《环工原理》部分课后作业及答案

第一篇

第二章质量衡算及能量衡算

2.1某室内空气中03的浓度是0.08x10-61体积分数)，求：

(1)在1.013xl()5pa、25℃下，用Ng/n?表示该浓度；

(2)在大气压力为0.83x10^2和15c下，03的物质的量浓度为多少？

解：(1)志向气体的体积分数及摩尔分数值相等

由题，在所给条件下，Imol空气混合物的体积为

V^Vo-PoTi/PiTo

=22.4Lx298K/273K=

所以O3浓度可以表示为

0.08x106molx48g/molx()-,=|ig/m3

(2)由题，在所给条件下，Imol空气的体积为

Vi=Vo-PoTi/PiTo

=22.4Lx1.013x105Pax288K/(0.83x1"Pax273K)=

所以O3的物质的量浓度为

0.08x106moi/=2.78X109moi/L

2.2假设在25℃和l.Ogxl^Pa的条件下，SO2的平均测量浓度为400/g/m3,假设允许值0.14xl0Q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

/?TxlO38.314x298x1()3

-9-6

-------P\=---------Z----------------X400X10=0.15X10

5

pMA41.013X10X64

大于允许浓度，故不符合要求

某一段河流上游流量为36000m3/d,河水中污染物的浓度为。有一支流流量为lOOOOnWd,其中污染物浓度为30mg/L。

假设完全混合。求：

(I)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)依据质量衡算方程，下游污染物浓度为

3.0x36000+30x10000

夕14口+夕24V2mg1L=8.87mg/L

3+%236000+10000

(2)每天通过下游测量点的污染物的质量为

pmx(qVi+%2)=8.87x(36000+10000)乂10-3依/4

=408.02依/d

某一湖泊容积lOxian?,上游有一未被污染的河流流入该湖泊，流量为50m3/s。一工厂以5m3/s的流量向湖泊排放

污水，其中含有可降解污染物，浓度为lOGmg/L。污染物降解反响速率常数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0”,，那么输出的浓度也为8M

由质量衡算，得^-cfm2-kpV=0

363

即5xlOOmg/L-(5+50)p„,m/s-10x10x0.25xpmm/s=0

解得Pm=

有一装满水的储槽，直径Im、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u°

及槽内水面高度z的关系为：uo=(2gz),试求放出In^水所需的时间。

解：设储槽横截面积为Ai,小孔的面积为A?

由题得A2uo=-dV/dt

即Uo——dz/dtxAi/Az

所以有一dz/dtx(100/4)2=(2gz：

即有一226.55xzdz=dt——①

又zo=3mzi=zo-lm3x(KX2)"=

对①式积分得t=

2.14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

的一釜河流，河水的流量为lOOnr%,水温为20C。

(1)假设水温只允许上升10℃,冷却水须要多大的流量；

(2)假设加热后的水返回河中，问河水的水温会上升多少。C。

解：输入给冷却水的热量为Q=10(X)x2/3MW=667MW

(I)以冷却水为衡算对象，设冷却水的流量为%,热量变更率为J/pAT

依据热量衡算定律，有外x103x4.183x10kJ/m占667x103KW

得Q=3/s

(2)由题，依据热量衡算方程，得100x103x4.183xZ\TkJ/m3=667xl03KW

得△

第三章流体流淌

3.2常压、20c的空气稳定流过平板壁面，在边界层厚度为处的雷诺数为6.7x104。求空气的外流速度。

解：设边界层厚度为3;空气密度为p,空气流速为u。

由题，因为湍流的临界雷诺数一般取5xl05>6.7xl(^,

所以此流淌为层流。对于层流层有5=—^

Re*

又有R，=也

两式合并得4.641xRe05=^

即4.64lx(6.7X104)=uxlxlO3kg/m3x/(1.81xlO-5Pas)

解得u=/s

3.5如图3・3所示，有始终径为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Z%=6.5〃2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，试计算水的流景：

(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。

习题图示

解：11〕以地面为基准，在截面1•一和2・2,之间列伯努利方程，有

□i2/2+pi/p4-gzi=U22/2+p2/p+gZ2+Shf

由题意得pl=p2，且川=0

所以2x(8m-2m)=u2/2+2

解得u=/s

23

qv=uA=/sxjtx2/4=2.28X10-m/s

2

(2)由伯努利方程，有u1/2+gzi=+gz2+Zht-

即U]2/2+gZi=7ll22+gZ2

由题意得Ul/U2=O2=

取微元时间dt,以向下为正方向

那么有ui=dz/dt

22

所以(dz/dt)/2+gzi=7(100dz/dt)/2+gz2

积分解得t=

3.9一锅炉通过内径为的烟囱解除烟气，排放量为3.5xl05m3/h,在烟气平均温度为260℃时，其平均密度为0.6kg/n?,

平均粘度为2.8xlOFpa.s。大气温度为20℃,在烟囱高度范围内平均密度为1.15kg/nA为抑制煤灰阻力，烟囱底

部压力较地面大气压低245Pa。问此烟囱须要多高？假设粗糙度为5mlm

解：设烟囱的高度为h,由题可得

4

u=qv/A=Re=dup/pi=7.58xl0

相对粗糙度为£/d=5mm/=1.429x10-3

查表得X=

所以摩擦阻力2%=丸9卷

建立伯努利方程有u12/2+p1/p+gz1=U22/2+p2/p+gZ2+Ehf

由题意得U|=U2»pi=po—245Pa,p2=p。一p%gh

即

(hxl.l5kg/m3x/s2-245Pa)/(/m3)=hx/s2+hx0.028/3.5mx()2/2

解得h=

用泵将水从一蓄水池送至水塔中，如图34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，进塔的管道低于塔内水面。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DNI50、长23m和DN100、长100m,不司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140m3/h,假设当地电费为元/

(kW.h),问每天泵须要消耗多少电费？：水温为25C,管道视为光滑管)

解：由题，在进水口和出水口之间建立伯努利方程，有Wc=gh+Iht

25c时，水的密度为/n?,粘度为0.9x103Pas

管径为100mm时u=

Rc=dup/n=5.48xl0\为湍流

查表得入=

管径为150mm时u=/s

Re=dup/|.i=3.66x105,为湍流

查表得X=2

泵的进水口段的管件阻力系数分别为：

吸滤底阀，=90。弯头，=管入口，=0.5

222

Shn=(+0.75x2++)x(/s)/2=/s

泵的出水口段的管件阻力系数分别为：

大小头，=;90。弯头，=；闸阀，=；管出口<=1

Zhf2=(I+0.75x3+++0.02x100/0.1)x(4.95m/s)2/2+(0.023x23/0.15)x(2.20m/s)2/2

=2/s2

2222222

Wc=gh+Lhf=/s+/s+60mx/s=917.49m/s=

WN=(%)x140m3/hx/m3=5.93x104W

总消耗电费为元/(kW-h)x24h/d=7U/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厚的一般砖砌成。其九值依次为1.40W/(mK),

0.10W/(m-IQa0.92W/(m・K)。传热面积A为Im?。耐火砖内壁温度为1000C,一般砖外壁温度为50℃。求：

(1)单位面积热通量及层及层之间温度；

(2)假设耐火砖及绝热砖之间有一2cm的空气层，其热传导系数为0.0459W/(m・C)。内外壁温度仍不变，问此时

单位面积热损失为多少？

解：设耐火成、绝热砖、一般砖的热阻分别为口、打、门。

(1)由题易得ri=—=----°5"：~-=0.357m2-K/W

21.4恤尸K

n=3.8m2K/W

2

r3=0.272-mK/W

AT,

所以q=--------------=2

彳+^+G

由题意得T)=1000℃

T2=T|-QRI=℃

T3=T1-Q(R1+R2)=℃

T4=50℃

(2)由题，增加的热阻为

r'=0.436m2K/W

q=AT/(口+>+门+r，)=:

某一①60mmx3mm的铝复合管，其导热系数为45W/(m.K),外包一层厚30mm的石棉后，又包一层厚为30mm的软

木。石棉和软木的导热系数分别为0.15W/(m-K)和0.04W/(m・K)。试求：

(1)如管内壁温度为“05℃,软木外侧温度为5℃,那么每米管长的冷损失量为多少？

(2)假设将两层保温材料互换，互换后假设石棉外侧温度仍为5C,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51、「m2、「m3

3

由题意有rmi=——mm=

rm2=-7x-mm=

rm3=八八mm=

,、b.b>“

(1)R/L=——!—+——=—+——1

2M%2叫“22叽％3

33030

K-m/W+K-m/W+K-m/W

2^x45x28.472^x0.15x43.282ix004x73.99

=3.73xl0-4Km/W+0.735Km/W+1.613Km/W

=2.348K-m/W

…AT

Q/L=-------

R/L

(2)R/L41Hl%

2M%29加2叽加

33030

Wm/K+W-m/K+Wm/K

2^x45x28.472/rx0.04x43.282^x0.15x73.99

=3.73x104K.m/W+2.758K-m/W+0.430K-m/W

=3.l89Km/W

AT

Q/L=~R1~L

用内径为27mm的管子，将空气从IOC加热到100C,空气流量为250kg/h,管外侧用120℃的饱和水蒸气加热(未液

化)。求所须要的管长。

解：以平均温度55c查空气的物性常数，得

53

X=0.0287W/(m-K)g=1.99x10Pascp=(kg-K)p=/m

由题意得u=QZ(pA)=/s

Re=dup/p=(1.99X10-5)=1.65xlO5

所以此流淌为湍流

Pr=NCjA=(1.99x10-5)=

a=0.023A/d-RePr=(m2-K)

△T2=110KAT!=20K

△Tm=(AT2-ATI)/In(AT2/AT1)=(110K-20K)/In(110/20)=

由热量守恒可得a7tdLATm=qmhCphATh

L=qmcPhATh/(andATnJ

=250kg(kg-K)x90K/[(m2-K)-n-]

在换热器中用冷水冷却煤油。水在直径为(pl9x2mm的钢管内流淌，水的对流传热系数为3490W/(m2.K),煤油的对

流传热系数为458W/(m2K),>换热器运用一段时间后，管壁两侧均产生污垢，煤油侧和水侧的污垢热阻分别为

0.0001761112.1</\¥和2.1</\¥,管壁的导热系数为45W/(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

11Z?1

—=一+—+一+r.+

K囚4%

=—!—m?.K/W+”丝m?.+J_m?•K/W+0.00026m2•K/W+0.000176m2•K/W

349045458

=2.95xlO-3m2K/W

K=(m2-K)

(2)产生污垢后增加的热阻百分比为

j+乙x]00%

0.176+0.26

x100%=17.34%

2.95-0.176-0.26

注：如不视为薄管壁，将有5%左右的数值误差。

在套管换热器中用冷水将100℃的热水冷却到50C,热水的质量流量为3500kg/h。冷却水在直径为(pl80xi0mm的管内

2

流淌，温度从20℃升至30℃。基于管外外表的总传热系数为2320W/(m.K)o假设无视热损失，且近似认为冷

水和热水的比热相等，均为4.18kJ/(kg.K).试求

(1)冷却水的用量；

(2)两流体分别为并流和逆流流淌时所须要的管长，并加以比较。

解：(1)由热量守恒可得qHKCPCATc=qmhCphATh

qmc=3500kg/hx50℃/10°C=17500kg/h

(2)并流时有AT2=80KATI=20K

M-A7；80K—20K

43.28K

1卢

△7；20

由热量守恒可得KAAT,n=qmhCphATh

即KirdLATm=qnihCphATh

L二%~防△方=3500依/〃x4.18〃/(依-K)x50K=3

-K/rdAT；-2320W/(如•K)•万•0.18巾43.28K-,加

逆流时有△TI=30K

M—A7；_70K30K

=47.21K

Ain四

30

闩匕旦q,*2h3500依/力X4.18。/(依K)x50K

I可上得Lz=----1-----=-----------：----------------------=3.28/w

2

Knd^rm23201V/(7W•K)•4•0.18m•47.2IK

比较得逆流所需的管路短，故逆流得传热效率较高。

火星向外辐射能量的最大单色辐射波长为。假设将火星看作一个黑体，求火星的温度为多少?

2.9x10—32.9x10-3

解：由X1nT=2.9xl()F得T==219.70K

413.2x10-6

假设将一外径70mm、长3m、外表温度为227c的钢管放置于:

(1)很大的红砖屋内，破墙壁温度为27C；

(2)截面为0.3x2的砖槽内，砖壁温度为27℃。

试求此管的辐射热损失。(假设管子两端的辐射损失可无视不计)补充条件：钢管和砖槽的黑度分别为和。

444

解：(1)Qi2=Ci2912A(TI-T2)/100

由题有0-2=1，CI-2=EICO，£1=

444

QI-2=£ICOA(TI-T2)/100

=(m2-K4)x3mxx7cx(SOCT^-aOC^K4)/1004

=1.63x1gw

444

(2)QI-2=CI-2(PI-2A(TI-T2)/100

由题有(pl-2=1

Ci-2=C(x/[l/ei+AI/A2(1/82-1)]

444

Q1-2=C(>/[1/E|+A|/A2(1/82-1)]A(TI-T2)/100

2444444

=(m-K)+(3x0.07x7(/0.3x03x3)(-1)]x3mxxKx(500K-300K)/100

=1.42x1gw

第五章质量传递

5.2在总压为2.026xl05Pa、温度为298K的条件下，组分A和B进展等分子反向扩散。当组分A在两端点处的分压分

5582

别为pA.i=0.4x)0Pa和pA.2=0.1xl0Pa时，由试验测得k°G=1.26x10-kmol/(m-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NAO

解：由题有，等分子反向扩散时的传质通量为N\=k以PA,「PA.2)="A?)

RTL

单向扩散时的传质通量为七(PA,「PAJ=

NA=2嚅:丁J

所以汽八二磺(外」一〃42)上

又PB,2-PB.I1.75xlO5Pa

ln(%,2/%j)

52

即可得kG=k,Q''=1.44x10-mol/(m-s-Pa)

PBM

NA=%(PA「PA,2)=0-44mol/(m2-s)

浅盘中装有清水，其深度为5mm，水的分子依靠分子扩散方式渐渐蒸发到大气中，试求盘中水完全蒸干所须要的时

间。假设扩散时水的分子通过一层厚4mm、温度为30℃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=2/h.水温可视为及空气一样。当地大气压力为1.01xl()5pa。

解：由题，水的蒸发可视为单向扩散NJABMPA厂PA,O)

RTPB#

30c下的水饱和蒸气压为4.2474x103门,水的密度为/n?

故水的物质的量浓度为995.7x1(?/18=0.5532x105mol/m3

2

30℃时的分子扩散系数为DAB=/h

3

pA.i=4.2474xl0PapA.o=O

PB.O-PB,i=0.9886xl05Pa

P府

\"PBMPB)

又有NA=C水V/(A-t)(4mm的静止空气层厚度认为不变)

所以有C4；V/(A-1)=DABP(PA.i—PA,0)/(RTpB.mZ)

可得t=

故需小时才可完全蒸发。

5.5一填料塔在大气压和295K下，用清水汲取氨一空气混合物中的氨。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6.6xlO^N/m\水面上氨的平衡分压可以无视不计。氨在空气中的扩散系数为

0.236x10-W/so试求该点上氨的传质速率,

解：设PB/，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

PB.2-PB.I

由题意得P.=0.97963xlO5Pa

Binln

(PB.2/PBj)

NA=黑B丁j=-6.57x10-mol/(m2.s)

5.6始终径为2m的贮槽中装有质量分数为的氨水，因无视没有加盖，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l.OlxlCTpa、293K下，氨的分子扩散系数为ISxloq^/s,计算12h中氨的挥发损

失量。计算中不考虑氨水浓度的变更，氨在20℃时的相平衡关系为P=2.69xlO\(Pa),x为摩尔分数。

解：由题，设溶液质量为ag

那么，氨的物质的量为，总物质的量为(/I8+/I7)mol

0.1a/17

所以，氨的摩尔分数为*==0.1053

0.9a/18+0.1a/17

故，氨的平衡分压为p=0.1053x2.69xl05Pa=0.2832xl05Pa

5

即有pA,i=0.2832xl(>PaPA.o=O

PB.O-PB,i=0.8608xlO5Pa

ln(PB.o/PB.i)

DABP(PA「PA.O)

所以=4.91x10-2mol/(m2.s)

RTPB.L

n=N「史-=6.66x103moi

A4

5.9在稳态下气体A和B混合物进展稳态扩散，总压力为L013xl(rPa、温度为278K。气相主体及扩散界面S之间的

垂直间隔为，两平面上的分压分别为PAiTBdxiyPa和PA2=0.67xl()4Pa。混合物的扩散系数为1.85xl()-5m2/s,试

计算以下条件下组分A和B的传质通量，并对所得的结果加以分析。

(1)组分B不能穿过平面S；

(2)组分A和B都能穿过平面S。

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=PB.2=P-PA.2=

DAB=1.85xlOsm7s

2

NA=D，BP(PAB-PA,2)=596x1()7mol/(m•

A

RTpB.mL/')

(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

「42

NA=DAB(PAPA,2)=536X1O_mol/(m-s)

可见在一样条件下，单向扩散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听从牛顿公式

的最小颗粒直径(空气的密度为/nP,黏度为1.81xlO-5pa.s)。

解：假设颗粒沉降位于斯托克斯区，那么颗粒直径最大时，&甲=细叱=2

所以d.=3，代入数值，解得d〃=7.22xl(T'm

,弧4-P)g「

同理，假设颗粒沉降位于牛顿区，那么颗粒直径最小时，凡尸=2四=100。

所以4=1000，匕，同时吃=1.74®

所以0=32.3,代入数值，解得4，=1.51xl(T3m

6.6落球黏度计是由一个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确定间隔所须要的时

间，即可以计算出液体黏度。如今钢球直径为10mm,密度为7900kg/nR待测某液体的密度为1300kg/nR钢球

在液体中下落200mm,所用的时间为，试求该液体的黏度。

解：钢球在液体中的沉降速度为勺=L/s=200x10-3/9.02=0.022m/s

假设钢球的沉降符合斯托克斯公式，那么

(7900-1300)x9.81x(10xl0-3)2

4-------------=--------------------------------=16.35Pas

18618x0.022

队”n%dP0.022X10X10-3X1300八八「。皿几十.

检验：Re=-----=----------------------=0.017<2,假设正确。

0//16.35

6.7降尘室是从气体中除去固体颗粒的重力沉降设备，气体通过降尘室具有确定的停留时间，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,密度为的3,黏度为3.0xl0-5pa.s,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

习题图示

解：设降尘室长为1，宽为b,高为h,那么颗粒的停留时间为4=//%,沉降时间为，沉=力//，当幅2,沉时,

颗粒可以从气体中完全去除，％=4元对应的是可以去除的最小颗粒，即%

因为"广翁所以",吟=舞脸=孩=0.6向s

假设沉降在层流区，应用斯托克斯公式，得

J18小4_]18x3x10-5x0.6

"pmin在⑵-同=19.81x(4500—0.6)8.57x10~5m=85.7pm

检验雷诺数

Ddputp8.57x10-5x0.6x0.6,人尸、右右

Rer=-y-=------荻谈------=1.03<2,在层流区。

所以可以去除的最小颗粒直径为

6.8承受平流式沉砂池去除污水中粒径较大的颗粒。假设颗粒的平均密度为2240kg/m3,沉淀池有效水深为，水力停留

时间为Imin,求可以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

1.2xlOTa-s）o

解：可以去除的颗粒的最小沉降速度为％沉=L2/60=0.02mzs

假设沉降符合斯克托斯公式，那么ut=

18〃

18xl.2xl0~3x0.02

所以dl.SSxlO^m

Pp)g^(2240-1000)x9.81

…"陷01.88x10^x0.02x1000

=3.13>2,假设错误。

检验Re=-------1.2x10-3

4

\（PP-p}gdPpRe?

假设沉降符合艾伦公式，那么ut=0.27j^—匕

P

所以dpi

2,12xIQ-4x0.02x1OOP

检验Re=3.5,在艾伦区，假设正确。

p1.2x10-3

所以可以去除的颗粒最小粒径为2.I2xlO-4m.

6.10用多层降尘室除尘，降尘室总高4m,每层高，长4m,宽2m,欲处理的含尘气体密度为1kg/m3,黏度为3x10叩@$

尘粒密度为3000kg/m3,要求完全去除的最小颗粒直径为20pm,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

(Pp-p)gdj(3000-l)x9.81x(20xl0-6)2

18//-18x3x10-

检验”等=1x2.0x10-5x0.0218

=0.0145<2,假设正确

3xl0-5

降尘室总沉降面积为A=20x4x2=16（）m2

所以最大处理流量为外=160x0.0218=3.488nP/s

6.11用及例题一样的标准型旋风别离器搜集烟气粉尘，含粉尘空气的温度为200℃,体积流量为3800m3/h,粉尘密度

为2290kg/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,200c空气的密度为0.746

3

kg/m，黏度为2.60x10-5pa-s）o

解：标准旋风别离器进LI宽度3=0/4=0.65/4=0.1625m,

进口高度4=。/2=0.65/2=0.325m,

进口气速场=%/班,=(3800/3600)/(0.1625x0.325)=19.99m/s

所以别离粉尘的临界直径为

/9x2.60xl0-5x0,1625

=7.27xl0-6m=7.27pm

V3.14x19.99x2290x5

体积流量为lm3/s的20℃常压含尘空气，固体颗粒的密度为1800kg/nV（空气的密度为/m3,黏度为1.81xlO-5pas）<>

那么

(1)月底面积为60m2的降尘室除尘，可以完全去除的最小颗粒直径是多少？

(2)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

u,=—=—=0.0167m/s

A60

假设沉降符合斯托克斯公式，可以完全去除的最小颗粒直径为

h8xl.81xlQ-5xQ.Q167

=1.76xl0-5m=17.6jim

p.min\(1800-1.205)x9.81

1.205x1.76x10-5x0.0167

检验：Re」*'==0.064<2,假设正确。

1.81xlO-5

(2)标准旋风别离器

进口宽度B=0/4=0.6/4=0.15m进口高度％=Q/2=0.6/2=0.3m,

进口气速=qv/Bhj=1/(0.15x03)=22.22m/s

===224

别离因数K,^"fcB9.81x0,6x0.375

g2

BI9xl,81xlQ-5xOJ5

临界粒径4==6.24x10-6m=6.24|im

F/V-Y3.14x22.22x1800x5

/1.81X10-5X07

分割直径4。0.27x=4.45x10^01=4.45^11

V1800x22.22

水力旋流落的直径对离心力的影响和离心机转鼓的直径对离心力的影响是否一样?

解：对旋流别离器，离心力「=根”，进口流速不变，离心力及直径成反比，所以增大直径，离心力减小。

对离心机，离心力耳=机%/,转速不变，离心力及直径成正比，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=6xlO-5A2r

式中：I的单位为s

(1)假设30min内获得5m3滤液，须要面积为？的滤框多少个？

(2)求过滤常数K,qe,teo

V2+V=6xlO-5A2r

解：(1)板框压滤机总的过滤方程为

在，=30x60=1800;内，V=5m3,那么依据过滤方程52+5=6x10-5A2x1800

求得，须要的过滤总面积为A=16.6711?

所以须要的板框数n=3包=41.675«42

0.4

(2)恒压过滤的根本方程为丫2+2°=必2/

及板框压滤机的过滤方程比较，可得K=6xl0-5m2/s

V,=0.5m3,q=^==O.O3m3/m2

'eA16.67

2

=0.03

-F-6xl0-5=15s

(为过滤常数.及q,相对应.可以称为过滤介质的比当量过滤时间..=生