化工原理 习题答案 (管国锋 第三版) 第2、3章 流体输送机械、颗粒流体力学基础与机械分离_第1页
化工原理 习题答案 (管国锋 第三版) 第2、3章 流体输送机械、颗粒流体力学基础与机械分离_第2页
化工原理 习题答案 (管国锋 第三版) 第2、3章 流体输送机械、颗粒流体力学基础与机械分离_第3页
化工原理 习题答案 (管国锋 第三版) 第2、3章 流体输送机械、颗粒流体力学基础与机械分离_第4页
化工原理 习题答案 (管国锋 第三版) 第2、3章 流体输送机械、颗粒流体力学基础与机械分离_第5页
已阅读5页,还剩18页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

化工原理第二章流体输送机械

2-1某盛有液体的圆筒容器,容器轴心线为铅垂向,液面水平,如附图中虚

线所示。当容器以等角速度①绕容器轴线旋转,液面呈曲面状。试证明:

①液面为旋转抛物面。

②H=2反。

P=P/限-T——Z1

③液相内某一点(r,z)的压强L2g」。式中p为液体密度,

解:题给条件下回旋液相内满足的一般式为

P+p-gz-r2=C(常量)

取圆柱坐标如图,当Z=O,LO,P=Po,・・・C=Po

故回旋液体种,一般式为p+pgz-亭/=〃0

①液面为P=Po的等压面

心"-岑户=0,Z=上尸,为旋转抛物面

22g

②H=竺R2

2g

又兀•R,〃o=1Z27r•rdr=「r^dr=""—

JogJ。4g

AH=2ho

③某一点(r,Z)的压强P:

222

P=Po_p.gh+^~产=6+qg(一一一Z)

22g

2-2直径().2m、高().4m的空心圆桶内盛满水,圆筒定该中心处开有小孔通

大气,液面与顶盖内侧面齐平,如附图所示,当圆筒以800「pm转速绕容器轴心

线回旋,问:圆筒壁内侧最高点与最低点的液体压强各为多少?

解P+p.gz-彳-尸=C

取圆柱坐标如图,当Z=O,r=O,P=Po,・・・C=Po

故回旋液体种,一般式为p+p•gz-

B点:Z=(),r=R=().lm,

2224

PR-P[}=^-R=^-(—2^-)X0.1=3.51X10PW

。2260

C点:Z=-0.4m,r=0.1m,

7P心2

Pc-Pi)=-p-8Z+^-r

=-1000x9.8lx(-0.4)+^2(驷2/r)2xO.l2=3.90X104P67

260

2-3以碱液吸收混合器中的CO2的流程如附图所示。已知:塔顶压强为0.45at

(表压),碱液槽液面与塔内碱液出口处垂直高度差为10.5m,碱液流量为

10m3/h,输液管规格是(p57x3.5mm,管长共45m(包括局部阻力的当量管长),

碱液密度。=1200检/掰⑶,粘度〃=2cF,管壁粗糙度£=0.2活心。试求:①输送

每千克质量碱液所需轴功,J/kgo②输送碱液所需有效功率,Wo

解:①Ws=gh+^^-+(A^-v\)—J/Kg

pcl2

10/

;(0.050)2

4

R=Q-Q50X1.41X1200=423X1()4

e2x10-3

%=(I%。=4x10",查得义=o031

・Wnoinv0.45X9.81X10445,1.412®“

・.W=9.81xl0.5+------------------------+(0.031---------+1)---------=168.5J/口

512000.0502

②N,=%W,=x1200x168.5=561.7W

53600

2-4在离心泵性能测定试验中,以20C清水为工质,对某泵测得下列一套数

据:泵出口处压强为1.2at(表压),泵汲入口处真空度为220mmHg,以孔板流量

计及U形压差计测流量,孔板的孔径为35mm,采用汞为指示液,压差计读数

R=850M孔流系数I=053,测得轴功率为i.92kW,已知泵的进、出口截

面间的垂直高度差为0.2m。求泵的效率不

解乩=(Z,-4)+X=0.2+L2X9.81X1。4+220X133.3=]5m

y,4:G・2("MgR/(O.O35)2xO.63x2(13・6-1)x9.81x0.85

4p41

=8.79x10-3〃3s

33

M=VPgHe=8.79xIO"*iox9.81x15.2=1.31x10W

〃=%,『%92=68.2%

2-5IS65-40-200型离心泵在花=1450^冽时的,,扬程〜流量,,数据如下:

Vm3/h7.512.515

Hem13.212.511.8

用该泵将低位槽的水输至高位槽。输水管终端高于高位槽水面。已知低位槽水面

与输水管终端的垂直高度差为4.0m,管长80m(包括局部阻力的当量管长),

输水管内径40mm,摩擦系数儿=0.02。试用作图法求工作点流量。

解:管路特性曲线:

8A

旦=40+

H"H°+病/*

将流量的单位改为//〃,以V表示以便同泵的特性出钱一致,则:

H'=4.0+1.29x105(-^)2=4.0+0.0995V2

,3600

“H;〜V”计算数据结果列于下表

Vm3/h7.512.515

[解]并联:扬程H«井=45-9.2x1()5(6.5x10%)2=35.3,〃

……管路特性方程:H;=13+K(6.5x10-3)2,

•・•Hc=35.3m...K=528x1()5

52

串联:Hc;h=2(45-9.2xlOVs)

7/;=13+5.28X105V/

令”,T解得V.=5.70X10-3〃?3/S

e,中cJs

2-9承第5题,若泵的转速下降8%,试用作图法画出新的特性曲线,并设

管路特性曲线不变,求出转速下降时的工作点流量。

[解]设原来转速为n,后来转速n=0.92n,前后各有关参量的关系为:

2

V/V^n/n,He/He=(n/n)

可由原来的(Hc,V)数据一一对应算出新转速时的(HlV,)数据,如下表

所示:

Vm3/h7.512.515

转速n

Hcm13.212.511.8

V,m3/h6.911.513.8

转速n

Hem11.1710.589.99

管路特性曲线:

由He=4.()+0.()995V2m,(V—m3/h),可得〔VH”),数据如下:

(6.9,8.74),(11.5,17.16),(13.3,22.9)

由计算机作图得,工作点V=8.4m3/h

2・10用离心泵输送水,已知所用泵的特性曲线方程为:七二36-0.02,。

当阀全开时的管路特性曲线方程:々'=12+0.06〃(两式中He-m,

V-m3/h)o问:①要求流量12m3/h,此泵能否使用?②若靠关小阀的方法满足

上述流量要求,求出因关小阀而消耗的轴功率。已知该流量时泵的效率为0.65。

解:(l)He=36—0.02\'2

H;=l2+0.06V2・.・Hc=Hc',解得V=17.3n?/h/.适用

(2)当V=12m3/h.\He=36-0.02xl22=33.12m,H;=12+0.06V2=12+

0.06x122=20.64m

2-11用离心泵输水。在n=2900r/m心时的特性为He=36—0.02V2,阀全开

3

时管路特性为He,=12+0.06V2(两式中He、He-m,V-m/h)o试求:①泵的最

大输水量;②要求输水量为最大输水量的85%,且采用调速方法,泵的转速为

多少?

2

解:(1)He=36-0.02V

He=12+0.06V2VHe=He\解得V=17.3m3/h

(2)V=0.85V=l4.7m3/h,令调速后转速为nr/min

H=()2HV'=

泵:(29002/ir)H=36-0.02x(29002/n2)V2

,\H=36xn2/(29002)-0.02V'2

当V=14.7m3/h

贝ijH=(n2/29002)x36-0.02x14.72

2

He=12+0.06V'2=12+0.06x14.7=24.97m

由He=Hc,解得n=2616r/min

2-12用泵将水从低位槽打进高位槽。两槽皆敞口,液位差55mo管内径

158mm。当阀全开时,管长与各局部阻力当量长度之和为1000m0摩擦系数0.031。

泵的性能可用He=131.8—0.384V表示(He--m,V-m3/h)o试问:①要求流量为

H0m3/h,选用此泵是否合适?②若采用上述泵,转速不变,但以切割叶轮方法

满足UOm,/h流量要求,以D、D分别表示叶轮切割前后的外径,问D'/D为多

少?

解:(1)管路He=Ho+KV?

252

=Az+[8X(l+Ele)/(7rgd)]Vs-55+2.601x104Vs2=55+0.00201V

252

=55+(8x0.031x1000/(nx9.81x().l58)]Vs

由He=131.8-0.384V

23

Hc=55+0.00201V得V=122.2mVh>110m/h/.适用

(2)H=(D/D)2H'V=(D/D)V'

切削叶轮后:(D/D*)2H=131.8-0.384(D/DW

即H'=(D'/D)2X131.8-0.384(D7D)V'

V=110m3/h时,

H=(D/D)2X131.8-0.384(D/D)V=(D/D)2X131.8-0.384(D/D)xl1()

=I31.8(D7D)2-42.24(D7D)

2

Hc=55+0.00201V'2=55+0.00201x110=79.32m,

由He=H',解得D'/D=0.952

2-13某离心泵输水流程如附图示。泵的特性曲线方程为:He=42-7.8x10,2

(He-m,V-m3/s)o图示的p为Ikgf/cnH表)。流量为12L/s时管内水流已进入阻

力平方区。若用此泵改输p=1200kg/m3的碱液,阀开启度、管路、液位差及P值

不变,求碱液流量和离心泵的有效功率。

习题2・13附图

解:p=lkgf/cm2=9.807x104PaV=12L/s=0.012m3/s

2422

管路He=H0+KV=10+(9.807x10)/(9.807x1000)+KV=20+Kx0.012

乩=42—7.8x104x0.0122=30.77m丁He二HjK=7.48x104

,・•改输碱液阀门开度、管路不变.•.K=7.48xl()4不变

24

管路:Hc=Az+p/(pg)+KV=10+9.81x10/(9.81x1200)+7.48、104V2

=18.33+7.48X104V2

42

泵He=42-7.8x10VVHC=HC',解得:V=0.0124m3/s

4242

;He=42-7.8x10V=42-7.8X10x0.0124=30.0m

3

Ne=HegVp=30.0x9.81xO.Ol24x1200=4.38x10W

2-14某离心泵输水,其转速为290()r/min,已知在本题涉及的范围内泵的特

性曲线可用方程He=36-0.02V来表示。泉出口阀全开时管路特性曲线方程为:

3

He=12+().05V2(两式中He、He—m,V—m/h)o①求泵的最大输水量。②当

要求水量为最大输水量的85%时,若采用库存的另一台基本型号与上述泵相同,

但叶轮经切削5%的泵,需如何调整转速才能满足此流量要求?

解:⑴由Hc=36-0.02V

He,=12+0.05V2令He=He'解得v=21.71m3/h

⑵D'/D=0.95V=0.85V=0.85X21.71=18.45mVh

.•.另一泵:Hc=36x0.952-0.02x0.95V=32.49-0.019V

调整转速后:He=32.49(n/2900)2-0.019(n/2900)V

=32.49(n/2900)2-0.019(n/2900)x18.45

=32.49(n/2900)2-0.35l(n/2900)

2

又Hc=l2+0.05V2=12+0.05x18.45=29.02m,

由He=He解得:n=2756r/min

2-15离心泵输水流程如图示。水池敞口,高位槽内压力为0.3at(表)。该泵

23

的特性曲线方程为:He=48-0.01V(H^-m,V—m/h)o在泵出口阀全开时测得

流量为30n?/h。现拟改输碱液,其密度为1200kg/m3,管线、高位槽压力等都不

变,现因该泵出现故障,换一台与该泵转速及基本型号相同但叶轮切削5%的离

心泵进行操作,问阀全开时流量为多少?

解:p=0.3at=2.94xl04Pa

2422

管路Hc'=Az+p/(pg)+KV=20+2.94x10/(9.81x1000)+KV=23+KV

322

V=30m/h时He=48-0.01V=48-0.01x30=39m

管路He=23+0.0178V2

2222

泵:HC=48X(D7D)-0.01V=48X0.95-0.01VM3.32-0.01V

改泵后管路:He=Az+p/(pg)+KV2=20+2.94x104/(9.8lx1200)+0.018V2

=22.5+0.018V2

22

由:He=43.32-0.01V和Hc=22.5+0.018V联立解得V=27.3m3/h

2-16以IS100-80J60型离心泵在海拔1500m高原使用。当地气压为

8.6mH2Oo以此泵将敞口池的水输入某设备,已知水温15C。由管路情况及泵的

性能曲线可确定工作点流量为60m3/h,查得允许汽蚀余量△!!允=3.5m。己算得

汲入管阻力为2.3mH2O。问:最大几何安装高度是多少?

3

解:已知Po=8.6mH2O,查表15c清水:p=9999kg./m,Pv=1705.16Pa

1705.16

Hf,07-Ah,免=8.6—2.3—3.5=2.63/«

g.max999x9.81

2-17100KY100-250型离心泵,Po=8.6mH2。,水温15C,将水由低位槽汲入

泵,己知工作点流量为lOOm'/h,查得[Hs]=5.4m,汲水管内径为100mm,汲水管阻

力为5.4mH2。。求H&max

解:允二["s〕T°+S24+|-^———

P'8Pg

=5.4-10.33+0.24+8.6-1705.16/(999x9.81)=3.97m

100/3600

%=3.54m/s

-(0.10)2

4

2

1/2Q54

*2=k寸工%=3.97--5,4=-2.3。加

2-18大气状态是IOC、750mmHg(绝压)。现空气直接从大气吸入风机,然

后经内径为800mm的风管输入某容器。已知风管长130m,所有管件的当量管长

为80m,管壁粗糙度”O.3mm,空气输送量为2xl()4m3/h(按外界大气条件计)。该

容器内静压强为1.0xl()4pa(表压)。现库存一台9-26型No.8离心式风机,

3

2900rpm,当流量为21982m/h,HT=1565mmH2O,其出风口截面为

(0.392x0.256)0?。问:该风机能否适用?

解:大气:t=1()°。,4=750〃"〃"双绝),/=75;;;;3;;29=1?3Kg/〃5

风量:丫=2乂1()4加3/万(按夕0计),W=2x104x1.23=2.46x104Kg/h

45

8=1.0xl0P〃(表)=1.10x105尸。(绝),/z=i.77xl0-Pas

计算耳:(按10°C等温过程计算)

G=2.46x10』/[3600xU/4)x0.82]=1359Kg/(s,m2)

R=dG/〃=0.80x13.59/(1.77x10〉)=6.14x10、

£/d=0.3/800=3.75x104S得4=0.0168

计算式:G2Ln^-=P1~P]+2—=0(P,V,=RT/H)

P22P2V22d

13.592P,+-F+().()1682—59?=°

l.lOxlO52x8314x283/292x0.80

经试差,得B=1.103xl()5p4(绝)

2

要求的H.=(7>-/>)+G/(2p0)

[2.46x104/(3600x0.392x0.256)]2

二(1.103x1()5—750x133.3)+

2x1.23

4

=1.221x10Pa=1245mmH2O

折合到标准状态。=1.20&/加3)

4

V=2x10加3/〃〃/.VT=1245x1.2,0/1.23=121AmmH.O

库存离心式风机,〃=29OO/P/77,当V=210892///h,H7标=1565m〃"O,适用。

2-19离心式风机输送空气,由常压处通过管道水平送至另一常压处。流量

6250kg/ho管长1100m(包括局部阻力),管内径0.40m,摩擦系数0.0268。外界气

压Ikgf/cm?,大气温度20℃。若置风机于管道出口端,试求风机的全风压。[提

示:1.风管两端压力变化(pLP2)/pi<20%时,可视为恒密度气体,其PM值按平

均压力(PI+P2)/2计算。2.为简化计算,进风端管内气体压力视为外界气压。3.管

道两端压差<104Pa]

解:以下以H表示管路的压降(pi—P2)。

,:pm=[po+(po-H)]/2=po—H/2

pin=pnrM/(RT)=(po—H/2)M/(RT)

2

/.H二九(l/dXl?⑵pin=K(l/d)(pmU)/(2pm)

222

=XIW/{[(7r/4)d]2dpm)

225

=8XlWRT/[7td(p0-H/2)M]

令C=8XlW2RT/(7c2d5M)

2

则上式为H-2poH+2C=O

其中C=8x0.0268x1100X(6250/3600)2X83I4X293.2/(K2X0.405X29)=5.912X108

248

由H-(2x9.81x10)H+(2X5.912x1())=O解得H=6222Pa

校核:H/pk6222/(9.81x104)=0.063v0.20,把气体密度视为常量是可以的,

则风机的全风压H全=H=6222Pa

2-20离心泵、往复泵各一台并联操作输水。两泵“合成的”性能曲线方程为:

He=72.5-0.00188(V-22)2,V指总流量。阀全开时管路特性曲线方程为:He=

51+KV2J两式中:j^、He-mH20,V-L/s)o现停开往复泵,仅离心泵操作,阀

全开时流量为53.8L/S。试求管路特性曲线方程中的K值。

2

解:只开离心泵时He=72.5-0.00188V

V=53.8L/s时乩=72.5-0.00188V2=72.5—0.00188x53.82=67.06m

He=51-i-KV2=51+KX53.82

2

He=He'K=0.00555m/(L/s)

化工原理第三章颗粒流体力学基础与机械分离

3-1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和形状系数犷的计

算式。

[解](。)丁(]/6)4'=erdev=(6/乃)%

兀・此乃(6/乃)%・力/心%

^=—r-=——=(乃/6)/3

6cr

(力)=(4/4以2〃.・.〃|=[(3/2)/川%

万[(3/2)/川%(18加)/

W=-----------;-------=---------

2(兀Id)d~+7i-dh2h+d

3-2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二5mm,

直径直3mm的正圆柱,床层高度为0.80m,床层空隙率£=0.52、若以latm,25℃

的空气以0.25加/s空速通过床层,试估算气体压降。

4“=[(3/2)/川&〃=(18力广)/(2%+〃)

:2-d(..=3dh/(2h+J)=3x3x5/(2x5+3)=3A6mrn

空气(k///n,25℃):p=l.l85必/"J,〃=1.835x10-5Pas

[解]圆柱体:

按欧根公式计算压降(Re'=19.44>2)

M〃=〃150x(>')〃:+i.75x匕旦.互匚]

£3(〃,力2/w.de.\,

(1-0.52)21.835xlO-5x0.25।.1-0.521.185x0.25

=0.801150x-------;—x----------------——+1.75x--------x--------------

0.523(3.46x10-3)20.5233.46xlO-3r

=177.7&

3-3拟用分子筛固体床吸附氯气中微量水份。现以常压下20℃空气测定床

层水力特性,得两组数据如下:

空塔气速0.2网,,床层压降14.28mmH20

0.6•93.94mmH2O

试估计25℃、绝对压强1.35atm的氯气以空塔气速0.40徵"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"二)014。,3.92侬/溶3

[解]常压下,20°C空气:0=1.20Kg/〃亡〃=o.()i&E

欧根公式可化简为

△尸=+B・夕•/(A,B为床层结构参量,为常量。)

试验条件:14.28=Ax0.018x0.20+BxI.20x0.22-------①

93.94=Ax0.018x0.60+1.20x0.62-------②

联立①②式,解得:A=16013=177.4

2

氯气:△尸=1601X0.014x0.40+177.4x3.92x0.4=1202mmH2O

3-4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:0.5〜0.7mm,12%;0.7〜1.0mm,25.0%;1.0〜1.3,45%;1.3〜1.6mm,10.0%;

1.6-2.Omni,8.0%(以上百分数均指质量百分数)。颗粒密度为1875依/小。

固定床高350mm,截面积为314nM。床层中固体颗粒的总量为92.8g。以20c清

水以0.040冽/s空速通过床层,测得压降为677mn.H,.O,试估算颗粒的形状系数歹

值。

解:£=1-(92.8/1.875)/(35x3.14)=0.550(体积均按刖3计算)

i0.120.250.450.100.08

---=-----+-----+-----+------1d=1.0()〃2"7

dm0.60.851.151.45---1.8m

20%水:〃=1位,可设采用康尼方程丝=5.0、(上)2乂空*1.〃.〃

L必£

677x9.81_,6、2(1-0.55)2

即011--------=5.0nx(----------)Xx().0()1x0.040

0.35-X0.0010.55,

:7=0.68

校印恐方嗤端田32

适用欧根公式匕=150x(1-£)pu

+1.75x二x

L£d〃V

2

FIII677x9.81(1-0.55)x0.00lx0.04…1-0.55IO,x0.04

即--------=15()x-------/--------------+1.75x------------------

0.350.553(^X0.001)20.553“X0.001

经试差,解得:〃=0.851

y/dpit0.85lx0.001xlO3x0.04

校核R;=ltl'—=------------------------=12.z6<400

6(1—£)月6x(1-0.55)x0.001

二.计算有效

3-5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0.20X0.20X0.025m。已知悬浮液中每n?水带有45kg固体,固体密度为

1820依/冽)当过滤得到20升滤液,测得滤饼总厚度为24.3mm,试估算滤讲的

含水率,以质量分率表示。

阙:设滤饼空隙率加做物料衡算得:翁喘焉焉翳一

解得:£=0.479

二滤饼含水率二际焉篙喘E=0336V水/依滤饼

3-6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

滤机中做恒压过滤实验,总过滤面积为0.080nA压差为3.0atm测得过滤时间

与滤液量数据如下:

过滤时间/min:1.202.705.237.2510.8714.88

滤液量/L:0.701.382.252.693.644.38

试计算过滤常量K,以冽2/s为单位,并计算表,以也7加2为单位。可采用由

―+2北

积分式/+2效*=导出的》一,三求K与失。

[解]为便于直接使用题给数据:改用

T/V=V/(A2K)+2匕/(TK)式计算。

以y代替T/V,如代替%。代替2匕,/吠用,用最小二乘法计算,

组别XiYi(x,-x)2(Xy-XXX-?)

10.701.7143.2651.442

21.381.9571.2700.625

32.252.3240.0660iO.0483

42.692.6950.03350.0335

53.642.9861.2840.537

64.383.3973.5081.658

Z15.0415.0739.4274.344

5=gX,/〃=15.04/6=2.507,1=15.073/6=2.512

V(Xf.-X)(yz-y)4344--

b=——_==0.461a=y-bX=2.512-0.461x2.507=1.356

Z(X「X)9.427

y=«/2Z?=1.356/(2x0.461)=1.47Z=1.47xl0-3m3

q=匕/A=1.47x1。3/0.080=0.0184/n3/m2

242

K=1他•笳)=]/(0<46]*0.0802)=338.9//(min-m)=5.65xlO^/n/s

3-7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M二8.23x10-5//s,滤布阻力北二2.21x10-3活3/小,每皿3滤饼

中含485kg水,固相密度为2100根/溶3,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0.4》每次过滤到滤饼厚度达30nmi

便停止过漉,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:

K=8.23x10-5/s,q=2.2lxIO-3//m2,滤饼空隙稔=435/1o。。=0.485

设1疝滤饼对应的滤液量为<〃之由物料横兑得:

(1-0.485)x2100_0.075X=12.85团3滤液/〃/滤饼

485+1000X-1-0.075

①叶滤机过滤:(以一只滤叶的单侧面为其准)

过滤终了时,q=().4x0.030x12.85/0.4=().3855〃//〃/

♦;q2+2qq=K-WO.38552+2x0.3855x2.21x10-3=8.23xlO5r

/.每批过滤时间汇=1826s=30.4min

②洗涤时间:

过滤终了式的过滤速度(黑)EK8.23x10-

2(4+必)-2(0.3855+0.00221)

=1.06x10-4nr/(s•m2)

O.lxQ.3855

洗涤时间%=q”.=363.7s=6.06min

1.06x10-4

(dqldr)E

3-8某悬浮液用叶滤机过滤,已知洗涤液量是滤液量的0.1倍(体积比),

只滤叶侧面积为0.4:经过小试测得过滤常数K=8.23X10,2/S,不计滤布阻

力,所得滤液与滤饼体积之比为12.85n?滤液/of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:过滤:q?=K.tF:.7F=(//K

2

洗涤:rw=Jq/(K/2q)=(q/K)x2J

最大生产率原则:rF-T-rw=rD

^q\\+2J)/K=iD

代入数据:匕2/(8.23XX10-5)]X(1+2X0.1)=20X60:.q=0.2869m\m2

533

/.GIIlax=0.2869x2x().4/(2x2()x60)=9.56xlO-m/s=0.3442m/h

每批过滤最大滤饼厚度=(30/0.3855)x0.2869=22.3mm

或由每加3滤饼对应的12.85/滤液算出:3=0.2869/12.85=0.0223=22.3〃〃〃

3-9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:

L+30xq=300x~其中夕一£*2,汇_1nl-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:①每一循环中每而过滤面积所得滤液量?②过滤后再用

相当于滤液总量的1/5水进行洗涤,洗涤时间为多少?

解:①:q2+30q=300T

322

/.qe=15m/mK=300m/min

恒速过程q/+q@=(K/2)口

.*.qi=20.9m3/m?

恒压过程(q>—q/)+2q<q—q1)=K(T—tJ

q=60.7m7m::

②m7(m2•min)

min

3-10用某板框压滤机恒压过滤,滤框尺寸为810X810X25!^。经过小试测

得过滤常数K=&23X10"〃2/S,北=2.21x10-3制3加2,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:①每批过滤时间?②若

以清水洗涤流饼,洗涤水用量为滤液的1/10,洗涤压差及水温与过滤时相司,

求过滤时间?③若整理、装卸时间为25分钟,求每只滤框的生产率?

[解]①每批过滤时间:

1小滤饼对应滤液量12.85加3,滤饼刚充满滤框时,

得滤液量V=0.81x0.81x0.025x12.85=0.211m3

则夕=V/A=0.211/(2x0.81x0.81)=0.161m3/m2

•・•(0.161)2+2x0.161x2.21xl0-3=8.23x10%

TF-323.6s

②洗涤时间:

过滤终了时:

8.23x1042

(dq/dr)=2.52X10-;W?/(5/H)

E2(q+/,)2(0.161+0.00221)

z

((夕)EXA=2.52X10-4x2X0.812=3.31X10-463/$

x

z

(

\-(―)£=3.31x1(尸/4=8.28x1(尸〃//5

4dr'

2

V•»=0.1x0.l61x2x0.81=0.021163

5

...rtv=Vu,/(dV/dr)w=0.021l/(8.28x1(F)=255s

③生产率G:

2

0.161x2x0.81=1.()2xIO-。//,g

323.6+255+25x60

3-11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

25nl:表不计,①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?②设其它情况不变,将过滤时间缩短一半,可得多少滤液?③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?

22

解:①V=KAT

口、r。、①是滤饼结构参数,为常量

其中A与T不变

=2°-7=1.624

22

②V=KAT其中K、A不变

3-12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,已知过滤框尺寸810X810X25mm,滤液体积、滤饼体

积二12.85M滤液/滤饼过滤常数K=&23xl0-5疝及=2.21X1Q-3,滤

饼刚充满滤框时停止过滤,求:①过滤时间?②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?③如装卸、整

理时间为25分钟,求每只滤框的生产率?

[解]①过滤时间:

恒速阶段:4:+q闯=(K/2)O

即端+/x0.00221=(8.23x10~5/2)x60

4=0.0486〃//〃/

1加滤饼对应滤液最2.85加,滤饼刚充满滤框时,

得滤液量V=().8lx0.81x0.025x12.85=0.211/n3

则夕=丫/A=0.211/(2x0.81x0.81)=0.161用3/加2

恒压阶段,/一如)+2随(”%)=K(T-T1)

即:(。16产-0.04862)+2x0.00221x(0.161-0.0486)

=8.23x10-5(—60)

T=352s

②洗涤时间:与第0题解法相同,%=255s

③生产率G:

0.161x2x0.81243,

G=------------------------=1.003x10mIs

352+255+25x60

3-13某板框过滤机有8个滤框,滤框尺寸E10X810X25mm。浆料为13.9%

(质量)的悬浮液,滤饼含水40%(质量),固体颗粒密度2100kg/m3o操作在

20℃恒压条件下进行,m%,,”2.21x10-3>加2,求:①该板

框过滤机每次过滤(滤饼充满滤框)所需时间?②若滤框厚度变为15nlm,问漉

饼充满滤框所需时间?③若滤框数目加倍,滤饼充满滤框时所需时间?

解:①设滤饼空隙率为设有1kg滤饼,则含水0.4kg

设In?滤饼得xm,滤液,对In?滤饼作物料衡算:

・・・x-4.84滤液/滤饼

过滤面积A=2X8X8102X10-6=10.498m2

V饼=8X0.8/X0.025=0.1311小滤饼

・・・V二V饼・x=0.634而滤液

mVm2

2

q+2qqc=KT

0.06042+2X0.0604X2.21X103=1.8X105T

.二T二217.5s

②滤框厚度减小为15mm,设为6'

从上解可知,V饼oc3即V86也即q86

/.m7m::

・・・T'=81.7s

③框数加倍,也即Az=2A=2V侨

q=V/A故q不变,也即I不变

3-14欲过滤料浆浓度为8108〃(固//清液,经小试所得滤饼空隙率为

0.485,固相密度1820屈/谒,在某恒压差条件下测得过滤常数

K=8.23x"//s,北=2.21x10-3>加2,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1/4。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1.75m,长为0.98m,但

真正过滤面积为5n?(考虑滤布固定装置)。浸没角度为120°,转速0.2r/min。

设滤布阻力可略,试求:①此过渡机的滤液生产能力及滤饼厚度?②若转速为

0.3r/min,爽可略,其它操作条件不变,求生产能力滤饼厚度。

解:①sH

m2/s

m'7s

已知£,对Inf滤饼作物料衡算,设对应滤液xm3

・・・x=11.08nf滤液/n?滤饼

m3/m2

6=丝=5.52mm

x

m:7s

又♦・•

m7m?

3-15试进行光滑固体圆球颗粒的几种沉降问题计算:

①球径3mm、密度为2600依/苏颗粒在20c清水中的自由沉降速度

②测得密度2600依/力的颗粒在20℃清水中的自由沉降速度为

12.6冽切s,计算颗粒球径。

③测得球径为0.5mm.密度2670彷/"颗粒在860彷/"液体中的自

由沉降速度为0.016/计算液体的粘度。

[解]①20°。水,0=1000依/rn\〃=\cP

=。。。产侬骑中。。。产

属于牛顿区

.•.%=1.74产43「')产

②设沉降属于斯托克蛆区:

gp)

..u.=-------------

18〃

12.6x10〃=9.81xd;(2600-1000)/(18x0.001)

dp=1.20xl()T"?

4-36

Re1)=1.20x1O-x12.6x10x10=1.512<2

即原设正确,计算有次

③设沉降属于斯托克岖

gd3“一p)

..u,=--------------

'18//

即:

9.81XO.OOQ52X(2670-860)

0.016=

18//

.•.〃=().0154=1.54x10-2Pas

0.0005x860x0.016

=0.4467<2

0.0154

属于斯托克斯区,即啜正确,

.•.〃=1.54x10-2Pa•s计算有效

3-16试进行形状系数材=0$0的固体颗粒的沉降问题计算:

①等体积当量直径九v=3加巴密度为26003隧颗

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论