化工原理典型例题题解

1、第4章流体通过颗粒层的流动典型例题例1:过滤机的最大生产能力用一板框压滤机对悬浮液进行包压过滤，过滤20分钟得滤液20m3,过滤饼不洗涤，拆装时间为15分钟，滤饼不可压缩，介质阻力可略。试求：该机的生产能力，以m3(滤液)/h表示如果该机的过滤压力增加20%，该机的最大生产能力为多少m3(滤液)/h?3.34.3m/h解：(1)Q260D2015(2)根据包压过滤方程V=kAo2V2202KA22020为了得到最大生产能力，则应fD15min在原压力下对应的滤液量为VoptKA2f2015300Vopt17.3m3P=1.2P1/2VAPVopt1.217.318.95m3QmaxVopt18

2、.95e60fD151537.9m3/h例2:滤饼的洗涤问题采用板框压过滤机进行包压过滤，操作1小时后，得滤液15m3,然后用2蒂的活水在相同的压力下对滤饼进行横穿洗涤。假设活水的粘度与滤液的粘度相同。滤布阻力可略，试求：(1) 洗涤时间m3?若不进行洗涤，继续包压过滤1小时，可另得滤液多少解：V=kAoKA=152采用横穿洗涤法，则有：Vw1_KA142VfdV1dVdw4d11.07hr2-T1.07hr或者wJf151152142154V2KA2,VJKA2154221.2m33V21.2156.2m例3:操作压强对过滤机生产能力的影响用板框过滤机过滤某悬浮液，一个操作周期内过滤20分钟

3、后共得滤液4m3(滤饼不可压缩，介质阻力可略)。若在一个周期内共用去辅助时间30分钟，求：(1) 该机的生产能力(2) 若操作压强加倍，其它条件不变(物性、过滤面积、过滤时间与辅助时间)，该机生产能力提高了多少？解：滤饼不洗涤-3(1) Q=4/(20+30)=0.08m/minKmP1/2P=21/2V=1.414X4=5.65吊3一-Q=5.65/50=0.113m/min例4:在9.81x103Pa的包定压力差下过滤某种的悬:浮液。悬:浮液中固相为直径0.1mm的球形颗粒，固相体积分率为10%过滤时形成空隙率为60%勺不可压缩滤饼。已知水的粘度为1.0x10-3Pas,过滤介质阻力可以忽

4、略，试求：(1)每平方米过滤面积上获得1.5m3滤液所需的过滤时间；(2)若将此过滤时间延长一倍，可再得滤液多少？解：(1)过滤时间已知过滤介质阻力可以忽略时的包压过滤方程式为单位面积上所得滤液量q=1.5m3/m2对丁不可压缩滤饼，s=0,:=常数，则已知华=9.81x103Pa产=1.0x10-3Pas,滤饼的空隙率占=0.6球形颗粒的比表面为r-，.m2/m3d0一1引0日(0-0乂根据料浆中的固相含量及滤饼的空隙率，可求出滤饼体积与滤液体积之比U。形成1蒂滤饼需要固体颗粒0.4m3，所对应的料浆量是4蒂，因此，形成1苗滤饼可得到4-1=3滤液，M1=0.3332931x103氟K:m4

5、张乂1尸-111厂疽-一*：曲。IH/S所以9三矿=(点=509-S(2)过滤时间加倍时增加的滤液量:况2二：二贝J-J-.:-!3/12-15-062n/m2即每平方米过滤面积上将再得0.62m3滤液例5用转筒真空过过滤机过滤某种悬浮液，料浆处理量为40n3/ho已知，每得1n3滤液可得滤饼0.04m3,要求转筒的浸没度为0.35,过滤表面上滤饼厚度不低丁7mm现测得过滤常数为K=8X10-4m/s,qe=0.01m3/m2。试求过滤机的过滤面积A和转筒的转速n。解：以1min为基准。由题给数据知4040Q=顷=/60=(J.M2(17)Q+Q.04)W_60xQ35_21Jp_布n9腿/均

6、3滤饼体积0.642x0.04=0.02568m/min取滤饼厚度，a=7mm丁是得到0.02568_0.02568_3.669,.r-r/mir钢0.007业A每分钟获得的滤液量为/.6041Q=(*住)-匕=联立式a、b、c、d解得7.45m2,m3/min(a)s(b)(c)0.642m/min(d)J,-r/min例6若分别采用下列各项措施，试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化已知滤布阻力可以忽略，滤饼不可压缩。(1) 转筒尺寸按比例增大50%。(2) 转筒浸没度增大50%。(3) 操作真空度增人50%。(4) 转速增大50%。滤浆中固相体积分率由10%增稠至15%,已知滤饼中固相体积

7、分率为60%。(5) 升温，使滤液粘度减小50%。再分析上述各种措施的可行性。答：根据题给条件，转筒真空过滤机生产能力的表达式为R=48京抠履而缶兀DL转筒尺寸按比例增大50%。新设备的过滤面积为A=(1.5)2A=2.25A即生产能力为原来的2.25倍，净增125%,需要换设备。转筒浸没度增大50%2=5=12252即生产能力净增22.5%。增大浸没度不利丁洗涤(1) 操作真空度增大50%增大真空度使茧为原来的1.5倍，则效果同加大浸没度50%，即生产能力提高了22.5%。加大真空度受操作温度及原来真空度大小的制约。0.1滤浆中固体的体积分率由10%提高至15%。Xv的加大使v加大，两种工况下的v分别为v=Q33331-1-0.6-0.1015=0.61-0.6-0.1503333(a)K=()二=0.5555K06即生产能力(以滤液体积计)下降25.47%(2) 升温，使粘度下降50%由式a可知K=2KQ=Q=A4Q