化工原理：3机械分离讨论

1、1 采用降尘室回收常压炉气中所含球形固体颗粒。降尘室底面积为10，高1.6m。操作条件下气体密度为0.5kg/m3，粘度为，颗粒密度为3000 kg/m3。气体体积流量为5m3/s。试求：（1）可完全回收的最小颗粒直径；（2）如将降尘室改为多层以完全回收20的颗粒，求多层降尘室的层数及板间距。解：（1）设沉降运动处在层流区，则能完全回收的最小颗粒直径：校核：最小颗粒的沉降速度：，近似认为沉降运动处于层流区。（2）20的颗粒也要能全部回收，所需要的降尘面积可按下式计算（既然直径为的颗粒尚能处于层流区，则20的颗粒沉降也一定处在层流区）：需要降尘面积为153，所以降尘室应改为16层（15块隔板），

2、实际降尘面积为160。层间距为0.16m。 点评：就设备结构参数而言，降尘室的处理量主要取决于其底面积而与高度无关；由本题可以看出，当处理量一定时，完全分离出更小的的粒径就必须扩大降尘室的底面积，这是通过多层结构来实现的。2 用一板框压滤机在300kPa的压强差下过滤某悬浮液。已知过滤常数，。要求每一操作周期得8m3的滤液，过滤时间为0.5小时。设滤饼不可压缩，且滤饼与滤液的体积之比为0.025。试求（1）过滤面积；（2）若操作压强差提高至600kPa。现有一板框过滤机，每框的尺寸为mm，若要求每个周期仍得到8m3滤液，则至少需要多少个框才能满足要求？又过滤时间为多少？解：（1）恒压过滤方程

3、，其中，于是：（2）恒压过滤方程反映的是滤液体积、过滤时间和过滤面积之间的关系。在这一问，过滤面积和过滤时间均为所求。因此用该方程不能解决这一问题。事实上，滤液体积已知且滤渣与滤液体积比也已知，则滤饼体积可求，由滤饼体积及每框的容积可求框数（因为每个操作周期中滤饼充满框后才停止过滤）。滤饼体积=。框数=，取操作压强提高至600kPa，由于滤饼不可压缩，过滤常数与压差成正比，于是。不变。实际过滤面积为：由恒压过滤方程可计算过滤时间：点评：过滤面积的求取属设计型计算，可通过过滤方程式直接解决；设计条件和操作条件的差异应在过滤常数上加以体现。当过滤压差增大时，用较小的过滤面积在基本相同的时间内就能得

4、到相同的滤液量。3 用板框过滤机在恒压下过滤悬浮液。若滤饼不可压缩，且过滤介质阻力可忽略不计。（1）当其它条件不变，过滤面积加倍，则获得的滤液量为原来的多少倍？（2）当其它条件不变，过滤时间减半，则获得的滤液量为原来的多少倍？（3）当其它条件不变，过滤压强差加倍，则获得的滤液量为原来的多少倍？解：（1）过滤介质阻力忽略不计，则恒压过滤方程可变为：，于是 （2） （3）由于滤饼不可压缩，压缩性指数，因此压强增加滤饼比阻不变，由过滤常的定义可知，。于是4 在200kPa表压下用一小型板框压滤机进行某悬浮液的过滤实验，测得过滤常数，。今要用一转筒过滤机过滤同一悬浮液，滤布与实验时相同。已知滤饼不可压缩，操作真空度为80kPa。转速为0.5r/min，转筒在滤浆中的浸入分数为1/3，转筒直径为1.5m，长为1m。试求：（1）转筒真空过滤机的生产能力为若干m3滤液/小时。（2）如滤饼体积与滤液体积之比为0.2，转筒表面的滤饼最终厚度为多少毫米。解：（1）由题意可知，滤布阻力不能忽略。转筒过滤的压差，板框过滤的压差为，又由于滤饼不可压缩，压缩性指数等于零，于是；也是由于滤饼不可压缩，。转筒转速；转筒面积：；浸入分数；=4.1m3滤液/h（2）一个操作周期中生成的滤饼将被刮掉，因此计