《環(huán)工原理》部分課后作業(yè)及答案

第一篇

第二章質量衡算及能量衡算

2.1某室內空氣中03的濃度是0.08x10-61體積分數)，求：

(1)在1.013xl()5pa、25℃下，用Ng/n?表示該濃度；

(2)在大氣壓力為0.83x10^2和15c下，03的物質的量濃度為多少？

解：(1)志向氣體的體積分數及摩爾分數值相等

由題，在所給條件下，Imol空氣混合物的體積為

V^Vo-PoTi/PiTo

=22.4Lx298K/273K=

所以O3濃度可以表示為

0.08x106molx48g/molx()-,=|ig/m3

(2)由題，在所給條件下，Imol空氣的體積為

Vi=Vo-PoTi/PiTo

=22.4Lx1.013x105Pax288K/(0.83x1"Pax273K)=

所以O3的物質的量濃度為

0.08x106moi/=2.78X109moi/L

2.2假設在25℃和l.Ogxl^Pa的條件下，SO2的平均測量濃度為400/g/m3,假設允許值0.14xl0Q問是否符合要求？

解：由題，在所給條件下，將測量的SO2質量濃度換算成體積分數，即

/?TxlO38.314x298x1()3

-9-6

-------P\=---------Z----------------X400X10=0.15X10

5

pMA41.013X10X64

大于允許濃度，故不符合要求

某一段河流上游流量為36000m3/d,河水中污染物的濃度為。有一支流流量為lOOOOnWd,其中污染物濃度為30mg/L。

假設完全混合。求：

(I)求下游的污染物濃度；

(2)求每天有多少kg污染物質通過下游某一監(jiān)測點。

解：(1)依據質量衡算方程，下游污染物濃度為

3.0x36000+30x10000

夕14口+夕24V2mg1L=8.87mg/L

3+%236000+10000

(2)每天通過下游測量點的污染物的質量為

pmx(qVi+%2)=8.87x(36000+10000)乂10-3依/4

=408.02依/d

某一湖泊容積lOxian?,上游有一未被污染的河流流入該湖泊，流量為50m3/s。一工廠以5m3/s的流量向湖泊排放

污水，其中含有可降解污染物，濃度為lOGmg/L。污染物降解反響速率常數假設污染物在湖中充分混合。求穩(wěn)

態(tài)時湖中污染物的濃度。

解：設穩(wěn)態(tài)時湖中污染物濃度為0”,，那么輸出的濃度也為8M

由質量衡算，得^-cfm2-kpV=0

363

即5xlOOmg/L-(5+50)p?,m/s-10x10x0.25xpmm/s=0

解得Pm=

有一裝滿水的儲槽，直徑Im、高3m?，F(xiàn)由槽底部的小孔向外排水。小孔的直徑為4cm,測得水流過小孔時的流速u°

及槽內水面高度z的關系為：uo=(2gz),試求放出In^水所需的時間。

解：設儲槽橫截面積為Ai,小孔的面積為A?

由題得A2uo=-dV/dt

即Uo——dz/dtxAi/Az

所以有一dz/dtx(100/4)2=(2gz：

即有一226.55xzdz=dt——①

又zo=3mzi=zo-lm3x(KX2)"=

對①式積分得t=

2.14有一個總功率為1000MW的核反響堆，其中2/3的能量被冷卻水帶走，不考慮其他能量損失。冷卻水來自于當地

的一釜河流，河水的流量為lOOnr%,水溫為20C。

(1)假設水溫只允許上升10℃,冷卻水須要多大的流量；

(2)假設加熱后的水返回河中，問河水的水溫會上升多少。C。

解：輸入給冷卻水的熱量為Q=10(X)x2/3MW=667MW

(I)以冷卻水為衡算對象，設冷卻水的流量為%,熱量變更率為J/pAT

依據熱量衡算定律，有外x103x4.183x10kJ/m占667x103KW

得Q=3/s

(2)由題，依據熱量衡算方程，得100x103x4.183xZ\TkJ/m3=667xl03KW

得△

第三章流體流淌

3.2常壓、20c的空氣穩(wěn)定流過平板壁面，在邊界層厚度為處的雷諾數為6.7x104。求空氣的外流速度。

解：設邊界層厚度為3;空氣密度為p,空氣流速為u。

由題，因為湍流的臨界雷諾數一般取5xl05>6.7xl(^,

所以此流淌為層流。對于層流層有5=—^

Re*

又有R，=也

兩式合并得4.641xRe05=^

即4.64lx(6.7X104)=uxlxlO3kg/m3x/(1.81xlO-5Pas)

解得u=/s

3.5如圖3?3所示，有始終徑為1m的高位水槽，其水面高于地面8m,水從內徑為100mm的管道中流出，管路出口高

于地面2m,水流經系統(tǒng)的能量損失(不包括出口的能量損失)可按Z%=6.5〃2計算，式中u為水在管內的流速，

單位為m/s。試計算：

(1)假設水槽中水位不變，試計算水的流景：

(2)假設高位水槽供水中斷，隨水的出流高位槽液面下降，試計算液面下降1m所需的時間。

習題圖示

解：11〕以地面為基準，在截面1?一和2?2,之間列伯努利方程，有

□i2/2+pi/p4-gzi=U22/2+p2/p+gZ2+Shf

由題意得pl=p2，且川=0

所以2x(8m-2m)=u2/2+2

解得u=/s

23

qv=uA=/sxjtx2/4=2.28X10-m/s

2

(2)由伯努利方程，有u1/2+gzi=+gz2+Zht-

即U]2/2+gZi=7ll22+gZ2

由題意得Ul/U2=O2=

取微元時間dt,以向下為正方向

那么有ui=dz/dt

22

所以(dz/dt)/2+gzi=7(100dz/dt)/2+gz2

積分解得t=

3.9一鍋爐通過內徑為的煙囪解除煙氣，排放量為3.5xl05m3/h,在煙氣平均溫度為260℃時，其平均密度為0.6kg/n?,

平均粘度為2.8xlOFpa.s。大氣溫度為20℃,在煙囪高度范圍內平均密度為1.15kg/nA為抑制煤灰阻力，煙囪底

部壓力較地面大氣壓低245Pa。問此煙囪須要多高？假設粗糙度為5mlm

解：設煙囪的高度為h,由題可得

4

u=qv/A=Re=dup/pi=7.58xl0

相對粗糙度為￡/d=5mm/=1.429x10-3

查表得X=

所以摩擦阻力2%=丸9卷

建立伯努利方程有u12/2+p1/p+gz1=U22/2+p2/p+gZ2+Ehf

由題意得U|=U2?pi=po—245Pa,p2=p。一p%gh

即

(hxl.l5kg/m3x/s2-245Pa)/(/m3)=hx/s2+hx0.028/3.5mx()2/2

解得h=

用泵將水從一蓄水池送至水塔中，如圖34所示。水塔和大氣相通，池和塔的水面高差為60m,并維持不變。水泵吸

水口低于水池水面，進塔的管道低于塔內水面。泵的進水管DN150,長60m,連有兩個90。彎頭和一個吸濾底閥。

泵出水管為兩段管段串聯(lián)，兩段分別為DNI50、長23m和DN100、長100m,不司管徑的管道經大小頭相聯(lián)，DN100

的管道上有3個90。彎頭和一個閘閥。泵和電機的總效率為60%。要求水的流量為140m3/h,假設當地電費為元/

(kW.h),問每天泵須要消耗多少電費？：水溫為25C,管道視為光滑管)

解：由題，在進水口和出水口之間建立伯努利方程，有Wc=gh+Iht

25c時，水的密度為/n?,粘度為0.9x103Pas

管徑為100mm時u=

Rc=dup/n=5.48xl0\為湍流

查表得入=

管徑為150mm時u=/s

Re=dup/|.i=3.66x105,為湍流

查表得X=2

泵的進水口段的管件阻力系數分別為：

吸濾底閥，=90。彎頭，=管入口，=0.5

222

Shn=(+0.75x2++)x(/s)/2=/s

泵的出水口段的管件阻力系數分別為：

大小頭，=;90。彎頭，=；閘閥，=；管出口<=1

Zhf2=(I+0.75x3+++0.02x100/0.1)x(4.95m/s)2/2+(0.023x23/0.15)x(2.20m/s)2/2

=2/s2

2222222

Wc=gh+Lhf=/s+/s+60mx/s=917.49m/s=

WN=(%)x140m3/hx/m3=5.93x104W

總消耗電費為元/(kW-h)x24h/d=7U/d

第四章熱量傳遞

4.3某燃燒爐的爐壁由500mm厚的耐火磚、380mm厚的絕熱磚及250mm厚的一般磚砌成。其九值依次為1.40W/(mK),

0.10W/(m-IQa0.92W/(m?K)。傳熱面積A為Im?。耐火磚內壁溫度為1000C,一般磚外壁溫度為50℃。求：

(1)單位面積熱通量及層及層之間溫度；

(2)假設耐火磚及絕熱磚之間有一2cm的空氣層，其熱傳導系數為0.0459W/(m?C)。內外壁溫度仍不變，問此時

單位面積熱損失為多少？

解：設耐火成、絕熱磚、一般磚的熱阻分別為口、打、門。

(1)由題易得ri=—=----°5"：~-=0.357m2-K/W

21.4恤尸K

n=3.8m2K/W

2

r3=0.272-mK/W

AT,

所以q=--------------=2

彳+^+G

由題意得T)=1000℃

T2=T|-QRI=℃

T3=T1-Q(R1+R2)=℃

T4=50℃

(2)由題，增加的熱阻為

r'=0.436m2K/W

q=AT/(口+>+門+r，)=:

某一①60mmx3mm的鋁復合管，其導熱系數為45W/(m.K),外包一層厚30mm的石棉后，又包一層厚為30mm的軟

木。石棉和軟木的導熱系數分別為0.15W/(m-K)和0.04W/(m?K)。試求：

(1)如管內壁溫度為“05℃,軟木外側溫度為5℃,那么每米管長的冷損失量為多少？

(2)假設將兩層保溫材料互換，互換后假設石棉外側溫度仍為5C,那么此時每米管長的冷損失量為多少？

解：設鋁復合管、石棉、軟木的對數平均半徑分別為51、「m2、「m3

3

由題意有rmi=——mm=

rm2=-7x-mm=

rm3=八八mm=

,、b.b>“

(1)R/L=——!—+——=—+——1

2M%2叫“22嘰％3

33030

K-m/W+K-m/W+K-m/W

2^x45x28.472^x0.15x43.282ix004x73.99

=3.73xl0-4Km/W+0.735Km/W+1.613Km/W

=2.348K-m/W

…AT

Q/L=-------

R/L

(2)R/L41Hl%

2M%29加2嘰加

33030

Wm/K+W-m/K+Wm/K

2^x45x28.472/rx0.04x43.282^x0.15x73.99

=3.73x104K.m/W+2.758K-m/W+0.430K-m/W

=3.l89Km/W

AT

Q/L=~R1~L

用內徑為27mm的管子，將空氣從IOC加熱到100C,空氣流量為250kg/h,管外側用120℃的飽和水蒸氣加熱(未液

化)。求所須要的管長。

解：以平均溫度55c查空氣的物性常數，得

53

X=0.0287W/(m-K)g=1.99x10Pascp=(kg-K)p=/m

由題意得u=QZ(pA)=/s

Re=dup/p=(1.99X10-5)=1.65xlO5

所以此流淌為湍流

Pr=NCjA=(1.99x10-5)=

a=0.023A/d-RePr=(m2-K)

△T2=110KAT!=20K

△Tm=(AT2-ATI)/In(AT2/AT1)=(110K-20K)/In(110/20)=

由熱量守恒可得a7tdLATm=qmhCphATh

L=qmcPhATh/(andATnJ

=250kg(kg-K)x90K/[(m2-K)-n-]

在換熱器中用冷水冷卻煤油。水在直徑為(pl9x2mm的鋼管內流淌，水的對流傳熱系數為3490W/(m2.K),煤油的對

流傳熱系數為458W/(m2K),>換熱器運用一段時間后，管壁兩側均產生污垢，煤油側和水側的污垢熱阻分別為

0.0001761112.1</\￥和2.1</\￥,管壁的導熱系數為45W/(m?K)。試求：

(1)基于管外外表積的總傳熱系數；

(2)產生污垢后熱阻增加的百分數。

解：(1)將鋼管視為薄管壁，那么有

11Z?1

—=一+—+一+r.+

K囚4%

=—!—m?.K/W+”絲m?.+J_m??K/W+0.00026m2?K/W+0.000176m2?K/W

349045458

=2.95xlO-3m2K/W

K=(m2-K)

(2)產生污垢后增加的熱阻百分比為

j+乙x]00%

0.176+0.26

x100%=17.34%

2.95-0.176-0.26

注：如不視為薄管壁，將有5%左右的數值誤差。

在套管換熱器中用冷水將100℃的熱水冷卻到50C,熱水的質量流量為3500kg/h。冷卻水在直徑為(pl80xi0mm的管內

2

流淌，溫度從20℃升至30℃。基于管外外表的總傳熱系數為2320W/(m.K)o假設無視熱損失，且近似認為冷

水和熱水的比熱相等，均為4.18kJ/(kg.K).試求

(1)冷卻水的用量；

(2)兩流體分別為并流和逆流流淌時所須要的管長，并加以比較。

解：(1)由熱量守恒可得qHKCPCATc=qmhCphATh

qmc=3500kg/hx50℃/10°C=17500kg/h

(2)并流時有AT2=80KATI=20K

M-A7；80K—20K

43.28K

1盧

△7；20

由熱量守恒可得KAAT,n=qmhCphATh

即KirdLATm=qnihCphATh

L二%~防△方=3500依/〃x4.18〃/(依-K)x50K=3

-K/rdAT；-2320W/(如?K)?萬?0.18巾43.28K-,加

逆流時有△TI=30K

M—A7；_70K30K

=47.21K

Ain四

30

閂匕旦q,*2h3500依/力X4.18。/(依K)x50K

I可上得Lz=----1-----=-----------：----------------------=3.28/w

2

Knd^rm23201V/(7W?K)?4?0.18m?47.2IK

比較得逆流所需的管路短，故逆流得傳熱效率較高。

火星向外輻射能量的最大單色輻射波長為。假設將火星看作一個黑體，求火星的溫度為多少?

2.9x10—32.9x10-3

解：由X1nT=2.9xl()F得T==219.70K

413.2x10-6

假設將一外徑70mm、長3m、外表溫度為227c的鋼管放置于:

(1)很大的紅磚屋內，破墻壁溫度為27C；

(2)截面為0.3x2的磚槽內，磚壁溫度為27℃。

試求此管的輻射熱損失。(假設管子兩端的輻射損失可無視不計)補充條件：鋼管和磚槽的黑度分別為和。

444

解：(1)Qi2=Ci2912A(TI-T2)/100

由題有0-2=1，CI-2=EICO，￡1=

444

QI-2=￡ICOA(TI-T2)/100

=(m2-K4)x3mxx7cx(SOCT^-aOC^K4)/1004

=1.63x1gw

444

(2)QI-2=CI-2(PI-2A(TI-T2)/100

由題有(pl-2=1

Ci-2=C(x/[l/ei+AI/A2(1/82-1)]

444

Q1-2=C(>/[1/E|+A|/A2(1/82-1)]A(TI-T2)/100

2444444

=(m-K)+(3x0.07x7(/0.3x03x3)(-1)]x3mxxKx(500K-300K)/100

=1.42x1gw

第五章質量傳遞

5.2在總壓為2.026xl05Pa、溫度為298K的條件下，組分A和B進展等分子反向擴散。當組分A在兩端點處的分壓分

5582

別為pA.i=0.4x)0Pa和pA.2=0.1xl0Pa時，由試驗測得k°G=1.26x10-kmol/(m-s-Pa),試估算在同樣的條件下，

組分A通過停滯組分B的傳質系數kG以及傳質通量NAO

解：由題有，等分子反向擴散時的傳質通量為N\=k以PA,「PA.2)="A?)

RTL

單向擴散時的傳質通量為七(PA,「PAJ=

NA=2嚅:丁J

所以汽八二磺(外」一〃42)上

又PB,2-PB.I1.75xlO5Pa

ln(%,2/%j)

52

即可得kG=k,Q''=1.44x10-mol/(m-s-Pa)

PBM

NA=%(PA「PA,2)=0-44mol/(m2-s)

淺盤中裝有清水，其深度為5mm，水的分子依靠分子擴散方式漸漸蒸發(fā)到大氣中，試求盤中水完全蒸干所須要的時

間。假設擴散時水的分子通過一層厚4mm、溫度為30℃的靜止空氣層，空氣層以外的空氣中水蒸氣的分壓為零。

分子擴散系數DAB=2/h.水溫可視為及空氣一樣。當地大氣壓力為1.01xl()5pa。

解：由題，水的蒸發(fā)可視為單向擴散NJABMPA廠PA,O)

RTPB#

30c下的水飽和蒸氣壓為4.2474x103門,水的密度為/n?

故水的物質的量濃度為995.7x1(?/18=0.5532x105mol/m3

2

30℃時的分子擴散系數為DAB=/h

3

pA.i=4.2474xl0PapA.o=O

PB.O-PB,i=0.9886xl05Pa

P府

\"PBMPB)

又有NA=C水V/(A-t)(4mm的靜止空氣層厚度認為不變)

所以有C4；V/(A-1)=DABP(PA.i—PA,0)/(RTpB.mZ)

可得t=

故需小時才可完全蒸發(fā)。

5.5一填料塔在大氣壓和295K下，用清水汲取氨一空氣混合物中的氨。傳質阻力可以認為集中在1mm厚的靜止氣膜

中。在塔內某一點上，氨的分壓為6.6xlO^N/m\水面上氨的平衡分壓可以無視不計。氨在空氣中的擴散系數為

0.236x10-W/so試求該點上氨的傳質速率,

解：設PB/，PB,2分別為氨在相界面和氣相主體的分壓，PB.m為相界面和氣相主體間的對數平均分壓

PB.2-PB.I

由題意得P.=0.97963xlO5Pa

Binln

(PB.2/PBj)

NA=黑B丁j=-6.57x10-mol/(m2.s)

5.6始終徑為2m的貯槽中裝有質量分數為的氨水，因無視沒有加蓋，那么氨以分子擴散形式揮發(fā)。假定擴散通過一層

厚度為5mm的靜止空氣層。在l.OlxlCTpa、293K下，氨的分子擴散系數為ISxloq^/s,計算12h中氨的揮發(fā)損

失量。計算中不考慮氨水濃度的變更，氨在20℃時的相平衡關系為P=2.69xlO\(Pa),x為摩爾分數。

解：由題，設溶液質量為ag

那么，氨的物質的量為，總物質的量為(/I8+/I7)mol

0.1a/17

所以，氨的摩爾分數為*==0.1053

0.9a/18+0.1a/17

故，氨的平衡分壓為p=0.1053x2.69xl05Pa=0.2832xl05Pa

5

即有pA,i=0.2832xl(>PaPA.o=O

PB.O-PB,i=0.8608xlO5Pa

ln(PB.o/PB.i)

DABP(PA「PA.O)

所以=4.91x10-2mol/(m2.s)

RTPB.L

n=N「史-=6.66x103moi

A4

5.9在穩(wěn)態(tài)下氣體A和B混合物進展穩(wěn)態(tài)擴散，總壓力為L013xl(rPa、溫度為278K。氣相主體及擴散界面S之間的

垂直間隔為，兩平面上的分壓分別為PAiTBdxiyPa和PA2=0.67xl()4Pa?；旌衔锏臄U散系數為1.85xl()-5m2/s,試

計算以下條件下組分A和B的傳質通量，并對所得的結果加以分析。

(1)組分B不能穿過平面S；

(2)組分A和B都能穿過平面S。

解：(1)由題，當組分B不能穿過平面S時，可視為A的單向擴散

PB.1=P-PA,1=PB.2=P-PA.2=

DAB=1.85xlOsm7s

2

NA=D，BP(PAB-PA,2)=596x1()7mol/(m?

A

RTpB.mL/')

(2)由題，當組分A和B都能穿過平面S,可視為等分子反向擴散

「42

NA=DAB(PAPA,2)=536X1O_mol/(m-s)

可見在一樣條件下，單向擴散的通量要大于等分子反向擴散

第二篇

第六章沉降

6.2密度為2650kg/m3的球形顆粒在20C的空氣中自由沉降，計算符合斯托克斯公式的最大顆粒直徑和聽從牛頓公式

的最小顆粒直徑(空氣的密度為/nP,黏度為1.81xlO-5pa.s)。

解：假設顆粒沉降位于斯托克斯區(qū)，那么顆粒直徑最大時，&甲=細叱=2

所以d.=3，代入數值，解得d〃=7.22xl(T'm

,弧4-P)g「

同理，假設顆粒沉降位于牛頓區(qū)，那么顆粒直徑最小時，凡尸=2四=100。

所以4=1000，匕，同時吃=1.74?

所以0=32.3,代入數值，解得4，=1.51xl(T3m

6.6落球黏度計是由一個鋼球和一個玻璃筒組成，將被測液體裝入玻璃筒，然后記錄下鋼球落下確定間隔所須要的時

間，即可以計算出液體黏度。如今鋼球直徑為10mm,密度為7900kg/nR待測某液體的密度為1300kg/nR鋼球

在液體中下落200mm,所用的時間為，試求該液體的黏度。

解：鋼球在液體中的沉降速度為勺=L/s=200x10-3/9.02=0.022m/s

假設鋼球的沉降符合斯托克斯公式，那么

(7900-1300)x9.81x(10xl0-3)2

4-------------=--------------------------------=16.35Pas

18618x0.022

隊”n%dP0.022X10X10-3X1300八八「。皿幾十.

檢驗：Re=-----=----------------------=0.017<2,假設正確。

0//16.35

6.7降塵室是從氣體中除去固體顆粒的重力沉降設備，氣體通過降塵室具有確定的停留時間，假設在這個時間內顆粒沉

到室底，就可以從氣體中去除，如下列圖所示?，F(xiàn)用降塵室別離氣體中的粉塵（密度為4500kg/m3）,操作條件是：

氣體體積流量為6m3/s,密度為的3,黏度為3.0xl0-5pa.s,降塵室高2m,寬2m,長5m。求能被完全去除的最小塵

粒的直徑。

含塵氣凈化氣

降塵

習題圖示

解：設降塵室長為1，寬為b,高為h,那么顆粒的停留時間為4=//%,沉降時間為，沉=力//，當幅2,沉時,

顆?？梢詮臍怏w中完全去除，％=4元對應的是可以去除的最小顆粒，即%

因為"廣翁所以",吟=舞臉=孩=0.6向s

假設沉降在層流區(qū)，應用斯托克斯公式，得

J18小4_]18x3x10-5x0.6

"pmin在⑵-同=19.81x(4500—0.6)8.57x10~5m=85.7pm

檢驗雷諾數

Ddputp8.57x10-5x0.6x0.6,人尸、右右

Rer=-y-=------荻談------=1.03<2,在層流區(qū)。

所以可以去除的最小顆粒直徑為

6.8承受平流式沉砂池去除污水中粒徑較大的顆粒。假設顆粒的平均密度為2240kg/m3,沉淀池有效水深為，水力停留

時間為Imin,求可以去除的顆粒最小粒徑（假設顆粒在水中自由沉降，污水的物性參數為密度1000kg/m3,黏度為

1.2xlOTa-s）o

解：可以去除的顆粒的最小沉降速度為％沉=L2/60=0.02mzs

假設沉降符合斯克托斯公式，那么ut=

18〃

18xl.2xl0~3x0.02

所以dl.SSxlO^m

Pp)g^(2240-1000)x9.81

…"陷01.88x10^x0.02x1000

=3.13>2,假設錯誤。

檢驗Re=-------1.2x10-3

4

\（PP-p}gdPpRe?

假設沉降符合艾倫公式，那么ut=0.27j^—匕

P

所以dpi

2,12xIQ-4x0.02x1OOP

檢驗Re=3.5,在艾倫區(qū)，假設正確。

p1.2x10-3

所以可以去除的顆粒最小粒徑為2.I2xlO-4m.

6.10用多層降塵室除塵，降塵室總高4m,每層高，長4m,寬2m,欲處理的含塵氣體密度為1kg/m3,黏度為3x10叩@$

塵粒密度為3000kg/m3,要求完全去除的最小顆粒直徑為20pm,求降塵室最大處理的氣體流量。

解：假設顆粒沉降位于斯托克頓區(qū)，那么顆粒的沉降速度為

(Pp-p)gdj(3000-l)x9.81x(20xl0-6)2

18//-18x3x10-

檢驗”等=1x2.0x10-5x0.0218

=0.0145<2,假設正確

3xl0-5

降塵室總沉降面積為A=20x4x2=16（）m2

所以最大處理流量為外=160x0.0218=3.488nP/s

6.11用及例題一樣的標準型旋風別離器搜集煙氣粉塵，含粉塵空氣的溫度為200℃,體積流量為3800m3/h,粉塵密度

為2290kg/m3,求旋風別離器能別離粉塵的臨界直徑（旋風別離器的直徑為650mm,200c空氣的密度為0.746

3

kg/m，黏度為2.60x10-5pa-s）o

解：標準旋風別離器進LI寬度3=0/4=0.65/4=0.1625m,

進口高度4=。/2=0.65/2=0.325m,

進口氣速場=%/班,=(3800/3600)/(0.1625x0.325)=19.99m/s

所以別離粉塵的臨界直徑為

/9x2.60xl0-5x0,1625

=7.27xl0-6m=7.27pm

V3.14x19.99x2290x5

體積流量為lm3/s的20℃常壓含塵空氣，固體顆粒的密度為1800kg/nV（空氣的密度為/m3,黏度為1.81xlO-5pas）<>

那么

(1)月底面積為60m2的降塵室除塵，可以完全去除的最小顆粒直徑是多少？

(2)用直徑為600mm的標準旋風別離器除塵，離心別離因數、臨界直徑和分割直徑是多少？

解：(1)能完全去除的顆粒沉降速度為

u,=—=—=0.0167m/s

A60

假設沉降符合斯托克斯公式，可以完全去除的最小顆粒直徑為

h8xl.81xlQ-5xQ.Q167

=1.76xl0-5m=17.6jim

p.min\(1800-1.205)x9.81

1.205x1.76x10-5x0.0167

檢驗：Re」*'==0.064<2,假設正確。

1.81xlO-5

(2)標準旋風別離器

進口寬度B=0/4=0.6/4=0.15m進口高度％=Q/2=0.6/2=0.3m,

進口氣速=qv/Bhj=1/(0.15x03)=22.22m/s

===224

別離因數K,^"fcB9.81x0,6x0.375

g2

BI9xl,81xlQ-5xOJ5

臨界粒徑4==6.24x10-6m=6.24|im

F/V-Y3.14x22.22x1800x5

/1.81X10-5X07

分割直徑4。0.27x=4.45x10^01=4.45^11

V1800x22.22

水力旋流落的直徑對離心力的影響和離心機轉鼓的直徑對離心力的影響是否一樣?

解：對旋流別離器，離心力「=根”，進口流速不變，離心力及直徑成反比，所以增大直徑，離心力減小。

對離心機，離心力耳=機%/,轉速不變，離心力及直徑成正比，所以增大直徑，離心力增加。

第七章過濾

7.1用板框壓濾機恒壓過濾某種懸浮液，過濾方程為

V2+V=6xlO-5A2r

式中：I的單位為s

(1)假設30min內獲得5m3濾液，須要面積為？的濾框多少個？

(2)求過濾常數K,qe,teo

V2+V=6xlO-5A2r

解：(1)板框壓濾機總的過濾方程為

在，=30x60=1800;內，V=5m3,那么依據過濾方程52+5=6x10-5A2x1800

求得，須要的過濾總面積為A=16.6711?

所以須要的板框數n=3包=41.675?42

0.4

(2)恒壓過濾的根本方程為丫2+2°=必2/

及板框壓濾機的過濾方程比較，可得K=6xl0-5m2/s

V,=0.5m3,q=^==O.O3m3/m2

'eA16.67

2

=0.03

-F-6xl0-5=15s

(為過濾常數.及q,相對應.可以稱為過濾介質的比當量過濾時間..=生