化工原理第3章课后习题参考答案..docVIP

第三章 非均相物系的分离和固体流态化 3. 在底面积为40m2的除尘室内回收气体中的球形固体颗粒。气体的处理量为3600m3/h， 固体的密度ρs=3600kg/m3，操作条件下气体的密度ρ=1.06kg/m3，粘度为3.4×10-5Pa?s。试求理论上完全除去的最小颗粒直径。 解：理论上完全除去的最小颗粒直径与沉降速度有关。需根据沉降速度求。 1）沉降速度可根据生产能力计算 ut = Vs/A= (3600/3600)/40 = 0.025m/s （注意单位换算） 2）根据沉降速度计算理论上完全除去的最小颗粒直径。 沉降速度的计算公式与沉降雷诺数有关。（参考教材P148）。假设气体流处在滞流区则可以按 ut = d2（ρs- ρ）g/18μ进行计算 ∴ dmin2 = 18μ/（ρs- ρ）g ·ut 可以得到 dmin= 0.175×10-4 m=17.5 3）核算Ret = dminutρ/μ 1 ， 符合假设的滞流区 ∴能完全除去的颗粒的最小直径 d = 0.175×10-4 m = 17.5 μm 5. 含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m3，气体流量为1000m3/h，粘度为3.6×10-5Pa?s密度为0.674kg/m3，采用如图3-8所示的标准型旋风分离器进行除尘。若分离器圆筒直径为0.4m，试估算其临界直径，分割粒径及压强降。 解：P158图3-7可知，对标准旋风分离器有： Ne = 5 ，ξ= 8.0 B = D/4 ，h = D/2 (1) 临界直径 根据dc = [9μB/(πNeρsui )]1/2 计算颗粒的临界直径 其中：μ=3.6×10-5Pa?s；B = D/4=0.1m；Ne = 5；ρs=2300kg/m3； 将以上各参数代入，可得 dc = [9μB/(πNeρsui )]1/2 = [9×3.6×10×0.25×0.4/(3.14×5×2300×13.89)]1/2 = 8.04×10-6 m = 8.04 μm （2）分割粒径 根据 d50 = 0.27[μD/ut（ρs- ρ）]1/2 计算颗粒的分割粒径 ∴ d50 = 0.27[3.6×10-5×0.4/(13.889×2300)]1/2 = 0.00573×10-3m = 5.73μm （3）压强降 根据 △P = ξ·ρui2/2 计算压强降 ∴ △P = 8.0×0.674×13.8892/2 = 520 Pa 7、实验室用一片过滤面积为0.1m2的滤叶对某种颗粒在水中的悬浮液进行实验，滤叶内部真空读为500mmHg，过滤5min的滤液1L，又过滤5min的滤液0.6L，若再过滤5min得滤液多少？ 已知：恒压过滤，△P =500mmHg ，A=0.1m，θ1=5min时，V1=1L；θ2=5min+5min=10min时，V2=1L+0.6L=1.6L 求：△θ3=5min时，△V3=？ 解：分析：此题关键是要得到虚拟滤液体积，这就需要充分利用已知条件，列方程求解 思路：V2 + 2VVe= KA2θ（式中V和θ是累计滤液体积和累计过滤时间），要求△V3，需求θ3=15min时的累计滤液体积 V3=？则需先求Ve和K。 ⑴虚拟滤液体积Ve 由过滤方程式 V2 + 2VVe= KA2θ 过滤5min得滤液1L （1×10-3）2 + 2×10-3 Ve= KA2×5 ① 过滤10min得滤液1.6L （1.6×10-3）2 + 2×1.6×10-3 Ve= KA2×10 ② 由①②式可以得到虚拟滤液体积 Ve= 0.7×10-3 KA2= 0.396 ⑵过滤15分钟 假设过滤15分钟得滤液V V2 + 2VVe= KA2θ V2 + 2×0.7×10-3V= 5×0.396 V = 2.073×10-3 ∴再过滤5min得滤液△V = 2.073×10-3 -1.6×10-3 = 0.473×10-3 m3=0.473L 8.以小型板框压滤机对碳酸钙颗粒在水中的悬浮液进行过滤实验，测得数据列于本题附表中：已知过滤面积为0.093m2，试求：（1）过滤压强差为103.0kPa时的过滤常数K ,qe及θe(2)滤饼的压缩指数s；（3）若滤布阻力不变，试写出此滤浆在过滤压强差为196.2k Pa时的过滤方程式。 过滤压强差（kpa） 过滤时间θ（s） 滤液体积V（m3） 103.0 50 2.27×10-3 660 9.10×10-3 343.4 17.1 2.27×10-3