化工原理第二版答案

1、第三章机械别离和固体流态化2,密度为2650 kg/m3的球形石英颗粒在 20c空气中自由沉降,计算服从斯托克 斯公式的最大颗粒直径及服从牛顿公式 的最小颗粒直径.解：20oC 时,空气 1.205kg/m3,1.81 10 5Pa s对应牛顿公式,K的下限为69.1, 斯脱克斯区K的上限为2.62那么,斯托克斯区:dmin2.62311.205 (2650 1.205) 9.81 f (1.81 10 5)257.4 m69.11513 m3 1,205 (2650 1,205) 9.81(1.81 10 5)23.在底面积为40 m2的除尘室内回收气 体中的球形固体颗粒.气体的处理量为36

2、00 m/h ,固体的密度 3000kg/m3,操作条件下气体的密度 1.OGkg/m3,黏度 为2X 10-5 Pa - So试求理论上能完全除 去的最小颗粒宜径.解：在降尘室中能被完全别离除去的最 小颗粒的沉降速度ut,乂0.025m/st bl 400 3600假设沉降在滞流区,用斯托克斯公 式求算最小颗粒直径.dmin18 ut(s )g18 2 10 5 0.025 17.5um (3000 1.06) 9.81核算沉降流型：Ret4.dminut 17.5 10 6 0.025 1.06 mn - 5 0.023 12 10 5假设合理.求得的最小粒径有效.4000m、高用一多层降

3、尘室除去炉气中的矿尘.kg/m3.除尘室长 4.1 m、宽1.矿尘最小粒径为4.2 m,气体温度为427c ,黏度为3.4 x 10-5 Pa s,密度为 0.5 kg/m 3.假设 每小时的炉气量为2160标准吊,试确定 降尘室内隔板的间距及层数.解：由气体的状态方程PV nRT (.、, T 得Vs TVs,那么气体的流量为：,422160 1.54m3/ss 2733600UtVs1.540.2034m/sbH 1.8 4.2假设沉降发生在滞流区,用斯托克 斯公式求最小粒径.dmin18 ut(s )g18 3.4 10 5 0.208 57.02 m(4000 0.5) 9.81核算沉

4、降流型:Retd min Ut57.02 10 6 0.208 0.5 八 .5 0.174 13.4 10 5假设合理.求得的最小粒径有效.由以上的计算可知.粒径为 8 m的 颗粒沉降必定发生在滞流区.用斯托克斯公式求沉降速度Utd2( s18)g (8 10 6)2 (4000 0.5) 9.8118 3.4 10 54.1 10 3m/sVs1.54叫 1.8 4.1 4.1 10 350.9取为51层.板间距 h H /(n 1) 4.2/(51 1) 80.8mm核算气体在多层降尘室中的流型.u Vs/(bl) 1.54/(1.8 4.1) 0.208m/s当量直径(对降尘室)de

5、4bh/2(b h)4 1.8 0.0812 (1.8 0.081)0.154mRedeu /0.154 0.208 0.5/(3.4 10 5) 471.06气体在降尘室中的流动为层流流 动.设计合理.5.含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m3,气体流量为 1000 m3/h、黏度为3.6 X105 Pa s、密度为 0.674 kg/m 3, 采用如图3-7所示的标准型旋风别离器 进行除尘.假设别离器圆筒直径为 0.4 m , 试估算其临界粒径、分割粒径及压强降.解：对标准型旋风别离器,D=0.4m, B=D4=0.1m, h=D/2=0.2m.气体流速为ui Vs/A 1000/(36

6、00 B h)10003600 0.1 0.213.89m/sdc8.04 m5.73 m临界粒径9 3.6 10 5 0.13.14 5 2300 13.890.27 :3.6 10 5 S4113.89 (2300 0.674)压强降8.00.674 (13.89)2520Pa 2所以,临界粒径支8.04 m,分割粒 径 d50 5.73 m,压强降 520Pa.7.在实验室用一片过滤面积为0.1 m的滤叶对某种颗粒在水中的悬浮液进行 过滤实验,滤叶内部真空度为500 mmHg 过滤5 min得滤液1 L,又过滤5 min得 滤液0.6 L.假设再过滤5min,可再得滤液 多少解：由过滤根

7、本方程：q2 2qqe K ,代入数据有:(0.1 103)1.62_3 )0.1 1032(1 3几0.1 10 1.6 2(3丸0.1 10K 5 60K 10 60解得：qe 7 10 5m3/ m2, K 8 10 7 m2 /s当 15min时)q2 2 7 10 5q 8 10 7 15 60解得 q 0.02073m3 / m2 20.73L/m2 ,V qA 20.73 0.1 2.073LV 2.073 1.6 0.473L以小型板框压滤机对碳酸钙颗粒在水中的悬浮液进行过滤实验,测得数据 列于此题附表中.过滤面积为0.093日 试求：(1)过 滤压强差为103.0 kPa时的

8、过滤常数K、 qe； (2)滤饼的压缩性指数s； (3)假设滤 布阻力不变,试写出此滤浆在过滤压强 差为196.2kPa时的过滤方程式.过滤压强差 pkPa过滤时间s滤液体积V3 m103.050_ _ -32.27 XlO660-39.1OX 103343.417.1一一一 -32.27 X 103233- -39.1OXl0 3习题附表解：1 103.0kPa 下,q1 2.27 10 3/0.093 0.0244m3 / m2 ,q2 9.10 10 3/0.093 0.0978m3/m20.024420.097820.0244qe K 500.0978qe K 660K 1.572 1

9、0 5m2/sqe 3.91 10 3m3/m2qe2e K3 2(3.91 10 3)25 0.973s1.572 10 0.463s2.714 10 5K4.36 10 5m2/s, qe 3.09W332m / m ,0.219s同理可以求出343.4kPa下的过滤常数2k p1s得K4.36 10 51.572 10 5343.40.1526103rLe r psvqeqe1/ ps以103kPa下的数值为基准,得到K1.57210 5 (2.01.05)1 0.1526 2.714 10 5一 2m /sqe3.9110 3 (2.01.05、1 0.15263 3 . 2)3.54

10、4 10 m /mqeK(3.544 10 3)2于是得到1962.kPa下的过滤方程式为(q 3.54410 2)2 2.74 10 5(0.463)x03b02100降尘室的生产水平由 决定.A.降尘室的高度和长度B.降尘室的高度C.降尘室的底面积D.降尘室的体积x03a02079板框压滤机中,最终的滤液流率是 洗涤液流率的 .( PE= pw , =w)A. 一倍B,一半C.四倍D.四分之一t03a02001一球形石英颗粒,在空气中按斯托 克斯定律沉降,假设空气温度由20 c升至 50 C,那么其沉降速度将.x03a02094降尘室的生产水平 OA只与沉降面积A和颗粒沉降速度Ut有 关B与A, Ut及降尘室高度H有关C只与沉降面积A有关D只与Ut和