为你计算的最小长度的一半,你认为应 采取计什么 措施来完成此净制任务? ***答案*** (1)求最小长度 L ∵(L/u)≥(H/u ?)∴L≥(uH/u ?)=0.15×2/0.025=12m (2)最大生产能力 V 标 V 实=Au ?=Lbu ?=12×3×0.025=0.9m ?*s ? V 标=V 实 T ?/T=3240×273/(40+273)=2826m ?*h ? (3)若 L 只能为原来的 0.5 时,为完成同样的生产任务,可在降尘室中间加一隔板。 一、计算题: 1.(18 分) 题号 3085 第 3 章 知识点: 100 难度: 中 有一降尘室,长、宽、高分别为 11×6×4m,沿沉降室高度的中间加一层隔板。现需使 用此降尘室 处理常压下的烟气。已知烟气处理量为 12500 标准 m ?*h ?,烟气的温度为 150℃,密度 为 0.85kg*m ?, 粘度为 2.5×10 ?? Pa*s。 问此降尘室能否沉降密度为 1600kg*m ?,直径为 35mm 以上的尘 粒? ***答案*** (1) 求 V ? V ?=V ? T/T ?=12500×423/273=193368.13m ?*h ?=5.38m ?*s ? (2) 求 u ? u=V ?/A=5.38/(4×6)=0.224m*s ? u ?≥(uH/L)=0.224×(4/2)/11=0.041m*s (3)求 dp 设为层流沉降,则 dp=〔(18×0.0225×10 ?×0.041)/(1600-0.85)×9.807〕?? =32.5×10 ?? m=32.5mm 验算:Rep=(32.5×10 ??×0.041×0.85)/(0.0225×10 ?) =0.05<1 假设正确 (4)因为 32.5<35,所以此降尘室能除去直径为 35um 以上的尘粒。 2.(16 分) 题号 3086 第 3 章 知识点: 100 难度: 中 某降尘室长 4m、宽 2m、高 2m,内用隔板分成 25 层,用以除去炉气中的矿尘。已知 矿尘的密度为 3000kg*m ?,炉气送入降尘室的密度为 1.29kg*m ?,粘度为 3.5×10 ?? Pa*s,温度为 150℃,尘粒 直径在 10mm 以上,问该降尘室每小时可处理炉气多少标准 m ?*h ??(炉气压力近似为 101.3kN*m ? ) ***答案*** 设为层流沉降:u ?=(10×10 ??)?(3000-1.29)×9.807/(18×0.035×10 ?) =4.67×10 ? m*s ?

验算:Rep=(10×10 ??×4.67×10 ?×1.29)/(0.035×10 ?) =1.72×10 ?<1 假设正确 单层流量:V 单=Lbu ?=4×2×4.67×10 ?=0.037m ?*s ? 25 层流量:V=25V 单=25×0.037=0.925m ?*s ? =3330m ?*h ? 每小时处理炉气量 V 标=V(T ?/T)=3330×(270/423)=2149.15m ?*h ? 3.(15 分) 题号 3087 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 现要设计一降尘室来净制气体, 要求降尘室的最大生产能力为 1500 标准 m ?*h ?, 近 似常压的含尘 气体。气体的温度为 50℃,粘度为 2×10 ?? N*s*m ?,密度为 1.5kg*m ?,而层粒的密 度为 3500kg*m ?,最小直径为 10mm,沉降过程服从斯托克斯定律,试求: (1)降尘室的面积为多少 m ??(取整数) (2)若此降尘室只允许做成宽 4m,高 2m,那么此降尘室的最小长度为多少 m? (3)如果厂房面积有限,要求降尘室的长度为你所计算出的最小长度的一半,你认为座采取 什么措施来 完成此任务? ***答案*** (1)求 A U ?=(10×10 ??)?(3500-1.5)×9.87/(18×2×10 ??)=9.53×10 ? m*s ? V=V ? T/T ?=1500×(50+273)/273=1774.73m ?*h ? A=V/U ?=(1774.73/3600)/(9.53×10 ?)=52m ? (2)求 L L=(A/b)=(52/4)=13m (3)当长度缩小一半时,为完成此生产任务,可在降尘室中间加一隔板。 4.(18 分) 题号 3088 第 3 章 知识点: 100 难度: 中 今拟采用多层降尘室以除去炉气中的尘粒,炉气接近常压,尘粒形状近似球形,尘粒最小直 粒为 8mm,密度为 4000kg*m ?。通过除尘室的气体温度为 427℃,粘度为 0.034 m*N*s*m ?密 度为 0.5kg*m ?,现要求该降尘室处理为 1m ?*s ?(标准状态)的炉气,若降尘室中隔板长度为 5m,宽度为 1.8m,气流速度为 0.25m*s ?。问: (1)沉降速度 U ?为多少 m*s ?? (2)隔板间的距离为多少 m? (3)隔板层数是多少? (4)现因厂房面积有限,降尘室的长度减为 2.5m,你认为应采用什么改进措施来完成此净 制任务? ***答案*** (1)求 U ? 设为层流沉降,则 U ?=dp ?(ρ?-ρ)g/18m=(8×10 ??)?×(4000-0.5)×9.807/(18×0.034×10 ?)=4.1× 10 ? m*s ? 验算: Rep=d ? U ?ρ/m=8×10 ??×4.1×10 ?×0.5/(0.034×10 ?)=4.8×10 ??<1 假

设正确 (2)求 H H*(U ? L/U)=(4.1×10 ?×5)/0.25=0.082m (3)层数 n V=V ? T/T ?=1×(427+273)/273=2.56m ?*s ? n=V 总/V 单=2.56/(0.082×1.8×2.5)=70 层 (4)当 L 变为 2.5m 时,为完成此净制任务,可使层数增加一倍,即为 70×2=140 层。 5.(16 分) 题号 3089 第 3 章 知识点: 100 难度: 中 用一降尘室来净制含有煤粉的空气,煤粉粒子的最小直径为 10mm,密度为 1400kg*m ?,气体温度 为 25℃,在此温度下的粘度为 0.018m*N*s*m ?,密度为 1.2kg*m ?,含尘气体接近常压, 处理量为 2m ?*s ?。气体进入降尘室内保持流速为 0.2m*s ?。若降尘室的宽为 2.5m,长为 5m,试 估算降尘室 的总高度,层数及每层的高度? ***答案*** (1)求 u ? 设为层流沉降,则 u ?=d ??(ρ?-ρ)g/18m =(10×10 ??)?(1400-1.2)×9.807/(18×0.018×10 ?) =4.24×10 ? m*s ? 验算:Rep=d ? u ?ρ/m =10×10 ??×4.24×10 ?×1.2/0.018×10 ? =2.83×10 ?<1 假设正确 (2)求每层高度 H H≤(u ? L/u)=(4.24×10 ?×5)/0.2=0.106m (3)求层数 n=V 总/V 单=2/(5×2.5×4.24×10 ?)=38 层 (4)求总高 H 总 H 总=nH=38×0.106=4m 6.(16 分) 题号 3090 第 3 章 知识点: 100 难度: 中 用一多层降尘室除去常压炉气中的矿尘,矿尘最小粒径为 8mm,密度为 4000kg*m ?, 降尘室内长 4.1m, 1.8m, 4.2m, 宽 高 气体温度为 427℃, 粘度为 3.4×10 ?? N*s*m ?, 密度为 0.5kg*m ?,若炉 气处理量为 2160 标准 m ?*h ?,试确定降尘室内隔板的间距及层数。 ***答案*** (1)求 U ? 设为层流沉降,则 U ?=d ??(ρ?-ρ)g/18m=(8×10 ??)?(4000-0.5)×9.807/(18×3.4×10 ?? =4.1×10 ? m*s ? 验算:Rep=d ? u ?ρ/m=(8×10 ??×4.1×10 ?×0.5)/(3.4×10 ??) =4.82×10 ??<1 假设正确 (2)求高度 H V=V ? T/T ?=2160×(427+273)/273=5538.46m ?*h ? U=V/A=(5538.46/3600)/(4.2×1.8)=0.20m*s ?

H=U ? L/U=(4.1×10 ?×4.1)/0.2=0.084m (3)求层数 n=H 总/H=4.2/0.084=50 层 7.(14 分) 题号 3091 第 3 章 知识点: 250 难度: 易 某厂从气流干燥送出温度为 50℃的近似常压粉尘空气流 4500m ?*h ?,欲经 cLT/A 型 旋风分离器进行 净制,气流经分离器时压力降△P 不得超过 120mmH ? O,问: (1)选用合适的旋分离器(型号、直径、个数)? (2)若经此分离器后尚有不少 dp<5mm 的尘粒存在,为提高回收率,你认为可采取什么补 救措施? 附表 圆 筒 直 径 型号 mm D 77 生 产 600 650 700 750 800 进 口 气 流 速 Uλm*s ? 12 15 18 压 力 降 △ PmmH ? O 121 174 能力 V m ?*h ? 2670 3340 4000 3130 3920 4700 3630 4540 5440 4170 5210 6250 4750 5940 7130

CLT/A-6.0 CLT/A-6.5 CLT/A-7.0 CLT/A-7.5 CLT/A-8.0 ***答案*** (1)选型 ρ*=PM/RT=101.3×29/(8.314×323) =1.094kg*m ? △P 允许≤△P*允许*ρ/ρ*=120×1.2/1.094=132mmH ? O 可选用 CLT/A-0.7 旋风分离器一个来完成此任务。 (2)为提高回收率,可在旋风分离器后加袋滤器或用文丘里除尘器。 一、计算题: 1.(16 分) 题号 3092 第 3 章 知识点: 300 难度: 中 用一板框压滤机在 147.1kN*m ?(表压)下恒压过滤某悬浮液,要求在 1.5 小时内获得 4m ?的滤液 ,若过滤介质阻力忽略,滤查为不可压缩,并测得过滤常数 K=1.6×10 ?? m ?*s ?,问: (1)需要过滤面积多少 m ?? (2)若选用滤框尺寸:长×宽×厚=635×635×25mm,需滤框多少块? (3)过滤完毕,用清水在与过滤压力相同的情况下洗涤 30 分钟,洗水的消耗量为多少 m ?? (4)若把压力加倍,其它情况不变过滤 1.5 小时,可得滤液多少 m ?? ***答案*** (1)求过滤面积 ∵V ?=KA ? q∴A=V(1/kq)??=4×(1/1.6×10 ??×1.5×3600)?? =13.6m ? (2)求框数

13.6/0.635×0.635×2=17 块 (3)求洗水量 (dv/dq)?=kA ?/8V=V/80=4/(8×1.5)=0.33m ?*h ? ∴V ?=(dv/dq)? q ?=0.33×30/60=0.17m ? (4)求滤液量 (V ??)/(V ??)=(△P ?)/(△P ?)=2 V ?=V ? × (2)??=4( 2)??=5.66m ? 2.(16 分) 题号 3093 第 3 章 知识点: 300 难度: 中 用一板框压滤机在 147.1kN*m ?(表压)下恒压过滤某悬浮液,要求在 2 小时内得滤 液 8m ?,若过 滤介质阻力可忽略,滤渣不可压缩,过滤常数 K=1.65×10 ?? m ?*s ?,问: (1)现有一板框压滤机,滤框的规格为长×宽×厚=810×810×25mm,共框 18 块,是否 合用?(忽 略角孔占去面积) 。 (2)过滤完毕,用清水 0.25m ?在与过滤相同压力下进行洗涤,问洗涤用了多少时间? ***答案*** (1)现有板框压滤机面积是否够用? V 实=0.81×0.81×18×2=23.62m ? V ?=KA ? q A 计=V(1/Kq)??=8(1/1.65×10 ??×2×3600)??=23.2m ? A 实>A 计,可满足要求 (2)求 q ? dv/dq ?=(1/4)(dv/dq)=V/8q =8/(8×2)=0.5m ?*h ? q ?=V ?/(dv/dq)?=0.25/0.5=0.5h 3.(20 分) 题号 3094 第 3 章 知识点: 300 难度: 中 工厂购买了一台板框压滤机,规格为 500×500×25mm。过滤条件:每次恒压过滤 2h 得滤液 2m ? ,滤渣厚 25mm,已知实验室事前在上述相同条件下进行实验,测得过滤常数 K=1.43×10 ?*m ? *min ?,q ?=1.5×10 ? m ?*m ?,问: (1)过滤机应由多少个滤框组成? (2)过滤完毕后,再用 0.1m ?的水洗涤,设洗涤压差与过滤压差相同,洗水粘度与滤液 粘度相同 ,则需洗涤时间为多少小时? (3)如果每次装卸等的辅助时间为 30min,则此机 24 小时得滤液多少 m ?? ***答案*** (1)求框数 (q+q ?)?=K(q+q),令 q=0,q=0 得 q ??=Kq ? ∴q ?=q ??/k=(1.5×10 ?)?/1.43×10 ?=1.57×10 ? min 则(q+1.5×10 ?)?=1.43×10 ?×(2×60+1.57×10 ?) 解得:q=0.413m ?*m ? A=v/q=2/0.413=4.85m ? ∴框数=4.85/(0.5×0.5×2)=9.7?10 块

(2)求 q ? (dv/dq)?=(1/4)(dv/dq)=A ? k/[8(v+v ?)] =4.85 ?×1.43×10 ?/[8(2+7.28×10 ?)]=2.09×10 ? m ?*min ? q ?=V ?/(dv/dq)??0.1/(2.09×10 ?) =47.24min=0.8h (3)求 V q 总=q 过滤+q 洗涤+q 装卸 =2+0.8+0.5 =3.3h V=(24×2)/(3.3)=14.5m ? 4.(18 分) 题号 3095 第 3 章 知识点: 300 难度: 中 某厂用一台规格为 635×635×25mm 板框压滤机(共 25 个框)来恒压过滤某悬浮液, 经过滤 52min 后,再用清水洗涤滤渣,洗水温度,压力与过滤时相同,而其体积为滤液体的 8%, 又已知卸渣 ,清理和装合等辅助时间为 30min,过滤常数 K=1.7×10 ?? m ?*s ?,试求不考滤过滤 介质阻力时, 该机的生产能力为多少滤液(m ?*h ?)? ***答案*** (1)过滤 52min 时的滤液量 A=0.635×0.635×25×2=20.16m ? V ?=KA ? q=1.7×10 ??×20.16 ?×52×60=215.57 V=14.68m ? (2)q ? (dv/dq)?=(1/4)(dv/dq)=v/8q=14.68/(8×52) =0.0353m ?*min ? q ?=V ?/(dv/dq)?=0.08×14.68/0.0353 =33.27min (3)过滤机的生产能力 q 总=52+33.27+30=115.27min 生产能力=14.68/(115.27/60)=7.64m ?*h ? 5.(16 分) 题号 3096 第 3 章 知识点: 100 难度: 中  拟采用多层除尘室除去炉气中所含尘粒。 尘粒最小直径为 8mm, 密度为 4000kg*m ?。 炉气温度 为 700K,在此温度下,气体的粘度为 3.4×10 ?? Pa*s,密度为 0.5kg*m ?。今要求除尘 室每秒钟处 理炉气 1m ?(标准状态下) ,若除尘室中的隔板已选定长度 5m,宽度为 1.8m,试求隔板 间的距离及 所需层数。 (设炉气水平速度 u=0.5m*s ? ) ***答案*** 设沉降在滞流区,Rep<1,则沉降速度为: U ?=d ??(ρρ-ρ)g/18m=(8×10 ??)?×(4000-0.5)×9.81/(18×3.4×10 ??) =0.0041m*s ? 验算:Pe ?=d ? u ?ρ/m=8×10 ??×0.0041×0.5/(3.4×10 ??)

=0.00048<1 炉气处理为:V ?=1×700/273=2.56m ?*s ? 所需层数 N 为: N≥V ?/(BLU ?)=2.56/(1.8×5×0.0041)=69.5 取 70 层 隔板间的距离=V ?/NBU=2.56/(70×1.8×0.5)=0.0406m 因此,可取隔板间距为 40mm。 6.(10 分) 题号 3097 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 空气中含有直径为 15mm 的油滴,油的相对密度为 0.9,空气温度为 20℃。若允许在沉 降室中沉降 1 分钟,沉降室的高度应为多少?计算中可忽略开始时油滴加速沉降时的时间,并可认为油 滴是在静 止空气中沉降。 20℃空气的粘度为 1.8×10 ?? kg*m ?*s ?,密度为 1.21kg*m ?。 油的密度为 900kg*m ?。 ***答案*** 设油滴在空气中沉降在滞流区,则: U ?=dp ?(ρ?-ρ)/18m =(15×10 ??)?×(900-1.21)×9.81/(18×1.8×10 ??) =0.0061m*s ? 验算:Re ?=dρu ?ρ/m=15×10 ??×0.0061×1.21/(1.8×10 ??)=0.0061<1 假设正确 所以,1 分钟内沉降距离=0.0061×60=0.37m 因此,沉降室高度不能大于此值,否则,有可能在油滴沉降到室底前被气流带出。 7.( 8 分) 题号 3098 第 3 章 知识点: 100 难度: 易 相对密度 7.9,直径 2.5mm 的钢球,在某粘稠油品(相对密度 0.9)中以 5mm*s ?的速 度匀速沉降。 试求该油品的粘度。 ***答案*** 设沉降以滞流状态进行,则: m=dρ?(ρρ-ρ)g/(18m) = (0.0025)?×(7900-900)×9.81/(18×0.005) =4.77Pa*s 验算:Re ?=d ? u ?ρ/m =0.0025×0.005×900/4.77 =2.36×10 ?<1 假设正确 8.(15 分) 题号 3099 第 3 章 知识点: 100 难度: 中 某一锅炉房的烟气沉降室,长、宽、高分别为 11×6×4m,沿沉降室高度的中间加一层 隔板,故尘 粒在沉降室内的降落高度为 2m。烟气温度为 150℃,风机气量 12500m ?*h ?,试核算沿 降室能否沉 降 35mm 以上的尘粒。 已知ρρ=1600kg*m ?,ρ=1.29kg*m ?,m=0.0225cp ***答案*** 设沉降在滞流状态下进行,Re ?<1,且因 r ? >> r,故斯托克斯公式可简化为: u ?=d ?? r ? g/18m =(35×10 ??)?×1600×9.81/(18×2.25×10 ??)=0.047m*s ?

检验:Re ?=d ? u ? r/m =35×10 ??×0.0474×1.29/(2.25×10 ??) =0.095<1 故采用计算式正确,则 35mm 以上粒子的沉降时间为: q ?=2/0.0474=42.2s 又,烟气流速 u=[(12500/(4×6×3600)]×[(273+150)/273] =0.224m*s ? 烟气在沉降室内停留时间: q=11/0.224=49.1s 即 q>q ? ∴35mm 以上尘粒可在该室沉降

一、计算题: 1.(16 分) 题号 3100 第 3 章 知识点: 200 难度: 中 已知含尘气体中尘粒的密度为 2300kg*m ?,气体流量为 1000m ?*h ?,密度为 0.674kg*m ?、粘度为 3.6×10 ?? N*s*m ?。采用标准型旋风分离器进行除尘。若分离器的直径为 400mm,试 估算临界粒 径以及气体的压降。 (已知ζ=8) ***答案*** d ?=(ρmB/πNUiρ?)?? 式中 B=D/4=0.4/4=0.1m 又 A=D/2=0.4/2=0.2m 侧 U ?=V ? /A*B=1000/(3600×0.2×0.1) =13.9m*s ? 取 N=5 代入上式得 d ?=[(9×3.6×10 ??×0.1)/(π×5×13.9×2300)]?? =8×10 ?? m =8mm 又ζ=8 所以△p=ζpu ??/2 =8×0.674×(13.9)?/2 =521N*m ? 2.(20 分) 题号 3101 第 3 章 知识点: 300 难度: 较难 在实验室用一片过滤面积为 0.1m ?的滤叶对某种颗粒在水中悬浮液进行试验,过滤压 强差为 67kN*m ?。过滤 5 分钟后得滤液 1 升,又过滤 5 分钟得滤液 0.6 升。若再过滤 5 分钟,可 再得滤液若干升 ? ***答案*** 为要了解滤液量随过滤时间而变化的关系,需先求出恒压下的过滤常数 K 及 q ?。恒 压过滤方程式

亦可写成如下形式,即 q ?+2q ? q=Kq 将已测得的两组数据代入上式,即 (1×10 ?/0.1)?+2q ?(1×10 ?/0.1)=K(5×60) 及(1.6×10 ?/0.1)?+2q ?((1.6×10 ?/0.1)=K(10×60) 解此方程组得 q ?=7×10 ? m k=8×10 ?? m ?*s ? 则△p=67KN/m ?时的过滤方程式为: q ?+2×7×10 ? q=8×10 ?? q 将 q=(5+5+5)×60=900s 代入上式,即 q ?+2×7×10 ? q=8×10 ??×(900) 解得 q=2.1×10 ? m ?*m ? V=(2.1×10 ?)×0.1=2.1×10 ? m ?=2.1 升 由此可知,若再过滤 5 分钟,可再得滤液量为: [2.1-(1+0.6)]=0.5 升 3.(18 分) 题号 3102 第 3 章 知识点: 250 难度: 较难 某厂准备采用降尘室和旋风分离器串联的净制流程(附图)来处理近似常压,温度为 50℃, 4500m ?*h ?的含尘空气流。经阻力计算知:降尘室的阻力为 30mmH ? O,旋风分离器要 求压力降不 超过 125mmH ? O,而整个管路的阻力损失(包括局部阻力)为 180mmH ? O,忽略位压 头差的影响 ,问: (1)选择合适型号的 CLT/A 型旋风分离器。 (2)现仓库有一台 8-18-NO8 通风机,其铭牌上标出的性能是:Q=4000~6000m ?*h ?,H=340~ 380mmH ? O,此风机能否适用此输送流程? (3)若此净制流程还达不到净制要求,你认为还可采用什么较好的净制设备? 第 10 题 附图 附表:旋风分离器性能 圆 筒 进 口 气 速 U 入 m*s ? 直 径 12 15 18 型 号 D 压 力降△P mmH ? O mm 86 135 194 生 产能 力 V m ?*h ? CLT/A-6.5 650 3130 3920 4700 CLT/A-7.0 700 3630 4540 4540 CLT/A-7.5 750 4170 5210 6250 CLT/A-8.0 800 4750 5940 7130

***答案*** (1)选型 ρ′=PM/RT=(101.3×29)/(8.314×323) =1.094kg*m ? △P 允许≤(△p′×1.2)/ρ′=(125×1.2)/1.094=137mmH ? O 可选 CLT/A—7.0 旋风分离器 (2)验证风机是否符合要求 风机参数为 Q=4000~6000m ?*h ? H=340~380mmH ? O 核正降尘室与管路压力降 H ?′=30+180=210mmH ? O H ?=H ?′(1.2)/(p′)=210×(1.2)/(1.094)=230mmH ? O 整个系统:H 总=230+△P 分离器=230+135 =365mmH ? O 已知实际风量 Q=4500m ?*h ?,由此风量和 H 总可知,此通风机符合生产要求。 (3)若此流程还达不到净制要求,可加袋滤器或文丘里除尘器。


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