化工原理典型例题题解

1、学习必备欢迎下载第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包压过滤，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 m3(滤液)/h ?解：(1) Q =二八 20 15203 .60 =34.3m /h(2)根据恒压过滤方程寸二点82 一 2KA2V 20=20f 20为了得到最大生产能力，则应 2 - % =15min在原压力下对应的滤液量为Vopt = KAlf = 20 15 = 30

2、0Vopt = 17.3m3AP=1.2 AP1/2V0cApVopt = 1.2 17.3 = 18.95m3 plVopt2 %15 1518.953- 60 = 37.9m3/h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2m 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，继续包压过滤1小时, 解：V=kAbKA=152采用横穿洗涤法，则有：可另得滤液多少m3 ?dV1 dVdu w 4d嗯Vw221 KA21152久 K 4 2Vf 4 2 15= 1.07hr

3、或者 九9 22 -15 1 -1.07hr1 4学习必备欢迎下载V2 = KA20 , V= JKA、=15父 72 = 21.2m33V =21.2 15 = 6.2m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 8 A PV 8 A P1/2V=21/2V=

4、1.414X4=5.65m33Q=5.65/50=0.113m3/min例4:在9.81 xi03Pa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%勺不可 压缩滤饼。已知水的粘度为1.0X10-3Pa-s,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/ =戏单位面积上所得滤液量q=1.5m3/m2过滤常数:：丁；：；，卬u对于不可压缩滤饼，s=0, 1 二二常数，则/JT

5、U学习必备欢迎下载已知=9 =9.81 xi03Pa P=1.0xi0-3Pa-s,滤饼的空隙率 =0.6球形颗粒的比表面为(0.6)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 u。形成1m3滤饼需要固体颗粒0.4m3,所对应的料浆量是4nm,因此，形成1m3 滤饼可得到4-1=3而滤液，则1人 u = - = 0.3332x9,81x10= 442xl0-3m3/s二m3/m3(1.0xlQ-3Xk333xl010)(0.333)所以K 442x1 产-509s(2)过滤时间加倍时增加的滤液量二二：i.s，一42.12-1.50,62m3/m2学习必备欢迎下载即每平

6、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40n3/ho已知，每得1n3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=8X 10-4m/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:T :J-T m3/min(a)(1 + v) a + 0 04)-1 1-s白 60 甲 60x035 21(b)(c)匕=AqeO.OiA滤饼体积 0.642 X 0.04=0.02568m /min取滤饼厚度，6 =7mm于是得到Q 0256

7、8 = 0(2568 = 3.669每分钟获得的滤液量为(d)”醇二咨二邓25联立式 a、b、c、d 解得 A m 7.45 m, A 7.45 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。学习必备欢迎下载(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Q - 465上匹高而

8、A=tt 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，7我增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%学习必备欢迎下载增大真空度使 贝为原来的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v分别为=Q.3333 1-0.6-0.1,015=0.6v =1-0.6-0.15prv0 3333(a)K= (O.