化工原理 第二版答案

第三章机械分离和固体流态化2.密度为2650kg/m3的球形石英颗粒在20℃空气中自由沉降，计算服从斯托克斯公式的最大颗粒直径及服从牛顿公式的最小颗粒直径。解：20C时，351.205/,1.8110kgmPas空气对应牛顿公式，K的下限为69.1，斯脱克斯区K的上限为2.62那么，斯托克斯区：max335222.6257.4()1.205(26501.205)9.81(1.8110)sKdmgmin35269.115131.205(26501.205)9.81(1.8110)dm3.在底面积为40m2的除尘室内回收气体中的球形固体颗粒。气体的处理量为3600m3/h，固体的密度3/3000mkg，操作条件下气体的密度3/06.1mkg，黏度为2×10-5Pa·s。试求理论上能完全除去的最小颗粒直径。解：在降尘室中能被完全分离除去的最小颗粒的沉降速度ut，则36000.025/4003600stVumsbl假设沉降在滞流区，用斯托克斯公式求算最小颗粒直径。5min18182100.02517.5()(30001.06)9.81tsudumg核算沉降流型：6min517.5100.0251.06R0.0231210tetdu假设合理。求得的最小粒径有效。4.用一多层降尘室除去炉气中的矿尘。矿尘最小粒径为8m，密度为4000kg/m3。除尘室长4.1m、宽1.8m、高4.2m，气体温度为427℃，黏度为3.4×10-5Pa·s，密度为0.5kg/m3。若每小时的炉气量为2160标准m3，试确定降尘室内隔板的间距及层数。解：由气体的状态方程PVnRT得''ssTVVT，则气体的流量为：'342727321601.54/2733600sVms1.540.2034/1.84.2stVumsbH假设沉降发生在滞流区，用斯托克斯公式求最小粒径。5min18183.4100.20857.02()(40000.5)9.81sutdmg核算沉降流型：6mine557.02100.2080.5R0.17413.410ttdu假设合理。求得的最小粒径有效。由以上的计算可知。粒径为8m的颗粒沉降必定发生在滞流区。用斯托克斯公式求沉降速度26235()(810)(40000.5)9.814.110/18183.410stdgums层数31.5450.91.84.14.110stVnblu取为51层。板间距/(1)4.2/(511)80.8hHnmm核算气体在多层降尘室中的流型。/()1.54/(1.84.1)0.208/suVblms当量直径(对降尘室)41.80.0814/2()0.1542(1.80.081)edbhbhm5eR/0.1540.2080.5/(3.410)471.06edu气体在降尘室中的流动为层流流动。设计合理。5.已知含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m3,气体流量为1000m3/h、黏度为3.6×10-5Pa·s、密度为0.674kg/m3，采用如图3-7所示的标准型旋风分离器进行除尘。若分离器圆筒直径为0.4m，试估算其临界粒径、分割粒径及压强降。解：对标准型旋风分离器，已知D=0.4m，B=D/4=0.1m，h=D/2=0.2m。气体流速为1000/1000/(3600)13.89/36000.10.2isuVABhms临界粒径5993.6100.18.043.145230013.89cesiBdmNu5503.6100.40.270.275.73()13.89(23000.674)isDdmu压强降220.674(13.89)8.052022iupPa所以，临界粒径8.04cdm，分割粒径505.73dm，压强降520Pa。7.在实验室用一片过滤面积为0.1m2的滤叶对某种颗粒在水中的悬浮液进行过滤实验，滤叶内部真空度为500mmHg。过滤5min得滤液1L,又过滤5min得滤液0.6L。若再过滤5min,可再得滤液多少?解：由过滤基本方程：22eqqqK，代入数据有：23323311()2()5600.1100.1101.61.6()2()10600.1100.110eeqKqK解得：53272710/,810/eqmmKms当15min时，25727108101560qq解得3220.02073/20.73/qmmLm，20.730.12.073VqAL2.0731.60.473VL8.以小型板框压滤机对碳酸钙颗粒在水中的悬浮液进行过滤实验,测得数据列于本题附表中。已知过滤面积为0.093m2，试求：(1)过滤压强差为103.0kPa时的过滤常数K、qe；(2)滤饼的压缩性指数s；(3)若滤布阻力不变，试写出此滤浆在过滤压强差为196.2kPa时的过滤方程式。习题8附表过滤压强差pkPa过滤时间滤液体积Vsm3103.0502.27×lO-36609.1O×10-3343.417.12.27×10-32339.1O×l0-3解：(1)103.0kPa下，33212.2710/0.0930.0244/qmm，33229.1010/0.0930.0978/qmm52223321.57210/0.024420.0244500.097820.09786603.9110/eeeKmsqKqKqmm2325(3.9110)0.9731.57210eeqsK同理可以求出343.4kPa下的过滤常数52332'4.3610/,'3.0910/,'0.219eeKmsqmms(2)由12sKkp得5115''4.3610343.4()()0.15261.57210103ssKpsKp(3)'smeeRrLrpvq常数，所以1/seqp，以103kPa下的数值为基准，得到510.1526522.0''1.57210()2.71410/1.05Kms310.15263322.0''3.9110()3.54410/1.05eqmm2325''(3.54410)''0.463''2.71410eeqsK于是得到1962.kPa下的过滤方程式为225(3.54410)2.7410(0.463)qx03b02100降尘室的生产能力由________决定。A.降尘室的高度和长度B.降尘室的高度C.降尘室的底面积D.降尘室的体积x03a02079板框压滤机中，最终的滤液流率是洗涤液流率的_______。（ΔpE=Δpw，μ=μw）A.一倍B.一半C.四倍D.四分之一t03a02001一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气温度由20℃升至50℃，则其沉降速度将________。x03a02094降尘室的生产能力__________。A只与沉降面积A和颗粒沉降速度uT有关B与A，uT及降尘室高度H有关C只与沉降面积A有关D只与uT和H有关x03a02072叶滤机洗涤速率与最终过滤速率的比值为______。A１／２B１／４C１／３D１t03a03080已知q为单位过滤面积所得滤液体积V/A,Ve为过滤介质的当量滤液体积(滤液体积为Ve时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力),在恒压过滤时,测得Δτ/Δq=3740q+200，则过滤常数K=_______,qe=_______。