在恒压过滤中,如果介质阻力可以忽略不计,当过滤面积增加一倍时,获得相同体积滤液所需的过滤时间(θ)将是原来的()倍。A. 2B. 1/2C. √2D. 1/4
A. 2
B. 1/2
C. √2
D. 1/4
题目解答
答案
解析
本题考查恒压过滤的相关知识,解题思路是先明确恒压过滤且介质阻力可忽略不计的过滤方程,再根据过滤面积变化前后的情况,通过对比计算得出过滤时间的变化倍数。
步骤一:明确恒压过滤方程
在恒压过滤且介质阻力可以忽略不计的情况下,过滤方程为$q^{2}=K\theta$,其中$q$为单位过滤面积的滤液体积($q = \frac{V}{A}$,$V$为滤液体积,$A$为过滤面积),$K$为过滤常数,$\theta$为过滤时间。
步骤二:设初始状态的参数
设初始过滤面积为$A_1$,过滤时间为$\theta_1$,滤液体积为$V$,则初始单位过滤面积的滤液体积$q_1=\frac{V}{A_1}$。
根据过滤方程$q_1^{2}=K\theta_1$,即$(\frac{V}{A_1})^{2}=K\theta_1$ ①。
步骤三:计算过滤面积变化后的参数
当过滤面积增加一倍时,新的过滤面积$A_2 = 2A_1$,设此时过滤时间为$\theta_2$,因为获得相同体积滤液,所以滤液体积仍为$V$,则新的单位过滤面积的滤液体积$q_2=\frac{V}{A_2}=\frac{V}{2A_1}$。
同样根据过滤方程$q_2^{2}=K\theta_2$,即$(\frac{V}{2A_1})^{2}=K\theta_2$ ②。
步骤四:求过滤时间的变化倍数
用②式除以①式可得:
$\begin{align*}\frac{(\frac{V}{2A_1})^{2}}{(\frac{V}{A_1})^{2}}&=\frac{K\theta_2}{K\theta_1}\\\frac{\frac{V^{2}}{4A_1^{2}}}{\frac{V^{2}}{A_1^{2}}}&=\frac{\theta_2}{\theta_1}\\\frac{V^{2}}{4A_1^{2}}\times\frac{A_1^{2}}{V^{2}}&=\frac{\theta_2}{\theta_1}\\\frac{1}{4}&=\frac{\theta_2}{\theta_1}\end{align*}$
所以$\theta_2=\frac{1}{4}\theta_1$,即获得相同体积滤液所需的过滤时间将是原来的$\frac{1}{4}$倍。