化工原理_第二版答案

1、第二章机械分离和固体流态化2. 密度为2650 kg/m 3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：20 C时，35'空气=1.205kg/m3/ = 1.81 10 Pa 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:dmin2.623卩.205 (2650-1.205) 9.81 (1.8仆10乍257.4m69.1= 1513 m3 1.205 (2650 1.205) 9.81V (1.81 105)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。气

2、体的处理量为 3600 m3/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 105 Pa s式求理论上能完全 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,3600400 3600二 0.025m/s假设沉降在滞流区,用斯托克斯公dmin18ut式求算最小颗粒直径18 2 100.02517.5um(3000- 1.06) 9.81核算沉降流型:Retdmin Ut空圧 0.025 d 0.023 “2 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8 lm

3、,密度为4000 kg/m 3。除尘室长 4.1 m、宽 1.8 m、高4.2 m，气体温度为427 C,黏度 为 3.4 x Iff Pa 密度为 0.5 kg/m 3。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PV二nRT1'T得Vs -Vs ,则气体的流量为：'427 273 21603Vs1.54m / s2733600Vs1.54ut0.2034m/ sbH 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dmin18 utdg18 3.4 100.20857.02m(4000 - 0.5) 9.81核算沉

4、降流型：RetdminUj57.02 10 6 0.208 0.53.4 105=0.174 1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' m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utd2(-Og18 1(8 10")2 (4000 - 0.5) 9.8118汉 3.450°二 4.1 10m/s1.54Vn = bu；.8 4.厂4.510 .取为 51板间距 h= H /(n + 1)= 42(51 +1) = 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

5、径(对降尘室)4 1.8汽 0.081de 二 4bh/2(b h)0.154me 2 (1.8 0.081)Re 二 deu/ 二=0.154 0.208 0.5/(3.4 10) = 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 2300 kg/m3,气体流量为1000 m3/h、黏度为3.6 x 1CPa 盛度为 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，h = D/2=02m。B= D/4=0.1m气体

6、流速为Ui=Vs/A = 1000/(3600 B h)=10003600 0.1 0.2=13.89m/ sde8.04 m临界粒径9 3.6 105 0.13.14 5 2300 13.89D d50 ".27汕(3.6 10$ 0.4二 0.275.73mY 13.89江(2300-0.674)压强降p ui2i28.00.674 (13.89)2二 520Pa所以，临界粒径氏二8.0¥ m ,分割粒径 d50 = 5.73»m ,压强降 520Pa7.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

7、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：2q2qqe ="，代入数据有:10.1 103)22(0.1 103)qeK 5 60解得：qe = 7 10 5m3/ m2, K = 8 10 7m2 /s(1.60.1 103)22(1.60.1 103K 10 60当二二 15min 时，q22 7 10 5q = 8 10 7 15 60解得 q = 0.02073m3/m 20.73L/m2，V 二 qA 二 20.73 0.2.073LV 2.073 1.6 二 0.473L水中的悬浮液进

8、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：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，试写岀此滤浆在过滤压强差为196.2kPa时的过滤方程式。过滤压强差邛kPa过滤时间0s滤液体积Vm3103.0502.27 X -3O6609.1O X 10343.417.12.27 X -10习题附表解：1030kPa下，5 = 2.27 10" / 0.093= 0.0244m3/m2q 9.10 10/0.09 0.0978m3/m20.02442 2 0.0244qe 二 K 50K =

9、1.572 10m2/s0.09782 2 0.0978qe 二 K 660qe = 3.91 10，m3/m22 qeK(3.91 103)21.572 10 5二 0.973s同理可以求出343.4kPa下的过滤常数二 0.219sK 4.36 10m2/s,qe 3.09 10m3/m2e(2)由K =2k”s得K'4.36 10 51.572 10 5343.4 s(盂)二0.1526(3)RmrLesr p vqe1/ ps以103kPa下的数值为基准得到K''"572 10 5 (益严F.714 Em2 /sqe91 10磊严叫 3.544 10F

10、/m2qe''2K''(3.544 10-3)22.714 10 犬二 0.463s于是得到1962.kPa下的过滤方程式为(q 3.544 10 2)2 二 2.74 10.0.463)x03b02100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 降尘室的体积疋A.B.C.D.x03a02079板框压滤机中，最终的滤液流率是 洗涤液流率的。(APe= Apw,卩=Pw)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 50 C,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x