第五章 机械分离和固体流态化

1、第三章 机械分离和固体流态化1. 取颗粒试样500 g，作筛分分析，所用筛号及筛孔尺寸见本题附表中第1、2列，筛析后称取各号筛面上的颗粒截留量列于本题附表中第3列，试求颗粒群的平均直径。习题1附表筛号筛孔尺寸/mm截留量/g筛号筛孔尺寸/mm截留量/E101.6510660.20860.0141.16820.01000.14730.0200.83340.01500.10415.0280.58980.02000.07410.0350.41713.02700.0535.0480.29511.0共计500解：颗粒平均直径的计算由 (1/mm)由此可知，颗粒群的平均直径为da=0.345mm.2. 密

2、度为2650 kg/m3的球形石英颗粒在20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：时，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，斯脱克斯区：3. 在底面积为40 m2的除尘室内回收气体中的球形固体颗粒。气体的处理量为3600 m3/h，固体的密度，操作条件下气体的密度，黏度为210-5 Pas。试求理论上能完全除去的最小颗粒直径。解：同P151.例3-3在降尘室中能被完全分离除去的最小颗粒的沉降速度ut，则 假设沉降在滞流区，用斯托克斯公式求算最小颗粒直径。核算沉降流型：假设合理。求得的最小粒径有效。4. 用一多层降尘室除

3、去炉气中的矿尘。矿尘最小粒径为8，密度为4000 kg/m3。除尘室长4.1 m、宽1.8 m、高4.2 m，气体温度为427，黏度为3.410-5 Pas，密度为0.5 kg/m3。若每小时的炉气量为2160标准m3，试确定降尘室内隔板的间距及层数。解：由气体的状态方程有则气体的流量为假设沉降发生在滞流区，用斯托克斯公式求最小粒径。核算沉降流型：假设合理。求得的最小粒径有效。由以上的计算可知。粒径为8的颗粒沉降必定发生在滞流区。用斯托克斯公式求沉降速度层数取为51层。板间距核算气体在多层降尘室中的流型。当量直径(对降尘室)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

4、度为2300 kg/m3,气体流量为1000 m3/h、黏度为3.610-5 Pas、密度为0.674 kg/m3，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。气体流速为临界粒径压强降所以，临界粒径，分割粒径，压强降6. 某旋风分离器出口气体含尘量为0.710-3 kg/标准m3，气体流量为5000标准m3/h，每小时捕集下来的灰尘量为21.5 kg。出口气体中的灰尘粒度分布及捕集下来的灰尘粒度分布测定结果列于本题附表中。习题6附表1粒径范围

5、/05510102020303040405050在出口灰尘中的质量分数/%16252920721在搜集的灰尘中所占的质量分数/%4.41126.62018.711.33解：(1) 除尘总效率出口气体中尘粒的质量流量为进口气体中尘粒的质量流量为所以，即86% (2) 粒级效率曲线根据附表的数据求得粒级效率值如本题附表所示习题6附表1粒径范围05510102020303040405050平均粒径2.57.51525354550(%，质量)16252920721(%，质量)4.41126.62018.711.380.560.8751.0150.700.2450.070.0350.9462.3655.

6、7204.34.022.431.720.630.730.8500.860.9430.9720.98根据的数据绘制粒级效率曲线如附图所示习题6附图7. 在实验室用一片过滤面积为0.1 m2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：，代入数据有：解得：当时，解得，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0.093 m2，试求：(1) 过滤压强差为103.0 kPa时的过滤常数K、qe及；(

7、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196.2kPa时的过滤方程式。习题8附表过滤压强差kPa过滤时间滤液体积Vsm3103.0502.27lO-36609.1O10-3343.417.12.2710-32339.1Ol0-3解：(1) 下，同理可以求出343.4kPa下的过滤常数(2) 由得(3) 常数，所以，以103kPa下的数值为基准，得到于是得到1962.kPa下的过滤方程式为9. 在实验室中用一个每边长0.162 m的小型滤框对CaCO3颗粒在水中的悬浮液进行过滤实验。料浆温度为19，其中CaCO3固体的质量分数为0.0723。测得每1 m3滤

8、饼烘干后的质量为l062 kg。在过滤压强差为275800 Pa时所得的数据列于本题附表中。习题9附表过滤时间1.84.27.511.215.420.526.733.441.048.857.767.277.388.7滤液体积V/L0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.8试求过滤介质的当量滤液体积Ve，滤饼的比阻r，滤饼的空隙率及滤饼颗粒的比表面积。已知CaCO3颗粒的密度为2930 kg/m3，其形状可视为圆球。解：由恒压过滤方程式可得，也可写作对题给的数数据进行处理，以对V作图，据图可求得有关参数000.21.81.89.00.44.22.412.

9、00.67.53.316.50.811.23.718.51.015.44.221.01.220.55.125.51.426.76.231.01.633.46.733.51.841.07.638.02.048.87.839.02.257.78.944.52.467.29.547.52.677.310.150.52.888.711.457习题9附图5.9s/LV/L斜率=18.25s/L2由图得知：直线斜率直线的截距即，则， ，设滤饼与滤液的体积比是，并以1m3滤液为基准做固相的物料衡算，得解则滤饼的比阻为10. 用一台BMS5O/810-25型板框压滤机过滤某悬浮液，悬浮液中固相质量分数为0.1

10、39，固相密度为2200 kg/m3，液相为水。每1 m3滤饼中含500 kg水,其余全为固相。已知操作条件下的过滤常数K=2.7210-5 m2/s，qe=3.4510-3 m3/m2。滤框尺寸为810mm810mm25mm，共38个框。试求：(1) 过滤至滤框内全部充满滤渣所需的时间及所得的滤液体积；(2) 过滤完毕用0.8 m3清水洗涤滤饼，求洗涤时间。洗水温度及表压与滤浆的相同。解: (1)：过滤面积为:滤框总容积:设1则 滤饼中对应的滤液量当滤框全部充满时,其滤液体积过滤终了时.单位面积上的滤液量则该体系的恒压过滤方程为:(2):洗涤时间:11. 用叶滤机处理某种悬浮液,先以等速过滤

11、20 min，得滤液2 m3。随即保持当时的压强差再过滤40 min,问共得滤液多少(m3)?若该叶滤机每次卸渣、重装等全部辅助操作共需20 min，求滤液日产量。滤布阻力可以忽略。解：在恒速阶段.在恒压过程.生产能力:12. 在3105 Pa的压强差下对钛白粉在水中的悬浮液进行过滤实验，测得过滤常数K=510-5 m2/s、qe=0.0l m3/m2，又测得滤饼体积与滤液体积之比=0.08。现拟用有38个框的BMY50/810-25型板框压滤机处理此料浆，过滤推动力及所用滤布也与实验用的相同。试求：(1) 过滤至框内全部充满滤渣所需的时间；(2) 过滤完毕，以相当于滤液量1/10的清水进行洗

12、涤，求洗涤时间；(3) 若每次卸渣、重装等全部辅助操作共需15 min，求每台过滤机的生产能力(以每小时平均可得多少(m3)滤饼计)。解:板框过滤机的总容积为其对应的滤液体积为:过滤终了时的滤液量:恒压过滤方程:其中：由13. 某悬浮液中固相质量分数为9.3%，固相密度为3000 kg/m3，液相为水。在一小型压滤机中测得此悬浮液的物料特性常数k=1.1104 m2(satm)，滤饼的空隙率为40%。现采用一台GB-1.75型转筒真空过滤机进行生产(此过滤机的转鼓直径为1.75 m，长度为0.98 m,过滤面积为5 m2，浸没角度为120)，转速为0.5 r/min，操作真空度为80.0 kPa。已知滤饼不可压缩，过滤介质阻力可以忽略。试求此过滤机的生产能力及滤饼厚度。解：滤饼不可压缩，s=0，不计过滤介质阻力，。过滤常数：14. 用板框过滤机在恒压差下过滤某种悬浮液，滤框边长为0.65 m，己测得操作条件下的有关参数为：K=610-5 m3/h、qe=0.0l m3/m2、=0.1 m3/m3滤液。滤饼不要求洗涤，其他辅助时间为20min，要求过滤机的生产能力为9 m3/h，试计算：(1) 至少需要几个滤框?(2)框的厚度L。15. 已知苯酐生产