粉体科学与工程习题集.doc

1、粉体科学与工程习 题 集南京工业大学材料科学与工程学院二OO九年二月一、某厂用粉碎机粉碎砂岩，原料及粉碎产品的筛析结果如下表所示，试求原料及产品的算术、几何、调和平均粒径。粒 径(mm)质 量（%）原 料产 品-3.327+2.36214.3-2.362+1.65121.1-1.651+1.16823.0-1.168+0.83318.69.8-0.833+0.58912.023.4-0.589+0.4177.627.7-0.417+0.2953.414.9-0.295+0.208-10.1-0.208+0.147-6.8-0.147+0.104-4.4-0.104+0.074-2.9二、下表所

2、列为一个试样的筛分分析原始数据请在表内填出筛余累积量Wi。筛余累积百分数R（%）晒下累计百分数D（%）。（W-试样总量，克）在直角坐标纸上绘制筛析曲线（R累计分布和D累计分布）并求中位径d50和多数径dmod。由累计分布曲线填出频率分布数据表中的频率值（%），并在筛析曲线图内绘制频率分布曲线。设取每粒级的粒度范围dp=200微米。累计分布数据表筛号（目/时）晒孔尺寸（微米）筛上残留量（克）Wi(克)R（%）D（%）633270823623.410165146.614116860.02083343.42858921.03541712.4482955.6652083.41001472.015010

3、41.0200740.4-2000.8W=200克频率分布数据表粒径（微米）平均粒径（微米）（%dp）020040060080010001200140016001800200022002400260028003000三、Bond 裂纹粉碎理论公式中物料平均粒径的表达式，并利用该式计算第一题中原料及产品的平均粒径。四、已知第一题中粉碎物料的单位功耗为8千瓦时/吨，如果改变产品粒度为原来粒度的0.6倍（即产品粒度每级都缩小为原来的0.6倍），试求改变产品粒度（原粒度不变）后的单位功耗（千瓦时/吨）。要求用三种理论分别计算，并评述结果。五、利用第三、四题中数据或结果计算该工作条件下的Bond功耗指数

4、Wi（焦耳/千克）。六、破碎中硬石灰石，原料尺寸为700毫米，拟用颚式破碎机进行破碎。要求每小时产量为110吨，破碎后物料尺寸不超过180毫米，试选择破碎机规格。并计算其生产能力G、主轴转速n、理论安装功率N和电机功率NM。（建议采用PEF9001200颚式破碎机，已知e=150200mm, S=30mm）七、某台颚式破碎机主轴额定转速n=240转/分，今欲提高其产量40%，有两种建议：一是将转速提高40%，二是将出口宽度e放大40%。试分别对两种建议进行计算和评述。（设电机容量有富裕）已知：转速公式 n=47 (r.p.m)产量公式 G= （t/hr）式中：tga=0.4， 动颚行程S=0.

5、016m 出口宽度e=0.1m, 出料口长度L=0.6m 物料松散密度(t/m3) 物料松度系数 =0.5八、某水泥厂要求年产425号矿渣水泥20万吨，矿渣和石膏的掺入量分别为45%和5%，水泥细度要求为0.08mm方孔筛筛余4%。若磨机全年检修总时数为1000小时，试问应选用几台2.412m边缘传动、中心卸料的开路管磨机？并核算该磨机转速ng、产量G、填充率、理论功率N0、和电机功率NM等参数，最后加以简单评述。设已从产品样本上查得该磨机，有效容积Ve=47.8米3，转速n=20转/分，总装球量Gb=64吨，电机功率NM=800千瓦，当入磨粒度50微米的颗粒含量为70；选粉机回料量G2中50

6、微米的颗粒含量为90。试求：选粉机回料量G2，磨机出磨量G3和最终产品量G4；选粉机选粉效率，牛顿效率和循环负荷率。G3G2G4G1十六、已知密度为2650千克/米3的砂粒的比表面积平均粒径ds150微米，卡门（Carman）形状系数c0.8，试求该砂粒在20空气中的沉降速度。要求分别用理论公式法中的区间判别法；公式加图线修正法；图表法（简述查图过程）求算，并对结果进行评述。十七、试求直径为60m，密度为2650kg/m3的球形石英颗粒在20水中和20空气中的沉降速度。要求用尝试法求算，并对结果加以比较评述。十八、设某砂粒在盛满水的量筒中作等速沉降，测得沉降至筒底的时间为37.5秒。已知量筒高

7、30厘米，砂粒密度p3000千克/米3，水的密度w1000千克/米3，粘度w0.001帕秒，试求具有与该砂粒同样密度和沉降速度，且比表面积平均粒径ds100微米的另一物料的卡门（Carman）形状系数和比表面积形状系数。十九、一密度为2500千克米3的玻璃球在20的大气中沉降，问：可使用Stokes公式计算沉降速度的最大粒径为多少微米？相应的沉降速度有多大？可使用Newton公式计算沉降速度的最小粒径为多少微米？相应的沉降速度又有多大？试对该结果进行分析评述。二十、密度s1850千克米3的微粒，在水中作层流沉降，问在50和20的水中。其沉降速度相差多少？又如该颗粒的直径增大一倍，问在同温度的水

8、中仍作层流沉降，其沉降速度相差多少？二十一、取含泥沙的混浊河水（20）静置1小时，然后用吸液管于水面下5厘米处吸取少量试样，问可能存于试样中的最大微粒直径是多少？（已知泥沙的密度是2500千克米3，并设c1.0）。二十二、铅颗粒的密度为7800千克米3，石英颗粒的密度为2600千克米3，若此两种颗粒以相同的速度在水中沉降，问在层流沉降和湍流沉降两种状态下，它们的直径比例（即等降系数）各为多少？二十三、在如图所示离心机试管中，dp2m的球形颗粒作服从Stokes定律的沉降。已知：离心机转速3000Rad/min，液面至中心轴r15cm，试管底部至中心轴距离r212.5cm，颗粒密度p3000kg

9、/m3，悬浮液密度1000 kg/m3，悬浮液粘度0.01P（泊），试求颗粒由液面沉降至试管底部的时间t。二十四、若将上题中试管直立，使颗粒作重力沉降（设沉降仍服从Stokes定律，dp、p、等均不改变），问此时颗粒由沉降至试管底部的时间为多少？并将结果与上题结果进行比较（离析因素）。二十五、根据测定某粉状物料（设为球形）的单颗粒质量为42.410-12千克，密度p3000千克/米3，若该粉状颗粒在20的垂直空气管道中自由沉降，试求其悬浮速度。二十六、若已知原始粉尘和排放粉尘的粒度组成以及收尘设备的总收尘效率T。试证明下式成立：式中： 收尘设备对x粒级粉尘的分级收尘效率（）；原始粉尘中x粒级粉

10、尘的重量百分含量（）；排放粉尘中x粒级粉尘的重量百分含量（）。二十七、含尘浓度为15克/米3的气体，以150米3/分的流量通过一除尘器进行净化，每小时收集粉尘108千克。原气体中及收下的粉尘经测定得到如下数据：粒径范围（m）0551010202040406060原气体中粉尘重量百分数（）7153025203收下粉尘的重量百分数（）3.7512.53027.522.53.75试计算：该收尘器的总收尘效率T；各粒级部分（分级）收尘效率；净化后气体中粉尘的颗粒组成。二十八、含尘气体所含粉尘的粒径分布及旋风收尘器对各粒级的分级收尘效率如下表所示：粒径范围（m）055101020204040808016

11、0重量百分数（）101535201010（）2040809095100试计算：该旋风收尘器的总收尘效率T；设气体流量为1200米3/分，含尘浓度为18 克/米3，其每昼夜收集粉尘的质量和净化后气体的含尘浓度；收下粉尘和净化气体残留粉尘的颗粒组成。二十九、利用两台收尘器串联组成二级收尘系统净化气体。已知第一台收尘器的总收尘效率为1，第二台为2，试绘制系统流程图并证明系统的综合收尘效率s1+212。三十、在室温为30（当地大气压为750mmHg）的某车间内测定作业区的粉尘浓度，采样流量15L/min，采样时间60min。采样前后集尘管的重量分别为20.7495g和20.7555g。试计算作业区的粉

12、尘浓度（mg/Bm3）。三十一、有一烟气沉降室，其长宽高为1164m，沿沉降室高度的中间加一层隔板，故尘粒在沉降室内的最大降落高度为2m。已知烟气流量为12500Bm3/hr，烟气温度为150，相应烟气密度为1.29kg/ m3，粘度为0.0225cP烟尘粒子密度为1600kg/ m3，试核算：该沉降室能否收下35m以上的尘粒？若抽掉中间隔板，还能否收下以上的尘粒？有无中间隔板两种情形下，该沉降室所能收下的最小尘粒的粒径（m）。有无中间隔板两种情形下，该沉降室35m尘粒的分离效率。三十二、有一长4m，宽2m，高2m的降尘室，内用隔板均匀分成25层，用以除去烟气中的细小烟尘，已知：烟尘密度为30

13、00 kg/，烟气进入降尘室时的密度为0.5 kg/ m3，粘度为0.035cP。若欲利用此设备除去烟气中10m以上的烟尘颗粒，问应每小时送入多少m3的烟气？三十三、已知某旋风收尘器筒体半径为R2（m），排气管半径为R1（m），尘粒在筒内的径向沉降速度为uor（m/sec）（设沉降符合stokes定律）气旋流平均圆周速度为uf（m/sec），试证明该旋风收尘器所能分离的最小粒径满足下式： (m)式中：n气旋流在筒内旋转的圈数； p粉尘密度（kg/ m3） f气体粘度（Pasec）。三十四、有一台旋风收尘器，直径为600mm，通过总风量为Q（m3/hr），为提高收尘效果，拟改用四只直径为300m

14、m的同型号旋风收尘器并联来代替它（总风量及含尘气体有关参数均未改变），试分析替换前后收尘器本身的阻力损失和分离极限的变化情况。（设同型号旋风分离器的分离极限dk和阻力p计算式中有关系数与无因次数均不改变）三十五、一台旋风分离器原来的临界分离粒径dk8m，本身的阻力损失p1000Pa，若其它条件均不变，只将操作风量减少25，试求改变风量后的dk和p。又测得该旋风收尘器对20m尘粒的分级效率为85，若将操作风量提高20而其它条件均不改变，则改变风量后的该粒径分级收尘效率为多少？三十六、一磨机要求操作通风量为7200 m3/hr（已包括漏风在内），排出气体含尘浓度为100g/Bm3，气温为100（管

15、道温降忽略不计）。通过旋风收尘器后要求对10m以上颗粒的部分收尘效率10不低于60，拟采用CLT/A型旋风收尘器作为袋收尘器的预收尘。试确定收尘器的直径与个数，并计算其临界粒径与阻力，校核10。已知：粉尘颗粒的真密度p3000千克/米3； 旋风筒内气流旋涡指数n0.8。三十七、已知一台袋式收尘器的K130000Pasec/m，K272000sec-1（使用温度为20），过滤面积A=8000m2，处理含尘空气量Q120m3/sec，进口含尘浓度ci0.02kg/m3，试求：刚刚清灰后的压力损失和过滤3小时后的压力损失。如果要保持过滤阻力p2000 P a，（最大）清灰周期为多少分钟？三十八、为测

16、定某袋收尘器的滤布阻力系数0和粉尘层平均比阻m，用温度为20的含尘空气做实验，得到如下数据：刚清灰后的压力损失 p=400Pa清灰前的压力损失 p=2100Pa含尘空气流量 Q=1800 m3/hr灰斗积灰质量 m=55kg过滤面积 A=40m2求：0=?(m-1)、m=?(m/kg)。三十九、原有袋式收尘器一台，操作风量为Q1，收尘器本身阻力为p1，若要提高操作风量为Q1的1.3倍，试计算新情况下的阻力p2。（设改变风量前后，设备参数，操作制度、袋上粉尘堆积特性、含尘气体性质及浓度均未改变，滤布阻力忽略不计）。四十、采用袋收尘器分离废气中的粉尘，滤布材料为涤纶602号，阻力系数为7.2107

17、m-1，收尘器过滤阻力为1400Pa。现因生产需要，仅将处理风量增加50，滤布阻力则由400Pa增加到600Pa，问此时袋收尘器的过滤阻力变成多少Pa？四十一、欲处理Q7500 m3/hr，ci50g/m3的出水泥磨的含尘气体，以确保排放浓度不大于国家标准规定的数值。现在可供选择的收尘设备只有CLT/A-600旋风收尘器（T90）和DMC-40袋式收尘器（T98）各若干台。试选择设计一收尘系统，并作简要计算说明，最后计算系统的综合收尘效率。四十二、试推导并证明管式电收尘器的收尘效率公式仍满足多依奇（Deutch）公式（设管极半径为R，管长H）。四十三、某厂水泥磨配用电收尘器的实测结果如下：ci

18、13.325g/m3，ce0.240 g/m3；处理风量Qi120000m3/hr，由于漏风，出口风量Qe165000m3/hr；电场断面积F=25m2，电场长度L3m，集尘极总面积A=1180 m2。试计算：正负极间最大距离（mm）；尘粒的平均有效趋进速度（cm/sec）；DpX50（切割粒径）的尘粒的趋进速度。最后讨论结果，做出评述。四十四、有一台460m带四级旋风预热器水泥窑，窑产量为900吨/日。窑尾烟气经增湿塔后通入一台电收尘器中，最后由烟囱排入大气，测得烟气出增湿塔得温度为150，烟气量为214000BM3/hr，含尘浓度最大为80g/ m3，出电收尘器后烟气温度降低40，设电收尘

19、器的漏风系数为1.05。要求出电收尘器得含尘浓度达到国家排放标准（即150mg/ m3）。试确定该电收尘器的规格（通道截面积与集尘极总面积）。（取集尘极面积储备系数1.3）。四十五、某台电收尘器的收尘效率为99%。若处理风量提高20%，则在其它条件不变的情况下，现在的收尘效率是多少？四十六、在垂直管道中气力输送煤粉，空气的上升速度ua2m/sec，其运动粘度a2010-6m2/sec，密度a1kg/m3；煤粉的密度p1500kg/m3，设煤粉c1。试求：可被上升气流带走的煤粉颗粒的最大直径；停留在上升气流中悬浮不动的煤粉颗粒的最小直径；在此上升气流中能够向下沉降的煤粉颗粒的最小直径。若改变空气

20、的上升速度为1 m/sec，试求、所求粒径的比值。四十七、某固定的颗粒床层内径为2.2m，床层高度为4.5m。颗粒的当量直径为5mm，床层空隙率为0.35，通过床层的气体在操作条件下的流量为0.5 m3/s，气体的平均密度为37.1kg/ m3，平均粘度为0.017cP，试计算气流通过床层的压强降。四十八、某厂利用流化床干燥物料，其阻力为3057Pa，床层高度为20cm，物料的真密度为2600kg/ m3，气体温度为300，试求此时流化物料的空隙率和容积密度。四十九、计划将某种固体颗粒在流化床流化，如果其中dp0.25mm的颗粒必须避免带出，求床层允许气体表现流速理论上的最大值和最小值。已知：

21、 固体颗粒：p1450/ m3，c1； 筛析平均尺寸：dp0.45mm； 空气：t200，2.6010-6pasec，a0.747kg/ m3。五十、某台2.5 10m的立窑中料球的表面积平均粒径ds6mm，料球密度s1300kg/ m3，设窑内装满料球，窑内孔隙率0.4。窑中平均温度t500，平均粘度3710-6Pasec，平均密度g0.456kg/ m3，气体平均表观流速vg1.0m/sec。试计算窑内料层阻力和气流允许最大平均速度（即最小流化速度）。要求各用两种不同的方法或公式计算，并加以评述。五十一、有一MFC流化床分解炉，已知：水泥生料粉分解前后平均密度为2100 kg/ m3，料粉的平均粒度为40m，卡门（Carman）形状系数c0.9，分解温度为t850，临界状态下床层空隙率mf0.5，床内气体在标准状况下的密度为1.3 kg/ m3，床内近似于常压。试求该分解炉的最低流化速度和最高流化速度。由于缺乏床内气体成分的数据，近似取空气粘度代替。查手册得知空气在0时的粘度为17.0910-6Pasec，而空气粘度随温度变化的关系可用下式表示：五十二、 某厂采用气力输送物料入库（拟用螺旋式气力输送泵）。要求小时输送量为20t。已知水平距离为800m，提升高度35米