南工大化工原理習題解答教材

1、第三章 習題 1）有兩種固體顆粒，一種是邊長為 a 的正立方體，另一種是正圓柱體，其高度 為 h ，圓柱直徑為 d 。試分別寫出其等體積當量直徑和形狀系數(shù) 的計 算式。 2）某內(nèi)徑為 0.10m 的圓筒形容器堆積著某固體顆粒，顆粒是高度 h=5mm，直徑 d=3mm 的正圓柱， 床層高度為 0.80m，床層空隙率、若以 1atm，25 的空氣以 0.25 空速通過床層，試估算氣體壓降。 解 圓柱體： 3）擬用分子篩固體床吸附氯氣中微量水份?，F(xiàn)以常壓下20空氣測定床層水力 特性，得兩組數(shù)據(jù)如下： 空塔氣速 0.2 床層壓降 14.28mmH 2O 0.6 93.94mmH 2O 試估計 25、絕

2、對壓強 1.35atm 的氯氣以空塔氣速 0.40 通過此床層的壓降 （含微量水份氯氣的物性按純氯氣計）氯氣 ， 解常壓下， 歐根公式可化簡為 3）令水通過固體顆粒消毒劑固定床進行滅菌消毒。 固體顆粒的篩析數(shù)據(jù)是： 0.5 0.7mm，12%；0.71.0mm，25.0%；1.01.3，45%；1.31.6mm，10.0%； 1.62.0mm，8.0%（以上百分數(shù)均指質(zhì)量百分數(shù)） 。顆粒密度為 1875 。 固定床高 350mm，截面積為 314mm2。床層中固體顆粒的總量為 92.8g。以 20清水以 0.040空速通過床層， 測得壓降為 677mmH2O，試估算顆粒的 形狀 系數(shù) 4）以單

3、只濾框的板框壓濾機對某物料的水懸浮液進行過濾分離，濾框的尺寸為 0.20 0.20 0.025m。已知懸浮液中每 m3 水帶有 45 固體，固體密度為 1820。當過濾得到 20 升濾液，測得濾餅總厚度為 24.3mm，試估算濾 餅的含水率，以質(zhì)量分率表示。 6）某粘土礦物加水打漿除砂石后，需過濾脫除水份。在具有兩只濾框的壓濾機 中做恒壓過濾實驗，總過濾面積為 0.080m2，壓差為 3.0atm，測得過濾時間與濾 液量數(shù)據(jù)如下： 過濾時間，分： 1.20 2.70 5.23 7.25 10.87 14.88 濾液量，升： 0.70 1.38 2.25 2.69 3.64 4.38 試計算過濾

4、常量 K ，以為單位，并計算 ，以 為單位。可采用由 積分式 導出的 求 K 與 。 解 為便于直接使用題給數(shù)據(jù)：改用 組別 Xi Yi 1 0.70 1.714 3.265 1.442 2 1.38 1.957 1.270 0.625 3 2.25 2.324 0.0660 i0.0483 4 2.69 2.695 0.0335 0.0335 5 3.64 2.986 1.284 0.537 6 4.38 3.397 3.508 1.658 15.04 15.073 9.427 4.344 7）欲過濾分離某固體物料與水構(gòu)成的懸浮液，經(jīng)小試知，在某恒壓差條件下過 濾常量 ，濾布阻力 ，每 1m

5、3 濾餅中含 485 水，固相密度為 2100 ，懸浮液中固體的質(zhì)量分率為 0.075。 現(xiàn)擬采用葉濾機恒壓差過濾此料漿， 使用的濾布、 壓差和料漿溫度均與小試時的 相同。每只濾葉一個側(cè)面的過濾面積為 0.4m2，每次過濾到濾餅厚度達 30mm 便 停止過濾，問：每批過濾的時間為多少？ 若濾餅需以清水洗滌，每批洗滌水用量為每批濾液量的1/10 ，洗滌壓差及洗滌 水溫均與過濾時的相同，問：洗滌時間是多少？ 解 已知： 8）某懸浮液用葉濾機過濾，已知洗滌液量是濾液量的0.1 倍（體積比 ），一只濾 葉側(cè)面積為 0.4m2，經(jīng)過小試測得過濾常數(shù)=8.23 10-5m2/s , 不計濾布阻力， 所得濾

6、液與濾餅體積之比為 12.85 m 3 濾液/m3濾餅，按最大生產(chǎn)率原則生產(chǎn)，整 理、裝拆時間為 20分鐘, 求每只濾葉的最大生產(chǎn)率及每批過濾的最大濾餅厚度。 9）有一葉濾機，在恒壓下過濾某種水懸浮液時，得到如下過濾方 程： ，其中 ， 。在實際操作中，先在 5 分鐘內(nèi)作恒壓過濾， 此時過濾壓差升至上述試驗壓強， 然后維持恒壓過濾， 全部 過濾時間為 20 分鐘，試求：每一循環(huán)中每 m2過濾面積所得濾液量？過濾后 再用相當于濾液總量的 水進行洗滌，洗滌時間為多少？ 2 解：q230q = 300 3 2 2 qe=15 m /mK=300 m /min 恒速過程q12 qeq1=（K/2） 1

7、 32 q1=20.9 m 3/m2 22 恒壓過程 （q2q12）2qe（qq1）=K（ 1） 32 q=60.7 m 3/m2 m3/（m 2 min） min 10）用某板框壓濾機恒壓過濾，濾框尺寸為 810 81025mm。經(jīng)過小試測得過 濾常數(shù) ， ，操作時的濾布，壓差及溫 度與小試時相同。 濾餅剛充滿濾框時停止過濾， 求：每批過濾時間？若以清 水洗滌濾餅，洗滌水用量為濾液的 ，洗滌壓差及水溫與過濾時相同，求過濾 時間？若整理、裝卸時間為 25 分鐘，求每只濾框的生產(chǎn)率？ 解 每批過濾時間： 11）板框壓濾機在 1.5a（t 表）下恒壓過濾某種懸浮液 1.6 小時后得濾液 25m3，

8、 不計，如表壓加倍，濾餅壓縮指數(shù)為 0.3，則過濾 1.6 小時后得多少濾液？ 設其它情況不變， 將過濾時間縮短一半， 可得多少濾液？若在原表壓下進行過 濾 1.6 小時后，用 3m3 的水來洗滌，求所需洗滌時間？ 解： V2=KA2 、r0、是濾餅結(jié)構(gòu)參數(shù)，為常量 其中 A 與 不變 m6 m3 22 V2=KA2其中 K、 A 不變 12）用某板框過濾機進行過濾， 便開始恒壓過濾，已知過濾常數(shù) 采用先恒速后恒壓過濾， 恒速 1 分鐘達恒壓壓差 ， 濾餅剛充滿濾框時停止過濾， 求：過濾時間？若用清水洗滌濾餅， 水量為濾 液量的 1/10 ，洗滌壓差、溫度均與恒壓過濾時相同，求洗滌時間？如裝卸

9、、 整理時間為 25 分鐘，求每只濾框的生產(chǎn)率？ 13）某板框過濾機有 8 個濾框，濾框尺寸 81081025mm。漿料為 13.9%（質(zhì) 量）的懸浮液， 濾餅含水 40%（質(zhì)量），固體顆粒密度 2100。操作在 20 恒壓條件下進行， ， ，求：該板框過 濾機每次過濾（濾餅充滿濾框）所需時間？若濾框厚度變?yōu)?15mm，問濾餅充 滿濾框所需時間？若濾框數(shù)目加倍，濾餅充滿濾框時所需時間？ 解：設濾餅空隙率為 ，設有 1Kg 濾餅，則含水 0.4kg 設 1m3 濾餅得 xm3 濾液 , 對 1m3 濾餅作物料衡算 : x=4.84 m 3 濾液 / 濾餅 2 -6 2 過濾面積 A=28810

10、210-6=10.498 m 2 23 V餅=80.81 2 0.025=0.131 m 3濾餅 V= V 餅x =0.634 m 3濾液 m3/m2 2 q 2qqe=K 0.0604 220.06042.21 10 =217.5 s 濾框厚度減小為 15mm，設為 從上解可知， V 餅 即 V -3 =1.8 10 -5 也即 q m3/m2 = 2V 餅 不變 = 81.7 s 框數(shù)加倍，也即 A= 2A q=V/A故 q 不變，也即 14）欲過濾料漿濃度為，經(jīng)小試所得濾餅空隙率為 0.485，固 相 密 度 1820 ， 在 某 恒 壓 差 條 件 下 測 得 過 濾 常 。由試驗知，

11、 長為 0.98m，但 ，轉(zhuǎn)速 0.2r.p.m。 數(shù) ， ，現(xiàn)用回轉(zhuǎn)真空過濾機進行過濾， 料漿濃度、溫度及濾布均與小試相同，唯過濾壓差為小試時的 該物系濾餅壓縮指數(shù)為 0.36，回轉(zhuǎn)真空過濾機鼓直徑為 1.75m， 真正過濾面積為 5m2（考慮濾布固定裝置）。浸沒角度為 120 設濾布阻力可略，試求：此過濾機的濾液生產(chǎn)能力及濾餅厚度？若轉(zhuǎn)速為 0.3r.p.m， 可略，其它操作條件不變，求生產(chǎn)能力濾餅厚度。 解： s-1 m2/s m3/s 已知，對 1m3濾餅作物料衡算，設對應濾液x m3 x=11.08 m 3濾液 /m3濾餅 m3/m2 又 mm m3/s m3/m2 15）試進行光滑

12、固體圓球顆粒的幾種沉降問題計算： 球徑 3mm 、密度為 2600顆粒在 20清水中的自由沉降速度 測得密度 2600的顆粒在 20 清水中的自由沉降速度為 12.6 ，計 算顆粒球徑。 測得球徑為 0.5mm、密度 2670顆粒在 液體 中的自由沉降速度為 0.016 ，計算液體的粘度。 16）試進行形狀系數(shù)的固體顆粒的沉降問題計算： 等體積當量直徑 ，密度為 2600顆粒在 20 清水中的自由 沉降速度。 測得密度為 2600 顆粒在 20 清水中的自由沉降速度為 0.01 ，計算顆粒的等體積當量直徑 17）以長 3m、寬 2m 的重力除塵室除煙道氣所含的塵粒。煙氣常壓， 250，處 理量

13、為 4300 。已知塵粒密度為 2250 ，顆粒形狀系數(shù) ，煙 氣的 與 可按空氣計。設顆粒自由沉降。試計算： 可全部除去的最小粒徑的 能除去 40%的顆粒的。 18）倉庫有內(nèi)徑的標準型旋風分離器多臺，擬用以煙氣除塵。煙氣常 壓，300，需處理量為 4300。已知塵粒密度為 2250 。煙氣的 與 可按空氣計。由于壓降限制，只允許旋風分離器并聯(lián)操作， 不允許串聯(lián)操作， 問： 共需幾臺旋風分離器？能除去 40%的顆粒粒徑是多少？進口風速 20 。 19）流體通過圓直、 等徑管內(nèi)的阻力與管長 、管內(nèi)徑 、管壁絕對粗糙度 、 流體流速 及流體的粘度與密度 有關(guān)。試用因次分析法求出有關(guān)的數(shù)據(jù) 20）某

14、粉磨車間空氣的粉塵濃度較高， 擬用兩臺相同規(guī)格的標準型旋風分離器串 聯(lián)操作除塵。空氣常壓，溫度為 20，粉塵的顆粒密度 2250 。擬處理量 為 600 ?？諝庵蟹蹓m的粒度分布如下： 粒徑30 質(zhì)量分率 %31218 34 258 欲使 15 的塵粒除去效率達 99.75%，試確定每臺分離器的內(nèi)徑，計算總的收 塵效率。 總除塵分率 粒徑（微米） 30 平均粒徑（微 米） 1.5 4.5 8 13 23 30 D/d 50 0.410 1.23 2.19 3.55 6.28 8.20 0.145 0.53 0.80 0.91 0.99 1.00 0.269 0.779 0.96 0.992 0.

15、999 1.00 質(zhì)量分率 x i 0.03 0.12 0.18 0.34 0.25 0.08 0.00807 0.0935 0.173 0.337 0.250 0.080 21）試計算某氣、 固系流化床的起始流化速度與帶出速度。 已知固體顆粒 平均粒徑為 150 ，顆粒密度為 2100 ，起始流化床層的空隙率為 0.46， 流化氣體為常壓、 35的空氣。最小顆粒了粒徑為 98 。 22） 試證流化最大速度與最小速度之比ut/umf,對小顆粒為 91.6，對大顆粒為 8.61。 對小顆粒，歐根公式中含 u2 的項可略， 解：對小顆粒，沉降可認為屬 Stokes 區(qū)： 對大顆粒，沉降可認為屬 Newton 區(qū)： 23）石灰、水懸浮液通過增稠器增稠，進料：4.5kg 水 /kg 固。要求增稠到 1.8kg 水 /kg 固。 間歇實驗數(shù)據(jù)如下。 溫度 200C。 解懸浮液濃度以 Xkg 固/kg 水表示，則 xi