第三章 机械分离与固体流态化 【学生自测】  一．填空或选择 1．固体粒子的沉降过程分____阶段和____阶段。沉降速度是指____阶段颗粒相对于____的速度。 2．在重力场中，固粒的自由沉降速度与下列因素无关（ ） A）粒子几何形状 B）粒子几何尺寸  C）粒子及流体密度 D）流体的流速  3．在降尘室中除去某粒径的颗粒时，若降尘室高度增加一倍，则颗粒的沉降时间____，气流速度____，生产能力____。 4．在斯托克斯区，颗粒的沉降速度与其直径的____次方成正比，而在牛顿区，与其直径的次方成正比。 5．沉降雷诺准数Ret越大，流体粘性对沉降速度的影响____。 6．一球形石英粒子在空气中作滞流自由沉降。若空气温度由20℃提高至50℃，则其沉降速度将____。 7．降尘室操作时，气体的流动应控制在____区。 8．含尘气体通过长4m、宽3m、高1m的降尘室，颗粒的沉降速度为0.03m/s，则降尘室的最大生产能力为____m3/s。 9．降尘室内，固粒可被分离的条件是____。 10．理论上降尘室的生产能力与____和____有关，而与____无关。 11．在降尘室内，粒径为60μm的颗粒理论上能全部除去，则粒径为42μm的颗粒能被除去的分率为____。（沉降在滞流区） 12．在离心分离操作中，分离因数是指____。某颗粒所在旋风分离器位置上的旋转半径R＝0.2m，切向速度uT=20m/s，则分离因数为____。 13．选择旋风分离器的依据是：____、____、____。 14．化工生产中，除去气体中尘粒的设备有____、____、____、____等。 15．旋风分离器的分离效率随器身____的增大而减小。 16．根据分离目的，离心机可分为____、____、____三大类。 17．饼层过滤是指____；深床过滤是指____。 18．工业上应用最广泛的间歇压滤机有____和____，连续吸滤型过滤机为____。 19．用板框压滤机恒压过滤某种悬浮液，其过滤方程式为q2+0.062q=5×10-5θ，式中q的单位为m3/m2，θ的单位为s，则过滤常数值及其单位为：K＝____，qe＝____，θe＝____。 若该过滤机由635×635×2mm的10个框组成，则其过滤面积A＝____m2，介质的虚拟滤液体积Ve＝____m3。 20．根据过滤基本方程式（ ）说明提高过滤机生产能力的措施是（最少写出三条）____、____、____。 21．以下说法中正确的是（ ） A）  B）   C）  D）   22．在板框压滤机中，若过滤压力差增加一倍，则过滤速率变为原来的倍，生产能力为倍。 A）  B）2  C）1 D）4  （过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩） 23．板框压滤机中横穿洗涤法的洗涤速率与最终过滤速率之比为；叶滤机置换洗涤法的洗涤速率与最终过滤速率之比为( )。 （Δp、μ在过滤最终与洗涤相同） A）1/4 B）1/2  C）4 D）1  24．恒压过滤某种悬浮液（介质阻力可忽略，滤饼不可压缩），已知10min单位过滤面积上得滤液0.1m3。若1h得滤液2m3,则所需过滤面积为____m。 25．连续真空过滤机的生产能力为Q∝AanbΔpc（A为过滤面积，m2；n为转筒转速，r/min；Δp为过滤压力差，Pa；介质阻力可忽略，滤饼不可压缩），则式中的a=____，b=____，c=____。 26．叶滤机过滤某种悬浮液，介质阻力可忽略，滤饼不可压缩，K＝2.5×10-3m2/s。若过滤终了时，q＝2.5m3/m2，每m2过滤面积上用0.5m3清水洗涤（Δp、μ与过滤终了相同），则所需过滤时间θ＝____s，洗涤时间θw=____s。 27．在空床气速u增加时，气体通过流化床的压强降。 A）Δp∝u’ C）Δp∝u1.75  B）Δp∝u2 D）Δp不变  28．要使固粒在流态化操作，通常要使气速高于____而低于____。 29．实际流化床可能有两种不同的流化形式，即____和____。流化床的不正常现象有____和____。 30．按固气比R，气力输送分为____和____两类。 二．计算题 1．体积流量为0.95m3/s，温度为20℃，压力为9.81×104Pa的含尘气体，在进入反应器之前需除尘并升温至400℃。尘粒密度ρS=1800kg/m3，降尘室的底面积为60m2，试求： （1）若先预热后除尘，理论上可全部除去的最小颗粒直径； （2）若先除尘后预热，为保持除去的最小颗粒直径不变，则空气的流量为若干m3/s。 20℃时，μ＝1.81×10-5Pa·s；400℃时，μ＝3.31×10-5Pa·s。 [答：（1）d＝35μm，（2）VS＝3.99m3/s] 2．在实验室中用一个每边长0.162m的小型滤框对CaCO3固体的质量分率为0.0723。测得每1m3滤饼烘干后的质量为1602kg。在过滤压力差为275800Pa时所得的数据列于本题附表中。 习题2附表 过滤时间θ/s 1.8 4.2 7.5 11.2 15.4 20.5 26.7 33.4 41.0 48.8 57.7 67.2 77.3 88.7  滤液体积V/m3 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8  试求过滤介质的当量滤液体积Ve，滤饼的比阻r，滤饼的空隙率ε及滤饼的比表面积a。已知CaCO3颗粒的密度为2930kg/m3，其形状可视为圆球。 [答：VE=3.23×10-4m3，r=2.71×1014l/m2，ε=0.4532，a=4.11×106m2/m3] 3．用BMS50/810-25（38个框）板框压滤机过滤含CaCO3的水悬浮液。已知条件为：料浆中固相质量分率为13.9%，滤饼中水的质量分率为32％，且每m3滤饼含固相1180kg。在200KPa下测得恒压过滤方程式为（q＋3.45×10-3）2=2.72×10-5(θ+0.439)式中θ的单位为s。试计算： （1）滤饼充满滤框所需时间 （2）滤毕，用1m3清水于过滤终了相同条件下洗涤，所需洗涤时间； （3）每批操作的辅助时间30min，生产能力Q（m3滤液/h）。 [答：（1）277s；（2）515s；（3）5.77m3/h] 4．用叶滤机处理某种悬浮液，先以等速过滤20min，得滤液2m3。随即保持当时的压力差再过滤40min，问共得滤液多少m3？若该叶滤机每次卸渣、重装等全部辅助共需20min，求滤液日产量。滤布阻力可以忽略。 [答：V=4.472m3，日产滤液80.5m3]