第3章非均相物系的分离

1、第三章 非均相物系的分离 第三章 非均相物系的分离1.混合煤粉颗粒群的筛分数据如下表计算煤粉的体积当量及面积当量直径。解：由已知条件分别计算各粒度颗粒直径及质量分率，列于下表：，mm0.5050.360.2550.180.1250.0870.0635ai，mm0.07320.06340.1020.08290.1710.20.307取单位质量的粒子，设其总数目为n，每种粒径下的颗粒数目为ni，颗粒的体积当量直径为deV，则有： 同理，按表面积相等的原则，设颗粒的表面积当量直径为deS，则有：2.计算尺寸为10×l0×l.5mm(高×外径×壁厚)瓷环的当量直

2、径和球形度。解：设瓷环外径为d1=10mm，内径为d2=7mm，瓷环高度为h=10mm，则：体积当量直径：面积当量直径： 球形度：3.把上题的瓷环堆放在直径为lm，床高为6m的床层内，床层的空隙率为0.7，床层上方压强为1.013×l05(绝)，20的空气从下部通入，流量为3000m3/h，计算空气通过此床层的压力降。解：20空气的物性参数：由上题知： P=3166Pa4.空气通过直径100mm的钢管中瓷环(15×15×2mm)填料层流动，填料层高度为0.8m，床层空隙率为0.56，测得压力降为11kPa，空气温度为20，大气压强为100kPa，试计算空气的流量。

3、5尘粒直径为l0m，密度为2500kg/m3，求该尘粒在20空气中的沉降速度。解：20空气物性，假设沉降在斯托克斯区： 校验在斯托克斯区假设成立，即颗粒的沉降速度为6.求直径为1mm，密度为2600kg/m3的玻璃球在20水中的沉降速度。解：20水的物性，假设沉降在斯托克斯区： 校验假设不成立，再假设在阿仑区： 校验在阿仑区假设成立，即颗粒的沉降速度为或使用课本提供的公式 即则 校验在阿仑区假设成立，即颗粒的沉降速度为或0.1529m/s7.用落球法测定油品的粘度。今将直径为6.25mm、密度为7900kg/m3的钢球置于密度为880kg/m3的油内，并测得该钢球在6.35s的时间内下降25c

4、m的距离。试计算此油的粘度。解：假设沉降在斯托克斯区：则校验假设成立，即该液体的粘度为3.796Pa·S。8.用高2m、宽2.5m、长5m的重力降尘室分离空气中的粉尘。在操作条件下空气的密度为0.779kg/m3，粘度为2.53×10-5Pa·S、流量为5×104m3/h，粉尘的密度为2000kg/m3，试求粉尘的临界直径。解：对于降尘室： 则假设沉降在斯托克斯区，则 校验假设不成立，再假设在阿仑区： 校验在阿仑区假设成立，即颗粒的临界直径为。或使用课本提供的公式 即则 校验在阿仑区假设成立，即颗粒的临界直径为。9今拟采用多层降尘室除去某气体中密度为22

5、00kg/m3、直径为10m以上的球形微粒。1气体在标准状态(0，1.013×l05Pa)下的体积流量为1m3/s，气体的平均温度为427.压力为1.013×l05Pa，操作条件下气体的密度及粘度分别为0.5kg/m3及0.034mPa·S。降尘室的长度为5m，宽度为1.8m，总高度为2.8m。试计算水平隔板间的距离和层数。解：假设沉降在斯托克斯区： 假设成立 方法一：由得： 层数间距方法二：由得间距层数10.用如图3-12所示的旋风分离器从温度为200、压力为1.013×l05Pa的含尘气体中除尘。尘粒的密度为2000kg/m3，旋风分离器的直径为0.

6、65m，进口气速为2lm/s。试求： (1)气体处理量，(标准状态)； (2)气体温过旋风分离器的压力降(可取阻力系数为8.0)； (3)尘粒的分割直径(可用d50估算)。解：对于如图3-10所示的直径为0.65的标准旋风分离器其他相应的尺寸为：， 换算成标准状况对于如图3-10所示的标准旋风分离器其 则压力降标准旋风分离器的分割直径： 11.已知某一含尘气体的流量为1200m3/h，总含尘粒的粒径分布数据及旋风分离器的粒级效率数据如下；试计算：(1)该旋风分离器的总效率；(2)粒径小于20m的尘粒被气体带走的量(kg/h)。解：该旋风分离器的总效率：(2)假设进入旋风分离器的气体中颗粒提及浓

7、度为C= a kgm-3：则：粒径小于20m的尘粒被气体带走的量为：12用板框压滤机对某种悬浮液在压力差为53kpa的条件下进行过滤实验，过滤面积为0.01m2，所得实验数据如下滤饼与滤液的体积比为0.064m3/m3，滤饼不可压缩。在过滤条件下滤液的粘度为3.4 mPa·S。试求过滤常数K与qe及滤饼的比阻r。解：根据处理实验数据（结果如下表）：过滤时间，S8.43884145滤液量，ml100300500700q 0.010.030.050.07840126716802071将与q值描绘在直角坐标图上可得一条直线，可求得直线的斜率和截距解得：,由得 13.对上题中的悬浮液用滤框边

8、长为800mm的板框压滤机在相同的压力差下进行过滤，过滤1h获得滤液6m3。试求滤框的数目及厚度。解：由上题已知：, 根据过滤基本方程： 代入数据： 整理方程： 解方程得： 滤框数目： 滤框厚度=14某厂用板柜压滤机在恒压下过滤一种悬浮液，滤框的空间尺寸为1000 ×l000×40mm，有20个滤框，经过2h过滤，滤框完全充满滤饼，且每m2过滤面积得到滤液1.4m3。卸饼、清理、组装等辅助时间为1.2h，忽略过滤介质阻力，滤饼未洗涤。试计算： (1)该扳框压滤机的生产能力； (2)过滤后用l/8滤液体积的洗涤水在同样压力差下进行横穿洗涤滤饼时的生产能力(设洗涤水与滤液粘度相

9、近)；(3)当滤框的厚度减为25mm，其它条件不变，滤饼仍以l/8滤液体积的洗涤水洗涤滤饼时的生产能力解：过滤面积 过滤终了速率： 采用横穿洗涤的洗涤速率是过滤终了速率的1/4，即 若滤框的厚度减为25mm，其它条件不变时，q会减小 即 过滤时间 洗涤时间： 15板框压滤机在1.5×l05Pa的压差下恒压过滤某种悬浮液，1.6h后得滤波25m3，介质阻力可忽略不计。试问 (1)如果过滤压差加倍，滤饼的压缩系数s为0.3，则过滤1.6h后可得多少滤液? (2)设其它条件不变，将操作时间缩短一半，所得滤液为多少?(3)若在原压力差下进行过滤1.6h后，用3m3的水来洗涤滤饼，所需洗涤时间

10、为多少小时?解：(1) 如果过滤压差加倍：根据恒压过滤方程式(2) 设其它条件不变，将操作时间缩短一半(3)若采用横穿洗涤：若采用置换洗涤：16.某转筒真空过滤机的浸没度为1/3，转速为2r/min，每小时获得滤液量为15m3。已知过滤常数K=2.7×10-4m2/s，qe=0.08m3/m3。试求该过滤机的过滤面积。解：转筒真空过滤机生产能力： 17.有一转筒真空过滤机的转速为2r/min，每小时可得滤液4m3。若过滤介质的阻力可忽略不计，试问每小时欲获得5m3滤液时过滤机的转速应为多少?此时转筒表面滤饼的厚度为原来的多少倍(过滤操作中真空度维持不变)?解：转筒真空过滤机忽略介质阻

11、力时， 滤饼的厚度与每旋转一周的滤液量有关： 即转筒表面滤饼的厚度为原来的0.8倍18一台BMS30635/25型板框压滤机(过滤面积为30m2)在2.5×105Pa的压差下恒压过滤，经30min充满滤框，共得滤液2.4m3，过滤后每次拆装洗涤时间需要15min，现若改用一台GP202.6型回转真空过滤机来代替上述板框机，转筒的直径为2.6m，长为2.6m。过滤面积有25被浸没，操作真空度为79kPa，设滤饼不可压缩，不洗涤，介质阻力可忽略不计，试计算达到同样生产能力时真空过滤机的转速。解：板框压滤机的生产能力为根据恒压过滤方程式由过滤常数定义式，可得真空过滤机的过滤常数为转筒真空过

12、滤机忽略介质阻力时，代入数据解得：n=0.00625r.p.s=0.375r.p.m19.某悬浮液内固相的最初浓度为4.7(重)、悬浮液的密度为1100kg/m3，每昼夜需生产9t湿滤饼。为取得数据，在实验中以小型离心机进行实验,小型实验离心机的过滤面积为0.3m2，滤饼层厚30mm，过滤时间45min，过滤悬浮液108L，洗涤时间33min，滤饼内所含水分为78，小型离心机转鼓的直径400mm，长度为250mm，转速800r/min，充满系数为0.5，今已有两台规格为D1600mm，H700mm，n500r/min，有效容量为500L的工业离心机，试问是否可以完成生产任务？计算中可近似取过滤式离心机的生产能力与过滤压力(离心力与过滤面积之比)的平方根成正比，过滤和洗涤所需的时间占总时间的75。第4章 固体流态化3. 某气-固流化床反应器在623K，压强152kPa条件下操作，此时气体的粘度=3.13×l0-5Pa·s