化工原理第三章沉降与过滤课后习题及答案

1、优秀学习资料欢迎下载第三章沉降与过滤沉降【 3-1 】 密度为 1030kg/m3、直径为400m 的球形颗粒在150 的热空气中降落，求其沉降速度。解 150 时，空气密度0.835kg / m3 ，黏度2.4110 5 Pas颗粒密度p1030kg / m3 ，直径 d p410 4m假设为过渡区，沉降速度为4 g2 ()21498110301p32234utd p(.)()4 101.79 m / s2252252.411050.835d put44. 1 7 98350验算1 0R e=241 10 524 8.为过渡区3【 3-2 】密度为2500kg/m的玻璃球在20 的水中和空气

2、中以相同的速度沉降。解在斯托克斯区，沉降速度计算式为utd 2ppg / 18由此式得（下标w 表示水，a 表示空气）18=pw d pw2( pa )d pa2utgwadpw(dpa(pa )wpw )a查得20时水与空气的密度及黏度分别为w998 23w1.004103.kg / m ,Pa s1 2053a1 8110 5Pa sa.kg / m ,.已知玻璃球的密度为p2500 kg / m3，代入上式得dpw(25001 205)1.00410.dpa(2500998 21.8110. )35 9.61【 3-3 】降尘室的长度为10m ，宽为5m，其中用隔板分为20 层，间距为1

3、00mm ，气体中悬浮的最小颗粒直径为10 m ，气体密度为1.1kg / m3 ，黏度为21.8 10 6 Pa s，颗优秀学习资料欢迎下载粒密度为4000kg/m 3。试求：(1) 最小颗粒的沉降速度；(2) 若需要最小颗粒沉降，气体的最大流速不能超过多少m/s? (3) 此降尘室每小时能处理多少m3 的气体？解已知63,361010,4000/1. 1/,21. 8 10d pcpmmPa smkgkg(1)沉降速度计算假设为层流区gd pc2 (p)9.81(10106240001 1ut) (6. )0.01m / s181821.810d pcut101060 011 1验算 Re

4、.0005052为层流21 810 6.(2)气体的最大流速umax 。沉降高度 H 0.1m，降尘室长度L10mLHumaxut100 1umax.uma x1 m/s0 01.(3) 气体的最大处理量qWHNu50.1201103/ s3 61043maxm.m / hVS气体的处理量qVS 也可以用教材式(3-18) 计算2)gWLN10 106 240009 8151020343dpc (qp).10m / s3.6 10 m / h181821.810 6VS【 3-4 】有一重力沉降室，长4m ，宽 2m ，高 2.5m ，内部用隔板分成25 层。炉气进 入 除 尘 室 时 的 密

5、 度 为 0.5kg / m3 ， 黏 度 为 0.035mPa s 。 炉 气 所 含 尘 粒 的 密 度 为4500 kg / m3 。现要用此降尘室分离100 m 以上的颗粒，试求可处理的炉气流量。解已知炉气的密度0.5kg / m3 ，黏度=3. 510 5 Pas尘粒的密度 4500kg / m3，临界尘粒直径d pc10010 6 m假设为层流区，求得沉降速度为gd2()9 81(100 1062(45000 5)pcput.).0.701m / s18183.510 5d put10 61000701 0 5验算Re.1为层流区3 510 5.炉气流量为qVutWLN0 7012

6、4251403.m / s本题也可以用教材式(3-18)计算，式中的WL 改为 WLN 。【 3-5 】温度为 200 、压力为 101.33kPa 的含尘空气，用图3-9 (a) 所示的旋风分离优秀学习资料欢迎下载器除尘。 尘粒的密度为 2000kg/m 3。若旋风分离器的直径为0.65m ，进口气速为21m/s ，试求： (1) 气体处理量（标准状态）为多少m3/s； (2) 气体通过旋风分离器的压力损失；(3) 尘粒的临界直径。解 空气温度 200，压力 101.33kPa ，从空气物理性质表中查得密度0.746kg / m3 ，黏度=2. 610 5 Pas(1) 气体处理量旋风分离器

7、直径D0.65m ，进口气速ui21m/ s200 、 101.33kPa的空气流量为qV bhuiD3D212 52D22 520 6521 0653/ s55.m0、 101.33kPa时空气流量为qV1 06527306153/ s.200273m(2) 压力损失30D3DD30D阻力系数bh558.31d 2LH2DD22Du28 310 746(212压力损失pi.( .)13701 37kPa22Pa.(3) 尘粒的临界直径dpc 。已知尘粒密度p20003D0.650 13mkg / m ， b55.3b2 6105)0 13679 106 79dpc3 ( .6mmn p ui

8、5200021.过滤【 3-6 】悬浮液中固体颗粒浓度（质量分数）为0.025kg 固体 /kg 悬浮液，滤液密度为 1120kg/m 3，湿滤渣与其中固体的质量比为2.5kg 湿滤渣 /kg 干渣，试求与 1m 3 滤液相对应的湿滤渣体积，单位为m3湿滤渣 /m 3 滤液。固体颗粒密度为2900kg/m 3。解已知 X0.025kg 固体 /kg 悬浮液C2.5kg 湿渣 /kg干渣，滤液密度1120 kg / m3X0 02511203.29 9干渣m 滤液11 2 50 025CX. kg.2 5C3c111.11480kg / mC2 5.p29001120优秀学习资料欢迎下载29 9

9、2 50 050533C.湿渣 m 滤液.mc 1480【 3-7 】用板框压滤机过滤某悬浮液，共有20 个滤框，每个滤框的两侧有效过滤面积为 0.85m 2 ，试求1 小时过滤所得滤液量为多少m3。已知过滤常数K4.97 1052 /, e1. 64 102 3/ 2ms qmm解3600s22qqeKqq22q1.64 10 24.9710 53600q23 2810 2 q0.1790.q3.28 10 2(3.2810 2)240.1793220.407m/ mA20 08517m2 , VqA0.407176.92 m3 滤液【 3-8 】将习题3-6 的悬浮液用板框压滤机在过滤面积

10、为 100cm2 、过滤压力为53.3kPa条件下进行过滤，所测数据为过滤时间 s8.43884145滤液量 mL100300500700试求过滤常数K 与 qe 及滤饼的比阻r 。已知滤液的黏度为。习题 3-8 附图3.4mPa s解 已知过滤面积A100cm20.01m2/ s8.43884145V / mL100300500700V / m31×10-43×10-45×10-47×10-4q / m3 / m21×10-23×10-25×10-27×10-2/ m2s/ m38.4 ×10212.7

11、 ×10 216.8 ×10 220.7 ×10 2q如习题3-8 附图所示12.0134,K4. 967522qe2直线的斜率1010 m/ s，截距6.6 10KKqe6.61024.96710 51.64 10 2 m3 / m22已知p 5. 3 341 P0 a滤液黏度3.4mPas3.410 3 Pas优秀学习资料欢迎下载由习题3-6 得00505m3湿渣 m3 滤液故比阻为2p255.3310 41 2510132r3.mK4.9671034100 0505.【 3-9 】对习题3-6 及习题3-8 中的悬浮液用板框压滤机在相同压力下进行过滤，共有

12、20个滤框，滤框厚度为60mm ，每个滤框的两侧有效过滤面积为085m2 。试求滤框内全部充满滤渣所需要的时间。固体颗粒密度为2900kg / m3 。在习题3-6 中已给出湿滤渣质量与其中固体质量的比值为2.5kg 湿渣 kg 干渣，并计算出每立方米滤液相对应的湿渣体积，即00505m3 湿渣/m3 滤液。在 习 题3-8中已求出恒压过滤的过滤常数K4.967 10 5 m2 / S ，1 6410232qe .m / m解求恒压过滤的过滤时间的计算式为q22qqeK需要求出VqA过滤面积2A 0. 8 5 2 0 m1 7滤液体积V 的计算：20 个滤框中的湿滤渣体积为200 850513

13、Vc0 06.湿渣.2.m从滤渣体积Vc 计算滤液体积VVVc0.5110 130 0505. m 滤液.qV10.132A170594 m滤液 /m 过滤面积220 594220594 164102qqq过滤时间e( .).74962 084 96710 5Ks .h.【 3-10 】用板框压滤机过滤某悬浮液，恒压过滤l0min ，得滤液10m3 。若过滤介质阻力忽略不计，试求：(1) 过滤 1h 后的滤液量；(2) 过滤 1h后的过滤速率 dV / d 。解恒压过滤，已知10 min, V10m3 ,Ve0 ，代入教材式(3-40)，V 2KA 2求得2V2102106minKA10m(1)过滤 1h后的滤液量60minVKA 2 = 1060=24 .5m3优秀学习资料欢迎下载(2) 过滤1h 后的过滤速率dV / d从教材式(3-39)2p 与式 3 38，得Kr210dVKA20 2043