恒压过滤,若介质阻力可忽略,当过滤面积增加一倍,则获得相同滤液量所需时间为原来的()倍。A. 2B. 4C. 0.5D. 0.25
A. 2
B. 4
C. 0.5
D. 0.25
题目解答
答案
解析
本题考查恒压过滤过程中过滤面积与过滤时间的关系,解题思路是先明确恒压过滤且介质阻力可忽略时的过滤基本方程,再根据过滤面积的变化情况,推导出获得相同滤液量时过滤时间的变化倍数。
步骤一:明确恒压过滤基本方程
在恒压过滤且介质阻力可忽略的情况下,过滤基本方程为:
$q^{2}=K\tau$
其中,$q$为单位过滤面积的滤液体积($m^{3}/m^{2}$),$K$为过滤常数($m^{2}/s$),$\tau$为过滤时间($s$)。
步骤二:设初始状态的参数
设初始过滤面积为$A_1$,单位过滤面积的滤液体积为$q_1$,过滤时间为$\tau_1$,则有:
$q_{1}^{2}=KK\tau_{1}$
步骤三:分析过滤面积变化后的参数
当过滤面积增加一倍,即$A_2 = 2A_1$。因为要获得相同的滤液量$V$,根据$q=\frac{V}{A}$,此时单位过滤面积的滤液体积$q_2$为:
$q_{2}=\frac{V}{A_{2}}=\frac{V}{2A_{1}}=\frac{1}{2}q_{1}$
设此时过滤时间为$\tau_2$,同样根据过滤基本方程可得:
$q_{2}^{2}=K\tau_{2}$
步骤四:计算过滤时间的变化倍数
将$q_{2}=\frac{1}{2}q_{1}$代入$q_{2}^{2}=K\tau_{2}$中,得到:
$(\frac{1}{2}q_{1})^{2}=K\tau_{2}$
$\frac{1}{4}q_{1}^{2}=K\tau_{2}$
又因为$q_{1}^{2}=K\tau_{1}$,所以$\frac{1}{4}K\tau_{1}=K\tau_{2}$,两边同时约去$K$,可得:
$\tau_{2}=\frac{1}{4}\tau_{1}=0.25\tau_{1}$