化工原理典型例題題解

1、第 4 章 流體通過顆粒層的流動 典型例題例 1： 過濾機的最大生產(chǎn)能力用一板框壓濾機對懸浮液進行恒壓過濾，過濾 20 分鐘得濾液 20m3 ，過濾 餅不洗滌，拆裝時間為 15 分鐘，濾餅不可壓縮，介質阻力可略。試求：（1）該機的生產(chǎn)能力，以 m3 （濾液） /h 表示（2）如果該機的過濾壓力增加 20 ，該機的最大生產(chǎn)能力為多少 m（3 濾液）/h ？解：（1）QV D 202015 60 34.3m3 /h（ 2）根據(jù)恒壓過濾方程 V2=KA2KA22022020為了得到最大生產(chǎn)能力，則應 f D 15 min在原壓力下對應的濾液量為 V o2pt KA2 f 20 15 300Vopt

2、17.3m3P=1.2 P1/2VP1/2V opt 1.2 17.3 18.95m3QmaxVoptfD360 37.9m3 / h15 15例 2：濾餅的洗滌問題采用板框壓過濾機進行恒壓過濾， 操作 1小時后，得濾液 15m3 ，然后用 2m3 的清水在相同的壓力下對濾餅進行橫穿洗滌。假設清水的粘度與濾液的粘度相 同。濾布阻力可略，試求：（ 1） 洗滌時間（2）若不進行洗滌，繼續(xù)恒壓過濾 1 小時，可另得濾液多少 m3 ？ 解： V2=KA2KA2=152 采用橫穿洗滌法，則有：dV 1 dV d w 4 d EVw21 KA24 2V f21 1524 2 151.07hr或者2J221

3、51 1.07hrV 2 KA2 ， V KA2 15 2 21.2m33V 21.2 15 6.2m 3例 3：操作壓強對過濾機生產(chǎn)能力的影響用板框過濾機過濾某懸浮液，一個操作周期內(nèi)過濾 20 分鐘后共得濾液 4m3 （濾餅不可壓縮，介質阻力可略）。若在一個周期內(nèi)共用去輔助時間 30 分鐘，求： （ 1） 該機的生產(chǎn)能力（2）若操作壓強加倍， 其它條件不變 （物性、過濾面積、過濾時間與輔助時間） ， 該機生產(chǎn)能力提高了多少？解：濾餅不洗滌（1） Q=4/ （20+30）=0.08m3/min（2） K P 1/2V P1/2 1/2 3V=21/2V=1.4144=5.65m33Q=5.65

4、/50=0.113m3/min例 4：在 9.81 103Pa 的恒定壓力差下過濾某種的懸浮液。懸浮液中固相為 直徑 0.1mm的球形顆粒，固相體積分率為 10%，過濾時形成空隙率為 60%的不可 壓縮濾餅。已知水的粘度為 1.0 10-3Pas，過濾介質阻力可以忽略， 試求：（1） 每平方米過濾面積上獲得 1.5m3 濾液所需的過濾時間；（ 2）若將此過濾時間延 長一倍，可再得濾液多少？解：（ 1）過濾時間 已知過濾介質阻力可以忽略時的恒壓過濾方程式為單位面積上所得濾液量 q=1.5m3/m2過濾常數(shù)對于不可壓縮濾餅， s=0, 常數(shù)，則已知=9.81 103Pa =1.010-3Pas，濾

5、餅的空隙率=0.6球形顆粒的比表面為m2/m3于m2是又根據(jù)料漿中的固相含量及濾餅的空隙率， 可求出濾餅體積與濾液體積之比 。形成 1m3 濾餅需要固體顆粒 0.4m3，所對應的料漿量是 4m3，因此，形成 1m3 濾餅可得到 4-1=3m3 濾液，則33 m /mm3/s所以2）過濾時間加倍時增加的濾液量則 3 232m/m即每平方米過濾面積上將再得 0.62m3 濾液例5 用轉筒真空過過濾機過濾某種懸浮液，料漿處理量為 40m3/h 。已知， 每得 1m3濾液可得濾餅 0.04m3，要求轉筒的浸沒度為 0.35 ，過濾表面上濾餅厚度 不低于 7mm?，F(xiàn)測得過濾常數(shù)為 K=8 10-4 m2

6、/s ，qe=0.01m3/m2。試求過濾機的過濾面積 A 和轉筒的轉速 n解：以 1min 為基準。由題給數(shù)據(jù)知m3/min(b)s3濾餅體積 0.642 0.04=0.02568m3/min取濾餅厚度， =7mm，于是得到r/min(c)每分鐘獲得的濾液量為3m3/min(d)聯(lián)立式 a、b、 c、d 解得m，r/min 。例6 若分別采用下列各項措施， 試分析轉筒過濾機的生產(chǎn)能力將如何變化 已知濾布阻力可以忽略，濾餅不可壓縮。1）轉筒尺寸按比例增大 50（2）轉筒浸沒度增大 50。（3）操作真空度增大 50。（4）轉速增大 50。（5）濾漿中固相體積分率由 10增稠至 15，已知濾餅中固

7、相體積分率為 60。（6）升溫，使濾液粘度減小 50。再分析上述各種措施的可行性。答：根據(jù)題給條件，轉筒真空過濾機生產(chǎn)能力的表達式為而 A= DL（1）轉筒尺寸按比例增大 50。新設備的過濾面積為A=（1.5） 2A=2.25A即生產(chǎn)能力為原來的 2.25 倍，凈增 125，需要換設備。（2）轉筒浸沒度增大 50即生產(chǎn)能力凈增 22.5 。增大浸沒度不利于洗滌。（3）操作真空度增大 50增大真空度使 為原來的 1.5 倍，則效果同加大浸沒度 50，即生產(chǎn)能力 提高了 22.5 。加大真空度受操作溫度及原來真空度大小的制約。（4）濾漿中固體的體積分率由 10提高至 15。 Xv的加大使 v 加大，兩 種工況下的