非均相物系分离习题及答案

非均相物系分离习题及答案

1、试计算直径为30μm 的球形石英颗粒（其密度为2650kg/ m 3

），在20℃水中和20℃常压空气中的自由沉降速度。

解：已知d =30μm 、ρs =2650kg/m 3

（1）20℃水 μ=1.01×10-3Pa ·s ρ=998kg/m 3

设沉降在滞流区，根据式（2-15） m/s 1002.810

01.11881.9)9982650()1030(18)(43262---⨯=⨯⨯⨯-⨯⨯=-=μρρg d u s t 校核流型

)2~10(1038.210

01.19981002.8103042346-----∈⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==μρ

t t du Re 假设成立， u t =8.02×10-4m/s 为所求

（2）20℃常压空气 μ=1.81×10-5Pa ·s ρ=1.21kg/m 3

设沉降在滞流区 m/s 1018.710

81.11881.9)21.12650()1030(18)(25262---⨯=⨯⨯⨯-⨯⨯=-=μρρg d u s t 校核流型：

)2~10(144.010

81.121.11018.710304526----∈=⨯⨯⨯⨯⨯==μρ

t t du Re 假设成立，u t =7.18×10-2m/s 为所求。

2、密度为2150kg/ m 3的烟灰球形颗粒在20℃空气中在滞流沉降的最大颗粒直径是多少？ 解：已知ρs =2150kg/m 3

查20℃空气 μ=1.81×10-5Pa.s ρ=1.21kg/m 3 当2==μρ

t t du Re 时是颗粒在空气中滞流沉降的最大粒径，根据式（2-15）并整理 218)(23==-μρμ

ρρρt s du g d 所以

μm 3.77m 1073.721

.181.9)21.12150()1081.1(36)(36532532=⨯=⨯⨯-⨯⨯=-=--ρρρμg d s 3、直径为10μm 的石英颗粒随20℃的水作旋转运动，在旋转半径R ＝0.05m 处的切向速度为12m/s ，，求该处的离心沉降速度和离心分离因数。

解：已知d =10μm 、 R =0.05m 、 u i =12m/s

设沉降在滞流区，根据式（2-15）g 改为u i / R 即

cm/s 62.2m/s 0262.005.01210

01.118)9982650(1018)(2

31022==⨯⨯⨯-⨯=⋅-=--R u d u i s r μρρ 校核流型

)2~10(259.010

01.19980262.010435---∈=⨯⨯⨯==μρ

r t du Re u r =0.0262m/s 为所求。

所以 29481

.905.0122

2=⨯==Rg u K i c

4、用一降尘室处理含尘气体，假设尘粒作滞流沉降。下列情况下，降尘室的最大生产能力如何变化？

（1） 要完全分离的最小粒径由60μm 降至30μm ；

（2） 空气温度由10℃升至200℃；

（3） 增加水平隔板数目，使沉降面积由10m 2增至30 m 2

。 解： 根据μ

ρρ18)(2g d u s c tc -= 及V S =blu tc （1）4

1)6030()(22'''====c c tc tc s s d d u u V V （2）查10℃空气 μ=1.76×10-5

Pa ·s

200℃空气 μ‘=2.60×10-5Pa ·s 677.01060.21076.155

'''=⨯⨯===--μμtc tc s s u u V V （3）0.31030)()(''===bl bl V V s s