非均相分离题及解答

第3章非均相物系分离习题解答有一固体颗粒混合物，通过筛分获得以质量为基准的粒度分布为：粒度1µm，0％至50µm，100％的范围近似可用一直线表示，试求该颗粒混合物的比表面积平均直径。解：由式1.15，表面平均平均直径可由下式求得：因为粒度分析为一连续直线3-2一直径为30µm的球形颗粒在20oC某气体中的沉降速度为在同温度下水沉降速度的88倍。已知该颗粒在气体中的重量为在水中的1.6倍，试求该颗粒在气体中的沉降速度。气体密度可取为1.2kgm此题核心在于求出球形颗粒在水中的沉降速度。而求须知颗粒密度，直径为，流体密度及粘度，此题中公未知，故利用该颗粒在气体和水中重量比可解决，从而可求出。1）求球形颗粒密度：该颗粒在气体和水中的重量比，实质指净重力之比，即又查出时水的物性：∴,解之2）求颗粒在水中沉降速度：设颗粒在水中沉降在层流区：∴校核：<故3）颗粒在气体中沉降速度：3-3质量流量为1.1kg/s，温度为20ºC，压力为101.33kPa的含尘空气在进入反应器之前需除尘，并预热至160ºC。尘粒密度为1800kg/m3，若采用总沉降面积为130m（已知20ºC时，空气的密度为1.2kg/m3，粘度为1.81×10-5Pa.s；160ºC时，空气的粘度为2.45×10-5(dmin=11µm)解：假设为层流代入有关数据得：降尘室可全部除掉的最小尘粒直径验核：上述计算有效。3-4试验证Re2p为与沉降速度无关的无量纲数群，且当Re2p小于何值时则沉降速度在斯托克斯定律范围？证：颗粒力平衡：Fg－Fb－FD＝0及所以与ut无关。当沉降为层流，＝24/Re和Remax=2则（Re2p）max=24Remax=483-5有一重力沉降室，长4m，宽2m，高2.5m，内部分成25层，废气进入沉降室的密度为0.5kgm-3，粘度为0.035mPas。废气所含尘粒的密度为4500kgm-3，现要用此沉降室分离100µm解：设沉降为层流，则沉降速度为校核：为层流区，故处理量为V＝0.7012425=140m33-6温度为200oC，压力为1atm的含尘空气，现用图3－的标准旋风分离器去除气体中的尘粒，尘粒的密度为2000kgm-3。若分离器的筒体直径为0.65m，进口气速为21m（1）气体处理量（标准状态）；（2）气体通过分离器的压力降；（3）尘粒的临界直径。解答参考王之魁习题解答P.32例3－5[(1)0.615m3s－1；（2）1.37kPa；（3）63-7某悬浮液在一台过滤面积为0.4m2的板框过滤机中进行恒压过滤，2小时后得滤液35m(1)其它情况不变，过滤l.5小时所得的滤液量。(2)其它情况不变，过滤2小时后用4m3解：(1)m2.s-1m3(2)m3.s-1洗涤所需时间3-8板框过滤机框长，宽，厚分别为250mm,250mm,30mm，总框数为8，用此板框过滤机恒压过滤某水悬浮液，已知过滤常数K=5×l0-5m2.s-1，Ve与A的比值qe=0.0125m3.m-2，滤饼体积与滤液体积比为υ=0.075解：以一个框为准m2每框可得滤饼体积为m3m3m3.m-2所需过滤时间3-9用一叶滤机恒压过滤某种悬浮液，已知操作条件下过滤常数K=2.5×l0-3m2(1)若每平方米过滤面积上获得2m3(2)若将此过滤时间延长一倍，每平方米过滤面积可再得滤液为多少?(3)若过滤终了时q=2.85m3.m-2解：(1)所需过滤时间(2)m3.m-2每平方米过滤面积可再得滤液为m3.m-2(3)m3.m-2.s-1对于叶滤机即所需的洗涤时间为3-10某板框过滤机在恒压下操作，经l小时过滤，收集到滤液2m3解：m3当压强(推动力)增大，3-11若板框过滤机共有l0个框，框空长，宽各为500mm，在一定压力下恒压过滤30min后，获得滤液5m3(1)求过滤常数K；(2)如果再过滤30min，还能获得多少m3滤液?解：(1)过滤面积m2由常压过滤方程得m2.s-1(2)m3还能获得的滤液量m33-12用板框过滤机加压过滤某悬浮液。一个操作周期内过滤20分钟后，共得滤液4m3(1)该过滤机的生产能力?(2)若操作表压加倍，其他条件不变（物性、过滤面积、过滤与辅助时间不变），则该机生产能力提高多少?(3)现改用回转真空过滤机，其转速为lr／min，若生产能力与(1