化工原理 考研复习 第五章 颗粒的沉降和流态化

第五章 颗粒的沉降和流态化

一、选择题

1、 一密度为7800 kg/m3 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20℃水中沉降速度的1/4000，则此溶液的粘度为 （设沉降区为层流）。

A 4000 mPa·s； B 40 mPa·s； C 33.82 Pa·s； D 3382 mPa·s

2、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30μm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 。

A．2 30 m； B。1/2 3 m；C。30 m； D。2 30 m

3、降尘室的生产能力取决于 。

A．沉降面积和降尘室高度； B．沉降面积和能100%除去的最小颗粒的沉降速度；

C．降尘室长度和能100%除去的最小颗粒的沉降速度； D．降尘室的宽度和高度。

4、降尘室的特点是 。D

A． 结构简单，流体阻力小，分离效率高，但体积庞大；

B． 结构简单，分离效率高，但流体阻力大，体积庞大；

C． 结构简单，分离效率高，体积小，但流体阻力大；

D． 结构简单，流体阻力小，但体积庞大，分离效率低

5、在降尘室中，尘粒的沉降速度与下列因素 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

6、在讨论旋风分离器分离性能时，临界粒径这一术语是指 。

A. 旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径; B. 旋风分离器允许的最小直径;

C. 旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径; D. 能保持滞流流型

时的最大颗粒直径

7、旋风分离器的总的分离效率是指 。

A. 颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率; B. 颗粒群中最小粒子的分离

效率;

C. 不同粒级(直径范围)粒子分离效率之和; D. 全部颗粒中被分离下来的部

分所占的质量分率

8、对标准旋风分离器系列，下述说法哪一个是正确的 。

A．尺寸大，则处理量大，但压降也大； B．尺寸大，则分离效率高，且压

降小；

C．尺寸小，则处理量小，分离效率高； D．尺寸小，则分离效率差，

且压降大。

二、填空题

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 。

2、在滞流(层流)区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的 次方成正比。

3、降尘室的生产能力与降尘室的 和 有关。

4、已知某沉降室在操作条件下的气体流率为3600m3/h，沉降室长、宽、高尺寸

为L b H=5 3 2,则其沉降速度为 m/s。

5、在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，气流速度 。

6、若降尘室的高度增加，则沉降时间 ，气流速度 ，生产能

力 。

7、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12μm，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。

8、在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4 m, 切向速度为15 m/s。当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数KC为 。

9、选择旋风分离器型式及决定其主要尺寸的根据

是 ； ； 。

10、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。

三、计算题

1、某一锅炉房的烟气沉降室，长、宽、高分别为11×6×4 m，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℃，

沉降室烟气流量12500m3（标准状态）/ h，试核算沿降室能否沉降35μm以上的尘粒。

已知ρ尘粒 = 1600 kg/m3，ρ烟气 = 1.29 kg/m，μ烟气 = 0.0225cp

2、有一降尘室，长6m，宽3m，共20层，每层100mm，用以除去炉气中的矿

33 3000kg/ms尘，矿尘密度，炉气密度0.5kg/m，粘度0.035 mPa.s，现要

除去炉气中10 m以上的颗粒，试求：

（1）为完成上述任务，可允许的最大气流速度为多少？

（2）每小时最多可送入炉气若干？

（3）若取消隔板，为完成任务该降尘室的最大处理量为多少？

3、一降尘室长5m，宽3m，高4m，内部用隔板分成20层，用来回收含尘气体

3m/h，气体密度中的球形固体颗粒，操作条件下含尘气体的流量为36000

kg/m3，试求理论上 0.9kg/m3，粘度 0.03mPa s。尘粒密度 s 4300

能100%除去的最小颗粒直径。

答案：

一、选择题

D，D，B D CCDC

二、填空题

1. 下降，增大

2. 2

3. 长度 宽度

4. 0.067

5. 减少一倍

6. 增加；下降；不变

7. 1.6

8. 57

9. 气体处理量，分离效率，允许压降

10. 悬浮物系一般可在旋液分离器或沉降离心机中进行。气固；液固

三、计算题

1、

解：

设沉降在滞流状态下进行，Re ＜1，且因 ρ尘粒>>ρ烟气，故斯托克斯公式可简化

为：

u0 = d尘粒2ρ尘粒g/18μ烟气

= (35×10-6)2×1600×9.81/ (18×2.25×10-5)

检验：Re = d尘粒u0ρ烟气/μ烟气

= 35×10-6×0.0474×1.29/(2.25×10-5)

= 0.095＜2

故采用计算式正确，则35mm以上粒子的沉降时间为：

θ沉降 = 2/0.0474 = 42.2s

又，烟气流速u = [(12500/(4×6×3600))×[（273+150）/273]

= 0.224 m/s

烟气在沉降室内停留时间：θ停留 = 11/0.224 = 49.1s

即θ停留＞θ沉降

∴35mm以上尘粒可在该室沉降

2、

d2( )gu 18 解：（1）设沉降区为滞流，则

因为 s 则

u0 (10 10 6)2 3000 9.81

18 0.035 10 3 4.67mm/s

假设正确 Re0 du0

10 10 6 4.67 10 3 0.5

0.035 10 3 6.67 10 4 1

由降尘室的分离条件，有 L4.6 10 3 6u u0 0.28m/sH0.1

33（2）V 20Au 20 6 3 4.67 10 3600=6052.3m/h

33（3） V Au0 6 3 4.67 10 3600 302.6m/h

可见加隔板可提高生产能力，但隔板间距不能过小，过小会影响出灰和干扰沉降。

3、

解：降尘室总面积 A 20 5 3 300m

生产能力的计算式为 q Au

注意式中 u0 为能 100% 除去的最小颗粒的沉降速度，而A应为总沉降面积。

解出 u q36000/3600 0.033m/sA300 2

设沉降区为层流，则有

u0 dd2( )g18 18 u0

( )g

18 0.03 10 3 0.033 2.06 10 5m(4300 0.9) 9.81

d 5up2.06 10 0.033 0.9 0.02 10.03 10 3u= =验算Re0 =

故假设正确