化工原理第三章沉降与过滤课后习题及答案(1).doc

1、第三章 沉降与过滤沉 降【 3-1】 密 度 为 1030kg/m3、 直 径 为 的 球 形 颗 粒 在 150 的 热 空 气 中 降 落 ，40m求 其 沉 降 速 度 。解 150 时 ， 空 气 密 度 ， 黏 度./385kg.524Pas颗 粒 密 度 ， 直 径/3pkgm410pdm假 设 为 过 渡 区 ， 沉 降 速 度 为()(.) ./.1 12223 3454980795410pt pud ms 验 算 .Re .4507=1ptd为 过 渡 区【 3-2】 密 度 为 2500kg/m3 的 玻 璃 球 在 20 的 水 中 和 空 气 中 以 相 同 的 速 度

2、 沉 降 。 试求 在 这 两 种 介 质 中 沉 降 的 颗 粒 直 径 的 比 值 ， 假 设 沉 降 处 于 斯 托 克 斯 定 律 区 。解 在 斯 托 克 斯 区 ， 沉 降 速 度 计 算 式 为/218tpudg由 此 式 得 （ 下 标 w 表 示 水 ， a 表 示 空 气 ） ()2218= pwppapt dug()pwpawad查 得 20 时 水 与 空 气 的 密 度 及 黏 度 分 别 为./,.33982 104wwkgmPas./,.51058aa已 知 玻 璃 球 的 密 度 为 ， 代 入 上 式 得/32pkg(.).3550104196982pwad【

3、 3-3】 降 尘 室 的 长 度 为 10m， 宽 为 5m， 其 中 用 隔 板 分 为 20 层 ， 间 距 为100mm， 气 体 中 悬 浮 的 最 小 颗 粒 直 径 为 ， 气 体 密 度 为 ， 黏 度 为10m./31kgm， 颗 粒 密 度 为 4000kg/m3。 试 求 ： (1)最 小 颗 粒 的 沉 降 速 度 ； (2)若 需 要.628Pas最 小 颗 粒 沉 降 ， 气 体 的 最 大 流 速 不 能 超 过 多 少 m/s? (3)此 降 尘 室 每 小 时 能 处 理 多 少m3 的 气 体 ？解 已 知 ,/./.6336104012180pcpdkgk

4、gPas ,(1) 沉 降 速 度 计 算 假 设 为 层 流 区().()(.)/.2 629804pctgu ms验 算 为 层 流.Re61015pctd，(2) 气 体 的 最 大 流 速 。max沉 降 高 度 ， 降 尘 室 长 度.01H10LmaxtHumax.01ma/s(3) 气 体 的 最 大 处 理 量 ax././34352610VSqWHNusmh气 体 的 处 理 量 也 可 以 用 教 材 式 (3-18)计 算S()(. /./2 62 34360409521061018pcVSdgLq sh【 3-4】 有 一 重 力 沉 降 室 ， 长 4m， 宽 2m，

5、 高 2.5m， 内 部 用 隔 板 分 成 25 层 。 炉气 进 入 除 尘 室 时 的 密 度 为 ， 黏 度 为 。 炉 气 所 含 尘 粒 的 密 度 为./kg35.3Pas。 现 要 用 此 降 尘 室 分 离 以 上 的 颗 粒 ， 试 求 可 处 理 的 炉 气 流 量 。/350kgm10解 已 知 炉 气 的 密 度 ， 黏 度./35kgm.5=10as尘 粒 的 密 度 ， 临 界 尘 粒 直 径/3450kg 6pcdm假 设 为 层 流 区 ， 求 得 沉 降 速 度 为().()(.)/.2 62598104071131pctdu s验 算 为 层 流 区Re.

6、650 73t 炉 气 流 量 为. /30712450VtquWLNms本 题 也 可 以 用 教 材 式 (3-18)计 算 ， 式 中 的 WL 改 为 WLN。【 3-5】 温 度 为 200 、 压 力 为 的 含 尘 空 气 ， 用 图 3-9 (a)所 示 的 旋 风 分 离.3kPa器 除 尘 。 尘 粒 的 密 度 为 2000kg/m3。 若 旋 风 分 离 器 的 直 径 为 0.65m， 进 口 气 速 为21m/s， 试 求 ： (1)气 体 处 理 量 （ 标 准 状 态 ） 为 多 少 m3/s； (2)气 体 通 过 旋 风 分 离 器 的 压力 损 失 ； (

7、3)尘 粒 的 临 界 直 径 。解 空 气 温 度 200 ， 压 力 101.33kPa，从 空 气 物 理 性 质 表 中 查 得 密 度 ， 黏 度./3746g.5=2610Pas(1) 气 体 处 理 量旋 风 分 离 器 直 径 ， 进 口 气 速.065Dm/iums21200 、 101.33kPa 的 空 气 流 量 为 ./22 3350651 ViqbhuDms0 、 101.33kPa 时 空 气 流 量 为. /373106 2Vqs ，(2) 压 力 损 失阻 力 系 数 .DbhdLH2235831压 力 损 失 .(.)(.281074670 iup Pak(

8、3) 尘 粒 的 临 界 直 径 。pcd已 知 尘 粒 密 度 ./ .36520013pDkgmbm，(.).627979 pcpid mnu 过 滤【 3-6】 悬 浮 液 中 固 体 颗 粒 浓 度 （ 质 量 分 数 ） 为 0.025kg 固 体 /kg 悬 浮 液 ， 滤 液 密度 为 1120kg/m3， 湿 滤 渣 与 其 中 固 体 的 质 量 比 为 2.5kg 湿 滤 渣 /kg 干 渣 ， 试 求 与 1m3滤 液 相 对 应 的 湿 滤 渣 体 积 ， 单 位 为 m3 湿 滤 渣 /m3 滤 液 。 固 体 颗 粒 密 度 为2900kg/m3。解 已 知 固 体

9、 /kg 悬 浮 液.025X湿 渣 /kg 干 渣 ， 滤 液 密 度.25C /3120kgm干 渣 滤 液.012915Xkg，/.3480cp湿 渣 滤 液.32950148cCm3，【 3-7】 用 板 框 压 滤 机 过 滤 某 悬 浮 液 ， 共 有 20 个 滤 框 ， 每 个 滤 框 的 两 侧 有 效 过 滤面 积 为 0.85m2， 试 求 1 小 时 过 滤 所 得 滤 液 量 为 多 少 m3。已 知 过 滤 常 数 ./,./5224970164eKsq解 32eK.251640971360q .238q.(.)./q m3232810047滤 液,.AmVqA25

10、7 169，【 3-8】 将 习 题 3-6 的 悬 浮 液 用 板 框 压 滤 机 在 过 滤 面 积 为、 过 滤 压 力 为 53.3kPa 条 件 下 进 行 过 滤 ， 所 测 数 据 为210cm过 滤 时 间 8.4 38 84 145s滤 液 量 100 300 500 700L试 求 过 滤 常 数 与 及 滤 饼 的 比 阻 。 已 知 滤 液 的 黏 度Keqr为 。3.4mPas解 已 知 过 滤 面 积 .2210Acm8.4 38 84 145/100 300 500 700VL110-4 310-4 510-4 710-43/m110-2 310-2 510-2

11、710-22q8.4102 12.7102 16.8102 20.7102/3s如 习 题 3-8 附 图 所 示习 题 3-8 附 图直 线 的 斜 率 ， 截 距 ./4521203,96710Kms.2610eqK ./eq 2 3264已 知 .45310pPa滤 液 黏 度 .310msPas由 习 题 3-6 得 湿 渣 滤 液3，故 比 阻 为 . . .4132532210504967pr mK 【 3-9】 对 习 题 3-6 及 习 题 3-8 中 的 悬 浮 液 用 板 框 压 滤 机 在 相 同 压 力 下 进 行 过 滤 ，共 有 20 个 滤 框 ， 滤 框 厚 度

12、 为 60mm， 每 个 滤 框 的 两 侧 有 效 过 滤 面 积 为 。 试 求285，滤 框 内 全 部 充 满 滤 渣 所 需 要 的 时 间 。 固 体 颗 粒 密 度 为 。/kgm3290在 习 题 3-6 中 已 给 出 湿 滤 渣 质 量 与 其 中 固 体 质 量 的 比 值 为 2.5kg 湿 渣 kg 干 渣 ，并 计 算 出 每 立 方 米 滤 液 相 对 应 的 湿 渣 体 积 ， 即 湿 渣 滤 液 。3，3/在 习 题 3-8 中 已 求 出 恒 压 过 滤 的 过 滤 常 数 ， ./KmS52496710./eqm21640解 求 恒 压 过 滤 的 过 滤

13、 时 间 的 计 算 式 为2eqK需 要 求 出 VqA过 滤 面 积 .208517m滤 液 体 积 V 的 计 算 ：20 个 滤 框 中 的 湿 滤 渣 体 积 为湿 渣.3085261cVm从 滤 渣 体 积 计 算 滤 液 体 积c滤 液.3051c滤液 过 滤 面 积.VqmA194 7，/2过 滤 时 间 (.). .225056074962081e shK 【 3-10】 用 板 框 压 滤 机 过 滤 某 悬 浮 液 ， 恒 压 过 滤 l0min， 得 滤 液 。 若 过 滤 介31质 阻 力 忽 略 不 计 ， 试 求 ： (1)过 滤 1h 后 的 滤 液 量 ； (

14、2)过 滤 1h 后 的 过 滤 速 率 。/dV解 恒 压 过 滤 ， 已 知 ， 代 入 教 材 式 (3-40)，min,300eV2KA求 得 min261A，(1) 过 滤 1h 后 的 滤 液 量 in60 .23=045VK(2) 过 滤 1h 后 的 过 滤 速 率 /d从 教 材 式 (3-39) ， 得2与 式 38pKr./min./VAsd 331024 4105【 3-11】 若 转 筒 真 空 过 滤 机 的 浸 液 率 ， 转 速 为 ， 每 小 时 得 滤 液 量 为/i2r， 试 求 所 需 过 滤 面 积 。 已 知 过 滤 常 数5m./,./eKsqm432710 08解 由 题 /Qms31560 2N过 滤 面 积 / .(.).22 4215360817860eeA mKq