第七章《过滤》答案

，1，17.1用框压滤机恒压过滤某种悬浮液，过滤方程为

2

2

t式中：的位为s。(1)如果0min内得

m

3滤，需要面积0．42

的滤框多少?(2)求过滤常数

K

，

ee

。解：（）框压滤机总的过滤方程为

2

A2

t在=30×内V=5m,则根据过滤方程有5+5=6×A×求得需要的过滤总面积为A=16.67所以需要的板块数n16.67/0.4=41.67542（）压过滤的基本方程为

2

KAe

t与板框压滤机总的过滤方程比较可得K=×10m/sVe=0.5m,qe=Ve/A=0.5/16.67=0.03/mte=qe/K0.03/6×=15ste为过滤常数，与e相对应，可称为过滤介质的比当量过滤时间te=qe/K。7.2如例题33中的悬浮液颗粒直径01mm，颗粒的体积分数01，981×Pa恒定压差下过滤，过滤时形成不可压缩的滤饼，空隙率6过滤介质的阻力可以忽略，试求：(1)每平方米过滤面积上获得1．

m

3

滤液所需的过滤时间；(2)若将此过滤时间延长一倍，再得多少滤?7.3用过滤机处理某悬浮液，等速过2min得到滤2

m

3

，随即保持当时的压差等压过滤40min，则共得到多少滤(忽略介质阻)?解：恒速过滤的方程式为

V21

2

t1所以过滤常数为

t1此过滤常数为恒速过滤常数，也是恒压过滤开始时的过滤常数，在恒压过滤过程中保持不边，所以恒压过滤方程式为V

21

KA

2V21

1At1

A22

2

21

t12t1V2

222122mt201

6

3e113e1132t3/e总的滤液量为V=4.47m7.4有两种悬浮液，过滤形成滤饼比阻都是

r6.750

m

，其中一种滤饼不可压缩，另一种滤饼的压缩系数0．。已知悬浮液固体颗粒的体积分数都是0滤液的黏度都×Pa滤介质的比当量滤液量q为005/m。果悬浮液都l

3

2

的速率等速过滤，求过滤压差随时间的变化规律。7.5用压滤机过滤某种悬浮液以压I50kPa恒过．6h之后得到滤液25m忽略介质压力，则(1)如果过滤压差提高一倍，滤压缩系数．，过滤1．后可以得到多少滤液；(2)如果将操作时间缩短一半，他条件不变，可以得到多少滤?解：（）恒压过滤方程

V2KA

A0

2

t当过滤压差提高一倍时，过滤时间不变

V2V2所以

V

2

25

1012.5m

V=2(2)当其他条件不变时，过滤常数变，所以由恒压过滤方程，可以推得Vt11,所以VV22

2

t211

25

m

6

312.5

6V=27.6用滤机过滤某悬浮液，固体颗粒的体积分数0015，液体黏度为×10Pa。当以98．1kPa的压差恒压过滤，过20min得到的滤液．197m3/，续过滤0min，共得到滤液0．m/m2，滤压差提高196．kPa时过20rain得到滤液0．256，试计算

e

，

r0

，以两压差下的过滤常数K。7.7恒压操作下过滤实验测得数据如下，求过滤常，。

s1mqts1mqt解：q(m.m)t/q(m.s)

0.1382

0.2572

0.3760

0.4949由以上数据，做t–q直线，图所示1000900800).-(/

700600500400300200100000.10.20.3q(m3.m-2)由图可得直线的斜率1889，距193.5。所以过滤常K=1/1889×10m/s

0.40.5

K193.52

m

3

/

27.8板框压滤机2个框，框的尺寸450×450mm×20mm过滤过程中，滤饼体积与滤液体积之比0。043/m3，饼不可压缩。实验测得，．的恒压下，过滤方程为

2

q5.16

t

(

和

t

的单位分别是m/m和)。求：(1)在0．kPa恒过滤时，框充满所需要的时间；(2)初始压差为50．kPa恒过，框全充满的时间和过滤结束时的压差；(3)操作从．kPa开始，先恒过滤至压差l．kPa，后恒压操作，框全充满所需要的时间。7.9实室小试中100kPa的压下对某悬浮液进行过滤实验

e

为m/，过滤常数K为×

2/s

浮中固体颗粒密度2000

3

量数0，滤饼不可压缩，含水量为30％(质)如果用一个直l．、长m的转筒真空过滤机处理这种悬浮液，转筒浸没角1他条件与小试实验相同。求：(1)过滤机的生产能力；(2)滤饼厚度。

，转速为．r／min，操作真度为0kPa其解：（）其他条件不变的情况下K∝eq\o\ac(△,P)eq\o\ac(△,)所以实际操作中的过滤常数为

F2F2K=1.936××80/100m/s1.549×/sTe=qe/K=0.01/1.549×=0.65s转筒过滤机任意面积在一个周期中的过滤时间为t

由恒压过滤方程（+）=+F所以

（tF+te实

0.010.069

3

/m

2一个周期的滤液量V=qA=qμ3.141.510=3.25m生产力为qv=nV0.5××3.25=0.027/s=/h(2)在1kg的悬浮液中对水进行无衡算1×（1-0.07=ρ××m而

V=饼

饼水

m饼饼饼m固

饼又m+×=1由上述三式得VV=0.07前面求得=0.069m/m,所以每方米过滤面积上的滤饼体积0.0048m3，滤饼厚度为.0048m.7.10用板过滤机恒压过滤料液，过滤时间l800，得到的总滤液量8

m

3

，当过滤时间为3600s时，过滤结束得到的总滤液量11m3然后33的水进行洗涤，试计算洗涤时间Yr质阻力略不。7.11直径为．1

的球形颗粒悬浮于水中，现采用重力过滤法分离。已知介质阻力可以忽略，滤饼不可压缩，空隙率．6，悬浮液中固相的体积分数0．1，悬浮液的最初深度为lm。(1)如果忽略颗粒的沉降速度，滤出一半水分所需的时间及当时的滤饼厚度和悬浮液层的厚度；(2)如果颗粒沉降可在瞬间完成求滤出一半水分所需的时间及当时的滤饼厚度和悬浮液层的厚度。解：(1)颗粒的比表面积a=610/m滤饼层比阻为

r

a

2

1.33滤饼层厚度和滤液体积的关系为L=q/3过滤推动力为△p=(1-q)所以有(1)dtdt

452))

当=0时，q=0,当滤出一半水q0.045m/m时t=代入上式积分t1=67s,此时滤饼厚度为L=q/3=0.45/30.15m滤饼上方悬浮液厚度为（1-q）=(1-0.045)-0.15=0.40m(2)当粒瞬时完成沉降时，1m面积计，滤饼的厚度为L××（1.0.6）1×1×0.1，=0.25m滤饼层比阻不变，为

r

a

2

1.33同样dp)dtdt

dpdp))同样，当t=0时，=当出一半水分q=0.045m/m时t=t1,代入上式积分得1=203s,滤饼上方悬浮液厚度为（1-q）=(1-0.045)-0.25=0.30m7.12在直径l

的砂滤器中装满

厚的细沙层，空隙率0375，层上方的水层高度保持为200(水温为20℃。

，管底部渗出的清水流量6mL／min，沙层的比表面积7.13温度3℃的空气流过直17mm的形颗粒组成的颗粒床，已知床层的空隙率为0．38，床层直径．m，2．44，空气进人床层时的绝对压力111．kPa，质量流量为．358kg／s，求空通过床层的阻力。解：颗粒比表面积

a

6

m/m4.723查℃下空气密度为.135kg/m黏度为.910Pa.s空床流速为

)

1.08m/空气通过床层的阻力为

K(11

)

2

7.14用生固定床反应器处理废气，已知反应器的内径．8m，填料层高3m，填料颗粒为高、直径3的柱体，空隙率0．38。通过固定床的废气平均密度为2

kg/m

度为l×

Pa知体通过固定床后的压降12kPa，求气体的平均体积流(忽略填料上附着的生物膜对床层的影。7.15某固床反应器，内径3，填料层高度4m填料为直5的形颗粒，密度为0003，反应器内填料的总质量为3．×10kg。已知通过固定床的气体流量为．

m

3

，平均密度为38

kg/m

，黏度为0．017×

Pa·，气体通过

固定床的压力降。解：颗粒床层的体积为V床=3.14×3/2×=28.6m填料的体积V填料=（×）=16所以床层的空隙率ε=（28.26-16）/28.26=0.43颗粒的比表面积为a=6/(5×=1.2×10/m气体通过颗粒床层的流速为u=0.3/(3.14×)