南工大化工原理第三章 習(xí)題解答

1、第三章習(xí)題1）有兩種固體顆粒，一種是邊長(zhǎng)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(xiě)出其等體積當(dāng)量直徑和形狀系數(shù)的計(jì)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(guò)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(cè)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14.28mmH2O0.693.94mmH2O試估計(jì)25、絕對(duì)壓強(qiáng)1.35atm的氯氣以空塔氣速0.40通過(guò)此床層的壓降。（含微量

2、水份氯氣的物性按純氯氣計(jì)）氯氣，解常壓下，歐根公式可化簡(jiǎn)為3）令水通過(guò)固體顆粒消毒劑固定床進(jìn)行滅菌消毒。固體顆粒的篩析數(shù)據(jù)是：0.50.7mm，12%；0.71.0mm，25.0%；1.01.3，45%；1.31.6mm，10.0%；1.62.0mm，8.0%（以上百分?jǐn)?shù)均指質(zhì)量百分?jǐn)?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(guò)床層，測(cè)得壓降為677mmH2O，試估算顆粒的形狀系數(shù)值。4）以單只濾框的板框壓濾機(jī)對(duì)某物料的水懸浮液進(jìn)行過(guò)濾分離，濾框的尺寸為0.200.200.025m。已知懸浮液中每m3水帶有4

3、5固體，固體密度為1820。當(dāng)過(guò)濾得到20升濾液，測(cè)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(guò)濾脫除水份。在具有兩只濾框的壓濾機(jī)中做恒壓過(guò)濾實(shí)驗(yàn)，總過(guò)濾面積為0.080m2，壓差為3.0atm，測(cè)得過(guò)濾時(shí)間與濾液量數(shù)據(jù)如下：過(guò)濾時(shí)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(jì)算過(guò)濾常量K，以為單位，并計(jì)算，以為單位?？刹捎糜煞e分式導(dǎo)出的求K與。解為便于直接使用題給數(shù)據(jù)：改用組別XiYi10.701.7143.2651.44221.381.

4、9571.2700.62532.252.3240.0660i0.048342.692.6950.03350.033553.642.9861.2840.53764.383.3973.5081.65815.0415.0739.4274.3447）欲過(guò)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(guò)濾常量，濾布阻力，每1m3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(jī)恒壓差過(guò)濾此料漿，使用的濾布、壓差和料漿溫度均與小試時(shí)的相同。每只濾葉一個(gè)側(cè)面的過(guò)濾面積為0.4m2，每次過(guò)濾到濾餅厚度達(dá)30mm便停止過(guò)濾，問(wèn)：每批過(guò)濾的時(shí)間為多少？若濾餅需以

5、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(guò)濾時(shí)的相同，問(wèn)：洗滌時(shí)間是多少？解 已知：8）某懸浮液用葉濾機(jī)過(guò)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(guò)小試測(cè)得過(guò)濾常數(shù)=8.2310-5m2/s ,不計(jì)濾布阻力，所得濾液與濾餅體積之比為12.85 m3濾液/m3濾餅，按最大生產(chǎn)率原則生產(chǎn)，整理、裝拆時(shí)間為20分鐘,求每只濾葉的最大生產(chǎn)率及每批過(guò)濾的最大濾餅厚度。9）有一葉濾機(jī)，在恒壓下過(guò)濾某種水懸浮液時(shí)，得到如下過(guò)濾方程：，其中，。在實(shí)際操作中，先在5分鐘內(nèi)作恒壓過(guò)濾，此時(shí)過(guò)濾壓差升至上述試驗(yàn)壓強(qiáng)，然后維持恒壓過(guò)濾，全部過(guò)濾時(shí)間為2

6、0分鐘，試求：每一循環(huán)中每m2過(guò)濾面積所得濾液量？過(guò)濾后再用相當(dāng)于濾液總量的水進(jìn)行洗滌，洗滌時(shí)間為多少？解：q230q = 300qe=15 m3/m2K=300 m2/min恒速過(guò)程q12qeq1=(K/2)1q1=20.9 m3/m2恒壓過(guò)程(q2q12)2qe(qq1)=K(1)q=60.7 m3/m2m3/(m2min)min10）用某板框壓濾機(jī)恒壓過(guò)濾，濾框尺寸為81081025mm。經(jīng)過(guò)小試測(cè)得過(guò)濾常數(shù)，操作時(shí)的濾布，壓差及溫度與小試時(shí)相同。濾餅剛充滿濾框時(shí)停止過(guò)濾，求：每批過(guò)濾時(shí)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(guò)濾時(shí)相同，求過(guò)濾時(shí)間？若整理、裝卸時(shí)間為2

7、5分鐘，求每只濾框的生產(chǎn)率？解每批過(guò)濾時(shí)間：11）板框壓濾機(jī)在1.5at（表）下恒壓過(guò)濾某種懸浮液1.6小時(shí)后得濾液25m3，不計(jì)，如表壓加倍，濾餅壓縮指數(shù)為0.3，則過(guò)濾1.6小時(shí)后得多少濾液？設(shè)其它情況不變，將過(guò)濾時(shí)間縮短一半，可得多少濾液？若在原表壓下進(jìn)行過(guò)濾1.6小時(shí)后，用3m3的水來(lái)洗滌，求所需洗滌時(shí)間？解：V2=KA2、r0、是濾餅結(jié)構(gòu)參數(shù)，為常量其中A與不變m6m3V2=KA2其中K、A 不變m3h12）用某板框過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾，采用先恒速后恒壓過(guò)濾，恒速1分鐘達(dá)恒壓壓差便開(kāi)始恒壓過(guò)濾，已知過(guò)濾常數(shù)，濾餅剛充滿濾框時(shí)停止過(guò)濾，求：過(guò)濾時(shí)間？若用清水洗滌濾餅，水量為濾液量的1/10，

8、洗滌壓差、溫度均與恒壓過(guò)濾時(shí)相同，求洗滌時(shí)間？如裝卸、整理時(shí)間為25分鐘，求每只濾框的生產(chǎn)率？13）某板框過(guò)濾機(jī)有8個(gè)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(jìn)行，求：該板框過(guò)濾機(jī)每次過(guò)濾（濾餅充滿濾框）所需時(shí)間？若濾框厚度變?yōu)?5mm，問(wèn)濾餅充滿濾框所需時(shí)間？若濾框數(shù)目加倍，濾餅充滿濾框時(shí)所需時(shí)間？解：設(shè)濾餅空隙率為，設(shè)有1Kg濾餅，則含水0.4kg設(shè)1m3濾餅得xm3濾液,對(duì)1m3濾餅作物料衡算:x=4.84 m3濾液/濾餅過(guò)濾面積A=28810210-6=10.498 m2V餅=80.8120

9、.025=0.131 m3濾餅V= V餅x =0.634 m3濾液m3/m2q22qqe=K0.0604220.06042.2110-3=1.810-5=217.5 s濾框厚度減小為15mm，設(shè)為從上解可知，V餅 即 V也即 qm3/m2= 81.7 s框數(shù)加倍，也即A= 2A= 2V餅q=V/A故q不變，也即不變14）欲過(guò)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(cè)得過(guò)濾常數(shù)，現(xiàn)用回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾，料漿濃度、溫度及濾布均與小試相同，唯過(guò)濾壓差為小試時(shí)的。由試驗(yàn)知，該物系濾餅壓縮指數(shù)為0.36，回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)鼓直徑為1.75m，長(zhǎng)為0.98m，但真

10、正過(guò)濾面積為5m2（考慮濾布固定裝置）。浸沒(méi)角度為120，轉(zhuǎn)速0.2r.p.m。設(shè)濾布阻力可略，試求：此過(guò)濾機(jī)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-1m2/sm3/s已知，對(duì)1m3濾餅作物料衡算，設(shè)對(duì)應(yīng)濾液x m3x=11.08 m3濾液/m3濾餅m3/m2mmm3/s又 m3/m215）試進(jìn)行光滑固體圓球顆粒的幾種沉降問(wèn)題計(jì)算：球徑3mm、密度為2600顆粒在20清水中的自由沉降速度測(cè)得密度2600的顆粒在20清水中的自由沉降速度為12.6，計(jì)算顆粒球徑。測(cè)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

11、，計(jì)算液體的粘度。16）試進(jìn)行形狀系數(shù)的固體顆粒的沉降問(wèn)題計(jì)算：等體積當(dāng)量直徑，密度為2600顆粒在20清水中的自由沉降速度。測(cè)得密度為2600顆粒在20清水中的自由沉降速度為0.01，計(jì)算顆粒的等體積當(dāng)量直徑。17）以長(zhǎng)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(jì)。設(shè)顆粒自由沉降。試計(jì)算：可全部除去的最小粒徑的。能除去40%的顆粒的。18）倉(cāng)庫(kù)有內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器多臺(tái)，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(jì)。由于壓降限制，只允許旋風(fēng)分離器并

12、聯(lián)操作，不允許串聯(lián)操作，問(wèn)：共需幾臺(tái)旋風(fēng)分離器？能除去40%的顆粒粒徑是多少？進(jìn)口風(fēng)速20。19）流體通過(guò)圓直、等徑管內(nèi)的阻力與管長(zhǎng)、管內(nèi)徑、管壁絕對(duì)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）某粉磨車(chē)間空氣的粉塵濃度較高，擬用兩臺(tái)相同規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器串聯(lián)操作除塵?？諝獬海瑴囟葹?0，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%3121834258欲使15的塵粒除去效率達(dá)99.75%，試確定每臺(tái)分離器的內(nèi)徑，計(jì)算總的收塵效率。總除塵分率=0.00807+0.0935+0.173+0.337+0.250+0.08=

13、0.942粒徑（微米）30平均粒徑（微米）1.54.58132330D/d500.4101.232.193.556.288.200.1450.530.800.910.991.000.2690.7790.960.9920.9991.00質(zhì)量分率xi0.030.120.180.340.250.080.008070.09350.1730.3370.2500.08021）試計(jì)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(duì)小顆粒為91.6，對(duì)大顆粒為8.61。對(duì)小顆粒，歐根公式中含u2的項(xiàng)可略，解：對(duì)小顆粒，沉降可認(rèn)為屬Stokes區(qū)：對(duì)大顆粒，沉降可認(rèn)為屬Newton區(qū)：