化工原理 第四章 颗粒的沉降和流态化

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1、第四章颗粒的沉降和流态化一、基本知识1.球形颗粒在流体中沉降时，根据颗粒雷诺数Rep的不同，曳力系数的表达式是不同的，下面论断中正确的是。①当Rep<2，即颗粒的沉降位于斯托克斯定律区时，曳力与速度成正比，服从一次方定律②当22×105时，边界层内的流动自层流转为湍流，在湍流过界层内流体

2、的动量增大，使脱体点后移到140˚处，由于尾流区缩小，形体曳力突然下降，曳力系数也由原来的0.44降至0.1左右⑤在斯托克斯定律区(爬流区)并未发生边界层的脱体，但是形体曳力同样存在，即形体曳力的存在并不以边界层的脱体为前提，只是边界层的脱体现象使形体曳力明显地增加而已2.对静止流体中颗粒的自由沉降而言，在沉降过程中颗粒所受到的力有。①场力(重力或离心力)②浮力③曳力(阻力)④牛顿力3.有关颗粒沉降速度的论断中正确的是。①对于小颗粒而言，由于沉降的加速阶段很短，故可忽略其加速阶段，而近似认为颗粒始终以沉降速度(终端

3、速度)ut下降②固体颗粒在以一定速度u向上流动的流体中的绝对速度up等于流体速度与颗粒沉降速度之差，即up=u—uf③对于转子流量计中的转子而言，可认为是流体速度与转子沉降速度相等，从而转子静止地悬浮于流体之中④对于确定的流---固系统，物性μ、ρ和ρp都是定值，故颗粒的沉降速度只与粒径有关，即沉降速度和颗粒直径之间存在着一一对应的关系4.在讨论实际颗粒的沉降时尚须考虑的因素有。①相邻颗粒间的相互影响使原单个颗粒周围的流场发生了变化会引起颗粒沉降的相互干扰②容器的壁和底面均增加颗粒沉降时的曳力，从而使实际颗粒的沉降

4、速度较自由沉降时的计算值为小的“端效应”③流体分子热运动对沉降的影响④液滴或气泡在曳力作用下产生变形而对沉降速度的影响5.借助于重力沉降以除去气流中的尘粒的重力沉降设备称为除尘室，有关除尘室正确的论断有。①除尘室采用锥形进出口是为了气流在除尘室内分布均匀，避免死角存在，以使颗粒沉降完全②为避免沉下的尘粒重新被扬起，除尘室中的气体的流速一般小于lm/s③假设气流在整个流动截面上均匀分布，则任一流体质点进入至离开除尘室的时间间隔(停留时间)为设备内的流动容积(持留量)与流体通过设备的流量之比7④除尘室的处理能力仅决定于

5、除尘室的底面积，与高度无关，故除尘室常设计为扁平形状，或在室内设置多层水平隔板。6.立方体粒子A、正四面体粒子B、液滴C，三者的密度与体积相同，在同一种气体中自由沉降，若其最终沉降速度分别用ua、ub、uc表示，则它们之间的相对大小顺序为。①ua>ub>uc②ub>uc>ua③uc>ua>ub④ua=ub=uc7.A、B粒子的直径比为dA/dB=2，密度分别为水的2倍及4倍，现将这两种粒子的混合物，置于垂直向上的水流中，欲借水流将它们分离，水相对粒子的最低分离速度应根据计算。①取A粒子数据②取B粒子数据③可任取A、

6、B粒子数据④尚无法确定8.如图4—1所示，某降尘器能将流量Vm3/s的含尘气流中直径为dμm的粒子全部沉降下来。今想将2Vm3/s的相同含尘气流进行同样效果的除尘，在保持其他尺寸不变的情况下，单方面地按如下方式来改选设备。①将H增加1倍②将H增加2倍图4—1③将L增加1倍④将L增加l/2倍9.工业上对大量悬浮液的分离常采用连续式沉降器或增稠器，下面有关增稠器论断中正确的是①悬浮液中颗粒在增稠器中的沉降大致可分为两个阶段：在加料口以下一段距离内固体颗粒浓度很低，颗粒在其中大致为自由沉降；在增稠器下部颗粒浓度逐渐增大，

7、颗粒做干扰沉降，沉降速度很慢②增稠器具有澄清液体和增稠悬浮液的双重功能③增稠器中固体颗粒在重力作用下沉降而与液体分离④大的增稠器的直径可达10m～100m，深2.5m～4m，常用于大流量，低浓度悬浮液的处理，如污水处理等10.利用重力沉降可将悬浮液中不同粒度的颗粒进行粗略的分级，或将两种不同密度的物质进行分类。图4—2为分级器的示意图。若第一级、第二级和第三级所对应的被l00％除下的最小颗粒直径分别为dⅠ、dⅡ和dⅢ。则它们之间关系应为。①dⅠ>dⅡ>dⅢ②dⅠ

8、旋风分离器论断中正确的是。①在分离器内气流形成两个主旋涡，即气体切线进入分离器后以螺旋形旋转向下的外旋涡和由锥底螺旋形上升至排气管的内旋涡，两旋涡的旋转方向相同②内、外主旋涡中的气流速度均可以分解为切向线速度、径向速度和轴向速度三个分量③外旋涡造成的离心力将颗粒抛向器壁，内旋涡由于具图4—2有较大的旋转角速度，也可将细小颗粒向外抛出，同样也是分离的积极部分④