化工原理第二版答案分析

1、第二章机械分离和固体流态化2.密度为2650 kg/m3的球形石英颗粒在 20C空气中自由沉降，计算服从斯托克 斯公式的最大颗粒直径及服从牛顿公式 的最小颗粒直径。解: 20C 时寸,p空气=1.205kg/m3, = 1.8110Pa s对应牛顿公式，K的下限为69.1 , 斯脱克斯区K的上限为2.62那么，斯托克斯区：K; )g卩2dmax2.623,=57.4卩 m1.205 (2650-1.205) 9.81dmin(1.81 10)269.1二 1513 m1.205 (2650 1.205) 9.81(1.81 1O5)23.在底面积为40 m2的除尘室内回收气 体中的球形固体颗粒

2、。气体的处理量为 3600 m/h，固体的密度=3000kg/m3，操作条件下气体的密度 =1.06kg/m3，黏度 为2X 10-5 Pa S。试求理论上能完全除 去的最小颗粒直径。解：在降尘室中能被完全分离除去的最 小颗粒的沉降速度ut,Vs73600400 3600二 0.025m/s假设沉降在滞流区，用斯托克斯公式求算最小颗粒直径18 川 118 2 10 5 0.025dmin17.5umCs)g (3000- 1.06) 9.81核算沉降流型:minUt175 10 0乎51.6= 0.023 12 10假设合理。求得的最小粒径有效4.用一多层降尘室除去炉气中的矿尘矿尘最小粒径为1

3、 m，密度为4000kg/m3。除尘室长4.1 m、宽1.4.2 m,气体温度为427C ,黏度为3.4 x 10-5 Pa s，密度为 0.5 kg/m 3。若 每小时的炉气量为2160标准m,试确定降尘室内隔板的间距及层数解：由气体的状态方程PV = nRTT得Vs二乂，则气体的流量为:Vs427 273 2160X 2733600二 1.54m3/s邑二 0.2034m/st bH 1.8 4.2假设沉降发生在滞流区，用斯托克 斯公式求最小粒径。dmin18518 34曲。叽57阳m(4000 - 0.5) 9.81核算沉降流型:Retg，7.2 10 6 028 勺 0.174 13.

4、4 10假设合理。求得的最小粒径有效层数n =Vsblut1.541.8 4.1 4.1 10”=50.9取为51层由以上的计算可知。粒径为 颗粒沉降必定发生在滞流区。用斯托克斯公式求沉降速度18 3.4 1018 1d)i =(8 10)2 (4000 - .5)叽 4.1 10f/s板间距 h 二 H /(n 1) = 42(511) = 80.8mm核算气体在多层降尘室中的流型。u = Vs/(bl) = 1.54/(1.8 4.1)= 0.208m/s当量直径(对降尘室)de = 4bh/2(b h) = 4 1.8 0.081 = 0.154me 2 (1.8 0.081)Re =

5、deu/0.154 0.208 0.5/(3.4 10一5) = 471.06 气体在降尘室中的流动为层流流 动。设计合理。5.已知含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m3,气体流量为 1000 m3/h、黏度为3.6 x 10-5 Pa s、密度为 0.674 kg/m 3, 采用如图3-7所示的标准型旋风分离器 进行除尘。若分离器圆筒直径为 0.4 m， 试估算其临界粒径、分割粒径及压强降。解：对标准型旋风分离器，已知D=0.4m, B=D/4=0.1m， h=D/2=0.2m。1000气体流速为乂几 1000/(3600 B h)= 360 0.1临界粒径心650.1= 8.045二 N

6、e*i3.14 5 2300 13.89d50 二 0.27lD0.273.6 10 犬 0.4=5.7 m13.89 (2300- 0.674)压强降p=0.674 (13.89)2 = 520Pa所以，临界粒径de = 8.04 m，分割粒 径 d5 = 5.73 m，压强降 520Pa。7.在实验室用一片过滤面积为0.1 m的滤叶对某种颗粒在水中的悬浮液进行 过滤实验，滤叶内部真空度为500 mmHg 过滤5 min得滤液1 L,又过滤5 min得 滤液0.6 L。若再过滤5min,可再得滤液 多少？解：由过滤基本方程：2qqe = 2，代入数据有：10.1 103)22(10.1 10

7、3K 5 60解得：qj 7 10 5m3/m2,K 二 8 10 7m2/s(1.60.1 103)22(1.60.1 103K 10 60当二二 15min 时，q2 2 7 10 5q 二15 60解得 q 二 0.02073m3/m2 二 20.73L/m2 ,V 二 qA 二 20.73 0.1 二 2.073LV 2.073T.L 0.473L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0.093 m,试求： 过 滤压强差为103.0 kPa时的过滤常数K、qe； (2)滤饼的压缩性指数s ； (3)若滤 布阻力不变，试写出此滤浆在过滤压强 差为196.2kP

8、a时的过滤方程式。过滤压强差ApkPa过滤时间0s滤液体积V3m103.0502.27 X IO-36609.1OX 10-3343.417.1-32.27 X 1032339.1OX l0 -3习题附表解：(1)103.0kPa 下,q厂 2.27 10 3 / 0.093二 0.0244m3/m2，q 9.10 103 / 0.093= 0.0978m3/m20.02442 2 0.0244qe = K 50 _ K - 1.572 10m2/s0.09782 2 0.0978q K 660qe 二 3.91 10_3m3/m2匚0.973sK 1.572 10 5同理可以求出343.4k

9、Pa下的过滤常数K，4.36 10戈m2/s,qe 3.09 10m3/m2e 0.219s由 K 二 2k ：p1s 得K1 -S 一4.36 10-51.572 10-5(343.4)(103 )1Ss 二 0.1526(3)sRm = rLe = r p vq1/0 ,以103kPa下的数值为基准，得到K 1.572 10 5 (空严15261.05二 2.714 10 5m2 / sqe91 1屮忌严526=3.544 10_3m3/m2qe2(3.544 103)2K2.714 10 50.463s于是得到1962.kPa下的过滤方程式为(q 3.544 10 2)2 二 2.74 105f0.463)x03b02100定A.B.C.D.降尘 室 的 生 产 能 力 由 决降尘室的高度和长度 降尘室的高度 降尘室的底面积 降尘室的体积x03a02079 板框压滤机中，最终的滤液流率是 洗涤液流率的 。( Pe= Pw ,1 = 口 w)A. 一倍B.一半C. 四倍D.四分之一t03a02001一球形石英颗粒，在空气中按斯托 克斯定律沉降，若空气温度由20 C升至 50C,则其沉降速度将。x03a02094降尘室的生产能力 。A只与沉降面积A和颗粒沉降速度Ut有 关B与A， Ut及降尘室高度H有关C只与沉降面积A有关D只与Ut和H有关x03