化工原理典型例題題解

1、第4章流體通過(guò)顆粒層的流動(dòng)典型例題例1:過(guò)濾機(jī)的最大生產(chǎn)能力用一板框壓濾機(jī)對(duì)懸浮液進(jìn)行恒壓過(guò)濾，過(guò)濾20分鐘得濾液20m3，過(guò)濾餅不洗滌，拆裝時(shí)間為15分鐘，濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力可略。試求：（1）該機(jī)的生產(chǎn)能力，以m3 （濾液）/h表示 如果該機(jī)的過(guò)濾壓力增加20 %,該機(jī)的最大生產(chǎn)能力為多少 m3（濾液）/h ?解: (° D=202015 60 = 34.3m3/h(2)根據(jù)恒壓過(guò)濾方程V=kAbKA220220為了得到最大生產(chǎn)能力，則應(yīng)片=15min在原壓力下對(duì)應(yīng)的濾液量為V。：二KA2巧=20 15 = 300Vopt = 17.3m3 P=1.2 P1/2V °

2、C PV°pt = 1.2 17.3 =18.95m3QmaxVoptI360 = 37.9m3/h15 15例2:濾餅的洗滌問(wèn)題采用板框壓過(guò)濾機(jī)進(jìn)行恒壓過(guò)濾，操作1小時(shí)后，得濾液15m3，然后用2用 的清水在相同的壓力下對(duì)濾餅進(jìn)行橫穿洗滌。假設(shè)清水的粘度與濾液的粘度相 同。濾布阻力可略，試求：（1）洗滌時(shí)間（2） 若不進(jìn)行洗滌，繼續(xù)恒壓過(guò)濾1小時(shí)，可另得濾液多少 m3 ? 解：V=k/AoK/A=152采用橫穿洗滌法，則有：dV 1 dV石頁(yè)eVw21空4 2Vf21152x -4 2 15=1.07hr2J151 =1.07hrV'2 二 KA?于,V'= KA蔦

3、=152 = 21.2m33V =21.2 15 = 6.2m例3:操作壓強(qiáng)對(duì)過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力的影響用板框過(guò)濾機(jī)過(guò)濾某懸浮液，一個(gè)操作周期內(nèi)過(guò)濾 20分鐘后共得濾液4m3 （濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力可略）。若在一個(gè)周期內(nèi)共用去輔助時(shí)間30分鐘，求：（1）該機(jī)的生產(chǎn)能力2）若操作壓強(qiáng)加倍，其它條件不變（物性、過(guò)濾面積、過(guò)濾時(shí)間與輔助時(shí)間）， 該機(jī)生產(chǎn)能力提高了多少？解：濾餅不洗滌1） Q=4/ （20+30） =0.08m3/min（2）K * PV* P1/23V=2 V=1.414X4=5.65m3Q=5.65/50=0.113m /min例4:在9.81 X 103Pa的恒定壓力差下過(guò)濾某種的

4、懸浮液。懸浮液中固相為 直徑0.1mm的球形顆粒，固相體積分率為10%過(guò)濾時(shí)形成空隙率為60%勺不可 壓縮濾餅。已知水的粘度為1.0 X10-3Pas,過(guò)濾介質(zhì)阻力可以忽略，試求：（1） 每平方米過(guò)濾面積上獲得1.5m3濾液所需的過(guò)濾時(shí)間；（2）若將此過(guò)濾時(shí)間延 長(zhǎng)一倍，可再得濾液多少？解：（1）過(guò)濾時(shí)間已知過(guò)濾介質(zhì)阻力可以忽略時(shí)的恒壓過(guò)濾方程式為單位面積上所得濾液量q=1.5m3/m2過(guò)濾常數(shù)對(duì)于不可壓縮濾餅，s=0, I常數(shù)，則已知丄 =9.81 x 103Pa 2=1.0 x 10-3Pa - s,濾餅的空隙率J=0.6球形顆粒的比表面為m2/m3 a o.ixio-?于m是< :

5、又根據(jù)料漿中的固相含量及濾餅的空隙率， 可求出濾餅體積與濾液體積之比u。形成im濾餅需要固體顆粒o.4m3，所對(duì)應(yīng)的料漿量是4m,因此，形成im 濾餅可得到4-仁3卅濾液，貝U1 u = - = 0.3333 3一m /m= 4.42x10m/s2x981xiQ?(1.0xlQ-3Xk333xl010)(0.333)所以fl4-4-509(2) 過(guò)濾時(shí)間加倍時(shí)增加的濾液量二L :飛則 rj一 - -: :爲(wèi)23 2-_m/m即每平方米過(guò)濾面積上將再得0.62m3濾液例5用轉(zhuǎn)筒真空過(guò)過(guò)濾機(jī)過(guò)濾某種懸浮液，料漿處理量為40nVh。已知，每得Ini濾液可得濾餅0.04m3，要求轉(zhuǎn)筒的浸沒(méi)度為0.35

6、，過(guò)濾表面上濾餅厚度不低于7mm現(xiàn)測(cè)得過(guò)濾常數(shù)為K=8X10-4m/s，qe=0.01m3/m2。試求過(guò)濾機(jī)的過(guò)濾面積A和轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速n解：以1min為基準(zhǔn)。由題給數(shù)據(jù)知? "YZnl/min< -1- 1 - > I-s60_ 60x035 _ 21甘=nn nV, -jQ, -O.OU(b)3濾餅體積 0.642 x 0.04=0.02568m /min取濾餅厚度，S =7mm于是得到0.025680.02568 = 3.669斟 0.007,4Tr/min(c)每分鐘獲得的濾液量為3J 門-；：m/min(d)3.6693669 _料=04925聯(lián)立式 a、b、c、d

7、 解得一 '.m，r/min 。例6若分別采用下列各項(xiàng)措施，試分析轉(zhuǎn)筒過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力將如何變化已知濾布阻力可以忽略，濾餅不可壓縮。(1) 轉(zhuǎn)筒尺寸按比例增大50%。(2) 轉(zhuǎn)筒浸沒(méi)度增大50%。(3) 操作真空度增大50%。(4) 轉(zhuǎn)速增大50%。(5) 濾漿中固相體積分率由10%增稠至15%,已知濾餅中固相體積分率為60%。(6) 升溫，使濾液粘度減小50%。再分析上述各種措施的可行性。答：根據(jù)題給條件，轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力的表達(dá)式為Q - 4657而 A= n DL(1)轉(zhuǎn)筒尺寸按比例增大50%。新設(shè)備的過(guò)濾面積為A =(1.5) 2A=2.25A即生產(chǎn)能力為原來(lái)的2.25倍，凈增125%，需要換設(shè)備(2)轉(zhuǎn)筒浸沒(méi)度增大50%即生產(chǎn)能力凈增22.5 %。增大浸沒(méi)度不利于洗滌(3) 操作真空度增大50%增大真空度使 匚為原來(lái)的1.5倍，則效果同加大浸沒(méi)度50%,即生產(chǎn)能力提高了 22.5 %。加大真空度受操作溫度及原來(lái)真空度大小的制約。(4) 濾漿中固體的體積分率由10%提高至15%。Xv的加大使v加大，兩種工況下的v分別為0.1v'=0151-06-0.15= 0.6pr'v(a)Q.5555K即生產(chǎn)能