03化工原理第三章习题答案.pdf

3 1 试求直径 m70 密度为 3 m650kg2 的球形石英粒子 在C200水中及在C200 空气中的沉降速度 答 13 sm1079 6 11 sm1097 3 解 在C20 水中的沉降速度 先假定此沉降属层流区 可按斯托克斯定律求 t u 查表得C20 水的 3 mkg2 998 sPa10004 1 3 13 3 2 62 sm1079 6 10004 1 18 8 92 99826501070 18 gd u s t 复核 147 0 10004 1 2 9981079 61070 Re 3 36 t t du 与假定不符 再设该沉降属于过渡区 按艾伦定律求 t u 6 0 Re27 0 t s t gd u 6 0 6 82 1 205 1 8 9205 1 26501070 27 0 111 1097 3 sm397 0 sm 复核 864 1 1081 1 205 1 397 0 1070 Re 5 6 t t du 属于过渡区 与假定相 符 3 2 有一玉米淀粉水悬浮液 温度C200 淀粉颗粒平均直径为 m15 淀粉颗粒吸 水后的密度为 3 mkg1020 试求颗粒的沉降速度 答 16 sm1066 2 t u 解 先假定此沉降属层流区 按按斯托克斯定律求 t u 已知 mmd 6 101515 3 1020 mkg s 查表得 20 的水的 3 2 998 mkg sPa 3 10004 1 16 3 262 1066 2 10004 1 18 8 9 2 9981020 1015 18 sm gd u s t 检验 et R值 11096 3 10005 1 2 9981066 2 1015 5 3 66 t et du R 计算结果表明 与假设相符 故算得的 16 1066 2 smut正确 3 3 密度为 3 mkg2650 的球形石英微粒在C200空气中自由沉降 计算服从斯托克 斯公式的最大微粒直径及服从牛顿公式的最小微粒直径 答 m3 57 m1510 解 层流区Re的上限值 1Re tc t ud 18 2 gd d u sc c t 查表得C20 空气的 3 mkg205 1 sPa1081 1 5 3 2 18 g d s p m57 3m1073 5 8 9205 1 205 1 2650 1081 1 18 5 3 2 5 湍流区Re的下限值 1000Re tc t ud gd d u sc c t 74 1 1000 3 26 2 1074 1 g d s p m5101m10510 1 8 9205 1 205 1 2650 1081 1 1074 1 3 3 2 56 2 3 4 气流中悬浮某种球形微粒 其中最小微粒为 10 m 沉降处于斯托克斯定律区 今用一多层隔板降尘室以分离此气体悬浮物 已知降尘室长度10m 宽度5m 共21层 每层高100mm 气体密度为 3 mkg1 1 粘度cp0218 0 微粒密度为 3 m000kg4 试问 1 为保证最小微粒的完全沉降 可允许的最大气流速度为多少 2 此降沉室最 多每小时能处理多少 3 m 气体 答 1 sm1 13 hm37800 解 1 3 2 62 sm01 0 100218 0 18 8 91 140001010 18 gd u s t 水平流速 1 sm1 1 0 10 01 0 H l uu t 13 hm37800360001 0 21510 tV Auq 3 5 一除尘室用以除去炉气中的硫铁矿尘粒 矿尘最小粒径 m8 密度为 3 m000kg4 除尘室内长4 1m 宽1 8m 高4 2m 室内温度为C274 0 在此温度下 炉气的黏度为sPa104 3 5 密度为 3 m 5kg0 若每小时需处理炉气2160标准 3 m 试计算除尘室隔板间的距离及除尘室的层数 答 m084 0 50 解 13 sm54 1 273 427273 3600 2160 V q 水平流速 1 sm20 0 2 48 1 54 1 bH q u V 假定此沉降属层流区 按按斯托克斯定律求 t u 13 5 2 62 sm101 4 104 318 8 95 04000108 18 gd u s t 每层间距m084 0 1 4 20 0 101 4 3 l u u h t 层数50 084 0 2 4 h H n 复核 1108 4 104 3 5 0101 4108 4 5 36 t et du R与假定相符 3 6 用一个截面为矩形的沟槽 从炼油厂的废水中分离所含的油滴 拟回收直径为 m200以上的油滴 槽的宽度为4 5m 深度为0 8m 在出口端 除油后的水可不断从下 部排出 而汇聚成层的油则从顶部移去 油的密度为 3 m70kg8 水温为C200 若每分 钟处理废水 3 m 20 求所需槽的长度L 答 m6 26 L 解 假定此沉降属层流区 按按斯托克斯定律求 t u 查表得 20 的水的 3 2 998 mkg sPa 3 10004 1 13 3 2 62 sm1079 2 10004 1 18 8 92 99887010200 18 gd u s t 负号代表油滴向上运动 复核 1557 0 10004 1 2 9981079 2 10200 3 36 t et du R与假定相符 油滴从槽底升至表面所需的时间s287 1079 2 8 0 3 t 故废水在槽中通过的时间应大于s287 即 废水在槽内通过的时间287 8 05 4 60 20 L t m6 26 L 3 7 过滤含20 质量 固相的水悬浮液 得到 3 15m滤液 滤渣内含有30 水分 求所得干滤渣的量 答 kg4200 解 设悬浮液量 1 G 湿滤渣量 2 G 干滤渣量 30 0 1 23 GG 100015 21 GG 30 0 120 0 231 GGG 由上面两式可得 kg21000 1 G kg6000 2 G kg4200 3 G 3 8 用一台25 BMS50 810型板框压滤机过滤某悬浮液 悬浮液中固相质量分率为 0 139 固相密度为 3 m200kg2 液相为水 每一 3 m滤饼中含500kg水 其余全为固相 已知操作条件下的过滤常数 125 sm1072 2 K 233 mm1045 3 e q 滤框尺寸 为mm25810 共38个框 试求 1 过滤到滤框内全部充满滤渣所需的时间及所得滤 液体积 2 过滤完毕用 3 0 8m清水洗涤滤饼 求洗涤时间 洗水温度及表压与滤浆的相 同 答 min04 4 3 m88 3 min38 6 解 滤框尺寸 mm25810810 共38个框 框内实际总容积为 3 m615 0 滤饼体积等于全部滤框内的实际总容积即 3 m615 0 滤饼中含水量kg5 307500615 0 体积为 3 m3075 0 滤饼中固相体积 3 m3075 0 3075 0 615 0 滤饼中固相质量kg9845 3075 676 悬浮液的质量kg91 4866139 0 5 676 滤液的质量kg91 388298491 4866 滤液的体积 3 m88 3 1000 91 3882 V 过滤面积 2 9 4923881 0 81 0 mA 单位面积的滤液量 23