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非均相物系分离实验报告 非均相物系分离 第三章 非均相物系分离 习 题 1 2 何谓自由沉降速度？试推导其计算式。 写出计算自由沉降速度的斯托克斯公式，说明此公式的应用条件，简述计算沉降速 度要用试差法的理由。 3 在层流区内，温度升高时，同一固体颗粒在液体或气体中的沉降速度增大还是减 小？试说明理由。 4 降尘室的生产能力与哪些因素有关？为什么降尘室通常制成扁平形或多层？降尘 室适用于分离直径为多大的颗粒？降尘室的高度如何确定？ 5 何谓离心分离因数？何谓离心沉降速度？它与重力沉降速度相比有什么不同？离 心沉降速度有哪几种主要类型？ 6 旋风分离器的生产能力及效率受哪些因素的影响？何谓临界粒径dc?旋风分离器性 能主要用什么来衡量？它一般适用于分离直径多少的颗粒？两台尺寸相同的旋风分离器串联可否提高除尘效率？选用旋风分离器的依据是什么？ 7 8 何滤浆、滤饼、滤液、过滤介质和助滤剂？ 写出不可压缩滤饼的过滤基本方程式。推导恒压过滤方程式。简述过滤常数K和 qe的实验测定方法。 9 简述影响过滤机生产能力的主要因素及提高之途径（以板框过滤机、不可压缩性滤 饼为例）。简述板框过滤机的结构、操作和洗涤过程，并分析其特点。 10 简述叶滤机和转筒真空过滤机的结构、操作和洗涤过程，并分析其特点。 11 离心沉降和离心过滤（以离心过滤机为例）在原理和结构上是否相同？为什么？离心分离因数的大小说明什么？ 12 简述惯性分离器、袋滤器和静电除尘器的简单结构、工作原理、操作特点和应用范围。 13 流体通过颗粒床层时可能出现几种情况？何谓散式流态化和聚式流态化？聚式流态化会出现什么不正常现象？流化床正常操作速度的范围如何确定？ 14 何谓临界流化速度（即起始流化速度）和带出速度？何谓流化数？ 15 流化床压降由何而定？是否随床层空塔速度而改变？ 例题 【例3－1】 落球粘度计。使用光滑小球在粘性液体中的自由沉降可以测定液体的粘度。 现有密度为8010kg/m3、直径0.16mm的钢球置于密度为980 kg/m3的某液体中，盛放液体的玻璃管内径为20mm。测得小球的沉降速度为1.70mm/s，试验温度为20℃，试计算此时液体的粘度。 测量是在距液面高度1/3的中段内进行的，从而免除小球初期的加速及管底对沉降的影响。当颗粒直径d与容器直径D之比d/D＜0.1，雷诺数在斯托克斯定律区内时，器壁对沉降速度的影响可用下式修正： ut u#39;t? ?d? 1?2.104?? ?D? 式中u#39;t为颗粒的实际沉降速度；ut为斯托克斯定律区的计算值。 ?3 d0.16?10解： ??8?10 ??2D2?10 d u?u#39;?1?2.104??tt? ? － ???3?3 ???1.70?101?2.104?8?10 ?D?? ?? =1.73×103m/s 按式3-12可得 2?3 ??d??s???g??0.16?10??8010?980??9.81 18ut18?1.73?10?3 2 =0.0567Pa·s 校核颗粒雷诺数 ?3?3 du#39;?0.16?10?1.70?10?980t Ret???4.70?10??0.0567上述计算有效。 【例3-2】 拟采用降尘室回收常压炉气中所含的球形固体颗粒。降尘室底面积为10m2，宽和高均为2m。操作条件下，气体的密度为0.75kg/m3，粘度为2.6×105Pa·s；固体的密度 － 为3000 kg/m3；降尘室的生产能力为3 m3/s。试求：1）理论上能完全捕集下来的最小颗粒直径；2）粒径为40μm的颗粒的回收百分率；3）如欲完全回收直径为10μm的尘粒，在原降尘室内需设置多少层水平隔板？ 解：1）理论上能完全捕集下来的最小颗粒直径 由式3-20可知，在降尘室中能够完全被分离出来的最小颗粒的沉降速度为 ut?Vs?3?0.3m/s bl10 由于粒径为待求参数，沉降雷诺准数Ret和判断因子K都无法计算，故需采用试差法。假设沉降在滞流区，则可用斯托克斯公式求最小颗粒直径，即dmin? 18?ut18?2.6?10?5?0.3 ??6.91?10?5m?69.1μm ?s??g3000?9.81 核算沉降流型 Ret? dminut? ? 6.91?10?5?0.3?0.75??0.2.6?10?5 原设在滞流区沉降正确，求得的最小粒径有效。 2）40μm颗粒的回收百分率 假设颗粒在炉气中的分布是均匀的，则在气体的停留时间内颗粒的沉降高度与降尘室高度之比即为该尺寸颗粒被分离下来的分率。 由于各种尺寸颗粒在降尘室内的停留时间均相