1、沉降與過濾一章習題及答案一、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20水中沉降速度的1/4000，則此溶液的粘度為 （設沉降區為層流20水密度998.2 kg/m3粘度為100.5×10-5 Pa·s）。A 4000 mPa·s； 40 mPa·s； 33.82 Pa·s； 3382 mPa·s 2、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30m的粒子，現氣體處理量增大1倍，則該降塵室理論上能完全除去的最小粒徑為 。D A； B。；C。； D。3、降塵室的生產

2、能力取決于 。 BA沉降面積和降塵室高度；B沉降面積和能100%除去的最小顆粒的沉降速度；C降塵室長度和能100%除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，分離效率高，但體積龐大；B 結構簡單，分離效率高，但流體阻力大，體積龐大；C 結構簡單，分離效率高，體積小，但流體阻力大；D 結構簡單，流體阻力小，但體積龐大，分離效率低5、在降塵室中，塵粒的沉降速度與下列因素 無關。C 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、在討論旋風分離器分離性能時，臨界粒徑這一術語是指 。C A旋風分離器效率最高時的旋風分離器的

3、直徑; B. 旋風分離器允許的最小直徑; C. 旋風分離器能夠全部分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、旋風分離器的總的分離效率是指 。D A. 顆粒群中具有平均直徑的粒子的分離效率; B. 顆粒群中最小粒子的分離效率; C. 不同粒級(直徑范圍)粒子分離效率之和; D. 全部顆粒中被分離下來的部分所占的質量分率 8、對標準旋風分離器系列，下述說法哪一個是正確的 。C A尺寸大，則處理量大，但壓降也大； B尺寸大，則分離效率高，且壓降小； C尺寸小，則處理量小，分離效率高； D尺寸小，則分離效率差，且壓降大。9、恒壓過濾時， 如濾餅不可壓縮，介質阻力可忽略，當操作

4、壓差增加1倍，則過濾速率為原來的 。 BA. 1 倍； B. 2 倍； C.倍； D.1/2倍10、助濾劑應具有以下性質 。B A. 顆粒均勻、柔軟、可壓縮; B. 顆粒均勻、堅硬、不可壓縮; C. 粒度分布廣、堅硬、不可壓縮; D. 顆粒均勻、可壓縮、易變形11、助濾劑的作用是 。BA 降低濾液粘度，減少流動阻力；B 形成疏松餅層，使濾液得以暢流；C 幫助介質攔截固體顆粒；D 使得濾餅密實并具有一定的剛性12、下面哪一個是轉筒真空過濾機的特點 。B A面積大，處理量大；B面積小，處理量大；C壓差小，處理量小；D壓差大，面積小13、以下說法是正確的 。B A. 過濾速率與A(過濾面積)成正比;

5、 B. 過濾速率與A2成正比; C. 過濾速率與濾液體積成正比; D. 過濾速率與濾布阻力成反比14、恒壓過濾，如介質阻力不計，過濾壓差增大一倍時，同一過濾時刻所得濾液量 。C A. 增大至原來的2倍; B. 增大至原來的4倍; C. 增大至原來的倍; D. 增大至原來的1.5倍15、過濾推動力一般是指 。 B A過濾介質兩邊的壓差；B. 過濾介質與濾餅構成的過濾層兩邊的壓差; C. 濾餅兩面的壓差; D. 液體進出過濾機的壓差16、恒壓板框過濾機，當操作壓差增大1倍時，則在同樣的時間里所得濾液量將 （忽略介質阻力） 。 AA增大至原來的倍； B增大至原來的 2倍 ； 增大至原來的 4 倍；

6、D不變17、若沉降室高度降低，則沉降時間 ；生產能力 。A. 不變； B. 增加； C. 下降； D. 不確定。 C ；A18、顆粒在靜止的流體中沉降時，在相同的Re下，顆粒的球形度越小，阻力系數 。A A.越大； B.越小； C.不變； D.不確定二、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，若系統溫度升高，則其在空氣中的沉降速度將 ，在水中的沉降速度將 。下降，增大2、在滯流(層流)區，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的 次方成正比。 23、降塵室的生產能力與降塵室的 和（ ） 有關。 長度 寬度4、已知某沉降室在操作條件下的氣體流率為3600m3/h，沉降室長、寬、高尺寸為=

7、5,則其沉降速度為 。0.0675、在除去某粒徑的顆粒時，若降塵室的高度增加一倍，氣流速度 。減少一倍6、若降塵室的高度增加，則沉降時間 ，氣流速度 ，生產能力 。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。現顆粒最小直徑為12m，其沉降速度為0.02 mm/s，欲將最小直徑的顆粒全部沉降下來， 則含塵氣體的最大流速不能超過 m/s。1.68、在旋風分離器中，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，其分離因數為 。579、選擇旋風分離器型式及決定其主要尺寸的根據是 ； ； 。氣體處理量，分離

8、效率，允許壓降10、通常， 非均相物系的離心沉降是在旋風分離器中進行， 懸浮物系一般可在旋液分離器或沉降離心機中進行。氣固；液固11、已知q為單位過濾面積所得濾液體積V/A，qe為Ve/A，Ve為過濾介質的當量濾液體積(濾液體積為Ve時所形成的濾餅層的阻力等于過濾介質的阻力)，在恒壓過濾時，測得 t/q=3740q+200 則過濾常數K = （ ）。 0.00053512、實現過濾操作的外力可以是 、 或 。重力；壓強差；慣性離心力13、在餅層過濾中，真正發揮攔截顆粒作用的主要是 而不是 。濾餅層；過濾介質14、對恒壓過濾，當過濾面積增大一倍時，如濾餅可壓縮，則過濾速率增大為原來的 倍。 四1

9、5、用板框式過濾機進行恒壓過濾操作，隨著過濾時間的增加，濾液量 ，生產能力 。增加；不變16、對恒壓過濾，介質阻力可以忽略時，過濾量增大一倍，則過濾速率為原來的 。 二分之一17、沉降操作是指在外力場作用下，利用分散相和連續相之間的密度差異，使之發生相對運動而實現非均相混合物分離的操作。18、用板框過濾機過濾某種懸浮液。測得恒壓過濾方程為（的單位為s），則K為 m2/s，qe為 m3/ m2，為 s。，0.01， 2.519、在重力沉降操作中，影響沉降速度的因素主要有 、 和 。顆粒體積分數、器壁效應 和 顆粒形狀20、 球形顆粒在20ºC空氣中沉降，當空氣溫度上升時，沉降速度將 下

10、降 （設沉降過程符合stocks定律）; 若該顆粒在20ºC水中沉降，沉降速度將 下降 ，當水溫上升時，沉降速度將 上升 。21、在除去某粒徑的顆粒時，若降塵室的高度增加一倍，則沉降時間（增加一倍），氣流速度（減少一倍），生產能力（不變）。三、問答題1何謂自由沉降速度？試推導其計算式。2寫出計算自由沉降速度的斯托克斯公式，說明此公式的應用條件，簡述計算沉降速度要用試差法的理由。3層流區內，溫度升高時，同一固體顆粒在液體或氣體中的沉降速度增大還是減小？試說明理由。4降塵室的生產能力與哪些因素有關？為什么降塵室通常制成扁平形或多層？降塵室適用于分離直徑為多大的顆粒？降塵室的高度如何確定？

11、5何謂離心分離因數？何謂離心沉降速度？它與重力沉降速度相比有什么不同？離心沉降速度有哪幾種主要類型？6旋風分離器的生產能力及效率受哪些因素的影響？何謂臨界粒徑dc?旋風分離器性能主要用什么來衡量？它一般適用于分離直徑多少的顆粒？兩臺尺寸相同的旋風分離器串聯可否提高除塵效率？選用旋風分離器的依據是什么？7何謂濾漿、濾餅、濾液、過濾介質和助濾劑？8寫出不可壓縮濾餅的過濾基本方程式。推導恒壓過濾方程式。簡述過濾常數K和qe的實驗測定方法。9簡述影響過濾機生產能力的主要因素及提高之途徑（以板框過濾機、不可壓縮性濾餅為例）。簡述板框過濾機的結構、操作和洗滌過程，并分析其特點。10簡述葉濾機和轉筒真空過濾

12、機的結構、操作和洗滌過程，并分析其特點。11離心沉降和離心過濾（以離心過濾機為例）在原理和結構上是否相同？為什么？離心分離因數的大小說明什么？12簡述慣性分離器、袋濾器和靜電除塵器的簡單結構、工作原理、操作特點和應用范圍。13流體通過顆粒床層時可能出現幾種情況？何謂散式流態化和聚式流態化？聚式流態化會出現什么不正常現象？流化床正常操作速度的范圍如何確定？14何謂臨界流化速度（即起始流化速度）和帶出速度？何謂流化數？15流化床壓降由何而定？是否隨床層空塔速度而改變？四、計算題1、某一鍋爐房的煙氣沉降室，長、寬、高分別為11×6×4 m，沿沉降室高度的中間加一層隔板，故塵粒在沉

13、降室內的降落高度為2m。煙氣溫度為150，沉降室煙氣流量12500m3標準）/ h，試核算沿降室能否沉降35m以上的塵粒。 已知塵粒 = 1600 kg/m3，煙氣 = 1.29 kg/m，煙氣 = 0.0225cp解： 設沉降在滯流狀態下進行，Re 1，且因 塵粒>>煙氣，故斯托克斯公式可簡化為： u0 = d塵粒2塵粒g/18煙氣 = (35×10-6)2×1600×9.81/ (18×2.25×10-5) = 0.0474 m/s 檢驗：Re = d塵粒u0煙氣/煙氣 = 35×10-6×0.0474

14、15;1.29/(2.25×10-5) = 0.0951 故采用計算式正確，則35mm以上粒子的沉降時間為： 沉降 = 2/0.0474 = 42.2s 又，煙氣流速u = (12500/(4×6×3600)×（273+150）/273 = 0.224 m/s 煙氣在沉降室內停留時間：停留 = 11/0.224 = 49.1s即停留沉降 35mm以上塵粒可在該室沉降2、相對密度7.9，直徑2.5 mm的鋼球，在某粘稠油品（相對密度0.9）中以5mm/s的速度勻速沉降。試求該油品的粘度。解： 設沉降以滯流狀態進行，則： 油品 = d鋼球2 (鋼球-油品)g

15、/(18 u鋼球) = (0.0025)2×(7900-900)×9.81/(18×0.005) = 4.77Pas驗算：Re = d鋼球u鋼球油品/油品 = 0.0025×0.005×900/4.77 = 2.36×10-3 1 假設正確 3、直徑為30的球形顆粒,于大氣壓及20下在某氣體中的沉降速度為在水中沉降速度的88倍, 又知此顆粒在此氣體中的有效重量為水中有效重量的1.6倍。試求此顆粒在此氣體中的沉降速度. 20的水:, 氣體的密度為1.2kg/m3 (有效重量指重力減浮力)解: 解得： 設球形顆粒在水中的沉降為層流, 則在

16、水中沉降速度: 校核：1 假設正確. 則此顆粒在氣體中的沉降速度為 4、有一降塵室，長6m，寬3m，共20層，每層100mm，用以除去爐氣中的礦塵，礦塵密度，爐氣密度，粘度0.035m，現要除去爐氣中10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氣若干？（3） 若取消隔板，為完成任務該降塵室的最大處理量為多少？解：（1）設沉降區為滯流，則 因為 則 假設正確由降塵室的分離條件，有 （2）=6052.3（3） 可見加隔板可提高生產能力，但隔板間距不能過小，過小會影響出灰和干擾沉降。5、一降塵室，長5，寬3，高4，內部用隔板分成20層，用來除去

17、煙氣中以上的顆粒。已知煙氣密度為0.6，粘度為0.03，塵粒密度為4300，試求可處理的煙氣量。解： 設沉降區為層流，則驗算 故假設正確總處理量為 6、一降塵室長5m，寬3m，高4m，內部用隔板分成20層，用來回收含塵氣體中的球形固體顆粒，操作條件下含塵氣體的流量為36000，氣體密度，粘度。塵粒密度，試求理論上能100%除去的最小顆粒直徑。解：降塵室總面積 生產能力的計算式為 注意式中 u0 為能 100% 除去的最小顆粒的沉降速度，而A應為總沉降面積。解出 設沉降區為層流，則有 = 驗算Re0 = 故假設正確7、在202.7kPa(2atm) 操作壓力下用板框過濾機處理某物料，操作周期為3

18、h，其中過濾1.5h，濾餅不需洗滌。已知每獲1m3 濾液得濾餅0.05m3,操作條件下過濾常數，介質阻力可忽略，濾餅不可壓縮。試計算：（1） 若要求每周期獲0.6m3的濾餅，需多大過濾面積？ （2） 若選用板框長´寬的規格為，則框數及框厚分別為多少？解：（1） 所以 A=28.43m (2) A=所以 =14.2 取15個 所以 =0.04應注意每個框的兩側都有濾布，故計算面積時要在n個框面積的基礎上再乘以2。8、一小型板框壓濾機有5個框，長寬各為0.2 m, 在300 kPa(表壓)下恒壓過濾2 h，濾餅充滿濾框，且得濾液80 L,每次洗滌與裝卸時間各為0.5 h。若濾餅不可壓縮，

19、且過濾介質阻力可忽略不計。求：(1)洗滌速率為多少m3/（m2.h）? (2)若操作壓強增加一倍，其它條件不變，過濾機的生產能力為多少？解：（1）洗滌速率因過濾介質阻力可忽略不計，即q2=K過濾面積A=5×0.22×2=0.4 m2單位過濾面積上的濾液量q=V/A=80×10-3/0.4=0.2 m3/m2過濾常數K= q2/=0.22/2=0.02 m2/h過濾終了時的速率 (dq/d)E=K/2q=0.02/(2×0.2)=0.05 m/h洗滌速率 (dq/d)W=0.5 (dq/d)E=0.5×0.05=0.025 m/h(2) p=2p

20、時的生產能力因濾餅不可壓縮,所以 K=Kp/p=2K=2×0.02=0.04 m2/h因在原板框壓濾機過濾，懸浮液濃度未變，則當5個板框充滿濾餅時所得濾液量仍為V=0.08 m3, 故此時所用的過濾時間為= q2/K=q2/K=0.22/0.04=1 h生產能力 Q=V/(+w+D)=0.08/(1+0.5+0.5)=0.04 m3 濾液/h9、在一板框過濾機上過濾某種懸浮液，在1atm表壓下20分鐘在每1m2過濾面積上得到0.197m3的濾液,再過濾20分鐘又得濾液0.09m3。試求共過濾1小時可得總濾液量為若干m3.解: 當時, q1 = 0.197m3/m2 時, q2 = 0

21、.197+0.09 = 0.287m3/m2 代入恒壓過濾方程時可得: 聯立解得：由此 當過濾1小時后,可得濾液量: 解得: q = 0.356m3/m2 即每m2過濾面積過濾1小時后可得濾液為0.356m310、一轉筒真空過濾機，其直徑和長度均為1m，用來過濾某懸浮液。原工況下每轉一周需時1min，操作真空度為4.9KPa (500mmHg)，每小時可得濾液60，濾餅厚度為12mm，新工況下要求生產能力提高1倍，操作真空度提高至6.37kPa (650mmHg)，已知濾餅不可壓縮，介質阻力可忽略。試求：（1） 新工況過濾機的轉速應為多少？（2）新工況所生成的濾餅厚度為多少？解：（1）= 0

22、所以設浸沒度為，轉速為n (r/min)則轉筒旋轉一周所需時間為，其中轉筒整個面積浸入濾槽即過濾時間為所以故Q = 60nV = 60A 所以 由題知 S = 0 及 故 (2) 設濾餅的厚度為，則有 所以 11、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，高1.6m。操作條件下氣體密度為0.5kg/m3，粘度為，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的顆粒，求多層降塵室的層數及板間距。解：（1）設沉降運動處在層流區，則能完全回收的最小顆粒直徑：校核：最小顆粒的沉降速度：，近似認為

23、沉降運動處于層流區。（2）20的顆粒也要能全部回收，所需要的降塵面積可按下式計算（既然直徑為的顆粒尚能處于層流區，則20的顆粒沉降也一定處在層流區）：需要降塵面積為153，所以降塵室應改為16層（15塊隔板），實際降塵面積為160。層間距為0.16m。 點評：就設備結構參數而言，降塵室的處理量主要取決于其底面積而與高度無關；由本題可以看出，當處理量一定時，完全分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的。12、用一板框壓濾機在300kPa的壓強差下過濾某懸浮液。已知過濾常數，。要求每一操作周期得8m3的濾液，過濾時間為0.5小時。設濾餅不可壓縮，且濾餅與濾液的體積之比為

24、0.025。試求（1）過濾面積；（2）若操作壓強差提高至600kPa。現有一板框過濾機，每框的尺寸為mm，若要求每個周期仍得到8m3濾液，則至少需要多少個框才能滿足要求？又過濾時間為多少？解：（1）恒壓過濾方程 ，其中，于是：（2）恒壓過濾方程反映的是濾液體積、過濾時間和過濾面積之間的關系。在這一問，過濾面積和過濾時間均為所求。因此用該方程不能解決這一問題。事實上，濾液體積已知且濾渣與濾液體積比也已知，則濾餅體積可求，由濾餅體積及每框的容積可求框數（因為每個操作周期中濾餅充滿框后才停止過濾）。濾餅體積=。框數=，取操作壓強提高至600kPa，由于濾餅不可壓縮，過濾常數與壓差成正比，于是。不變。

25、實際過濾面積為：由恒壓過濾方程可計算過濾時間：點評：過濾面積的求取屬設計型計算，可通過過濾方程式直接解決；設計條件和操作條件的差異應在過濾常數上加以體現。當過濾壓差增大時，用較小的過濾面積在基本相同的時間內就能得到相同的濾液量。13、用板框過濾機在恒壓下過濾懸浮液。若濾餅不可壓縮，且過濾介質阻力可忽略不計。（1）當其它條件不變，過濾面積加倍，則獲得的濾液量為原來的多少倍？（2）當其它條件不變，過濾時間減半，則獲得的濾液量為原來的多少倍？（3）當其它條件不變，過濾壓強差加倍，則獲得的濾液量為原來的多少倍？解：（1）過濾介質阻力忽略不計，則恒壓過濾方程可變為：，于是 （2） （3）由于濾餅不可壓縮

26、，壓縮性指數，因此壓強增加濾餅比阻不變，由過濾常的定義可知，。于是14、恒壓過濾某懸浮液，已知過濾5min得濾液1L，若又過濾5min后，試求： 1. 得到濾液量（L）；2. 過濾速率（L/min）。設：過濾介質阻力可忽略。解：過濾介質阻力可忽略時的恒壓過濾方程為 則 （1） （2）兩式相除得 （3）依題意 L 由（3）式得 L L L/min15、 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。已知玻璃球的密度為2500kg/m3，水的密度為998.2kg/m3，水的粘度為1.005´10-3Pa×s，空氣的密度為1.205kg/m3，空氣的粘度為1.81&

27、#180;10-5Pa×s。（1）若在層流區重力沉降，則水中顆粒直徑與空氣中顆粒直徑之比為 B 。A8.612 B9.612 C10.612 D11.612（2）若在層流區離心沉降，已知旋風分離因數與旋液分離因數之比為2，則水中顆粒直徑與空氣中顆粒直徑之比為 D 。A10.593 B11.593 C12.593 D13.593解：(1) 由 得 所以 (2) 由 ，得 ，所以 16、某一球形顆粒在空氣中自由重力沉降。已知該顆粒的密度為5000kg/m3，空氣的密度為1.205kg/m3，空氣的粘度為1.81´10-5Pa×s。則(1) 在層流區沉降的最大顆粒直徑為

28、 B ´10-5m。A3.639 B4.639 C5.639 D6.639(2) 在湍流區沉降的最小顆粒直徑為 C ´10-3m。A1.024 B1.124 C1.224 D1.324解：(1) 由 得 而 所以 (2) 由 得 所以 17、對不可壓縮濾餅先進行恒速過濾后進行恒壓過濾。（1）恒速過濾時，已知過濾時間為100s時，過濾壓力差為3´104Pa；過濾時間為500s時，過濾壓力差為9´104Pa。則過濾時間為300s時，過濾壓力差為 C 。A4´104Pa B5´104Pa C6´104Pa D7´104Pa（2）若恒速過濾300s后改為恒壓過濾，且已知恒速過濾結束時所得濾液體積為0.75m3，過濾面積為1m2，恒壓過濾常數為K=5´10-3m2/s，qe=0m3/m2(過濾介質的阻力可以忽略)。則再恒壓過濾300s后，又得濾液體積為 D 。A0.386m3 B0.486m3