项目二 课题二 非均相物系的分离设备-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 课题二 非均相物系的分离设备 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. 影响沉降的因素有 、 、 、 、 、 。 【答案】颗粒形状；颗粒大小；颗粒与流体的密度差；流体的黏度；重力加速度；容器的形状和尺寸 【解析】影响沉降的因素有颗粒形状、颗粒大小、颗粒与流体的密度差、流体的黏度、重力加速度、容器的形状和尺寸等六个。 2. 利用两相对多孔介质穿透性的差异，在某种推动力的作用下，使非均相物系得以分离的操是 。【答案】过滤 【解析】利用两相对多孔介质穿透性的差异，在某种推动力的作用下，使非均相物系得以分离的操作是过滤。 3.过滤过程的过滤推动力可以是 、 、 ，其中在化工生产中以 为推动力应用最广。 【答案】重力；压差；惯性离心力；压差 【解析】过滤过程的过滤推动力可以是重力、压差、惯性离心力，其中在化工生产中以压差为推动力应用最广。 4. 工业上的过滤方式有两种，即 、 。 【答案】滤饼过滤；深层过滤 【解析】工业上的过滤方式有两种，即滤饼过滤、深层过滤。 5. 过滤过程的操作周期主要包括以下几个步骤： 、 、 、 。 【答案】过滤；洗涤；卸渣；清理 【解析】过滤过程的操作周期主要包括以下几个步骤： 1.过滤：悬浮液在推动力作用下，通过过滤介质，固体颗粒被截留在介质表面形成滤饼，滤液则透过滤饼和过滤介质流出。 2.洗涤：对滤饼进行洗涤，以去除残留在滤饼中的滤液，提高滤饼的纯度或回收滤饼中的有用物质。 3.卸渣：将过滤后形成的滤饼从过滤设备中排出。 4.清理：对过滤设备及相关管道等进行清理，为下一次过滤操作做好准备。 6. 过滤设备按生产压差的不同可分为 、 和 三种类型。 【答案】重力式；压滤式；离心式 【解析】过滤设备按生产压差的不同可分为重力式、压滤式、离心式三种类型。 7. 离心分离机根据分离因数的大小可分为 、 、 。 【答案】常速离心机；高速离心机；超高速离心机 【解析】离心分离机根据分离因数的大小可分为以下三类： 常速离心机：分离因数Fr＜3000，转速较低，转鼓直径较大，适用于易分离混悬滤浆的分离及物料的脱水。 高速离心机：分离因数Fr在3000至50000之间，转速较高，转鼓直径较小，主要用来分离细微粒子悬浮液、乳状液等。  超高速离心机：分离因数Fr＞50000，主要用于分离极不易分离超微细粒的悬浮系统和高分子的胶体悬浮液。 8. 叶滤机过滤时，滤液穿过滤布后经 排出。 【答案】滤叶上的孔道 【解析】叶滤机过滤时，滤液穿过滤布后经滤叶上的孔道排出。 9. 非均相物系分离设备中， 适用于含尘浓度低的气体净化。 【答案】袋式除尘器 【解析】非均相物系分离设备中，袋式除尘器适用于含尘浓度低的气体净化。袋式除尘器通过过滤材料将粉尘从气流中分离出来，能高效去除微小尘粒，但如果含尘浓度过高，会导致滤袋堵塞，阻力增大，影响除尘效果和设备运行。 10. 常用于分离颗粒较细的悬浮液。 【答案】旋液分离器 【解析】旋液分离器：利用离心沉降原理从悬浮液中分离固体颗粒，可分离较细的粒子，但分离效率较低，常多级串联或与其他设备配合使用。 二、选择题（共10小题，每小题3分，共30分） 1.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。 2.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。 3.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 4.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。 5.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。 6.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.分为间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。 7. 板框压滤机中，（ ）的作用是提供过滤推动力。 A. 框 B. 板 C. 滤布 D. 压紧装置 【答案】D 【解析】板框压滤机中，压紧装置的作用是提供过滤推动力。 8. 对于转筒真空过滤机，以下说法错误的是（ ） A. 操作连续 B. 生产能力大 C. 适用于固体含量高的悬浮液 D. 过滤推动力小 【答案】D 【解析】转筒真空过滤机是以真空为过滤推动力的过滤设备，能在较低真空度下提供较大的过滤推动力，故D选项说法错误。它可以连续操作，生产能力较大，且适用于固体含量高的悬浮液，A、B、C选项说法均正确。 9. 以下哪种设备在分离过程中需要周期性操作？（ ） A. 旋风分离器 B. 连续沉降槽 C. 板框压滤机 D. 旋液分离器 【答案】C 【解析】板框压滤机工作时，需先进行进料过滤，待滤饼形成到一定程度后，要停止进料，松开压紧装置，依次拉开板框卸下滤饼，清洗滤布，完成一个过滤循环后再开始下一轮操作，属于周期性操作。而旋风分离器、连续沉降槽和旋液分离器均为连续操作设备。 10. 旋液分离器中，颗粒的分离主要依靠（ ） A. 重力 B. 离心力 C. 压力 D. 摩擦力 【答案】B 【解析】在旋液分离器中，悬浮液从入口管以切线方向进入分离器，形成高速旋转的流动，在离心力的作用下，密度较大的颗粒被甩向分离器的器壁，并沿器壁向下运动，从底部的排料口排出；而密度较小的液体则在中心区域形成向上的流动，从顶部的溢流口排出。所以颗粒的分离主要依靠离心力。 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）简述板框压滤机的工作原理及优缺点。 【答案】 （1）工作原理 板框压滤机由板和框交替排列组成，在滤板的两侧覆有滤布，用压紧装置将板和框压紧，使板与框之间形成一个压滤室。待过滤的悬浮液由进料泵输送到各个压滤室，在压力作用下，液体通过滤布经滤板上的滤液出口排出，固体颗粒则被截留在滤布表面，形成滤饼。当滤饼达到一定厚度，过滤阻力增大，过滤速度显著降低时，停止进料，松开压紧装置，依次拉开板框，卸下滤饼，清洗滤布，完成一个过滤循环。 （2） 优点 过滤效果好：能够有效截留固体颗粒，实现较高的固液分离效率，得到的滤液较为澄清，滤饼含湿量较低。 结构简单：由板、框等基本部件组成，制造和维护成本相对较低，操作也比较容易。 适应性强：可以通过调整板框的数量、尺寸和材质等，适应不同规模和性质的过滤任务，对于各种物料的过滤都有较好的适应性。 滤饼含固率高：在较高的压力作用下，滤饼中的水分被充分挤出，含固率较高，有利于后续的处理和处置。 （3）缺点 过滤速度较慢：随着过滤的进行，滤饼逐渐增厚，过滤阻力增大，过滤速度会逐渐降低，尤其是在处理粘性较大或颗粒较细的物料时，过滤周期较长。 劳动强度大：需要人工依次拉开板框，卸下滤饼，清洗滤布，操作较为繁琐，劳动强度较大。 自动化程度较低：传统的板框压滤机自动化程度不高，需要较多的人工干预，影响生产效率和质量稳定性。 占地面积大：设备结构较为庞大，尤其是处理量大时，需要较多的板框组合，占地面积较大。 2.（本小题10分）对比旋风分离器和旋液分离器在结构和应用上的异同。 【答案】 旋风分离器和旋液分离器在结构和应用上既有相似之处，也有一些差异，具体如下： （1）结构异同 相同点： 两者总体结构相似，都主要由圆筒形的筒体和下部的圆锥形部分组成。含尘气体或悬浮液都从圆筒上侧的进气管或入口管以切线方向进入，在内部形成旋转运动，利用离心力实现分离。 不同点： 旋风分离器的气体进口、固体出口、漏斗、气体排放口等结构，主要是为了适应气固分离，处理的是气体和固体颗粒的混合物；旋液分离器通常有专门的溢流出口管和底流出口管，且其形状一般更为细长，直径小，圆锥部分长，以适应液固或液液分离时液体中颗粒沉降分离难度较大的情况。  （2）应用异同 相同点： 都广泛应用于工业领域的分离过程，利用离心沉降原理，可用于对混合物进行初步分离，以减轻后续处理设备的负担。 不同点： 旋风分离器主要用于气固两相分离，常用于冶金、铸造、喷砂、建筑材料、电力及耐火材料等行业的环保除尘，以及采矿中金子与杂质的分离等；旋液分离器主要用于液固两相流分离或两种不互溶的溶液分离，应用于石油、化工、冶金、电力、淀粉、酒精、造纸、食品、制药、环保等领域。 3.（本小题10分）说明转筒真空过滤机的操作流程，并分析其适用范围。 【答案】 （1）操作流程 ①准备工作：检查设备各部件是否正常，安装好滤布，启动真空泵和旋转电机，调整好转速和真空度。 ②进料：将待过滤的悬浮液送入转筒内，悬浮液在重力和真空吸力的作用下，均匀地分布在转筒表面的滤布上。 ③过滤：在真空吸力的作用下，液体透过滤布进入转筒内部，成为滤液，而固体颗粒则被截留在滤布表面，形成滤饼。 ④洗涤：随着转筒的旋转，滤饼经过洗涤区，通过喷淋装置向滤饼表面喷洒洗涤液，对滤饼进行洗涤，以去除滤饼中的可溶性杂质。 ⑤吸干：洗涤后的滤饼继续旋转进入吸干区，在真空吸力的作用下，进一步吸干滤饼中的水分，降低滤饼的含水量。 ⑥卸料：当滤饼旋转到卸料区时，通过刮刀或其他卸料装置将滤饼从滤布上刮下，完成卸料过程。 ⑦滤布再生：卸料后的滤布继续旋转，经过清洗区，通过喷淋装置对滤布进行清洗，去除滤布上残留的固体颗粒，恢复滤布的过滤性能。 （2）适用范围 广泛应用于化工、制药、食品、冶金等行业：适用于过滤含有固体颗粒的悬浮液，特别是对于那些需要连续操作、处理量大、滤饼需要洗涤和吸干的场合。 适用于过滤颗粒粒度较细的悬浮液：转筒真空过滤机的过滤速度较快，能够有效地过滤颗粒粒度较细的悬浮液，提高过滤效率。 适用于过滤粘度较大的悬浮液：通过调整转筒的转速和真空度，可以适应不同粘度的悬浮液的过滤要求。 4.（本小题10分）讨论离心分离机在工业生产中的应用场景及选择依据。 【答案】 应用场景 选择依据 离心分离机 食品饮料行业： 在乳制品生产中用于牛奶的脱脂、奶酪的制作；在果汁生产中用于去除果肉残渣等；在啤酒酿造中用于除去酵母等微生物，以提高产品的澄清度和稳定性 分离目的和要求： 若需分离固体颗粒与液体，可选择离心过滤机或离心沉降机；若要分离两种不相溶的液体，可选用离心萃取机或碟式离心机。 制药行业： 用于药物中间体的分离、抗生素的提取、疫苗的生产等，保证药品的纯度和质量。 物料性质： 根据物料的颗粒大小、密度、粘度、腐蚀性等选择。如颗粒细小、密度差小的物料，需选择分离因数高的离心机；粘度大的物料，可能需要更高的转速或特殊的转鼓结构。 离心分离机 化工行业： 在石油炼制中用于原油的脱水、脱盐；在塑料生产中用于聚合物颗粒的分离和干燥；在涂料生产中用于颜料和填料的分离等。 处理量： 根据生产规模选择合适处理能力的离心机。处理量大的，宜选用连续式离心机；处理量小的，可选用间歇式离心机。 环保行业： 用于污水处理中污泥的脱水，减少污泥的体积，便于后续的处理和处置；还可用于工业废水的处理，去除其中的悬浮物和重金属离子等。 自动化程度： 对于大规模、连续生产的企业，可选择自动化程度高的离心机，以提高生产效率和产品质量的稳定性。 生物工程行业： 用于生物细胞的分离、蛋白质的纯化、酶的提取等，是生物产品生产过程中的重要分离手段。 经济成本： 考虑设备的购置成本、运行成本、维护成本等。不同类型和规格的离心机价格差异较大，运行时的能耗、易损件的更换频率等也会影响成本。 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 $$ 《化工单元操作》（化工版第三版） 项目二 非均相物系的分离 课题二 非均相物系的分离设备 时间：60分钟 总分：100分 班级 姓名 学号 成绩 一、填空题（本大题共10小题，每小题3分，共30分） 1. 影响沉降的因素有 、 、 、 、 、 。 2. 利用两相对多孔介质穿透性的差异，在某种推动力的作用下，使非均相物系得以分离的操是 。 3.过滤过程的过滤推动力可以是 、 、 ，其中在化工生产中以 为推动力应用最广。 4. 工业上的过滤方式有两种，即 、 。 5. 过滤过程的操作周期主要包括以下几个骤： 、 、 、 。 6. 过滤设备按生产压差的不同可分为 、 和 三种类型。 7. 离心分离机根据分离因数的大小可分为 、 、 。 8. 叶滤机过滤时，滤液穿过滤布后经 排出。 9. 非均相物系分离设备中， 适用于含尘浓度低的气体净化。 10. 常用于分离颗粒较细的悬浮液。 二、选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分） 1.提高离心机的分离效率的正确措施是（ ） A.采用小直径、高转速的转鼓 B.采用小直径，低转速的转鼓 C.采用大直径，高转速的转鼓 D.采用大直径，高转速的转鼓 2.采用以下四种设备分离悬浮液，分离最为彻底的通常是（ ） A.旋液分离器 B.离心沉降机 C.重力沉降槽 D.板框过滤 3.关于饼层过滤推动力，以下说法正确的是（ ）. A.液体经过过滤机的压强降 B.滤饼两侧的压力差 C.介质两侧的压力差 D.介质两侧压力差加上滤饼两侧压力差 4.设计制造多层降尘室的依据是（ ） A.降尘室处理含尘气体的能力(处理量)与其层数无关 B.降尘室处理含尘气体的能力(处理量)与其高度无关 C.降尘室处理含尘气体的能力(处理量)与其直径无关 D.降尘室处理含尘气体的能力(处理量)与其占地面积无关 5.下列物系中，可用旋风分离器分离的是（ ） A.牛奶 B.含有粉尘的空气 C.泥沙与水混合液 D.糖水 6.以下关于离心分离机的描述，不正确的是（ ） A.依靠离心力作用实现分离 B.分为间歇和连续两种操作方式 C.通常，转速越高分离越彻底 D.主要用于分离气体混合物 7. 板框压滤机中，（ ）的作用是提供过滤推动力。 A. 框 B. 板 C. 滤布 D. 压紧装置 8. 对于转筒真空过滤机，以下说法错误的是（ ） A. 操作连续 B. 生产能力大 C. 适用于固体含量高的悬浮液 D. 过滤推动力小 9. 以下哪种设备在分离过程中需要周期性操作？（ ） A. 旋风分离器 B. 连续沉降槽 C. 板框压滤机 D. 旋液分离器 10. 旋液分离器中，颗粒的分离主要依靠（ ） A. 重力 B. 离心力 C. 压力 D. 摩擦力 三、简答题（本答题共4小题，第1、2、3、4小题分值分别为7、10、13、10分，共计40分） 1.（本小题7分）简述板框压滤机的工作原理及优缺点。 2.（本小题10分）对比旋风分离器和旋液分离器在结构和应用上的异同。 3.（本小题13分）说明转筒真空过滤机的操作流程，并分析其适用范围。 4.（本小题10分）讨论离心分离机在工业生产中的应用场景及选择依据。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$