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 C）粒子及流体密度
B）粒子几何尺寸 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____m/s。
3
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q+0.062q=5×10θ，式中q的单位为m/m，θ的单位为s，则过滤常数值及其单位为：K＝____，qe＝____，θe＝____。
3
2
2-5
若该过滤机由635×635×2mm的10个框组成，则其过滤面积A＝____m，介质的虚拟滤液体积Ve＝____m。
3
2
20．根据过滤基本方程式（ 少写出三条）____、____、____。
）说明提高过滤机生产能力的措施是（最
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） C）1
B）2 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 C）4
B）1/2 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0.1m。若1h得滤液2m,则所需过滤面积为____m。
3
3
25．连续真空过滤机的生产能力为Q∝AnΔp（A为过滤面积，m；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=____。
abc2
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＝2.5×10m/s。若过滤终了时，q＝2.5m/m，每m过滤面积上用0.5m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。
3
2
2
3
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27．在空床气速u增加时，气体通过流化床的压强降。
A）Δp∝u’ B）Δp∝u
2C）Δp∝u1.75
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0.95m/s，温度为20℃，压力为9.81×10Pa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/m，降尘室的底面积为60m，试求：
3
2
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（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m/s。
3
20℃时，μ＝1.81×10-5Pa·s；400℃时，μ＝3.31×10-5Pa·s。
[答：（1）d＝35μm，（2）VS＝3.99m/s]
3
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1m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。
3
习题2附表
过滤时间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 θ/s 滤液体积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 V/m 3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/m，其形状可视为圆球。
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[答：VE=3.23×10m，r=2.71×10l/m，ε=0.4532，a=4.11×10m/m]
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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m滤饼含固相1180kg。在200KPa下测得恒压过滤方程式为（q＋3.45×10）=2.72×10(θ+0.439)式中θ的单位为s。试计算：
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2
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3
（1）滤饼充满滤框所需时间
（2）滤毕，用1m清水于过滤终了相同条件下洗涤，所需洗涤时间；
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（3）每批操作的辅助时间30min，生产能力Q（m滤液/h）。
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[答：（1）277s；（2）515s；（3）5.77m/h]
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4．用叶滤机处理某种悬浮液，先以等速过滤20min，得滤液2m。随即保持当时的压力差再过滤40min，问共得滤液多少m？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。
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[答：V=4.472m，日产滤液80.5m]
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