南工大化工基本知识第三章知识题解答

1、第三章习题1 ）有两种固体颗粒，一种是边长为 a的正立方体，另一种是正圆柱体，其高度为h，圆柱直径为d。试分别写出其等体积当量直径'世川和形状系数严的计算式。解V 必=/ - “ ©霍来yWP 二氐& "Q 丁（汩®盅"=0心）护必.< ,=（3/习护幻好_ 对（引毀% _（18山；2）%0" 2（加小沪+不必-屈+ H 2）某内径为0.10m的圆筒形容器堆积着某固体颗粒， 颗粒是高度h=5mm ，直径d=3mm 的正圆柱，床层高度为0.80m，床层空隙率丘=°52、若以iatm，25 C的空气以0.25豹技空速

2、通过床层，试估算气体压降。解圆柱体:；.哲 £上二妙兀2旳 +川）二+ R 二 3V6翊啊空气羽C5：q=1.吒5畑加二山=1.83弘1旷冷沾 按欧根公式计算压降，迅=如冗汽号三幷十些年1dc甘“ （1-0.52）1.835x10- xO.25 仆垃 1-0,521.185x0.25=0.80（150 乂 二一乂 + 1.75X X052（346x1 尸）0.523.46=ni.lFa3）拟用分子筛固体床吸附氯气中微量水份。现以常压下20 C空气测定床层水力特性，得两组数据如下:空塔气速 0.2咔床层压降14.28mmH 2O93.94mmH 2O0.6样试估计25 C、绝对压强1.

3、35atm的氯气以空塔气速0.40刖“通过此床层的压降。（含微量水份氯气的物性按纯氯气计）氯气 月=°叽切，p=3戲陀加弓解常压下，20°©气：1.20盘fw', n= 欧根公式可化简为产=4 B也+凤应/为床层结构参量，为常量O )=0.018x0.20 + x1.20x0.293.94 = x0.018x0.60 + 5x1.20x0.6联立式，=1601= 177.4氯气：AP = 1601x0.014x0.40 + 177. xl.S8z0.4'=弦3衲璃禺O3）令水通过固体颗粒消毒剂固定床进行灭菌消毒。固体颗粒的筛析数据是:0.5 0.7

4、mm , 12% ; 0.7 1.0mm , 25.0% ; 1.0 1.3 , 45% ; 1.3 1.6mm ,10.0% ; 1.62.0mm , 8.0% （以上百分数均指质量百分数）。颗粒密度为1875切曲弓。固定床高350mm,截面积为314mm 2。床层中固体颗粒的总量为92.8g。以20 C清水以0.040空速通过床层，测得压降为677mmH 2O颗粒的形状系数 M值。解f1-(52.8/1.875)/(35x3.14) = 0.550 (体积均按算)10.120.250 450.10 0 08+H11- = 1 OOtfjwdm 0 60.851.151.451.8"

5、;"20%加H = kP,可设采用康尼方程:丝=5 4(丄y X上聲 即 67x9別 5.0x(-F爭 x0.001x0.0400.35<yx0.0010.5 孚甲=0.68 *0.68x0.001x10 xO.04校核& = f E = 10.07 > 26(16x(1-0.55)x0.001适用欧根公式；学=150冥?町"宀an 677x9.81 耳“ (1-0.55) xO 0OUO.O4 “上即=150 X £+ 1.75X=03503 宁(艸 xO.OOiy05 宁经试差,解得0.251I翊比0.55lx0.00110 X0.04二”

6、介宀松檢虑= 12.6 <400 6(1-E)M 6x Cl-0.55)x0.001-计算有皱+ 11-0.55 10x0.04X皆义0. 0014）以单只滤框的板框压滤机对某物料的水悬浮液进行过滤分离,滤框的尺寸为0.20 X0.20 X0.025m。已知悬浮液中每 m3水带有45 kg固体，固体密度为1820鮑加J当过滤得到20升滤液，测得滤饼总厚度为24.3mm，试估算滤饼的含水率，以质量分率表示。晦雌饼空隙率畑做物枷树籍芽需鷲鳥囂“0.479x1000滤饼含水率=阿X呗+（-5旳820 = 0T 说饼6 ）某粘土矿物加水打浆除砂石后，需过滤脱除水份。在具有两只滤框的压滤机中做恒压

7、过滤实验，总过滤面积为 0.080m 2,压差为3.0atm，测得过滤时间与滤液量数据如下:滤液量，升：0.701.382.252.693.644.38试计算过滤常量K,以刪7“为单位，并计算£，以曲甘 为单位。可采用由弋_Q + 2毎积分式+勿q严覽工导出的0 K K求K与Vf。解为便于直接使用题给数据：改用 r<r= W咗）+ 2P； KMK）式计算.以7代替和乙以点替厂力代替2兀/（才K）,用最小二乘法计算乜组别XiYi（足-片）例-另10.701.7143.2651.44221.381.9571.2700.62532.252.3240.0660i0.048342.692

8、.6950.03350.033553.642.9861.2840.53764.383.3973.5081.658Z15.0415.0739.4274.344T= £途5 = 15.04/6=2.5Ci7j = 15.073fS= 2.512"驾存紆=需皿1心曲=22-。丽5, 8r,=a/2> = 1.356/(2x0.461) = 1.47 / = 1.47xW'w3 匕 M = 1.47x10-'/0,080 = 0,01 開胡'/称2疋=1仍.才=1（0.461X0.080） = 33S 9；/（irnn 衣）=3仍）clO莎 Js 7）

9、欲过滤分离某固体物料与水构成的悬浮液，经小试知，在某恒压差条件下过滤常量瓷沁232 卄，滤布阻力£ =破阳，每im3滤饼中含485 kg水，固相密度为2100怨办话，悬浮液中固体的质量分率为0.075 。现拟采用叶滤机恒压差过滤此料浆，使用的滤布、压差和料浆温度均与小试时的相同。每只滤叶一个侧面的过滤面积为0.4m2，每次过滤到滤饼厚度达 30mm 便停止过滤，问：每批过滤的时间为多少?若滤饼需以清水洗涤，每批洗涤水用量为每批滤液量的1/10，洗涤压差及洗涤 水温均与过滤时的相同，问：洗涤时间是多少?解已知:疋=3.2芥1旷%屁= 221x1严瓏彳/叨I滤饼空隙率 = 435/100

10、0 = 0.435 设滋*滤饼对应的滤峨量为加?.由物料横算得，1"他円100 =竺，疋"滤械席滤饼4S5 + 10001-0.075 叶滤机过滤:以一只滤叶的单侧面为基准过滤终了时,0.4x0.030x12.85/0.4=BPO.3355 + 2x O.3S55> 2 21= S.23x每批过滤时间百=I325e- = 30.4mm 洗捺时间；过滤终了式的过溥速度,='2（?亠泊）2（0.3855 + 0.00221）=1饥乂lOT嵌？住.肿）:.洗標时间严二 363.7= 6 06inm（的 fd匸lO&xlO/q 1=20.9 m 3/m 2叶侧

11、面积为0.4m2，经过小试测得过滤常数疋=8.23 xi0-5m2/s ,不计滤布阻力, 所得滤液与滤饼体积之比为12.85 m 3滤液/m 3滤饼，按最大生产率原则生产, 整理、装拆时间为20分钟，求每只滤叶的最大生产率及每批过滤的最大滤饼厚 度。解：过遞沪吃最大生产率康则=壬总f = £卫即沪(1+2”疋二T口代入数据：护 yC8 23xxlO-：)x(l + 2x01) = 2D k60q = 0 羽刖用'加"- % = 0.2369x2x0.4fC2x20x60) = 9.56x10-/s= 0,34423'/Ar每批过滤最大滤饼厚度c5 = C30

12、/0.3855）= 22一加联或由每朋獻并对应的12层知？滤液算出:5 = 0.2SS9/12.85 二 0.0223= 223胞胞9）有一叶滤机，在恒压下过滤某种水悬浮液时，得到如下过滤方 程：昇+3X"300xt，其中厂£何，匸一亦n。在实际操作中，先在5 分钟内作恒压过滤，此时过滤压差升至上述试验压强， 然后维持恒压过滤，全部 过滤时间为20分钟，试求：每一循环中每 m2过滤面积所得滤液量？过滤 后再用相当于滤液总量的 庁水进行洗涤，洗涤时间为多少?解： q2+ 30q = 300 t/ qe=15 m 3/m 2K=300 m 2/min恒速过程 q 12 + qe

13、qi=(K/2) T恒压过程(q2 qi2)+ 2qe(q qi)=K( t- t)q=60.7 m 3/m 2（羽厂諾十九）Jq鼻-y一屮_r Emin10）用某板框压滤机恒压过滤，滤框尺寸为810 X810 X25mm。经过小试测得过滤常数I畑如一“化 "2加1尸莎阳，操作时的滤布，压差及 温度与小试时相同。滤饼刚充满滤框时停止过滤，求：每批过滤时间？若以 清水洗涤滤饼，洗涤水用量为滤液的10，洗涤压差及水温与过滤时相同，求过 滤时间？若整理、装卸时间为 25分钟，求每只滤框的生产率?解每批过滤时间:1新滤饼对应滤液量12SW 滤饼刚充满滤框时, 得滤蔽量 = 0.Six 0.8

14、1x0.025 X12.85 =则厂述.81x0.81） = 0.161蔚斥：丫 （D.161 尸十2汇0.161x221x10-鼻=3.23冥10孑菇/. Ty = 323.63洗様时间：过滤终了吋：S25xl0-(dq 旳疋=03 3二 2.：52 幻旷4蛾3 初)用 23十2C0 161 + 0 00221)c=(岂)gX卫=2J2xl0j x2x0.31 立=3.31x10胡 d兀dr()=-C= 3.31x1074 =肿 dz 4 Vr；>； = O.lxO.161x2><O.El =C.0211w；.G 二吋(诃= 0.0211/(8.28x10-)= 255s生

15、产率G:7(j =G + gr + G丄竺竺Hi.如宀讥323.6+255+25x6011 ）板框压滤机在1.5at（表）下恒压过滤某种悬浮液1.6小时后得滤液25m3,，不计，如表压加倍，滤饼压缩指数为0.3，则过滤1.6小时后得多少滤液？设其它情况不变，将过滤时间缩短一半，可得多少滤液？若在原表压下进行过滤1.6小时后，用3m3的水来洗涤，求所需洗涤时间?解: V2=KA2 t、ro、是滤饼结构参数，为常量.Kcc（4pJ 其中A与T不变= 1624x25 =1015= 31.86 m3V2=KA 2 T其中K、a不变g嘻= 25x层口住m3<dV>EA*Idr丿E< 2

16、V 怦Idr丿W 41 dv汁12吆%： .V12 ）用某板框过滤机进行过滤，采用先恒速后恒压过滤，恒速1分钟达恒压压 差便开始恒压过滤，已知过滤常数1 &23曲0=空/，叭-221x10占烧'/烧2 滤饼刚充满滤框时停止过滤，求：过滤时间？若用清水洗涤滤饼， 水量为滤 液量的1/10，洗涤压差、温度均与恒压过滤时相同，求洗涤时间？如装卸、 整理时间为25分钟，求每只滤框的生产率?解过滤吋间；恒遠阶段：屛十彌巴2兀即彳 +71X0 00221 = (3 23x10-/23x60:和=0”0486鼻 / /恒压阶段3 -Q；)十N血-蘇)=疋(匸-巧)即：(0 16P - 0.0

17、4S6)+2x0.00221x(0.161-00436) =2.23xl0-r- $0)£=?宓则过滤吋间S = £0 +芟2 = 412& 饶涤时间；与第10题解法相同，q二255s 生产率EC 0.161x2x0.81.O = 97540 '小 E412 + 255 + 25x6013）某板框过滤机有8个滤框，滤框尺寸810 X810 X25mm。浆料为13.9% （质 量）的悬浮液，滤饼含水 40% （质量），固体颗粒密度 2100咤/加。操作在 20 c恒压条件下进行，用= 22MCrF阳，求：该板15mm，问框过滤机每次过滤（滤饼充满滤框）所需时间

18、？若滤框厚度变为 滤饼充满滤框所需时间？若滤框数目加倍，滤饼充满滤框时所需时间?解：设滤饼空隙率为£，设有 1Kg滤饼，则含水0.4kg04/已=臥=05830.4 L 06WOO 2100设1m 3滤饼得xm 3滤液，对1m 3滤饼作物料衡算：(1-e) P, 0.139匸.x=4.84 m 3滤液/滤饼过滤面积 A=2 X8 X810 2 X10-6 =10.498 m 2V 饼=8 X0.81 2 X0.025=0.131 m 3 滤饼V= V 饼 x=0.634 m 3 滤液子器 g m3/m2q2 + 2qq e=K t 0.0604 2 + 2 X0.0604 X2.21

19、 X10-3=1.8 X10-5 tT217.5 s滤框厚度减小为15mm，设为5/从上解可知，V饼*5即V5也即q *5q = 0.0604 ： = 0.0362525m 3/m 2框数加倍，也即 A / = 2A 叫 =2V饼q=V/A 故q不变，也即T不变14）欲过滤料浆浓度为81.0%上豳閑清液，经小试所得滤饼空隙率为0.485，固相密度1820咤/沪，在某恒压差条件下测得过滤常数I &23灯0肿侶，叭=2 2120 f 阳，现用回转真空过滤机进行过滤,料浆浓度、温度及滤布均与小试相同，唯过滤压差为小试时的4。由试验知, 该物系滤饼压缩指数为0.36，回转真空过滤机鼓直径为1.

20、75m，长为0.98m ,但真正过滤面积为5m（考虑滤布固定装置）。浸没角度为120 °转速0.2r.p.m 。设滤布阻力可略，试求：此过滤机的滤液生产能力及滤饼厚度？若转速为0.3r.p.m ,可略，其它操作条件不变，求生产能力滤饼厚度。解:厂晉埸533 s-1-= 823x10 X -=3.39x102丿2/m 2/sG = 970 累 ICT m 3/s已知£，对1m 3滤饼作物料衡算，设对应滤液 x m 3上並二业02E +矍x=11.08 m 3滤液/m 3滤饼冬=JCTTn = 0 0582 m 3血 25 = -= 4.53Xmm1= 1.19 xlO-m3/

21、s 能除去40%的颗粒的'=f1 = 0 0475InJm3/m 2c 0 04755 二土二二 0.0043m = 4.3minX noE15）试进行光滑固体圆球颗粒的几种沉降问题计算:球径3mm、密度为2600咤/赫颗粒在20 C清水中的自由沉降速度测得密度2600炯丿也弓的颗粒在20 C清水中的自由沉降速度为12.6闷丘计算颗粒球径。1S.6X 1 严=9.31x(2600-1000)/C1S 独 0.001) 扌” =1.20x10*桃嘉=1.20x10" /<12.5xlO-"xlO® =1.512 <2 即原设正师 计算有效.设沉阵

22、属于阿伦氐% = 0 27牝梓44刃X R畀严测得球径为0.5mm、密度2670怨/感"颗粒在円亦gM 液体中的自由沉降速度为0.016叫占，计算液体的粘度。0.52 = 5 严Z呃OY眄,应界严 360八詼甲二391.2属于阿伦区，即假设正确，计算有效。琴A解20叱水，戸=100。炀畑3 = kPg 欢护严=,9.81（2600- 1000）x1000 严=了勺 Ars属于牛顿区O.OOfP泌空丄咤g巴严=0细轨18/2设沉降属于斯托克斯区 £加：（几-Q） 叭=16 ）试进行形状系数 鮎=0®的固体颗粒的沉降问题计算: 等体积当量直径鸣严加豹，密度为2600

23、kg加颗粒在20 C清水中的自 由沉降速度。测得密度为2600梔M 颗粒在20 C清水中的自由沉降速度为0.01卿虫计算颗粒的等体积当量直径。解Og 嘉'二临qg= -4x3,31x(0.0()3)2500-100()x 100(1/(3x 0,001")= 5.65x10 查得尺邙=400d fi0.003u, xlO'/ R曲= S卩400 =Uf = 0.135酬/£0口0 001'口嘉=伦4-戸)0(新逬)= 4x9.31(2600-1000)x0.001/(3x1000 xO Of) 查得嘉二1戲d 地 T 口口X 0 01x10T J 一

24、即 185 =二口0 001外=1.35x10-17）以长3m、宽2m的重力除尘室除烟道气所含的尘粒。烟气常压，250 C, 处理量为4300吻"川。已知尘粒密度为2250上刃",颗粒形状系数帖=°朋6 烟气的M与e可按空气计。设颗粒自由沉降。试计算: 可全部除去的最小粒径的解O 丁 4300门"0=叫 X 3x2 划=0 199曲&常压.250*气匚Q二0.旳4理f/仙二2.74幻CrSpe百G农驷=4呂(0-刃闵(命V?二 4 X931(2250 一 0 674) x 2.74 xW/(3x O.74 x 0.19耶) =225查帆"

25、;理则：X 0.199:<0.67<4.0.39= ,=7£?:10巧测2.74x10'P设除去40%的颗粒为/亦其沉降速度为，除去100%的颗粒沉降速度为呵即 并令停留时间肯T； M：1121 = 4.0 = 二眾口 = 040x0.199二（10796杭/占瓦100 匸100£ =亞 5（巴理 y = 225x（2y =3515丘邙40°-4或=4x9.51x(2250-0.674)x2.74x10 心冥 Crb74以 0.079巧= 3513,etila X 0.0796 X 0.67'4,査彳导尺昶=0.105= 一轲=5勺6冥

26、10一忌丼3辱274x10-18）仓库有内径D = 04加的标准型旋风分离器多台，拟用以烟气除尘。烟气常 压，300 C,需处理量为4300加。已知尘粒密度为2250咤M o烟气的 与°可按空气计。由于压降限制，只允许旋风分离器并联操作，不允许串联操作，问：共需几台旋风分离器？能除去40%的颗粒粒径是多少？进口风速解:盼离器选凤口面积戲=气每台分离器处理气量=町尿二色心棉二20X 0屮/S = 0.4沪/s 需分离器台数=4300 <0.4 X 3600） = 23韶3台£。= 0织皿>仏如-创严13x0.4'/2常氐知2哇气=p= 0G弘4觀：屮=2g

27、jiov恥用血=Q.刃汕严 心-炖“ 2皿"心严1991x(2250-(X61 为= 44*10"鴉査图知，二40%时，d%二0 32,故能除却0%颗粒的粒径是QS2d = Q.32x4/IOxl0Y =3.61x1019)流体通过圆直、等径管内的阻力%与管长'、管内径£、管壁绝对粗糙度£、流体流速肚及流体的粘度与密度aP有关。试用因次分析法求出有关的数据。£ 决三个，故推数共4个。解©物理量数为7,基本因次为厶、 取丛如口为"初始变量J则各准数为;_ _ I_ _ F听二臣兀可莎花二了兀尹7_»_抵丁&q

28、uot;"乡=产产歹半=严严产 班的求取又因次和谐原则求取)0 1=0严伍严8严即7?1一厶严門皿上訂1工：1=珂+ ” 一坯T： 0 =-的Af: 0=2:.心=1, F1 = 0,可=0©兀2的求取：叮曰=严山鬥P严即£=严£ 1門曲丄V严同理可得隔=E"為的求取：T# = Q孤严3严即M严Q = 0Z严严血尸严1 =花-1 =-乃£ ;一1 =巧+旳-並巧=1*丹=，乓 二 1，吗二口9也Q一般取恳二6 U pg ©珥的求取：旳20严时卑8广即1?严=0卩尸門ATE-严M: 0 =為-2 =-儿i : 2 = g +儿

29、3习:”升=0= 2,2斗=°TTy =矗 F / 仗）准数一股为：与心=/（&岸g"叭20 ）某粉磨车间空气的粉尘浓度较高，拟用两台相同规格的标准型旋风分离器串联操作除尘。空气常压，温度为 20 C,粉尘的颗粒密度2250怨丿朋弓。拟处理量为600 "川。空气中粉尘的粒度分布如下:<336 61010 16 16 30>30质量分率%312 183425欲使15中的尘粒除去效率达99.75%，试确定每台分离器的内径，计算总的收尘效率。解直图知，如厂0.95詔他0=4.1"因要求15微米颗粒如=0.9550 = 5/41 = 3.66

30、米常压、20°C气 Q二 1一205畑伽L出二 LElxlhKj=0 271电1 幻-Q)w3P3.66x10 =C.271.81x10- £)/；/1500-1.205)n/u, = 0.0152又灯=/8fiP600/3600 = (Z5<0.0152) <8；.口 = 0.273附终=17.94明心两极分离器串联操作的粒径效率，"72总除尘分率=0.00807+0.0935+0.173+0.337+0.250+0.08=0.942粒径（微米）<33-66-1010-1616-30>30平均粒径（微米）1.54.58132330D/d

31、500.4101.232.193.556.288.2000.1450.530.800.910.991.000.2690.7790.960.9920.9991.00质里分率XI0.030.120.180.340.250.080.008070.09350.1730.3370.2500.08021 ）试 计算某气、固系流化床的起始流化速度与带出速度。已知固体颗粒平均粒径为150 W，颗粒密度为2100咤/，起始流化床层的空隙率为0.46，流化气体为常压、35 C的空气。最小颗粒了粒径为98旳解常压门5。腔气；q = ：U47X茗= 1虽学10$圧校狛井李tv法计真T"碱=8024 X1尸!耸謬"-d畀=