化工原理答案3章文档.doc

第213页1 一填充床由直径为20mm,高30mm的圆柱形颗粒堆成，已知床层的表观密度为980kgm3(床层体积)，固体颗粒密度为1500kgm3（固体体积），试求：（1） 颗粒的球形度、等体积当量直径和等比表面积当量直径，比表面积（2） 床层空隙率1. (1)单个颗粒体积V=4d2h=40.0220.03=9.4210-6m3等体积当量直径 dv=6V13=69.4210-63.1413=0.0262m单颗粒表面积A=4d22+dh=20.7850.022+3.140.020.03=0.002513m2等体积圆球表面积As=dV2=3.140.02622=0.002157m2球形空度 =AsA=0.0021570.002513=0.8587比表面积 a=AV=0.0025139.4210-6=267m2m3等比表面当量直径da=dV=0.85870.0262=0.0250m(2)1m3床层中颗粒的质量：1980=980kg 1m3床层中颗粒的体积：9801500=0.653m3=床层体积-颗粒体积床层体积=1-0.6531=0.3472.一填充床含有不同大小的颗粒，经筛分分析得到颗粒分布（质量分数）为10mm的占15%，20mm的占25%，40mm的占40%，70mm的占20%，颗粒尺寸为平均值，设球形度均为0.74，计算平均等比表面积当量直径。2. dam=1xidai=10.1510+0.2520+0.440+0.270=24.78mm第214页77.一种测定粘度的仪器由一钢球及玻璃桶组成，测试时管内充被测液体，记录钢球下落一定距离的时间。球的直径为6mm，下落距离为200mm,测试一种糖浆时记下的时间间隔为7.32s。此糖浆的密度为1300kgm3。钢球的密度为7900kgm3，求此糖浆的粘度。钢球的沉降速度ut=Ht=0.27.32=0.0273ms设沉降处于层流区，则根据斯托克斯定律有：=ds2s-g18ut=0.00627900-13009.81180.0273=4.74Pas核对Rep: Rep=dsut=0.0060.027313004.74=0.0451所以，假设在层流区沉降正确10.某降尘室高2m,宽2m，长5m，用于矿石焙烧炉的炉气除尘，矿尘密度为4500kgm3，其形状近似圆球，操作条件下气体流量为25000m3h,气体密度为0.6kgm3，粘度为310-5Nsm2。试求理论上能完全除去矿尘颗粒的最小直径。10颗粒沉降速度ut=HuL=AV=25000360052=0.694ms设沉降处于过渡区，则依阿伦公式：ut=0.27dss-gdsut0.6ds1.6=t1.40.40.60.07299.814500=2.9310-7即ds=82.710-6m=82.7m核对Rep=dsut=82.710-40.6940.6310-5=1.15所以假设正确12原用一个旋风分离器分离炉气中的灰尘，因分离效率不够高拟该用三个并联，其形式及各部尺寸的比例不变，每个的直径减小到使气体进口速度u与以前一样。求各个旋风分离器的直径应为原来的几倍，可分离的临界颗粒为原来的几倍。12假设旋风分离器是标准型旋风分离器，则A=D2，,B=D4因为u=u qVAB=13qVABDD=13=0.58dc=9BNsdcdc=BB=DD=0.7615.有一过滤机，在恒压过滤某种水悬浮液实验时，得到如下的过滤方程：q2+20q=250 式中q的单位为L/m，单位为min.在实验操作中，先在5min时间内作恒速过滤，此时过滤压强自零升至上诉实验压强，此后即维持此压强不变作恒压过滤。全部过滤时间为20min.15. 有恒压过滤方程q2+20q=250 可知： qe=10Lm2, K=250L2m4min 对恒压过滤方程微分得：dqd=2502q+20(1) 恒速段操作dqd=常数=q11=2502q1+20已知 1=5min 2q21+20q1=1250 q1=25Lm2, (2) 恒压段操作q2+20qeq-q1-q12=K-1所以q2+2010q-20.5-20.52=25020-5q2+20q-4580=0解出：q=58.41Lm2, 第215页18拟用一板框式压滤机在恒压下过滤某一悬浮液，要求经过三个小时能获得4m滤液，若已知过滤常数K=1.4810-3mh,滤布阻力忽略，试求：（1） 若板框尺寸是1000mm*1000mm*30mm,则需要滤框和滤板个多少块（2） 过滤终了用水进行洗涤，洗涤水粘度与滤液相同，洗涤压力与过滤压力相同。若洗涤水的用量为0.4m，试求洗涤时间（3） 若辅助时间是1h，试求压滤机的生产能力。18.(1)滤布阻力忽略不计时的恒压过滤方程为 V2=KA2故过滤面积A=VK=41.4810-33=60.0m2框数n=A2ab=60211=30个板数n+1=31(3)因为洗涤水粘度同滤液粘度，洗涤压力也同滤液压力，且介质阻力可忽略，则洗涤时间为： w=8aw=80.443=2.4h(3) 压力机生产能力为 Vh=V+D+w=43+2.4+1=0.625m2滤液h22一板框式压滤机共用38个框，滤框空间长宽均为810mm,厚25mm.在2105pa表压下恒压过滤某种悬浮液，经45 min，滤框被充满，此期间共得滤液6m。每次的辅助时间为45min，滤渣不过滤。为减轻操作人员的劳动强度，拟用一回转真空过滤机代替上述压滤机。此回转真空过滤机的转鼓直径为1.75m，长0.98m，侵没角度120度，操作真空度为8.0105pa.此过滤机的转速应为多少才能达到上述板框式压滤机相同的生产能力？22板框压滤机的过滤面积为A1=2nab=2380.810.81=49.86m2,依恒压过滤方程的2at下的过滤常数为 K1=V2A211=6249.86245=3.2210-4m2min依题意：滤渣不可压缩，则在真空度为8.0104pa的过滤常数为 K2=K1p2p1=8.010421053.2210-4=1.28810-4m2min=2.14710-6m2s回转真空过滤机的过滤面积为A2=DL=3.141.750.98=5.39m2板式压滤机的