环工原理(化工原理)

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1、第一部分概念题示例与分析 一、填空题2-1 一球形石英颗粒，分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降，若系统温度升高，则其在水 中的沉降速度将，在空气中的沉降速度将。答案：下降，增大分析：由斯托克斯定律 18)(2gdust对空气系统，s，故uu uutt 对水系统，水的密度随温度的变化可忽略，故同样有uuuutt可见无论是气体还是液体，温度的改变主要是通过粘度变化来影响沉降速度。气体粘度 随温度升高而增加，故沉降速度下降；液体粘度随温度升高而减小，故沉降速度增大。但要注 意此结论是通过斯托克斯定律得出，其他情况还需要具体分析。2-2 若降尘室的高度增加，则沉降时间，气流速度，生产能力。答案：增加；

2、下降；不变分析： 因沉降距离增加，故沉降时间将增加。降尘室高度的增加使气体在降尘室内的流道 截面增大，故气流速度下降。生产能力的计算公式为：tAuVs可见，降尘室的生产能力只决定于沉降面积和沉降速度而与降尘室的高度无关。2-3 选择旋风分离器型式及决定其主要尺寸的根据是；。答案：气体处理量，分离效率，允许压降2-4 通常，非均相物系的离心沉降是在旋风分离器中进行， 悬浮物系一般可在旋液分离器或沉降离心机中进行。答案：气固；液固2-5 沉降操作是指在某种中利用分散相和连续相之间的差异，使之发生相 对运动而实现分离的操作过程。沉降过程有沉降和沉降两种方式。答案：力场；密度；重力；离心2-6 阶段中

3、颗粒相对于流体的运动速度称为沉降速度，由于这个速度是阶段终了时 颗粒相对于流体的速度，故又称为“终端速度”。答案：等速；加速2-7影响沉降速度的主要因素有；答案：颗粒的体积浓度；器壁效应；颗粒形状2-8 降尘室通常只适合用于分离粒度大于的粗颗粒，一般作为预除尘使用。答案： 50m 2-9 旋风分离器的总效率是指，粒级效率是指。答案：全部颗粒中被分离下来的质量分率；各种粒度被分离下来的质量分率2-10 实现过滤操作的外力可以是、或。答案：重力；压强差；惯性离心力2-11 工业上常用的过滤介质主要有，。答案：织物介质；堆积介质；多孔固体介质2-12 在饼层过滤中，真正发挥拦截颗粒作用的主要是而不是

4、。答案：滤饼层；过滤介质2-13 离心机是利用惯性离心力分离液态非均相混合物的机械。它与旋液分离器的主要区别 在于离心力是由而产生的。答案：设备本身旋转2-14 一降尘室长8m ，宽 4m ，高 1.5m ，中间装有14 块隔板，隔板间距为0.1m 。现颗粒最小 直径为 12m ，其沉降速度为0.02 m/s ，欲将最小直径的颗粒全部沉降下来，则含尘气体的最大流速不能超过m/s。答案： 1.6 分析：由降尘室的分离条件tuHuLtuH uL可知6.102.0 1.08 maxtuHLum/s 2-15 当进气口气速一定时，旋风分离器的直径越大，其分离因数越；转速一定的离 心分离机随着转鼓直径的

5、增大其分离因数越。答案：下降；增加 分析：一般小颗粒沉降才考虑离心沉降，而小颗粒沉降一般都处于斯托克斯定律区，故分 离因数为Rgu KcT2对旋风分离器，当进口气速一定时，由上式可知Kc 与R成反比。对转速一定的离心机，Tu与R成正比，分离因数可写成gRKc2 可见Kc与R成正比。216 用板框式过滤机进行恒压过滤操作，随着过滤时间的增加，滤液量，生产 能力。答案：增加；不变分析：由恒压过滤方程222KAVVeV 可知滤液量随过滤时间的增大而增加。而间歇过滤机的生产能力DWVTVQ可知生产能力只与操作周期有关。217 转筒真空过滤机，转速为n(r/min)，转鼓表面积为A，转鼓的沉浸度为,则过

6、滤周期为 (min)，在一个过滤周期中过滤时间为 (min)，过滤面积为。答案： n1； n；A 218 在恒压操作一个周期中，已知过滤时间为，获得的滤液量为V，现仅将过滤压差 增加 2 倍，则过滤时间变为 (设滤饼不可压缩，且介质阻力不计) 。答案： 3 分析：由恒压过滤方程222KAVVeV spkK120Ve0S所以222pAkV常数所以 31pp219 含尘气体在某降尘室停留时间为6s 时，可使直径为80m尘粒的 70%得以沉降下来。现将生产能力提高1 倍（气速乃在正常操作的允许范围内），则该直径颗粒可分离的百分率 为。答案： 35%分析：般尘粒在气体中的分布是均匀的，对于直径小于能够

7、100%被沉降下来的最小粒 径的颗粒来说，它能够被分离的百分数等于它在停留时间内的沉降距离与降尘室高度之比。所以在原操作条件下，即在 6s 的停留时间内，80m尘粒的沉降距离为降尘室高度的70%。现生产能力提高1 倍，其他条件不变，则气速增大1 倍，停留时间减半，为3s。则该颗粒的沉降距离为原来的1/2，即为降尘室高度的27 . 0=35%，此即新工况下该颗粒可分离的百分率。220已知某沉降室在操作条件下的气体流率为3600hm /3，沉降室长、宽、高尺寸为 LHb=523,则其沉降速度为sm/。答案： 0.067 分析：由sV=TUA得sm AVsUt/067.0353600/36002-2

8、1 对板框式过滤机， 洗涤面积WA和过滤面积A的定量关系为， 洗水走过的距离wL和滤液在过滤终了时走过的距离L的定量关系为，洗涤速率（WddV)和终了时的过滤速率EddV)(的定量关系为。答案：AAw 21；LLw2; (WddV)=EddV)(41分析： 由板框过滤机的结构及操作原理，可知该装置的洗涤方式属横穿洗涤法。故洗涤面积 为过滤面积的1/2,洗涤路径为2 倍滤液路径。再过滤基本方程rLpAddV(略去介质阻力) 显然洗涤速率为终了过滤速率的1/4。2-22 对叶滤机 ,洗涤面积WA和过滤面积A的定量关系为_,洗水走过的距离WL和滤液在过滤终了时走过的距离L的定量关系为 _,洗涤速率

9、(WddV)与过滤终了时的过滤速率（EddV)的定量关系为_。答案：AAW；LLW；EWddVddV)()(分析：由叶滤机的结构及操作原理,可知洗涤液所走途径就是过滤终了时滤液所走的途 径，属置换洗涤法。2-23 在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4m,切向速度为15m/s。当颗粒与流体 的相对运动属层流时，其分离因数CK为答案： 57 分析：5781.94 .01522RguuuKTtr C2-24 为过滤某种悬浮液，按生产任务要求，经计算应用选用一台BMS30-635/25 型板框 压滤机（框内边长635mm，过滤面积30m2，框厚 25mm） 。现有一台过滤机是BMS30-635

10、/45 型的，除框厚45mm 外，其他规格与前者相同，问能否用该过滤机代替原选用型号的过滤 机。答案：不能分析：过滤机的选择主要取决于生产任务。所用滤框尺寸及数量必须同时满足两个要求： 一是具有所需的过滤面积；二是恰能容纳一个操作循环所形成的滤饼。上述两个过滤机过滤面积相同，但框厚不同，故不能互相代用。2 25 在恒速过滤过程中，当滤液体积增大1 倍则操作压差将增大。设介质阻力 可忽略，滤饼为不可压缩。答案： 1 倍。 分析：由过滤基本方程及题给条件，有)(2eqqK ddq=常数得恒速过滤方程S epkKqqq12 2因为0eq0s所以pkq2或pkAV22由题意有122VV122所以121

11、2212)(ppVV故22412 pp2 26 若介质阻力可以忽略，对恒压过滤，滤液量增大1 倍，则过滤速率将。答案：减小1 倍分析：由过滤基本方程)(22eVVKA ddV由题知0eV122VV所以1 122)(21 22)(ddV VKA ddV2 27 转筒真空过滤机，转速越大，则生产能力就越，每转一周所获得的滤液量 就越，形成的滤饼厚度越，过滤阻力越。答案：大；少；薄；小分析：由转筒真空过滤机的生产能力nKQ465( 忽略介质阻力) 可知转速增大使生产能力提高，但同时每转一周所需时间将减少，每周过滤时间也相应减 少，致使每周所获滤液量减少，滤饼变薄，阻力变小。2 28 重力沉降速度随着

12、颗粒直径的增加而。答案：增大分析：由沉降速度的计算公式3)(4s tgdu对一定的物系，tu与d及有关。已知除湍流区与d无关外，其他情况将随d的增加而下降，所以tu随d的增加而增大。二、单项选择题2 29 一密度为7800 3/ mkg的小钢球在相对密度为1.2 的某液体中的自由沉降速度为在C20水中沉降速度的1/4000，则此溶液的粘度为（设沉降区为层流） 。 A4000smPa；B40smPa；CsPa8233；DsmPa3382答案： D 分 析 ： 由 题 意 知 斯 托 克 斯 定 律 适 用 ， 则 根 据 题 给 条 件 可 列 出 下 式1184000)10007800(18)

13、12007800(22gdgdsmPaC120:水的粘度为注解出=3382smPa此法常用来测粘度。2-30 用板框式过滤机进行恒压过滤，若介质阻力可忽略不计，过滤20min 可得滤液83m， 若再过滤20min 可再得滤液。A.83m； B.43m； C.5.33m； D.11.33m答案 :C 分析 : 由恒压过滤方程222KAVVeV由题知,0Ve则有22KAV将min2013 18mV代入 , 得2082 2KA则min402时32223.1140208mKAV则3 123 .583.11mVV应注意恒压过滤方程中V、是指从初始起点0态计得的累积量。2-31 在一个过滤周期中，为了达到

14、最大生产能力。A过滤时间应大于辅助时间； B 过滤时间应小于辅助时间。C过滤时间应等于辅助时间 D过滤加洗涤所需时间等于1/2 周期。答案： D 分析：对于最佳周期，应有2T dw232 含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降。理论上能完全除去m30的粒子， 现气体处理量增大1 倍，则该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为。Am302； B。m32/1；C。m30； D 。m302答案： D 分析：降尘室最大处理量sV与能被完全除去最小颗粒的沉降速度tu有以下关系tSAuV由18)(2gdus t故sssVAVgd)(18 min233 下述说法中正确的是。A过滤速率与过滤面积成正比B过滤速率

15、与过滤面积的平方成正比；C过滤速率与滤布阻力成反比；D过滤速率与操作压差的平方成正比；答案： B 分析：可由过滤基本方程直接求得 )(22eVVKAddV恒压板框过滤机，当操作压差增大1 倍时，则在同样的时间里所得滤液量将 （忽略介质阻力） 。A增大至原来的2倍；B增大至原来的2 倍 ；增大至原来的4 倍；D不变答案： A 分析：由恒压过滤方程及题给条件有2222pAkKAVpV-下面哪个是过滤推动力。A 液体经过滤机的压强降B滤饼两侧的压差； C介质两侧的压差；D介质两侧压差加上滤饼两侧压差答案： D 分析：由过滤基本方程的推导可知过滤推动力是指滤饼两侧压差加上介质两侧压差；过滤阻力为滤饼阻

16、力加上介质阻力。2 -36 在降尘室中，尘粒的沉降速度下列因素无关。 A颗粒的几何尺寸B颗粒与流体的密度 C流体的水平流速；D颗粒的形状答案： C 分析：由表面光滑球形颗粒自由沉降速度公式可知答案应为2 -37 设降尘室的长宽高分别为L、S、H（单位均为m）,颗粒的沉降为ut(sm/)，气体的体积流量为VS, 则颗粒能在降尘室分离的条件是。AStVLbHuHB StVLbHuHCStVHbHuLDStVHbHuL答案： B 分析：气体的水平流速为bHVS；气体在降沉室的停留时间为 )/(bHVL；颗粒的沉降时间为tuH；分离条件为沉降时间小于停留时间。所以有 StVLbH uH2 - 38 恒压过滤时， 当过滤时间增加1 倍则过滤速率为原来的（设介质阻力 可忽略，滤饼不可压缩）。A2倍；B 21倍 ；C2 倍D 21倍答案： B 分析：恒压