化工原理沉降和過濾課后習(xí)題和答案解析

1、第三章沉降與過濾沉降【3-1】密度為1030kg/m3、直徑為400Mm的球形顆粒在150c的熱空氣中降落,求其沉降速度。解150c時，空氣密度p=0.835kg/m3,黏度R=2.41x1臚Pa.s顆粒密度4=1030kg/m3,直徑dp=4x10-m假設(shè)為過渡區(qū)，沉降速度為為過渡區(qū)3-2密度為2500kg/m3的玻璃球在20c的水中和空氣中以相同的速度沉降。試求在這兩種介質(zhì)中沉降的顆粒直徑的比值，假設(shè)沉降處于斯托克斯定律區(qū)。解在斯托克斯區(qū)，沉降速度計算式為ut=d2(Pp-P)g/18k由此式得(下標(biāo)w表小水，a表小空氣)-.2218Ut_:p一：wdpw(：-p-：a)dpawdpwf(

2、：p：a)，wdpa(；p_；w)a查得20c時水與空氣的密度及黏度分別為;w=998.2kg/m3,w=1.00410”Pas:a=1.205kg/m3,1a=1.8110Pas已知玻璃球的密度為Pp=2500kg/m3,代入上式得dpw(2500-1.205)1.00410a=5=9.61dpa(2500-998.2)1.8110【3-3】降塵室的長度為10m,寬為5m,其中用隔板分為20層，間距為100mm,氣體中懸浮的最小顆粒直徑為10Mm,氣體密度為1.1kg/m3,黏度為21.8父10上Pas,顆Ut=-4g2(Pp_P)21=225PP二1_4M(9.81)2(1030)213d

3、p|(2252.4110-0.835410J=1.79m/s驗算Re=dpUtP4x10-x179810Pas(1)沉降速度計算假設(shè)為層流區(qū)(2)氣體的最大流速umax。沉降高度H=0.1m,降塵室長度L=10m(3)氣體的最大處理量343qVS=WHNUmax=50.1201=10m/s=3.610m/hVSmax氣體的處理量qvs也可以用教材式(3-18)計算qVS2.dpc(p-：)gWLN18.(10X10-)2M4000M9.81X5X10X201821810-.=10m3/s=3.6104m3/h3-4有一重力沉降室，長4m,寬2m,高2.5m,內(nèi)部用隔板分成25層。爐氣進(jìn)入除塵室

4、時的密度為0.5kg/m3,黏度為0.035mPa.s。爐氣所含塵粒的密度為4500kg/m3?，F(xiàn)要用此降塵室分離100Nm以上的顆粒，試求可處理的爐氣流量。解已知爐氣的密度P=0.5kg/m3,黏度N=3.5父10Pa，s塵粒的密度4500kg/m3,臨界塵粒直徑dpc=100 x10m假設(shè)為層流區(qū)，求得沉降速度為Ut驗算Re=爐氣流量為gdjc(Pp9.81X(100X10)2M(45000.5)1835105=0.701m/sdpUt：10010=0.7010.5p,3.510五=1為層流區(qū)3qv=UtWLN=0.7012425=140m3/s本題也可以用教材式(3-18)計算，式中的W

5、L改為WLN3-5溫度為200C、壓力為101.33kPa的含塵空氣，用圖3-9(a)所示的旋風(fēng)分驗算Ut2-gdpc(?p-：-)一189.81X(10X10-)2(4000_1.1)1821.810-=0.01m/sdpcUt：1010-0.011.121.810-=000505：二2為層流LUmax10_0.1urnrHUtUmax=佃/S離器除塵。塵粒的密度為2000kg/m3。若旋風(fēng)分離器的直徑為0.65m,進(jìn)口氣速為21m/s,試求：(1)氣體處理量(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))為多少M/s;(2)氣體通過旋風(fēng)分離器的壓力損失;(3)塵粒的臨界直徑。解空氣溫度200C,壓力101.33kPa,從空氣

6、物理性質(zhì)表中查得密度p=0.746kg/m3,黏度N=2.6M1*Pa,s(1)氣體處理量旋風(fēng)分離器直徑D=0.65m,進(jìn)口氣速ui=21m/s200C、101.33kPa的空氣流量為qV=bhu=D3D21=2.52D2=2.52x(0.65)=1.065m35.5/s0C、101.33kPa時空氣流量為qV=1.06573=0.615m3/sqV200273(2)壓力損失30D3Dt/D阻力系數(shù)=30bhD=一一5=8.31d2LHDD2D12J壓力損失加 Y 盛=8.31M(0.746)M(21)2=1370Pa=1.37kPa22(3)塵粒的臨界直徑d已知塵粒密度。=2000kg/m3

7、,b=吧=0.13mp55b(2.610-)0.136dpc=3=3?()=6.79x10-m=6.79，二npui二5200021m過濾3-6懸浮液中固體顆粒濃度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為0.025kg固體/kg懸浮液，濾液密度為1120kg/m3,濕濾渣與其中固體的質(zhì)量比為2.5kg濕濾渣/kg干渣，試求與1nf濾液相對應(yīng)的濕濾渣體積u,單位為m3濕濾渣/m3濾液。固體顆粒密度為2900kg/m3。解已知X=0.025kg固體/kg懸浮液C=2.5kg濕渣/kg干渣，濾液密度P=1120kg/m3CO=1-CX0.0251120-1-2.50.025=29.9kg干渣/m3濾液2.51.2.5-13=

8、1480kg/m=史2=29.9x2.5=0.0505m3濕渣/m3濾液1c14803-7用板框壓濾機(jī)過濾某懸浮液，共有20個濾框，每個濾框的兩側(cè)有效過濾面積為0.85m2,試求1小時過濾所得濾液量為多少mt已知過濾常數(shù)K=4.9710工m2/s,q=1.64102m3/m2解.=3600s2q-2qqe=K.225q+2qX1.64黑10一=4.97黑10一義3600q2+3.28x10-q-0.179=0.32810-.(32810-)4017932q二一).=0.407m3/m22A=20M0.85=17m2,V=qA=0.407x17=6.92m3濾液【3-8】將習(xí)題3-6的懸浮液用板

9、框壓濾機(jī)在過濾面積為100cm2、過濾壓力為53.3kPa條件下進(jìn)行過濾，所測數(shù)據(jù)為過濾時間/s8.43884145濾液量/mL100300500700試求過濾常數(shù)K與qe及濾餅的比阻r。已知濾液的黏度為3.4mPas。由習(xí)題3-6得u=0.0505m3濕渣/m3濾液故比阻為25.33104.:53=1解已知過濾面積A=100cm2/s8.438V/mL1003005003-4V/m31X10-0.01m284145700一一-43X10-45X10-47X10q/m3/2-2m)1X10一一-23X10_-25X10_-27X10./2一/mq.3-.,2s/m8.4x1012.7X1021

10、6.8X10220.7X10如習(xí)題3-8附圖所示212q-o直線的斜率一=2.013M1d,K=4967：10m2/s截距=6.6X102KK132.2510m一習(xí)題3-8附圖4.96710-3410-0.0505【3-9】對習(xí)題3-6及習(xí)題3-8中的懸浮液用板框壓濾機(jī)在相同壓力下進(jìn)行過濾，共有20個濾框，濾框厚度為60mm每個濾框的兩側(cè)有效過濾面積為0.85m2。試求濾框內(nèi)全部充滿濾渣所需要的時間。固體顆粒密度為2900kg/m3。在習(xí)題3-6中已給出濕濾渣質(zhì)量與其中固體質(zhì)量的比值為2.5kg濕渣/kg干渣,并計算出每立方米濾液相對應(yīng)的濕渣體積，即u=0.0505m3濕渣/m3濾液。在習(xí)題3

11、-8中已求出恒壓過濾的過濾常數(shù)K=4.967父10點m2/S,qe=1.6410-m3/m2解求恒壓過濾的過濾時間T的計算式為2q2qqeUK.需要求出q=VA過濾面積A=0.8520=17n2濾液體積V的計算：20個濾框中的濕濾渣體積為0.853Vc=20M0.06M-=0.51m3濕渣從濾渣體積Vc計算濾液體積Vq=V=0.594m3濾液/m2過濾面積A17222q2qqp(0594)2059416410一過濾時間;qqqe=(ri-=7496s=2.08hK4.96710呈【3-10】用板框壓濾機(jī)過濾某懸浮液，恒壓過濾l0min,得濾液10m3。若過濾介質(zhì)阻力忽略不計，試求：(1)過濾1h后的濾液量；(2)過濾1h后的過濾速率dV/dT0解恒壓過濾，已知E=10min,V=10m3,Ve=0,22V=KA.2一2V10“6/KA=10m/min10過濾1h后的濾液量E=60minV=JKA2F=#0父60=24.5m3V0.51:-0.0505=10.1m3濾液代入教材式(3-40),求得(2)過濾1h后的過濾速率dV/dT從教材式（3-39）K二p-r：2dVKAd.2V224.5【3-11若轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的浸液率中=1/3,轉(zhuǎn)速為2r/min,每小時得濾液量290011206