题目
15. 恒压过滤时,介质阻力不计,如果过滤压差增大一倍,得到相同滤液量时,过滤速率 增大至原来的( )A. 2倍B. 4倍C. 2 倍D. 倍
15. 恒压过滤时,介质阻力不计,如果过滤压差增大一倍,得到相同滤液量时,过滤速率 增大至原来的( )
A. 2倍
B. 4倍
C. 2 倍
D. 倍
题目解答
答案
A. 2倍
解析
考查要点:本题主要考查恒压过滤过程中过滤速率与压差的关系,需结合过滤基本方程进行分析。
解题核心思路:
在恒压过滤且忽略介质阻力时,过滤速率与过滤压差成正比。当压差增大一倍时,单位时间内获得的滤液量会相应增加,最终达到相同滤液量所需的时间缩短,从而整体过滤速率提升。
破题关键点:
- 明确恒压过滤中过滤速率的表达式:$ \frac{dV}{dt} = \frac{\Delta P A}{\eta L} $,其中$L$为滤饼厚度,随滤液量$V$增加而增大。
- 当压差$\Delta P$增大一倍时,初始过滤速率翻倍,且随着滤饼厚度$L$的增长,速率逐渐降低,但整体平均速率仍与压差成正比。
在恒压过滤中,忽略介质阻力时,过滤速率公式为:
$\frac{dV}{dt} = \frac{\Delta P A}{\eta L}$
其中:
- $\Delta P$为过滤压差,$A$为过滤面积,$\eta$为滤液粘度,$L$为滤饼厚度。
滤饼厚度$L$与已过滤体积$V$的关系为:
$L = \frac{V B}{A}$
($B$为滤饼比容,为常数)。
将$L$代入速率公式,得:
$\frac{dV}{dt} = \frac{\Delta P A^2}{\eta B V}$
分离变量并积分,可得总过滤时间$t$与滤液量$V$的关系:
$t = \frac{\eta B V^2}{\Delta P A^2}$
当压差$\Delta P$增大一倍时,总时间$t$变为原来的$\frac{1}{2}$。由于滤液量$V$相同,平均过滤速率$\frac{V}{t}$会增大至原来的2倍。