《环工原理》部分课后作业及答案

1、第一篇第二章质量衡算与能量衡算2.1某室内空气中 03的浓度是0.08 X0-6 (体积分数)，求：(1) 在1.013 105Pa、25C下，用 卩g/昭表示该浓度；(2) 在大气压力为 0.83 105Pa和15C下，03的物质的量浓度为多少？解：(1)理想气体的体积分数与摩尔分数值相等由题，在所给条件下，1mol空气混合物的体积为V1 = V0 P0T1/ P1T0=22.4L 忽98K/273K = 24.45L所以03浓度可以表示为0.08 X06mol >48g/mol (24.45L) 一1 = 157.05 g/m3(2)由题，在所给条件下，1mol空气的体积为V1 =

2、V0 P0T1/ P1T0=22.4L 为.013 105Pa>288K/(0.83 1%5PaX273K)= 28.82L所以03的物质的量浓度为0.08 106mol/28.82L = 2.78 10 _9mol/L2.2假设在25 C和1.013 105Pa的条件下,SO2的平均测量浓度为 400卩g/&假设允许值0.14 XI0-6,问是否符合要求?解：由题，在所给条件下，将测量的SO2质量浓度换算成体积分数，即RT 103PMa8.314 298 1031.013 105 6496400 100.15 10大于允许浓度，故不符合要求2.6某一段河流上游流量为 36000

3、m3/d,河水中污染物的浓度为3.0mg/L。有一支流流量为10000m3/d,其中污染物浓度为30mg/L。假设完全混合。求:(1)求下游的污染物浓度;(2)求每天有多少kg污染物质通过下游某一监测点。解:(1)根据质量衡算方程，下游污染物浓度为QV12qV23.0 36000mqV1qV236000 1000030 10000 mg / L 8.87mg/L(2)每天通过下游测量点的污染物的质量为m (CV1 CV2)8.87 (36000 10000) 10 3kg/d408.02kg/d2.7某一湖泊容积10 >06m3,上游有一未被污染的河流流入该湖泊，流量为50m3/s。一工

4、厂以5 m3/s的流量向湖泊排放污水，其中含有可降解污染物，浓度为100mg/L。污染物降解反响速率常数0.25d1。假设污染物在湖中充分混合。求稳态时湖中污染物的浓度。解：设稳态时湖中污染物浓度为m，那么输出的浓度也为m由质量衡算，得qm1 qm2 k V 0即 5X100mg/L ( 5+ 50)mm3/s 10 XI06X).25 x mm3/s= 0解得 m = 5.96mg/L2.11有一装满水的储槽，直径 1m、高3m。现由槽底部的小孔向外排水。小孔的直径为4cm，测得水流过小孔时的流速U0与槽内水面高度z的关系为：U0= 0.62 (2gz) 0.5，试求放出1m3水所需的时间。

5、解：设储槽横截面积为 A1,小孔的面积为 A2由题得 A2uo= dV/dt即 uo= dz/dt X1/A 2所以有 一dz/dt ( 100/4) 2= 0.62 (2gz) 0.5即有 226.55 XZ-0.5dz = dt -又 Z0= 3mZ1 = Z0 1m3 X ( nX 0.25 -1= 1.73m对式积分得t= 189.8s2.14 有一个总功率为 1000MW 的核反响堆，其中 2/3的能量被冷却水带走，不考虑其他能量损失。冷却水来自于当地 的一条河流，河水的流量为100m3/s,水温为20C。(1) 如果水温只允许上升 10C，冷却水需要多大的流量；(2) 如果加热后的

6、水返回河中，问河水的水温会上升多少C。解：输入给冷却水的热量为Q = 1000X2/3MW = 667 MW(1) 以冷却水为衡算对象，设冷却水的流量为qV ，热量变化率为 qmcp T根据热量衡算定律，有qV X03X4.183 10 kJ/m3= 667X103kw得 Q= 15.94m3/s(2) 由题，根据热量衡算方程，得100X103“.183 T kJ/m3= 667X103kw得 T= 1.59K第三章 流体流动3.2常压、20 C的空气稳定流过平板壁面，在边界层厚度为1.8mm处的雷诺数为6.7 104。求空气的外流速度。解：设边界层厚度为S;空气密度为p,空气流速为u。由题，

7、因为湍流的临界雷诺数一般取5X105>6.7 >104,所以此流动为层流。对于层流层有4.641xRex又有 Rex二旦两式合并得4.641 Re0.5 =一u即 4.641 x(6.7 X104) °.5= uxixio3kg/m3xi.8mm / (1.81 氷05Pa s)解得 u = 0.012m/s3.5如图3-3所示，有一直径为1m的高位水槽，其水面高于地面8m,水从内径为100mm的管道中流出，管路出口高于地面2m，水流经系统的能量损失(不包括出口的能量损失)可按hf 6.5u2计算，式中u为水在管内的流速,单位为m/s。试计算:(1)假设水槽中水位不变，试

8、计算水的流量;(2)假设高位水槽供水中断，随水的出流高位槽液面下降，试计算液面下降1m所需的时间。解:(1)以地面为基准，在截面由题意得 U1/U2=( 0.1/1 ) 2= 0.01取微元时间dt，以向下为正方向那么有 ui= dz/dt所以(dz/dt) 2/2 + gzi = 7 (100dz/dt) 2/2 + gz2积分解得t= 36.06s3.9 一锅炉通过内径为 3.5m的烟囱排除烟气，排放量为3.5 X05m3/h，在烟气平均温度为260C时，其平均密度为0.6kg/m3,平均粘度为2.8 >10 4Pa 。大气温度为20C，在烟囱高度范围内平均密度为1.15 kg/m3

9、。为克服煤灰阻力，烟囱底部压力较地面大气压低245 Pa。问此烟囱需要多高？假设粗糙度为5mm。解：设烟囱的高度为 h，由题可得u = qv/A = 10.11m/s Re= du p /=i7.58 104相对粗糙度为S /= 5mm/3.5m = 1.429 >10_3查表得 X= 0.028所以摩擦阻力hfhu!d 2建立伯努利方程有u12/2+ p1/叶gz1 = u22/2 + p2/叶gz2+由题意得 u1= u2, p1= p0 245Pa, p2= p0 p空gh即(hX1.15 kg/m3x9.8m/s2 245Pa) / (0.6kg/m3)= hX9.8m/s2+

10、h».028/3.5m x( 10.11m/s) 2/2解得 h = 47.64m3.10用泵将水从一蓄水池送至水塔中，如图3-4所示。水塔和大气相通，池和塔的水面高差为60m，并维持不变。水泵吸水口低于水池水面 2.5m，进塔的管道低于塔内水面1.8m。泵的进水管 DN150，长60m，连有两个90°弯头和一个吸滤底阀。泵出水管为两段管段串联，两段分别为DN150、长23m和DN100、长100 m，不同管径的管道经大小头相联，DN100的管道上有3个90°弯头和一个闸阀。泵和电机的总效率为60%。要求水的流量为 140 m3/h,如果当地电费为25C,管道视为

11、光滑管解：由题，在进水口和出水口之间建立伯努利方程，有We= gh+ Xh25C时，水的密度为 997.0kg/m3，粘度为0.9 >10_3Pas管径为 100mm 时 u = 4.95m/sRe = du p /=p5.48 105,为湍流查表得 入=0.02管径为 150mm 时 u = 2.20m/sRe = du p 耳3.66 >05,为湍流查表得 入=0.022泵的进水口段的管件阻力系数分别为：吸滤底阀Z= 1.590°弯头Z= 0.75 管入口 = 0. 5?h=( 1.5+ 0.75 2 + 0.5+ 0.022 60/0.15) > (2.20m

12、/s) 2/2= 29.76m2/s2泵的出水口段的管件阻力系数分别为：大小头Z= 0.3; 90°弯头 =0.75;闸阀Z= 0.17;管出口 = 1= (1 + 0.75 3+ 0.3+ 0.17 + 0.02 100/0.1) (4<95m/s)2/2+(0.023 23/0.15) (2-20m/s)2/2=299.13m2/s2We= gh+ Xh =29.76m2/s2 + 299.13m2/s2 + 60n> 9.81m/s2= 917.49 m2/s2= 917.49J/kgWn =( 917.49J/kg/60 %) M40m3/h >997.0k

13、g/m3 = 5.93 XI04W总消耗电费为59.3kWX0.46 元/ (kW- h) >24h/d = 654.55 元 /d第四章热量传递4.3某燃烧炉的炉壁由500mm厚的耐火砖、380mm厚的绝热砖及250mm厚的普通砖砌成。其入值依次为1.40 W/(m K),0.10 W/(m K)及0.92 W/(m K)。传热面积A为1m2。耐火砖内壁温度为1000C,普通砖外壁温度为 50C。求:(1 )单位面积热通量及层与层之间温度；(2)假设耐火砖与绝热砖之间有一2cm的空气层，其热传导系数为0.0459 W/(m -C )。内外壁温度仍不变，问此时单位面积热损失为多少？解：设

14、耐火砖、绝热砖、普通砖的热阻分别为1、2、3。(1 )由题易得1 = b =D.'m1 = 0.357 m2 K/W1.4Wm1K 12 = 3.8 m2 K/W3 = 0.272 m2 K/W所以 q = T = 214.5W/m2123由题意得 T1= 1000 CT2= T1 QR1 = 923.4 C4.4 某一软木。(1)(2)T3= Ti Q ( R1 + R2)= 108.3CT4= 50 C(2)由题，增加的热阻为r ' 0.436 m2 K/Wq = T/(n +2+3 + r' = 195.3W/m260 mm>3mm的铝复合管，其导热系数为

15、45 W/(m K)，外包一层厚30mm的石棉后，又包一层厚为30mm的石棉和软木的导热系数分别为0.15W/(m - K)和0.04 W/(m K)。试求:如管内壁温度为-105 C,软木外侧温度为 5C,那么每米管长的冷损失量为多少?假设将两层保温材料互换，互换后假设石棉外侧温度仍为5 C，那么此时每米管长的冷损失量为多少?解：设铝复合管、石棉、软木的对数平均半径分别为rmi、m2、m3由题意有m1 =rm2 =rm3 =3mm = 28.47mm.30In -2730mm = 43.28mm,60In -3030mm = 73.99mm,90In -60(1) R/L = Rb一21m1

16、22m2b323m3245 28.47Km/W3020.15 43.28Km/W3020.04 73.99K=3.73 >104K-m/W + 0.735K m/W + 1.613K m/W=2.348K m/WQ/L = = 46.84W/mR/L(2) R/L = 一21m1b222m2b323m3W245 28.4730m/KW20.04 43.28m/K30W m/K20.15 73.99=3.73 >04K -m /W + 2.758K m /W + 0.430K m /W=3.189K m /WQ/L= 34.50W/mR/L4.7用内径为27mm的管子，将空气从10C

17、加热到100C,空气流量为250kg/h，管外侧用120C的饱和水蒸气加热(未液化)。求所需要的管长。解：以平均温度 55 C查空气的物性常数，得X= 0.0287W/ ( m-K) 尸 1.995Pa cp= 1.005kJ/ (kg K) p= 1.077kg/m3由题意得u = Q/ ( pA) = 112.62m/sRe= du p /=i0.027 *12.62 K077/ (1.99 XO 5)= 1.65 XI05所以此流动为湍流Pr=p/ =( 1.99 10_5) X1.005/0.0287 = 0.697a= 0.023 ?/d Re0.8 Pr0.4 = 315.88W/

18、 ( m2 K)T2= 110KAT1 = 20KTm=( AT2- AT1) /In ( AT2/AT1)= ( 110K 20K) /In (110/20)= 52.79K由热量守恒可得a nL ATm= qmhCph AThL = qmCph ATh/ ( a d AT m)=250kg/h X.005kJ/ ( kg K) X90K/ : 315.88W/ ( m2 K) 0.027m 52.79K:=4.44m4.9在换热器中用冷水冷却煤油。水在直径为$ 19 X 2m的钢管内流动，水的对流传热系数为3490 W/ ( m2 K),煤油的对流传热系数为458 W/ ( m2K )。换

19、热器使用一段时间后，管壁两侧均产生污垢，煤油侧和水侧的污垢热阻分别为0.000176 m2 K/W 和 0.00026m2 K/W，管壁的导热系数为 45 W/ (m-K)。试求：(1) 基于管外外表积的总传热系数；(2) 产生污垢后热阻增加的百分数。解：(1)将钢管视为薄管壁，那么有1 2 0.002 2 1 2 2 2 m2 K/Wm2 K/W m2 K/W 0.00026m2 K/W 0.000176m2 K/W349045458322.95 10 m K/WK = 338.9W/ ( m2 K)(2)产生污垢后增加的热阻百分比为Js1 rs2100%1rs1rs2K0.176 0.26

20、100% 17.34%2.95 0.176 0.26主：如不视为薄管壁，将有 5 %左右的数值误差。4.10在套管换热器中用冷水将100 C的热水冷却到 50C,热水的质量流量为 3500kg/h。冷却水在直径为 $ 180 X 10m的管内流动，温度从 20C升至30C。基于管外外表的总传热系数为2320 W/ (m2K)。假设忽略热损失，且近似认为冷水和热水的比热相等，均为4.18 kJ/ ( kg K).试求(1) 冷却水的用量；(2) 两流体分别为并流和逆流流动时所需要的管长，并加以比拟。解：()由热量寸恒可得qmcCpcATc= qmhCph Thqmc= 3500kg/h 50C/

21、10C= 17500kg/h(2)并流时有"= 80KATi = 20K80K20Kln8043.28K20由热量寸恒可得KAT m= qmhcph Th即 Kn dLATm= qmhcphTh.qmhCph Th3500kg/h 4.18kJ/(kg K) 50KL23.58mK d Tm2320W/(m2 K) 0.18m 43.28K逆流时有£= 70K= 30KTm70K30K47.21K30同上得qmhcph Th 3500kg/h 4.18kJ /(kg K) 50KK d Tm 2320W/(m2 K) 0.18m 47.21K3.28m比拟得逆流所需的管路短

22、，故逆流得传热效率较高。4.12火星向外辐射能量的最大单色辐射波长为13.2 ym假设将火星看作一个黑体，求火星的温度为多少?解：由 w = 2.93 得 T2.9 10 32.9 10 313.2 106219.70K4.13假设将一外径70mm、长3m、外表温度为227 C的钢管放置于：(1 )很大的红砖屋内，砖墙壁温度为27C;(2)截面为0.3 >0.3m2的砖槽内，砖壁温度为 27 C。试求此管的辐射热损失。(假设管子两端的辐射损失可忽略不计)补充条件：钢管和砖槽的黑度分别为0.8和0.93。解：(1) Q1-2 = C1-2 幘2A (T14 T24) /1004由题有 如2

23、= 1, C12= jCo, a= 0.8Q1-2= 1C0 A (T14 T24) /1004=0.8 >.67W/ (m2 K4) > 3n> 0.07m>n>5004K4 3004K4) /1004=1.63 >03W(2) Q1 2 = C1-2如-2A (T14 T24) /1004由题有$1 2= 1C1-2= Co/1/ 4 + A1/A2 (1/ q 1)Q1-2 = Co/1/ m+ A1/A2 ( 1/q 1) A ( T14 T24) /1004=5.67W/ ( m2 K4) 1/0.8 +( 3X 0.07 Xn /0.3 X 0)

24、.(利0.93 1) X 3m 0.07mX n(為004K4 302k4)/1004=1.42 XI03W第五章质量传递5.2在总压为2.026 X05Pa、温度为298K的条件下，组分 A和B进行等分子反向扩散。当组分A在两端点处的分压分别为Pa,i = 0.4 105Pa和pA,2 = 0.1 105Pa时，由实验测得 k°G= 1.26 10-8kmol/(m2 s Pa),试估算在同样的条件下，组分A通过停滞组分B的传质系数kG以及传质通量Na。解：由题有，等分子反向扩散时的传质通量为0NakGPa,1DAB pA,1pA,2Pa 2，2RTL单向扩散时的传质通量为N Ak

25、GPa,1Pa,2D AB pPa,1 Pa,2RTpB,mL所以NaPa,1 Pa,2pB ,m又 PB,m PB，2PB，1ln Pb,2Pb,11.75 105Pa即可得kGkG =1.44 X0-5mol/(m2 spB,mPa)NakGPa,1Pa,20.44mol m25.3浅盘中装有清水，其深度为5mm，水的分子依靠分子扩散方式逐渐蒸发到大气中，试求盘中水完全蒸干所需要的时间。假设扩散时水的分子通过一层厚4mm、温度为30C的静止空气层，空气层以外的空气中水蒸气的分压为零。分子扩散系数 dab = 0.11m2/h.水温可视为与空气相同。当地大气压力为1.01 X05Pa。解：由

26、题，水的蒸发可视为单向扩散DAB p pA,ipA,0NaRTpB,mZ30C下的水饱和蒸气压为4.2474 X03Pa，水的密度为 995.7kg/m3故水的物质的量浓度为995.7 103/18= 0.5532 105mol/m330 C时的分子扩散系数为Dab = 0.11m2/hpA,i = 4.2474 103Papa,0 = 00.9886 105PaPb,0pB,iPB,mln Pb,0/ pB,i又有Na= c水V/(A t) (4mm的静止空气层厚度认为不变)所以有 c水V/(A ) = D ABp(pA,i pA,0)/(RTp B,m z)可得t= 5.8h故需5.8小时

27、才可完全蒸发。5.5 一填料塔在大气压和 295K下，用清水吸收氨空气混合物中的氨。传质阻力可以认为集中在1mm厚的静止气膜中。在塔内某一点上，氨的分压为6.6 >103N/m2。水面上氨的平衡分压可以忽略不计。氨在空气中的扩散系数为0.236 X10-4m2/so试求该点上氨的传质速率。解：设pB,1,pB,2分别为氨在相界面和气相主体的分压，pB,m为相界面和气相主体间的对数平均分压由题意得pB,mPb，2 Pb，10.97963 105Paln Pb,2 J Pb,1NA DabP Pa，1 空 6.57 10 2mol m2 sRTpB.mL5.6 一直径为2m的贮槽中装有质量分

28、数为0.1的氨水，因疏忽没有加盖，那么氨以分子扩散形式挥发。假定扩散通过一层厚度为5mm的静止空气层。在1.01 X05Pa、293K下，氨的分子扩散系数为1.8 X0-5m2/s，计算12h中氨的挥发损失量。计算中不考虑氨水浓度的变化，氨在20C时的相平衡关系为P=2.69X105x(Pa), x为摩尔分数。解：由题，设溶液质量为a g贝叽 氨的物质的量为 0.1a/17mol，总物质的量为(0.9a/18 + 0.1a/17)mol0 1a 17所以，氨的摩尔分数为 x0.10530.9a'18 0.1a,17故，氨的平衡分压为p= 0.1053 X2.69 >105Pa=

29、0.2832 105Pa即有 pA,i = 0.2832 105PaPA,0 = 0pB,mPb,0 PB,i0.8608 105Paln Pbq/Pb所以 NaDABp pA,i pA,0RTp B,mL4.91 10 2 mol. m2 sn=NAd2 t 436.66 10 mol5.9在稳态下气体 A和B混合物进行稳态扩散，总压力为1.013 105Pa、温度为278K。气相主体与扩散界面S之间的垂直距离为0.1m,两平面上的分压分别为PA1=1.34 104Pa和PA2=0.67 104Pa。混合物的扩散系数为 1.85 10-5m2/s,试计算以下条件下组分A和B的传质通量，并对所

30、得的结果加以分析。(1)组分B不能穿过平面S;(2)组分A和B都能穿过平面So解：(1)由题，当组分B不能穿过平面S时，可视为A的单向扩散pB,1 = p pA,1 = 87.9kPapB,2 = p pA,2 = 94.6kPaPB,2 pB,10.9121 105PapB,mIn Pb2,；Pb,iDab = 1.85 X0-5m2/sDAB p pA,1 pA,242NA5.96 10 mol. m sRTp B,mL'NaD AB pA,1pA,2RTL5.36 10 4 mol. m2 s(2)由题，当组分 A和B都能穿过平面S,可视为等分子反向扩散可见在相同条件下，单向扩散

31、的通量要大于等分子反向扩散第二篇第六章沉降6.2密度为2650kg/m3的球形颗粒在 20C的空气中自由沉降，计算符合斯托克斯公式的最大颗粒直径和服从牛顿公式 的最小颗粒直径(空气的密度为1.205kg/m3,黏度为1.81 >10-5Pas)。解：如果颗粒沉降位于斯托克斯区，那么颗粒直径最大时，艮卩 虫 2所以ut 2 ，同时utdp18所以dp，代入数值，解得gdp2dp7.22 10 5m同理，如果颗粒沉降位于牛顿区，那么颗粒直径最小时,ReP1000所以ut 1000 ，同时utdP1.74gdp所以dp32.33，代入数值，解得dp 1.51 10 3m6.6落球黏度计是由一个

32、钢球和一个玻璃筒组成,将被测液体装入玻璃筒，然后记录下钢球落下一定距离所需要的时间,即可以计算出液体黏度。现在钢球直径为10mm,密度为7900 kg/m 3，待测某液体的密度为1300 kg/m 3，钢球在液体中下落200m m,所用的时间为9.02s，试求该液体的黏度。解：钢球在液体中的沉降速度为ut L/s 200 10 3/9.02 0.022 m/s假设钢球的沉降符合斯托克斯公式，那么检验：Rep Utdp30.022 10 1013000.0172，假设正确。16.3518utgdp27900 13009.8110 10 318 0.02216.35 Pas6.7降尘室是从气体中除

33、去固体颗粒的重力沉降设备，气体通过降尘室具有一定的停留时间，假设在这个时间内颗粒沉到室底，就可以从气体中去除，如下列图所示。现用降尘室别离气体中的粉尘密度为4500kg/m3,操作条件是：气体体积流量为6m3/s，密度为0.6kg/m3,黏度为3.0 xi0-5Pas,降尘室高2m,宽2m，长5m。求能被完全去除的最小 尘粒的直径。含尘气净化气降尘习题6.7图示解：设降尘室长为I，宽为b，高为h,那么颗粒的停留时间为t停丨/山，沉降时间为t沉h/ut，当t停t沉时，颗粒可以从气体中完全去除,t沉对应的是能够去除的最小颗粒，即I /ui h /utqv0.6 m/slb 5 2得huIhcvIh

34、b假设沉降在层流区，应用斯托克斯公式,因为Ui 业，所以Uthb18 utdpminYg p18 3 10 5 0.68.579.814500 0.610 5m 85.7 ym检验雷诺数58.57 10 5 0.6 0.651.033 10 52，在层流区。所以可以去除的最小颗粒直径为85.7(im6.8采用平流式沉砂池去除污水中粒径较大的颗粒。如果颗粒的平均密度为2240kg/m3,沉淀池有效水深为1.2m,水力停留时间为1min，求能够去除的颗粒最小粒径假设颗粒在水中自由沉降,污水的物性参数为密度1000kg/m3,黏度为 1.2 X0-3Pa s) o解：能够去除的颗粒的最小沉降速度为U

35、th/t沉 1.2/60°.°2m/s假设沉降符合斯克托斯公式，那么pgdp218所以dp18 Ut3181.2100.02, “41.88 10 4 m 2240 10009.81检验Re pdpW41.88 10 0.02 100033.132，假设错误。101.2假设沉降符合艾伦公式，那么ut0.270.6gdP Rep所以dp1.40.60.4Ut1'0.2721.61.43 0.60.40.02 1.2 10 3 10000.2722240 10009.812.12 10 4m检验RepdpUt42.12 100.02 100031.2 103.5，在艾伦

36、区，假设正确。所以能够去除的颗粒最小粒径为2.12 X0-4m。6.10用多层降尘室除尘，降尘室总高4m,每层高0.2m,长 4m,宽 2m,欲处理的含尘气体密度为1 kg/m3,黏度为3X10-5pa s,尘粒密度为3000 kg/m3,要求完全去除的最小颗粒直径为20卩叫求降尘室最大处理的气体流量。解：假设颗粒沉降位于斯托克顿区，那么颗粒的沉降速度为Ut182 6gdp 3000 19.8120 1018 3 10 50.0218m/sdpUt检验Re p L-51 2.0 10 0.021850.01452，假设正确3 10 5降尘室总沉降面积为A 20 4 2 160m2所以最大处理流

37、量为200 C，体积流量为 3800 m3/h，粉尘qVAut 160 0.0218 3.488 m3/s 6.11用与例题相同的标准型旋风别离器收集烟气粉尘，含粉尘空气的温度为密度为2290 kg/m3，求旋风别离器能别离粉尘的临界直径旋风别离器的直径为 650mm , 200 C空气的密度为0.746kg/m3,黏度为 2.60 XI0-5 Pa 。解：标准旋风别离器进口宽度B D/4 0.65/4 0.1625m,进口高度 hi D/20.65/20.325m,进口气速 Uj qV/Bh 3800/3600 / 0.1625 0.32519.99m/s所以别离粉尘的临界直径为dcUi p

38、N9 2.60 10 5 °16257.27 103.14 19.99 2290 56m=7.27 jm6.12体积流量为 1m3/s的20C常压含尘空气，固体颗粒的密度为1800 kg/m3空气的密度为1.205kg/m3，黏度为1.81 X0-5Pas。那么(1)(2)用底面积为60m2的降尘室除尘，能够完全去除的最小颗粒直径是多少?用直径为600mm的标准旋风别离器除尘，离心别离因数、临界直径和分割直径是多少?解:(1 )能完全去除的颗粒沉降速度为UtW 10.0167m/sA 60假设沉降符合斯托克斯公式，能够完全去除的最小颗粒直径为d p,min18 ut18 1.81 1

39、0 5 0.01671800 1.2059.8151.76 10 m 17.6 m检验：RepdpUt51.205 1.76 10 5 0.0167 c一50.06410 51.812，假设正确。(2 )标准旋风别离器进口宽度D/4 0.6/4 0.15m进口高度h D/20.6/2 0.3m，进口气速UiqV/Bhj 1/ 0.15 0.322.22m/s别离因数临界粒径分割直径10 6m=6.24(im10 6m=4.45 口 m解：对旋流别离器，离心力u2Fc m，进口流速不变，离心力与直径成反比，所以增大直径，离心力减小。rm6.16水力旋流器的直径对离心力的影响和离心机转鼓的直径对离

40、心力的影响是否相同?对离心机，离心力 Fc2mr ，转速不变，离心力与直径成正比，所以增大直径，离心力增加。第七章过滤7.1用板框压滤机恒压过滤某种悬浮液，过滤方程为V2 V 6 10 5A2t式中：t的单位为s(1) 如果30min内获得5m3滤液，需要面积为 0.4m2的滤框多少个?(2) 求过滤常数 K, qe, te。252解：(1)板框压滤机总的过滤方程为V V 6 10 A t在 t 30 60 1800s内，V 5m3，那么根据过滤方程52 5 6 10 5A2 1800求得，需要的过滤总面积为 A 16.67m2所以需要的板框数n 166741.675 420.4(2)恒压过滤

41、的根本方程为 V2 2VVe KA2t与板框压滤机的过滤方程比拟，可得K 6 10 5m2/ste0.5mVe0.5A 16.67320.03m3/m22qeK卓15s6 10te为过滤常数，与qe相对应，可以称为过滤介质的比当量过滤时间,te2qeK7.5用压滤机过滤某种悬浮液，以压差 150kPa恒压过滤1.6h之后得到滤液25 m3,忽略介质压力，那么:(1)如果过滤压差提高一倍，滤饼压缩系数为0.3,那么过滤1.6h后可以得到多少滤液;如果将操作时间缩短一半，其他条件不变，可以得到多少滤液?解:21 s A2t(1)由恒压过滤方程 V2 KA2t 2 P Ar°c当过滤压差提高一倍时，过滤时间不变时1 sP1P21 s所以V22上V122 1P10.322521012.5即 V231.8 m3(2)当其他条件不变时,过滤常数不变,所以由恒压过滤方程，可以推得V2所以 V22V,2t11 252312.52即 V217.7 m37.7恒压操作下过滤试验测得的数据如下，求过滤常数K、qe。t / s38.2114.4228379.4q / m3 m-20.10.20.30.4解:qq / m3 m-20.10.20.30.4t/q /