4-1用光滑小球在粘性流体中自由沉降可测定该液体的...

4.3 习题
【4-1】用光滑小球在粘性流体中自由沉降可测定该液体的粘度。

测试时用玻璃筒盛满待测液体，将直径为6mm的钢球在其中自由沉降，下落距离为200mm，记录钢球的沉降时间。

现用此法测试一种密度为1300 kg/m3的糖浆，记录的沉降时间为7.32秒，钢球的比重为7.9，试求此糖浆的粘度。

【4-2】某谷物的颗粒粒径为4mm，密度为1400 kg/m3。

求在常温水中的沉降速度。

又若此谷物的淀粉粒在同样的水中的沉降速度为0.1mm/s，试求其粒径。

【4-3】气体中含有大小不等的尘粒，最小的粒子直径为10μm。

已知气体流量为3000m3/h （标准态），温度为500℃，密度为0.43 kg/m3，粘度为3.6×10-5Pa•s，尘粒的密度为2000 kg/m3。

今有一降尘室，共有5层，求每层的沉降面积。

【4-4】上题的含尘气体若采用标准型旋风分离器分离，试计算用4台并联操作时的设备尺寸和分离效率。

已知允许的压降为1780 Pa。

【4-5】一降尘室长5m，宽3m，高4m，内部用隔板分成20层，用来回收含尘气体中的球形固体颗粒，操作条件下含尘气体的流量为36000 m3/h，气体密度为0.9kg/ m3，粘度为0.03mPa.s。

尘粒密度为4300 kg/ m3，试求理论上能100%除去的最小颗粒直径。

【4-6】某离心分离机的有效转鼓高度为0.3m，转鼓内半径为0.4m，转速为5400r/min。

欲使鼓内水中离中心轴距离0.04m处的酵母能产生向鼓壁沉降的效果，问进水流量的最大值为几何？已知酵母的直径为5μm，密度为1150kg/m3，水温为20℃。

【4-7】液体食用油经水洗设备之后，进入沉降槽进行油-水分离。

假定从洗涤器出来的混和物中，油以球滴出现，滴径为0.05mm，物料中油和水的质量比为1：4，分离后的水相可认为绝不含油。

已知料液流量为2t/h，油的相对密度为0.9，油温和水温均为38℃。

试求沉降槽的沉降面积（假定沉降符合斯托克斯定律）。

【4-8】某淀粉厂的气流干燥器每小时送出104m3带淀粉颗粒（密度为1500kg/ m3）的80℃空气（密度1.0 kg/ m3，粘度0.02厘泊），用标准型式的旋风分离器分离其中的淀粉颗粒。

若分离器器身直径D=1000mm，其他部分尺寸按教材图4-42中所列比例确定。

试估计理论上可分离的最小颗粒直径d c，并计算设备的流体阻力。

【4-9】果汁中滤渣为可压缩的，测得其压缩指数为0.6。

在表压为100kPa下由压滤机过滤。

最初1小时可得清汁2.5m3，问若其他条件相同，要在最初1小时得到3.5m3的清汁，要用多大压力？设介质阻力可忽略不计。

【4-10】用某板框过滤机过滤葡萄糖溶液，加入少量硅藻土作助滤剂。

在过滤表压100kPa 下过滤2h，头1h得滤液量8m3。

假设硅藻土是不可压缩的，且忽略介质阻力不计，试问：（1）在第2h内可得多少滤液？（2）过滤2h后用2 m3清水（粘度与滤液相近），在同样压力下对滤饼进行横穿洗涤，求洗涤时间；（3））若滤液量不变，仅将过滤压差提高1倍，问过滤时间为多少？（4）若过滤时间不变，仅将过滤压强提高1倍，问滤液量为多少？
【4-11】有一叶滤机，自始至终在某一恒压下过滤某种悬浮液时，得出如下过滤方程式：（q+10）2=250(t+0.4)。

式中q以L/m2表示，τ以min表示。

今在实际操作中，先在5min内使压差由零升至上述压差，其间过滤为恒速过滤，以后则维持该压力不变作恒压过滤，全部过滤时间为20min。

试求：（1）每一循环中，每1m2过滤表面可得多少滤液？（2）过滤后用相当于滤液总量1/5的水洗涤滤饼，求洗涤时间（设滤饼不可压缩）。

【4-12】在202.7kPa（2atm）操作压力下用板框过滤机处理某物料，操作周期为3h，其中过滤1.5h，滤饼不需洗涤。

已知每获1 m3滤液得滤饼0.05 m3，操作条件下过滤常数K=3.3×10-5m2/s，介质阻力可忽略，滤饼不可压缩。

试计算：（1）若要求每周期获0.6 m3的滤饼，需多大过滤面积？（2）若选用板框长×宽的规格为1m×1m，则框数及框厚分别为多少？（3）经改进提高了工作效率，使整个辅助操作时间缩短为1h，则为使上述板框过滤机的生产能力达到最大时，其操作压力应提高至多少？
【4-13】有一转筒真空过滤机，每分钟转2周，每小时可得滤液4 m3。

若滤布阻力忽略不计，问每小时要获得5 m3滤液，转鼓每分钟应转几周？此时转鼓表面的滤饼厚度为原来的几倍？假定所用的真空度不变。

【4-14】以过滤式离心机过滤某一液体食品。

转鼓内半径0.4m，转速为5000r/min。

鼓内液体的内半径为0.2m。

已知该液体食品的密度为1040kg/m3，试求离心过滤压力。

【4-15】大豆的密度1200 kg/ m3，直径5mm，堆积成高为0.3m的固定床层，空隙率为0.4。

若20℃空气流过床层时，空床速度0.5m/s，试求其压力降。

又当空床速度达何值时，流化方才开始？此时的压力降又为何值？
【4-16】一砂滤器在粗砂砾层上，铺有厚750mm的砂粒层，以过滤工业用水，砂砾的密度2550 kg/ m3，半径0.75mm，球形度0.86，床层松密度为1400 kg/ m3。

今于过滤完毕后用14℃的水以0.02m/s的空床流速进行砂层返洗。

问砂粒层在返洗时是否处于流化状态？
【4-17】鲜豌豆近似球形，其直径6mm，密度1080 kg/ m3，拟于-20℃冷气流中进行流化冷冻。

豆床在流化前的床层高度0. 3 m，空隙率0.4，冷冻时空气速度（空床）等于临界速度的1.6倍。

试估计：（1）流化床的临界速度和操作速度；（2）通过床层的压力降。

【4-18】试估计上题中冷气流与颗粒表面之间的传热膜系数。

已知空气的导热系数为 2.28×10-2w/(m.K)。

【4-19】小麦粒度5mm，密度1260 kg/ m3；面粉粒度0.1mm，密度1400 kg/ m3。

当此散粒物料和粉料同样以20℃空气来流化时，试分别求其流化速度的上、下限值，并作大颗粒和小颗粒流化操作的比较（比较u t/u mf）。

【4-20】试设计一低真空吸引式气力输送小麦的管路，并计算其压力损失。

已知管路的垂直和水平段长度各为10m，中间有90o弯头一个，要求小麦的输送量为5000kg/h。