化工原理答案 第三章沉降与过滤.doc

第三章 沉降与过滤
沉 降
【3-1】 密度为1030kg/m3、直径为的球形颗粒在150℃的热空气中降落，求其沉降速度。
解 150℃时，空气密度，黏度
颗粒密度，直径
假设为过渡区，沉降速度为

验算
为过渡区
【3-2】密度为2500kg/m3的玻璃球在20℃的水中和空气中以相同的速度沉降。试求在这两种介质中沉降的颗粒直径的比值，假设沉降处于斯托克斯定律区。
解 在斯托克斯区，沉降速度计算式为

由此式得（下标w表示水，a表示空气）

查得20℃时水与空气的密度及黏度分别为

已知玻璃球的密度为，代入上式得

【3-3】降尘室的长度为10m，宽为5m，其中用隔板分为20层，间距为100mm，气体中悬浮的最小颗粒直径为，气体密度为，黏度为，颗粒密度为4000kg/m3。试求：(1)最小颗粒的沉降速度；(2)若需要最小颗粒沉降，气体的最大流速不能超过多少m/s? (3)此降尘室每小时能处理多少m3的气体？
解 已知
(1) 沉降速度计算 假设为层流区

验算 为层流
(2) 气体的最大流速。
沉降高度，降尘室长度

(3) 气体的最大处理量

气体的处理量也可以用教材式(3-18)计算

【3-4】有一重力沉降室，长4m，宽2m，高2.5m，内部用隔板分成25层。炉气进入除尘室时的密度为，黏度为。炉气所含尘粒的密度为。现要用此降尘室分离以上的颗粒，试求可处理的炉气流量。
解 已知炉气的密度，黏度
尘粒的密度，临界尘粒直径
假设为层流区，求得沉降速度为

验算 为层流区
炉气流量为

本题也可以用教材式(3-18)计算，式中的WL改为WLN。
【3-5】温度为200℃、压力为的含尘空气，用图3-9 (a)所示的旋风分离器除尘。尘粒的密度为2000kg/m3。若旋风分离器的直径为0.65m，进口气速为21m/s，试求：(1)气体处理量（标准状态）为多少m3/s；(2)气体通过旋风分离器的压力损失；(3)尘粒的临界直径。
解 空气温度200℃，压力101.33kPa，
从空气物理性质表中查得 密度，黏度
(1) 气体处理量
旋风分离器直径，进口气速
200℃、101.33kPa的空气流量为

0℃、101.33kPa时空气流量为

(2) 压力损失
阻力系数
压力损失
(3) 尘粒的临界直径。
已知尘粒密度

过 滤
【3-6】悬浮液中固体颗粒浓度（质量分数）为0.025kg固体/kg悬浮液，滤液密度为1120kg/m3，湿滤渣与其中固体的质量比为2.5kg湿滤渣/kg干渣，试求与1m3滤液相对应的湿滤渣体积，单位为m3湿滤渣/m3滤液。固体颗粒密度为2900kg/m3。
解 已知固体/kg悬浮液
湿渣/kg干渣，滤液密度
干渣滤液

湿渣滤液
【3-7】用板框压滤机过滤某悬浮液，共有20个滤框，每个滤框的两侧有效过滤面积为0.85m2，试求1小时过滤所得滤液量为多少m3。
已知过滤常数
解

习题3-8附图

滤液
【3-8】将习题3-6的悬浮液用板框压滤机在过滤面积为、过滤压力为53.3kPa条件下进行过滤，所测数据为
过滤时间 8.4 38 84 145
滤液量 100 300 500 700
试求过滤常数与及滤饼的比阻。已知滤液的黏度为。
解 已知过滤面积
8.4 38 84 145
100 300 500 700
1×10-4 3×10-4 5×10-4 7×10-4
1×10-2 3×10-2 5×10-2 7×10-2
8.4×102 12.7×102 16.8×102 20.7×102
如习题3-8附图所示
直线的斜率，截距

已知
滤液黏度
由习题3-6得湿渣滤液
故比阻为

【3-9】对习题3-6及习题3-8中的悬浮液用板框压滤机在相同压力下进行过滤，共有20个滤框，滤框厚度为60mm，每个滤框的两侧有效过滤面积为。试求滤框内全部充满滤渣所需要的时间。固体颗粒密度为。
在习题3-6中已给出湿滤渣质量与其中固体质量的比值为2.5kg湿渣／kg干渣，并计算出每立方米滤液相对应的湿渣体积，即湿渣滤液。
在习题3-8中已求出恒压过滤的过滤常数 ，
解 求恒压过滤的过滤时间的计算式为

需要求出
过滤面积
滤液体积V的计算：
20个滤框中的湿滤渣体积为
湿渣
从滤渣体积计算滤液体积
滤液
滤液过滤面积
过滤时间
【3-10】用板框压滤机过滤某悬浮液，恒压过滤l0min，得滤液。若过滤介质阻力忽略不计，试求：(1)过滤1h后的滤液量；(2)过滤1h后的过滤速率。
解 恒压过滤，已知，代入教材式(3-40)，

求得
(1) 过滤1h后的滤液量

(2) 过滤1h后的过滤速率
从教材式(3-39) ，得

【3-11】若转筒真空过滤机的浸液率，转速为，每小时得滤液量为，试求所需过滤面积。已知过滤常数
解 由题

过滤面积

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