第二章-非均相物系分离习题解答

1、第二章非均相物系别离1、试计算直径为30卩m的球形石英颗粒其密度为2650kg/m3，在20C水中和20C常压空气中的自由沉降速度。解： d=30 卩 m、p s=2650kg/m 3p =998kg/m 3120C水口 =1.01 x 10-3Pas设沉降在滞流区，根据式2-15ut d18)g (30 10 6)2 (2650 998) 9.8118 1.01 10 38.02 10 4m/s校核流型Retdut30 10 6 8.°2 竺 998 2.381.01 10 3104(10 2)假设成立,ut=8.02 x 10-4m/s 为所求220C常压空气=1.81 x 10

2、-5Pa s=1.21kg/m3设沉降在滞流区Uts )g62(30 10 )(2650 1.21) 9.811818 1.81 10 57.18 10 2m/s校核流型:Retdut3010 67.18 10 2210.1441.81 10 5(10 4 2)假设成立，ut=7.18x 10-2m/s为所求。2、密度为2150kg/ m3的烟灰球形颗粒在20C空气中在层流沉降的最大颗粒直径是多少?解： p s=2150kg/m 3查 20C空气 1 =1.81 x 10-5Pa.sp =1.21kg/m 3当Retdut2时是颗粒在空气中滞流沉降的最大粒径，根据式2-15并整理d3( s)g

3、dut所以36 2)g5236 (1.81 10 )(2150 1.21) 9.81 1.217.73 10 5m 77.3口m3、直径为10卩m的石英颗粒随20C的水作旋转运动，在旋转半径R= 0.05m处的切向速度为12m/s,求该处的离心沉降速度和离心别离因数。解：d=10 m、R=0.05m、Ui=12m/s设沉降在滞流区，根据式2-15g 改为 Ui/ RUr A181010(2650 998)18 1.01 103兰 0.0262m/s 2.62cm/s0.05校核流型10 5 0.0262 9981.01 10 30.259(10 4 2)ur=0.0262m/s 为所求。2Ui

4、122所以 KcRg 0.05 9.812944、某工厂用一降尘室处理含尘气体，假设尘粒作滞流沉降。以下情况下，降尘室的最大生产能力如何变化?(1) 要完全别离的最小粒径由 60卩m降至30卩m ;(2) 空气温度由10C升至200C；(3) 增加水平隔板数目 使沉降面积由10m2增至30 m2。解：根据Uyd；( s )g18及 Vs=blutc1冬比VsUtedc 230 2(訂2(60)22查10C空气=1.76 x 10-5Pa s200 C空气1 =2.60 x 10-5PasV sUteVsUte1.76 10 550.6772.60 10 53纟 ©!Vs(bl)303

5、.05、含尘气体中尘粒的密度为 2300kg/ m3。气体流量为1000 m3/h、黏度为3.6X 105Pa.s、密 度为0.674kg/ m3,假设用如图2-6所示的标准旋风别离器进行除尘，别离器圆筒直径为400mm，试估算其临界粒径及气体压强降。解： p s=2300kg/m 3、Vh=1000m3/h、口 =3.6 x 10-5Pa.s、 p =0.674 kg/m 3、D=400mm=0.4m ,根据标准旋风别离器h=D/2 、B=D/4故该别离器进口截面积A=hB=D2/8所以 UiA1000 8 213.89m/s3600 0.4根据式2-26取标准旋风别离器 N=5那么dc9

6、Bv nN sUii59 3.6 100.4/45Q0.810 m 8 口 m3.14 5 2300 13.89根据式2-30取 E =8.0Ui2-0.674 13.89pfV 8.02520Pa6、有一过滤面积为 0.093m2的小型板框压滤机，恒压过滤含有碳酸钙颗粒的水悬浮液。过滤时间为50秒时，共得到2.27X 10-3 m3的滤液；过滤时间为100秒时。共得到3.35X 10-3 m3的滤液。试求当过滤时间为200秒时，可得到多少滤液？解： A=0.093m2、t1=50s、V1=2.27 x 10-3m3、t2=100s、V2=3.35 x 10-3m3、t3=200s由于V1 q

7、12.2710 3324.4110A0.093V2q23.3510 3336.0210 3A0.093根据式2-38ar q2 2q°q1 Kt1 “'(24.4110 3)22 24.41103qe50KLqf 2qeq2Kt?<(36.0210 3)22 36.0210 3qe100K联立解之:qe=4.14 x 10-3K=1.596 x 10-5因此 q；2 4.14 10 3q3200 1.596 10q3=0.0525所以V3=q3A=0.0525X 0.093=4.88 X 10-3m37、某生产过程每年须生产滤液3800 m3，年工作时间5000h，采用

8、间歇式过滤机，在恒压下每一操作周期为2.5h,其中过滤时间为1.5h，将悬浮液在同样操作条件下测得过滤常数为K=4X 10-6m2/s；qe=2.5X 10-2m3/m2。滤饼不洗涤，试求：(1) 所需过滤面积，(2) 今有过滤面积8m2的过滤机，需要几台？解：生产能力为 3800m3滤液/年，年工作日5000h,T=2.5h , t=1.5h ,K=4 X 10-6m2/s , qe=2.5 X 10-2m3/m2 ,1 因为 Q=3800/5000=0.76m 3滤液 /h由式2-420.763600VTV2.5所以 V=2.5 X 0.76=1.9 m3由式2-38a1 91 9(一)2

9、2 2.5 10 2()4 10 6 1.5 3600AA2.16 10 2 A23.61 9.5 10 A解之A=14.7 m 2 15 m2 因为过滤机为8 m2/台， 所以需2台过滤机。8、BMS50/810-25型板框压滤机，滤框尺寸为810 X 810 X 25mm，共36个框，现用来恒压过滤某悬浮液。操作条件下的过滤常数为K=2.72 X 10-5 m2/s； qe=3.45X 10-3m3/m2。每滤出1 m3滤液的同时，生成0.148 m3的滤渣。求滤框充满滤渣所需时间。假设洗涤时间为过滤时间的2倍，辅助时间15min，其生产能力为多少？解：滤框总容积 V0=0.812x 0.

10、025 X 36=0.590 m3过滤面积 A=0.81 2X 2X 36=47.2 m2v VoA vA2q2q°qK0.5900.148 47.2320.0845m3/m2230.08452 3.45 100.08452.72 10283s生产总周期为 T=283+2 X 283+15 X 60=1749sV0vA得一个周期滤液量为V V° 0590 3.99m3v 0.148所以生产能力为Q響 型寄 821m3滤液/h9、有一直径为1.75m，长0.9m的转筒真空过滤机过滤水悬浮液。操作条件下浸没度为 速为1r/min，滤布阻力可以忽略，过滤常数K为5.15X 10-6m2/s，求其生产能力。解：因为过滤面积A= n DL=3.14 X 1.75 X 0.9=4.95m2浸没度 书=126 ° /360 ° =0.35由式2-45aQ 60A 60n K 60 4.95.60 1 0.35 5.15 10 63.09m3滤液 / h126°，转10、某转筒真空过滤机每分钟转2转，每小时可得滤液 4 m3。假设过滤介质阻力可以忽略，每小时获得6 m3滤液时转鼓转速应为多少？此时转鼓外表滤饼的厚度为原来的多少倍？操作中所用的真空度维持不变。解：Q1=4m3/h , n 1