题目
过滤介质阻力忽略不计,滤饼不可压缩进行恒速过滤时,如滤液量增大一倍,则()。A. 操作压差增大至原来的 倍B. 操作压差增大至原来的 4 倍C. 操作压差增大至原来的 2 倍D. 操作压差保持不变
过滤介质阻力忽略不计,滤饼不可压缩进行恒速过滤时,如滤液量增大一倍,则()。
A. 操作压差增大至原来的 倍
B. 操作压差增大至原来的 4 倍
C. 操作压差增大至原来的 2 倍
D. 操作压差保持不变
题目解答
答案
C. 操作压差增大至原来的 2 倍
解析
本题考查恒速过滤过程中滤液量与操作压差的关系,解题思路是根据恒速过滤的基本方程,结合已知条件推导出操作压差与滤液量的关系,进而判断滤液量增大一倍时操作压差的变化情况。
- 首先明确恒速过滤的基本方程:
- 恒速过滤时,过滤速率$u=\frac{dV}{Ad\theta}$为常数,过滤基本方程为$\frac{dV}{d\theta}=\frac{K A^{2}}{2(V + V_{e})}$,其中$K = 2k\Delta p^{1 - s}$,$k$为过滤常数,$\Delta p$为操作压差,$s$为滤饼的压缩性指数。
- 因为滤饼不可压缩,所以$s = 0$,则$K = 2k\Delta p$。
- 又因为过滤介质阻力忽略不计,即$V_{e}=0$,那么过滤基本方程可简化为$\frac{dV}{d\theta}=\frac{K A^{2}}{2V}$。
- 然后对简化后的方程进行积分:
- 由于$\frac{dV}{d\theta}$为常数,设为$u$,则$u=\frac{K A^{2}}{2V}$,变形可得$V=\frac{K A^{2}}{2u}$。
- 因为$K = 2k\Delta p$,所以$V=\frac{2k\Delta p A^{2}}{2u}=k\frac{\Delta p A^{2}}{u}$。
- 接着分析滤液量增大一倍时操作压差的变化:
- 设初始滤液量为$V_1$,对应的操作压差为$\Delta p_1$,则$V_1 = k\frac{\Delta p_1 A^{2}}{u}$。
- 当滤液量增大一倍,即$V_2 = 2V_1$时,设此时操作压差为$\Delta p_2$,则$V_2 = k\frac{\Delta p_2 A^{2}}{u}$。
- 将$V_2 = 2V_1$代入可得:$k\frac{\Delta p_2 A^{2}}{u}=2\times k\frac{\Delta p_1 A^{2}}{u}$。
- 两边同时约去$k\frac{A^{2}}{u}$,得到$\Delta p_2 = 2\Delta p_1$。