第二章-非均相物系分離習(xí)題解答

1、第二章非均相物系別離1、試計算直徑為30卩m的球形石英顆粒其密度為2650kg/m3，在20C水中和20C常壓空氣中的自由沉降速度。解： d=30 卩 m、p s=2650kg/m 3p =998kg/m 3120C水口 =1.01 x 10-3Pas設(shè)沉降在滯流區(qū)，根據(jù)式2-15ut d18)g (30 10 6)2 (2650 998) 9.8118 1.01 10 38.02 10 4m/s校核流型Retdut30 10 6 8.°2 竺 998 2.381.01 10 3104(10 2)假設(shè)成立,ut=8.02 x 10-4m/s 為所求220C常壓空氣=1.81 x 10

2、-5Pa s=1.21kg/m3設(shè)沉降在滯流區(qū)Uts )g62(30 10 )(2650 1.21) 9.811818 1.81 10 57.18 10 2m/s校核流型:Retdut3010 67.18 10 2210.1441.81 10 5(10 4 2)假設(shè)成立，ut=7.18x 10-2m/s為所求。2、密度為2150kg/ m3的煙灰球形顆粒在20C空氣中在層流沉降的最大顆粒直徑是多少?解： p s=2150kg/m 3查 20C空氣 1 =1.81 x 10-5Pa.sp =1.21kg/m 3當(dāng)Retdut2時是顆粒在空氣中滯流沉降的最大粒徑，根據(jù)式2-15并整理d3( s)g

3、dut所以36 2)g5236 (1.81 10 )(2150 1.21) 9.81 1.217.73 10 5m 77.3口m3、直徑為10卩m的石英顆粒隨20C的水作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，在旋轉(zhuǎn)半徑R= 0.05m處的切向速度為12m/s,求該處的離心沉降速度和離心別離因數(shù)。解：d=10 m、R=0.05m、Ui=12m/s設(shè)沉降在滯流區(qū)，根據(jù)式2-15g 改為 Ui/ RUr A181010(2650 998)18 1.01 103蘭 0.0262m/s 2.62cm/s0.05校核流型10 5 0.0262 9981.01 10 30.259(10 4 2)ur=0.0262m/s 為所求。2Ui

4、122所以 KcRg 0.05 9.812944、某工廠用一降塵室處理含塵氣體，假設(shè)塵粒作滯流沉降。以下情況下，降塵室的最大生產(chǎn)能力如何變化?(1) 要完全別離的最小粒徑由 60卩m降至30卩m ;(2) 空氣溫度由10C升至200C；(3) 增加水平隔板數(shù)目 使沉降面積由10m2增至30 m2。解：根據(jù)Uyd；( s )g18及 Vs=blutc1冬比VsUtedc 230 2(訂2(60)22查10C空氣=1.76 x 10-5Pa s200 C空氣1 =2.60 x 10-5PasV sUteVsUte1.76 10 550.6772.60 10 53纟 ©!Vs(bl)303

5、.05、含塵氣體中塵粒的密度為 2300kg/ m3。氣體流量為1000 m3/h、黏度為3.6X 105Pa.s、密 度為0.674kg/ m3,假設(shè)用如圖2-6所示的標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)別離器進(jìn)行除塵，別離器圓筒直徑為400mm，試估算其臨界粒徑及氣體壓強(qiáng)降。解： p s=2300kg/m 3、Vh=1000m3/h、口 =3.6 x 10-5Pa.s、 p =0.674 kg/m 3、D=400mm=0.4m ,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)別離器h=D/2 、B=D/4故該別離器進(jìn)口截面積A=hB=D2/8所以 UiA1000 8 213.89m/s3600 0.4根據(jù)式2-26取標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)別離器 N=5那么dc9

6、Bv nN sUii59 3.6 100.4/45Q0.810 m 8 口 m3.14 5 2300 13.89根據(jù)式2-30取 E =8.0Ui2-0.674 13.89pfV 8.02520Pa6、有一過濾面積為 0.093m2的小型板框壓濾機(jī)，恒壓過濾含有碳酸鈣顆粒的水懸浮液。過濾時間為50秒時，共得到2.27X 10-3 m3的濾液；過濾時間為100秒時。共得到3.35X 10-3 m3的濾液。試求當(dāng)過濾時間為200秒時，可得到多少濾液？解： A=0.093m2、t1=50s、V1=2.27 x 10-3m3、t2=100s、V2=3.35 x 10-3m3、t3=200s由于V1 q

7、12.2710 3324.4110A0.093V2q23.3510 3336.0210 3A0.093根據(jù)式2-38ar q2 2q°q1 Kt1 “'(24.4110 3)22 24.41103qe50KLqf 2qeq2Kt?<(36.0210 3)22 36.0210 3qe100K聯(lián)立解之:qe=4.14 x 10-3K=1.596 x 10-5因此 q；2 4.14 10 3q3200 1.596 10q3=0.0525所以V3=q3A=0.0525X 0.093=4.88 X 10-3m37、某生產(chǎn)過程每年須生產(chǎn)濾液3800 m3，年工作時間5000h，采用

8、間歇式過濾機(jī)，在恒壓下每一操作周期為2.5h,其中過濾時間為1.5h，將懸浮液在同樣操作條件下測得過濾常數(shù)為K=4X 10-6m2/s；qe=2.5X 10-2m3/m2。濾餅不洗滌，試求：(1) 所需過濾面積，(2) 今有過濾面積8m2的過濾機(jī)，需要幾臺？解：生產(chǎn)能力為 3800m3濾液/年，年工作日5000h,T=2.5h , t=1.5h ,K=4 X 10-6m2/s , qe=2.5 X 10-2m3/m2 ,1 因為 Q=3800/5000=0.76m 3濾液 /h由式2-420.763600VTV2.5所以 V=2.5 X 0.76=1.9 m3由式2-38a1 91 9(一)2

9、2 2.5 10 2()4 10 6 1.5 3600AA2.16 10 2 A23.61 9.5 10 A解之A=14.7 m 2 15 m2 因為過濾機(jī)為8 m2/臺， 所以需2臺過濾機(jī)。8、BMS50/810-25型板框壓濾機(jī)，濾框尺寸為810 X 810 X 25mm，共36個框，現(xiàn)用來恒壓過濾某懸浮液。操作條件下的過濾常數(shù)為K=2.72 X 10-5 m2/s； qe=3.45X 10-3m3/m2。每濾出1 m3濾液的同時，生成0.148 m3的濾渣。求濾框充滿濾渣所需時間。假設(shè)洗滌時間為過濾時間的2倍，輔助時間15min，其生產(chǎn)能力為多少？解：濾框總?cè)莘e V0=0.812x 0.

10、025 X 36=0.590 m3過濾面積 A=0.81 2X 2X 36=47.2 m2v VoA vA2q2q°qK0.5900.148 47.2320.0845m3/m2230.08452 3.45 100.08452.72 10283s生產(chǎn)總周期為 T=283+2 X 283+15 X 60=1749sV0vA得一個周期濾液量為V V° 0590 3.99m3v 0.148所以生產(chǎn)能力為Q響 型寄 821m3濾液/h9、有一直徑為1.75m，長0.9m的轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)過濾水懸浮液。操作條件下浸沒度為 速為1r/min，濾布阻力可以忽略，過濾常數(shù)K為5.15X 10-6m2/s，求其生產(chǎn)能力。解：因為過濾面積A= n DL=3.14 X 1.75 X 0.9=4.95m2浸沒度 書=126 ° /360 ° =0.35由式2-45aQ 60A 60n K 60 4.95.60 1 0.35 5.15 10 63.09m3濾液 / h126°，轉(zhuǎn)10、某轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)，每小時可得濾液 4 m3。假設(shè)過濾介質(zhì)阻力可以忽略，每小時獲得6 m3濾液時轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少？此時轉(zhuǎn)鼓外表濾餅的厚度為原來的多少倍？操作中所用的真空度維持不變。解：Q1=4m3/h , n 1