化工原理典型例题题解

1、第 4 章 流体通过颗粒层的流动 典型例题例 1： 过滤机的最大生产能力用一板框压滤机对悬浮液进行恒压过滤，过滤 20 分钟得滤液 20m3 ，过滤 饼不洗涤，拆装时间为 15 分钟，滤饼不可压缩，介质阻力可略。试求：（1）该机的生产能力，以 m3 （滤液） /h 表示（2）如果该机的过滤压力增加 20 ，该机的最大生产能力为多少 m（3 滤液）/h ？解：（1）QV D 202015 60 34.3m3 /h（ 2）根据恒压过滤方程 V2=KA2KA22022020为了得到最大生产能力，则应 f D 15 min在原压力下对应的滤液量为 V o2pt KA2 f 20 15 300Vopt

2、17.3m3P=1.2 P1/2VP1/2V opt 1.2 17.3 18.95m3QmaxVoptfD360 37.9m3 / h15 15例 2：滤饼的洗涤问题采用板框压过滤机进行恒压过滤， 操作 1小时后，得滤液 15m3 ，然后用 2m3 的清水在相同的压力下对滤饼进行横穿洗涤。假设清水的粘度与滤液的粘度相 同。滤布阻力可略，试求：（ 1） 洗涤时间（2）若不进行洗涤，继续恒压过滤 1 小时，可另得滤液多少 m3 ？ 解： V2=KA2KA2=152 采用横穿洗涤法，则有：dV 1 dV d w 4 d EVw21 KA24 2V f21 1524 2 151.07hr或者2J221

3、51 1.07hrV 2 KA2 ， V KA2 15 2 21.2m33V 21.2 15 6.2m 3例 3：操作压强对过滤机生产能力的影响用板框过滤机过滤某悬浮液，一个操作周期内过滤 20 分钟后共得滤液 4m3 （滤饼不可压缩，介质阻力可略）。若在一个周期内共用去辅助时间 30 分钟，求： （ 1） 该机的生产能力（2）若操作压强加倍， 其它条件不变 （物性、过滤面积、过滤时间与辅助时间） ， 该机生产能力提高了多少？解：滤饼不洗涤（1） Q=4/ （20+30）=0.08m3/min（2） K P 1/2V P1/2 1/2 3V=21/2V=1.4144=5.65m33Q=5.65

4、/50=0.113m3/min例 4：在 9.81 103Pa 的恒定压力差下过滤某种的悬浮液。悬浮液中固相为 直径 0.1mm的球形颗粒，固相体积分率为 10%，过滤时形成空隙率为 60%的不可 压缩滤饼。已知水的粘度为 1.0 10-3Pas，过滤介质阻力可以忽略， 试求：（1） 每平方米过滤面积上获得 1.5m3 滤液所需的过滤时间；（ 2）若将此过滤时间延 长一倍，可再得滤液多少？解：（ 1）过滤时间 已知过滤介质阻力可以忽略时的恒压过滤方程式为单位面积上所得滤液量 q=1.5m3/m2过滤常数对于不可压缩滤饼， s=0, 常数，则已知=9.81 103Pa =1.010-3Pas，滤

5、饼的空隙率=0.6球形颗粒的比表面为m2/m3于m2是又根据料浆中的固相含量及滤饼的空隙率， 可求出滤饼体积与滤液体积之比 。形成 1m3 滤饼需要固体颗粒 0.4m3，所对应的料浆量是 4m3，因此，形成 1m3 滤饼可得到 4-1=3m3 滤液，则33 m /mm3/s所以2）过滤时间加倍时增加的滤液量则 3 232m/m即每平方米过滤面积上将再得 0.62m3 滤液例5 用转筒真空过过滤机过滤某种悬浮液，料浆处理量为 40m3/h 。已知， 每得 1m3滤液可得滤饼 0.04m3，要求转筒的浸没度为 0.35 ，过滤表面上滤饼厚度 不低于 7mm。现测得过滤常数为 K=8 10-4 m2

6、/s ，qe=0.01m3/m2。试求过滤机的过滤面积 A 和转筒的转速 n解：以 1min 为基准。由题给数据知m3/min(b)s3滤饼体积 0.642 0.04=0.02568m3/min取滤饼厚度， =7mm，于是得到r/min(c)每分钟获得的滤液量为3m3/min(d)联立式 a、b、 c、d 解得m，r/min 。例6 若分别采用下列各项措施， 试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化 已知滤布阻力可以忽略，滤饼不可压缩。1）转筒尺寸按比例增大 50（2）转筒浸没度增大 50。（3）操作真空度增大 50。（4）转速增大 50。（5）滤浆中固相体积分率由 10增稠至 15，已知滤饼中固

7、相体积分率为 60。（6）升温，使滤液粘度减小 50。再分析上述各种措施的可行性。答：根据题给条件，转筒真空过滤机生产能力的表达式为而 A= DL（1）转筒尺寸按比例增大 50。新设备的过滤面积为A=（1.5） 2A=2.25A即生产能力为原来的 2.25 倍，净增 125，需要换设备。（2）转筒浸没度增大 50即生产能力净增 22.5 。增大浸没度不利于洗涤。（3）操作真空度增大 50增大真空度使 为原来的 1.5 倍，则效果同加大浸没度 50，即生产能力 提高了 22.5 。加大真空度受操作温度及原来真空度大小的制约。（4）滤浆中固体的体积分率由 10提高至 15。 Xv的加大使 v 加大，两 种工况下的