项目二 课题一 非均相物系的分离基础知识-章节过关卷-《化工单元操作》（化工版第三版）（原卷版+解析版）

《化工单元操作》（化工版第三版） 项目二 非均相物系的分离 课题一 非均相物系的分离基础知识 时间：60分钟 总分：100分 班级 姓名 学号 成绩 一、填空题（本大题共10小题，每小题3分，共30分） 1. 非均相物系分离的目的是 __________________。 2. 非均相物系的常见分离方法有__________ 、 __________、 ____________ 、____________。 3. 在___________作用下使流体与颗粒之间发生相对运动而得以分离的操作，称为重力沉降。 4. 过滤操作中，过滤阻力包括 __________________ 和 __________________。 5. 板框压滤机的操作分为 __________ 、 __________、 ____________ 和 _____________ 四个阶段。 6. 评价旋风分离器的主要指标包括____________________________和___________________________。 7. 实际沉降的影响因素包括__________ 、________、 __________、__________ 、 _________、__________ 。 8. 影响沉降速度的因素有 ____________ 、 ______________ 、 ____________ 和 ______________ 。 9. 沉降根据外力的不同，可以分为 ______________、 _____________ 和 _____________ 。 10. 降尘室属于______________沉降设备。 二、选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分） 1. 关于饼层过滤推动力，以下说法正确的是（ ）。 A.液体经过过滤机的压强降 B.滤饼两侧的压力差 C介质两侧的压力差 D.介质两侧压力差加上滤饼两侧压力差 2.以下关于静电除尘器的正确描述是（ ）。 A.借助高压不均匀直流电场作用分离含尘气体 B.借助高压均匀直流电场作用分离合尘气体 C.借助高压不均匀交流电场作用分离含尘气体 D.借助高压均匀交流电场作用分离含尘气体 3.设计制造多层降尘室的依据是（ ）。 A.降尘室处理含尘气体的能力(处理量)与其层数无关 B.降尘室处理含尘气体的能力(处理量)与其高度无关 C.降尘室处理含尘气体的能力(处理量)与其直径无关 D.降尘室处理含尘气体的能力(处理量)与其占地面积无关 4.在其他条件相同的情况下，固体颗粒直径增加，其沉降速度（ ）。 A.减小 B.不变 C.增加 D.不能确定 5.过滤操作中，滤液流动遇到的阻力主要是（ ）。 A.过滤通道壁的阻力 B.过滤介质的阻力 C.滤饼的阻力 D.过滤介质的阻力和滤饼阻力之和 6.下列物系中，可用旋风分离器分离的是（ ）。 A.牛奶 B.含有粉尘的空气 C.泥沙与水混合液 D.糖水 7.以下关于离心分离机的描述，不正确的是（ ）。 A.依靠离心力作用实现分离 B.分为问歇和连续两种操作方式 C.通常，转速越高分离越彻底 D.主要用于分离气体混合物 8.过滤速度不受（ ）的影响。 A.悬浮液的性质 B.过滤推动力 C.过滤介质 D.过滤时间 9.提高离心机的分离效率的正确措施是（ ）。 A.采用小直径，高转速的转鼓 B.采用小直径，低转速的转鼓 C.采用大直径，低转速的转鼓 D.采用大直径，高转速的转鼓 10.采用以下四种设备分离悬浮液，分离最为彻底的通常是（ ）。 A.旋液分离器 B.离心沉降机 C.重力沉降槽 D.板框过滤 三、简答题（本答题共4小题，第1、2、3、4小题分值分别为7、10、13、10分，共计40分） 1.（本小题7分）简述重力沉降和离心沉降的原理及区别。 2.（本小题10分）说明过滤操作的基本原理，并列举两种常见的过滤设备。 3.（本小题13分）解释什么是分离因数，其大小对离心分离效果有何影响？ 4.（本小题10分）分析影响过滤速率的因素有哪些？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 《化工单元操作》（化工版第三版） 项目二 非均相物系的分离 课题一 非均相物系的分离基础知识 时间：60分钟 总分：100分 班级 姓名 学号 成绩 一、填空题（共10小题，每小题3分，共30分） 1. 非均相物系分离的目的是 __________________。 【答案】回收分散物质，净化分散介质，环境保护与劳动保护，提高产品质量和经济效益 【解析】非均相物系分离的目的主要包括以下几点：回收分散物质：净化分散介质：环境保护与劳动保护： 提高产品质量和经济效益。 2. 非均相物系的常见分离方法有__________ 、 __________、 ____________ 、____________。 【答案】沉降分离法；过滤分离法；静电分离法；湿洗分离法 【解析】非均相物系的常见分离方法有沉降分离法；过滤分离法；静电分离法；湿洗分离法。 3. 在___________作用下使流体与颗粒之间发生相对运动而得以分离的操作，称为重力沉降。 【答案】重力 【解析】在重力作用下使流体与颗粒之间发生相对运动而得以分离的操作，称为重力沉降。 4. 过滤操作中，过滤阻力包括 __________________ 和 __________________。 【答案】过滤介质阻力；过滤设备阻力 【解析】过滤操作中，过滤阻力包括过滤介质阻力和过滤设备阻力。 5. 板框压滤机的操作分为 __________ 、 __________、 ____________ 和 _____________ 四个阶段。 【答案】过滤；洗涤；卸渣；清理 【解析】 板框压滤机的操作分为过滤、洗涤、卸渣、清理四个阶段。 6. 评价旋风分离器的主要指标包括____________________________和___________________________。 【答案】所能分离的最小颗粒直径即临界粒径；气体经过旋风分离器的压降 【解析】评价旋风分离器的主要指标是所能分离的最小颗粒直径即临界粒径和气体经过旋风分离器的压降。 7. 实际沉降的影响因素包括__________ 、________、 __________、__________ 、 _________、__________ 。 【答案】颗粒含量的影响；颗粒形状的影响；颗粒大小的影响；流体性质的影响；流体流动的影响；器壁的影响。 【解析】实际沉降的影响因素包括颗粒含量的影响、颗粒形状的影响、颗粒大小的影响、流体性质的影响、流体流动的影响、器壁的影响。 8. 影响沉降速度的因素有 ____________ 、 ______________ 、 ____________ 和 ______________ 。 【答案】颗粒的形状和大小；密度；动态条件；化学和物理性质。 【解析】影响沉降速度的因素主要包括以下几点：颗粒的形状和大小；密度；动态条件；化学和物理性质。 9. 沉降根据外力的不同，可以分为 ______________、 _____________ 和 _____________ 。 【答案】重力沉降；离心沉降；惯性沉降 【解析】根据外力的不同，沉降可以分为以下几种类型：重力沉降；离心沉降；惯性沉降。 10. 降尘室属于______________沉降设备。 【答案】重力 【解析】降尘室属于重力沉降设备。 二、选择题（共10小题，每小题3分，共30分） 1. 关于饼层过滤推动力，以下说法正确的是（ ）。 A.液体经过过滤机的压强降 B.滤饼两侧的压力差 C介质两侧的压力差 D.介质两侧压力差加上滤饼两侧压力差 【答案】D 【解析】饼层过滤推动力指的是介质两侧压力差加上滤饼两侧压力差 2.以下关于静电除尘器的正确描述是（ ）。 A.借助高压不均匀直流电场作用分离含尘气体 B.借助高压均匀直流电场作用分离合尘气体 C.借助高压不均匀交流电场作用分离含尘气体 D.借助高压均匀交流电场作用分离含尘气体 【答案】B 【解析】利用高压电场使烟气发生电离，气流中的粉尘荷电在电场作用下与气流分离。含有粉尘颗粒的气体通过接有高压直流电源的电晕电极和接地集尘极之间所形成的高压电场，电晕电极发生电晕放电，气体被电离，带负电的气体离子在电场力作用下向集尘极运动，与粉尘颗粒相碰使尘粒荷负电，荷电后的尘粒在电场力作用下向集尘极运动，到达集尘极后放出所带电子，尘粒沉积于接地极板上，得到净化的气体通过出口排出。 3.设计制造多层降尘室的依据是（ ）。 A.降尘室处理含尘气体的能力(处理量)与其层数无关 B.降尘室处理含尘气体的能力(处理量)与其高度无关 C.降尘室处理含尘气体的能力(处理量)与其直径无关 D.降尘室处理含尘气体的能力(处理量)与其占地面积无关 【答案】B 【解析】设计制造多层降尘室的依据主要包括以下几点：含尘气体处理量与降尘室的层数关系，降尘室的尺寸和效率颗粒沉降速度，操作条件。 4.在其他条件相同的情况下，固体颗粒直径增加，其沉降速度（ ）。 A.减小 B.不变 C.增加 D.不能确定 【答案】C 【解析】在其他条件相同的情况下，固体颗粒直径增加，其沉降速度加快。根据斯托克斯定律，在层流条件下，颗粒的沉降速度与颗粒直径的平方成正比，即颗粒直径越大，沉降速度越快。 5.过滤操作中，滤液流动遇到的阻力主要是（ ）。 A.过滤通道壁的阻力 B.过滤介质的阻力 C.滤饼的阻力 D.过滤介质的阻力和滤饼阻力之和 【答案】过滤介质的阻力和滤饼阻力之和 【解析】过滤操作中，滤液流动遇到的阻力主要是过滤介质的阻力和滤饼阻力之和 6.下列物系中，可用旋风分离器分离的是（ ）。 A.牛奶 B.含有粉尘的空气 C.泥沙与水混合液 D.糖水 【答案】B 【解析】可用旋风分离器分离的是含有粉尘的空气。 7.以下关于离心分离机的描述，不正确的是（ ）。 A.依靠离心力作用实现分离 B.分为问歇和连续两种操作方式 C.通常，转速越高分离越彻底 D.主要用于分离气体混合物 【答案】D 【解析】离心分离机是利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械，又称离心机。主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开；或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开(例如从牛奶中分离出奶油)；它也可用于排除湿固体中的液体。 8.过滤速度不受（ ）的影响。 A.悬浮液的性质 B.过滤推动力 C.过滤介质 D.过滤时间 【答案】C 【解析】过滤速度不受（过滤介质厚度）的影响。过滤速度是指单位时间内通过单位过滤面积的滤液体积，主要与过滤推动力、滤液黏度、滤饼和过滤介质的性质等因素有关，而过滤介质厚度通常不会直接影响过滤速度。 9.提高离心机的分离效率的正确措施是（ ）。 A.采用小直径，高转速的转鼓 B.采用小直径，低转速的转鼓 C.采用大直径，低转速的转鼓 D.采用大直径，高转速的转鼓 【答案】D 【解析】以下是提高离心机分离效率的正确措施： 优化离心机设备参数：选择合适的离心机类型，针对不同的分离需求选择对应的离心机；合理调整离心机的转速，增加转速可提高离心力，加快分离速度；调整离心机的半径，在转速一定时，适当增加离心机转鼓的半径可增加离心力，提高分离效率。 改善待分离物料的性质：对一些难以分离的物料，可通过添加适当的絮凝剂或助滤剂，使细小颗粒凝聚成较大颗粒，增大颗粒的粒径，从而提高分离效率；适当提高物料的温度，降低其黏度，使液体更容易流动，提高分离速度。 优化操作过程：在进料时，要控制好进料速度和进料量，保证物料均匀地进入离心机；根据物料的分离情况，合理控制分离时间；定期对离心机进行维护和保养，检查转鼓的平衡情况、轴承的磨损情况等，确保离心机处于良好的运行状态。 10.采用以下四种设备分离悬浮液，分离最为彻底的通常是（ ）。 A.旋液分离器 B.离心沉降机 C.重力沉降槽 D.板框过滤 【答案】B 【解析】 A选项旋液分离器：依靠离心力实现固液分离，适用于分离粒度较细的悬浮液，但难以将悬浮液中的固体颗粒彻底分离出来。 B选项离心沉降机：利用高速旋转产生的离心力，使悬浮液中的固体颗粒沉降分离，分离效率高，对于不同粒度和密度的颗粒都能有效分离，通常可以使分离更为彻底。 C选项重力沉降槽：依靠重力作用使固体颗粒沉降，分离速度较慢，对于粒度较小、密度与液体相近的颗粒，分离效果较差，难以实现彻底分离。 D选项板框过滤：通过过滤介质拦截固体颗粒实现分离，对于一些细小颗粒可能会出现过滤不彻底的情况，且过滤速度会随着滤饼的形成逐渐降低。 三、简答题（本答题共4小题，每小题10分，共计40分） 1.（本小题10分）简述重力沉降和离心沉降的原理及区别。 【答案】 类型 原理 影响因素 适用场景 重力沉降 利用颗粒与流体的密度差异，通过重力作用使颗粒下沉。 颗粒特性：大颗粒、高密度且形状规则的颗粒沉降速度快。 流体性质：水的密度和粘度，水温变化会影响水密度和粘度。 水流状态：水流速度过快会使颗粒重新被冲起，过慢则可能导致沉淀时间过长。 主要用于处理含有较大颗粒悬浮物的原水或废水，如城市污水处理厂的初次沉淀池。 离心沉降 通过高速旋转产生的离心力加速颗粒的沉降过程，不受颗粒自身重力的限制 离心机参数：转速、旋转半径以及离心时间是关键因素。 颗粒与流体性质：大颗粒、高密度的颗粒更容易在离心过程中被分离，流体的粘度越大，颗粒的沉降阻力就越大。 样品体积与容器形状：样品在离心机中的体积和容器应具有合适的形状，以保证在离心过程中样品能够均匀受力。 广泛应用于工业、生物、医学等领域，如工业废水处理、生物制药行业和实验室中的分离和提纯。 2.（本小题10分）说明过滤操作的基本原理，并列举两种常见的过滤设备。 【答案】 （1）过滤操作的基本原理： 过滤是利用多孔介质（如滤网、滤布等）对悬浮液进行分离的操作。其基本原理是：悬浮液通过过滤介质时，固体颗粒被截留，而液体则通过过滤介质的孔隙流出，从而实现固液分离。 （2）常见的过滤设备有以下两种： 板框压滤机： 由多个板框交替排列组成，滤板表面有沟槽，滤框是中空的。过滤时，悬浮液在压力作用下进入滤框，液体通过滤布流出，固体颗粒被截留在滤框内。当滤饼充满滤框后，停止过滤，松开板框，取出滤饼。 真空转鼓过滤机： 转鼓表面覆盖滤布，内部被隔成多个扇形格，每个格都与分配头相通。转鼓在悬浮液中缓慢旋转，处于真空区的扇形格通过分配头与真空泵相连，在真空吸力作用下，液体透过滤布进入转鼓内部，再经分配头排出，固体颗粒则留在滤布表面形成滤饼。随着转鼓转动，滤饼依次经过洗涤、吸干、卸料等区域。 3.（本小题10分）解释什么是分离因数，其大小对离心分离效果有何影响？ 【答案】 （1） 分离因数：是指物料在离心力场中所受的离心力与重力的比值，通常用符号Kc表示，其计算公式为 其中为η旋转角速度，r为旋转半径，g为重力加速度。 （2） 分离因数大小对离心分离效果的影响如下： 分离因数越大：物料所受的离心力远大于重力，分离效果就越好，能使更细小的颗粒或密度差异较小的物质得到有效分离，分离速度也更快，在相同时间内可实现更高程度的分离。 分离因数越小：离心力与重力差距不明显，分离效果会变差，对于细小颗粒或密度相近的物质，可能无法达到理想的分离程度，分离速度也较慢，需要更长时间才能完成分离。 4.（本小题10分）分析影响过滤速率的因素有哪些？ 【答案】 影响过滤速率的因素主要包括以下几点： （1）物料性质： 蛋白质类和糊精类物质的含量会影响过滤速度。例如，在制糖过程中，糊精的存在会使蛋白质难以凝聚，从而降低过滤速度。 （2）液化方法： 间歇液化可能导致物料受热不均匀，增加蒸汽消耗，降低液化效果。相比之下，高压喷射液化可以更彻底地液化原料，提高蛋白质的凝聚效果，从而加快过滤速度。 （3）酶制剂： 酶的活性直接影响过滤速度。高活性的酶制剂可以更快地分解底物分子，减少糊精和低聚糖的残留，从而提高过滤速度。 （4）pH值： 适当的pH值有助于提高过滤速度。 （5）固体颗粒的大小和沉降速度： 固体颗粒的大小和沉降速度会影响过滤介质和滤渣层的堵塞情况。较大的固体颗粒或快速的沉降可以减少堵塞，加快过滤速度。 （6）滤层渗透性和厚度： 滤层的渗透性和厚度直接影响过滤速度。高渗透性和适中的厚度可以提高过滤速度，而过厚或过薄的滤层都会降低过滤效率。 （7）粘度： 粘度与质量密切相关。低粘度的更容易被滤清，从而提高过滤速度。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$