化工原理第二版答案

1、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：20C 时，空气 1.205kg/m3,1.81 10 5Pa s 对应牛顿公式，K的下限为，斯脱克 斯区K的上限为 那么，斯托克斯区: dmin 2.62 3,1.205 (2650 1.205) 9.81 (1.81 10 5)2 57.4 m 69.1 3 1.205 (2650 1.205) 9.81 勺 (1.81 10 5)2 1513 m 3.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 3600 m/h，固体

2、的密度3000kg / m3，操 作条件下气体的密度hOGkg/m3，黏度 为2X 10-5 Pas。试求理论上能完全除 去的最小颗粒直径 3600 解：在降尘室中能被完全分离除去的最 小颗粒的沉降速度ut, r rVs 则 ut s0.025m/s t bl 400 3600 18 2 10 5 .25 仃.5um (3000 1.06) 9.81 假设沉降在滞流区，用斯托克斯公 式求算最小颗粒直径。 dmin 18 ut V( s )g 核算沉降流型: Ret dmin Ut 17.5 1026 r 1.06 0.023 1 假设合理。求得的最小粒径有效 4.用一多层降尘室除去炉气中的矿尘

3、 矿尘最小粒径为 m，密度为 4000 kg/m3。 除尘室长4.1 m、宽1. 5 4.2 m气体温度为427c,黏度为X 105 Pas，密度为0.5 kg/m 3。若每小时的 炉气量为2160标准m,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VsVs，则气体的流量为: Vs 1.54 Ut bH 0.2034m/s 1.8 4.2 丝5 缎 1.54m3/s 2733600 假设沉降发生在滞流区，用斯托克 斯公式求最小粒径。 dmin 18 ut (s )g i18 3.4 10 5 0.208 (4000 0.5) 9.81 57.02 m 核算沉降流

4、型: Ret d min Ut 57.02 10 6 0.208 0.5 0.174 1 3.4 10 假设合理。求得的最小粒径有效 1.54 层数 議 1.8 4.1 4.1 10 3 50.9取为51层。 由以上的计算可知。粒径为 颗粒沉降必定发生在滞流区。 用斯托克斯公式求沉降速度 18 3.4 10 5 ut d2(s )g (8 10 6)2 (4000 5)9.81 4.1 103m/s t 18 板间距 h H/(n 1) 42(511) 80.8mm 核算气体在多层降尘室中的流型。 Vs/(bl) 1.54/(1.8 4.1) 0.208m/s 当量直径(对降尘室) 4bh/2

5、(b h) 4 1.8 0.0810.154m 2 (1.8 0.081) deu /0.154 0.208 0.5/(3.4 10 5) 471.06 动。 气体在降尘室中的流动为层流流 设计合理。 5.已知含尘气体中尘粒的密度为2300 kg/m3,气体流量为1000 m3/h、黏度为 x 10-5 Pa s、密度为 0.674 kg/m 3,采 用如图3-7所示的标准型旋风分离器进 行除尘。若分离器圆筒直径为0.4 m试 估算其临界粒径、分割粒径及压强降。 解：对标准型旋风分离器，已知D=0.4m, B=D/4=0.1m， h=D/2=0.2m。 气体流速为 ui Vs/A 1000/(

6、3600 B h) 100013.89m/s i s/3600 0.1 0.2 dc器 d500.27 D ui( s ) 临界粒径 8.04 m 9 3.6 10 5 0.1 3.14 5 2300 13.89 0.27 J3.6 10_0.45.73 m 压强降 2 所以， 彳径 d505.73 I 8.0 .674(但89)2520Pa Y 13.89 (2300 0.674) 2 临界粒径de 8.04 m，分割粒 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,

7、又过滤5 min得 滤液0.6 L。若再过滤5min,可再得滤液 多少？ 解：由过滤基本方程： 2 5 60 10 60 q 2qqe K，代入数据有： 2(亍总 0.1 10 1.6 、 2(3)qe 0.1 10 解得：qe 7 10 5m3/ m2, K 10 7 m2 /s 15min 时， q22 7 10 5q 8 10 7 15 60 解得 q 0.02073m3 / m220.73L/ V qA 20.73 0.12.073L V 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 列于本题附表中。 已知过滤面积为0.093 m

8、,试求： 过 滤压强差为kPa时的过滤常数K、qe；(2) 滤饼的压缩性指数s；(3)若滤布阻力不 变，试写岀此滤浆在过滤压强差为时的 过滤方程式。 过滤压强差p kPa 过滤时间 s 滤液体积V 3 m 50 x IO-3 660 x 10-3 x 10-3 233 x l0 -3 习题 附表 解: (1)103.0kPa下, 332 52.27 10 3 / 0.093 0.0244m3 / m2 , q29.10 10 3/0.0930.0978m3/m2 0.02442 2 0.0244qe K 50K 1.572 10 5m2/s 0.09782 2 0.0978qe K 660qe

9、 3.91 10 3m3/m2 K qe 以103kPa下的数值为基准， 得到 1.572 3.91 10 5 (爲1 0.15262714 10 5 m2 /s 103 ( 0.1526 3 544 10 3m3/m2 e 圧工 0.973s K 1.572 10 5 同理可以求出下的过滤常数 K 4.36 10 5m2/s,qe 3.09 10 3m3/m2, e 0.219s (2) 由K 1 s 2k p 得 K (P)1 s p 4.36 10 5 (343.4f s (103 ) s 0.1526 K 1.572 105 (3) Rm rLe r Psvq e常数 ，所以 qe 1

10、/ ps (q 3.544 10 2)22.74 10 5(0.463) qe2 32 Q544 10 5)0.463s K 2.714 10 5 于是得到下的过滤方程式为 x03b02100 定 A. B. C. D. 降 尘 室 的 生 产 能 力 由 决 降尘室的高度和长度 降尘室的高度 降尘室的底面积 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= A pw, ii =1 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，若空气温度由20 C升至 50C,则其沉降速度将 。 x03a02094 降尘室的生产能力 。 A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H有关 x03a02072 叶滤