第二章 非均相物系分离习题解答
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(1)
(2)查10℃空气μ=1、76×10-5Pa·s
200℃空气μ‘=2、60×10-5Pa·s
(3)
5、已知含尘气体中尘粒得密度为2300kg/ m3。气体流量为1000 m3/h、黏度为3、6×10－5Pa、s、密度为0、674kg/ m3,若用如图2-6所示得标准旋风分离器进行除尘,分离器圆筒直径为400mm,试估算其临界粒径及气体压强降。
解:滤框总容积V0=0、812×0、025×36=0、590 m3
过滤面积A=0、812×2×36=47、2 m2
生产总周期为T=283+2×283+15×60=1749s
由得一个周期滤液量为
所以生产能力为
9、有一直径为1、75m,长0、9m得转筒真空过滤机过滤水悬浮液。操作条件下浸没度为126o,转速为1r/min,滤布阻力可以忽略,过滤常数K为5、15×10-6m2/s,求其生产能力。
第二章非均相物系分离
1、试计算直径为30μm得球形石英颗粒(其密度为2650kg/ m3),在20℃水中与20℃常压空气中得自由沉降速度。
解:已知d=30μm、ρs=2650kg/m3
(1)20℃水μ=1、01×10-3Pa·sρ=998kg/m3
设沉降在滞流区,根据式(2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ15)
校核流型
假设成立,ut=8、02×10-4m/s为所求
当时就是颗粒在空气中滞流沉降得最大粒径,根据式(2-15)并整理
所以
3、直径为10μm得石英颗粒随20℃得水作旋转运动,在旋转半径R＝0、05m处得切向速度为12m/s,,求该处得离心沉降速度与离心分离因数。
解:已知d=10μm、R=0、05m、ui=12m/s
设沉降在滞流区,根据式(2-15)g改为ui/R即
解:已知A=0、093m2、t1=50s、V1=2、27×10-3m3、t2=100s、V2=3、35×10-3m3、t3=200s
由于
根据式(2-38a)
联立解之:qe=4、14×10-3K=1、596×10-5
因此
q3=0、0525
所以V3=q3A=0、0525×0、093=4、88×10-3m3
解:已知Q1=4m3/h ,n1=2r/min ,Q2=6m3/h ,Ve=0
由式(2-45a)两边平方,得
①
②
②/①
所以
由式(2-35)得
而v1=v2又A不变,以1小时为计算基准,则Q1=V1Q2=V2
故
(2)20℃常压空气μ=1、81×10-5Pa·sρ=1、21kg/m3
设沉降在滞流区
校核流型:
假设成立,ut=7、18×10-2m/s为所求。
2、密度为2150kg/ m3得烟灰球形颗粒在20℃空气中在层流沉降得最大颗粒直径就是多少？
解:已知ρs=2150kg/m3
查20℃空气μ=1、81×10-5Pa、sρ=1、21kg/m3
解:已知生产能力为3800m3滤液/年,年工作日5000h,T=2、5h ,t=1、5h ,
K=4×10-6m2/s ,qe=2、5×10-2m3/m2,
(1)因为Q=3800/5000=0、76m3滤液/h
由式(2-42)
所以V=2、5×0、76=1、9 m3
由式(2-38a)
解之A=14、7 m2≈15 m2
校核流型
ur=0、0262m/s为所求。
所以
4、某工厂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,降尘室得最大生产能力如何变化？
（1）要完全分离得最小粒径由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10m2增至30 m2。
解:根据及VS=blutc
7、某生产过程每年须生产滤液3800 m3,年工作时间5000h,采用间歇式过滤机,在恒压下每一操作周期为2、5h,其中过滤时间为1、5h,将悬浮液在同样操作条件下测得过滤常数为K=4×10-6m2/s;qe=2、5×10-2m3/m2。滤饼不洗涤,试求:
（1）所需过滤面积,
（2）今有过滤面积8m2得过滤机,需要几台？
解:已知ρs=2300kg/m3、Vh=1000m3/h、μ=3、6×10-5Pa、s、ρ=0、674 kg/m3、
D=400mm=0、4m,
根据标准旋风分离器h=D/2、B=D/4
故该分离器进口截面积A=hB=D2/8
所以
根据式(2-26)取标准旋风分离器N=5则
根据式(2-30)取ξ=8、0
6、有一过滤面积为0、093m2得小型板框压滤机,恒压过滤含有碳酸钙颗粒得水悬浮液。过滤时间为50秒时,共得到2、27×10-3m3得滤液;过滤时间为100秒时。共得到3、35×10-3m3得滤液。试求当过滤时间为200秒时,可得到多少滤液？
(2)因为过滤机为8 m2/台,所以需2台过滤机。
8、BMS50/810-25型板框压滤机,滤框尺寸为810×810×25mm,共36个框,现用来恒压过滤某悬浮液。操作条件下得过滤常数为K=2、72×10-5m2/s;qe=3、45×10-3m3/m2。每滤出1 m3滤液得同时,生成0、148 m3得滤渣。求滤框充满滤渣所需时间。若洗涤时间为过滤时间得2倍,辅助时间15min,其生产能力为多少？
解:因为过滤面积A=πDL=3、14×1、75×0、9=4、95m2
浸没度ψ=126°/360°=0、35
由式(2-45a)
10、某转筒真空过滤机每分钟转2转,每小时可得滤液4 m3。若过滤介质阻力可以忽略,每小时获得6 m3滤液时转鼓转速应为多少？此时转鼓表面滤饼得厚度为原来得多少倍？操作中所用得真空度维持不变。
(2)查10℃空气μ=1、76×10-5Pa·s
200℃空气μ‘=2、60×10-5Pa·s
(3)
5、已知含尘气体中尘粒得密度为2300kg/ m3。气体流量为1000 m3/h、黏度为3、6×10－5Pa、s、密度为0、674kg/ m3,若用如图2-6所示得标准旋风分离器进行除尘,分离器圆筒直径为400mm,试估算其临界粒径及气体压强降。
解:滤框总容积V0=0、812×0、025×36=0、590 m3
过滤面积A=0、812×2×36=47、2 m2
生产总周期为T=283+2×283+15×60=1749s
由得一个周期滤液量为
所以生产能力为
9、有一直径为1、75m,长0、9m得转筒真空过滤机过滤水悬浮液。操作条件下浸没度为126o,转速为1r/min,滤布阻力可以忽略,过滤常数K为5、15×10-6m2/s,求其生产能力。
第二章非均相物系分离
1、试计算直径为30μm得球形石英颗粒(其密度为2650kg/ m3),在20℃水中与20℃常压空气中得自由沉降速度。
解:已知d=30μm、ρs=2650kg/m3
(1)20℃水μ=1、01×10-3Pa·sρ=998kg/m3
设沉降在滞流区,根据式(2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ15)
校核流型
假设成立,ut=8、02×10-4m/s为所求
当时就是颗粒在空气中滞流沉降得最大粒径,根据式(2-15)并整理
所以
3、直径为10μm得石英颗粒随20℃得水作旋转运动,在旋转半径R＝0、05m处得切向速度为12m/s,,求该处得离心沉降速度与离心分离因数。
解:已知d=10μm、R=0、05m、ui=12m/s
设沉降在滞流区,根据式(2-15)g改为ui/R即
解:已知A=0、093m2、t1=50s、V1=2、27×10-3m3、t2=100s、V2=3、35×10-3m3、t3=200s
由于
根据式(2-38a)
联立解之:qe=4、14×10-3K=1、596×10-5
因此
q3=0、0525
所以V3=q3A=0、0525×0、093=4、88×10-3m3
解:已知Q1=4m3/h ,n1=2r/min ,Q2=6m3/h ,Ve=0
由式(2-45a)两边平方,得
①
②
②/①
所以
由式(2-35)得
而v1=v2又A不变,以1小时为计算基准,则Q1=V1Q2=V2
故
(2)20℃常压空气μ=1、81×10-5Pa·sρ=1、21kg/m3
设沉降在滞流区
校核流型:
假设成立,ut=7、18×10-2m/s为所求。
2、密度为2150kg/ m3得烟灰球形颗粒在20℃空气中在层流沉降得最大颗粒直径就是多少？
解:已知ρs=2150kg/m3
查20℃空气μ=1、81×10-5Pa、sρ=1、21kg/m3
解:已知生产能力为3800m3滤液/年,年工作日5000h,T=2、5h ,t=1、5h ,
K=4×10-6m2/s ,qe=2、5×10-2m3/m2,
(1)因为Q=3800/5000=0、76m3滤液/h
由式(2-42)
所以V=2、5×0、76=1、9 m3
由式(2-38a)
解之A=14、7 m2≈15 m2
校核流型
ur=0、0262m/s为所求。
所以
4、某工厂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,降尘室得最大生产能力如何变化？
（1）要完全分离得最小粒径由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10m2增至30 m2。
解:根据及VS=blutc
7、某生产过程每年须生产滤液3800 m3,年工作时间5000h,采用间歇式过滤机,在恒压下每一操作周期为2、5h,其中过滤时间为1、5h,将悬浮液在同样操作条件下测得过滤常数为K=4×10-6m2/s;qe=2、5×10-2m3/m2。滤饼不洗涤,试求:
（1）所需过滤面积,
（2）今有过滤面积8m2得过滤机,需要几台？
解:已知ρs=2300kg/m3、Vh=1000m3/h、μ=3、6×10-5Pa、s、ρ=0、674 kg/m3、
D=400mm=0、4m,
根据标准旋风分离器h=D/2、B=D/4
故该分离器进口截面积A=hB=D2/8
所以
根据式(2-26)取标准旋风分离器N=5则
根据式(2-30)取ξ=8、0
6、有一过滤面积为0、093m2得小型板框压滤机,恒压过滤含有碳酸钙颗粒得水悬浮液。过滤时间为50秒时,共得到2、27×10-3m3得滤液;过滤时间为100秒时。共得到3、35×10-3m3得滤液。试求当过滤时间为200秒时,可得到多少滤液？
(2)因为过滤机为8 m2/台,所以需2台过滤机。
8、BMS50/810-25型板框压滤机,滤框尺寸为810×810×25mm,共36个框,现用来恒压过滤某悬浮液。操作条件下得过滤常数为K=2、72×10-5m2/s;qe=3、45×10-3m3/m2。每滤出1 m3滤液得同时,生成0、148 m3得滤渣。求滤框充满滤渣所需时间。若洗涤时间为过滤时间得2倍,辅助时间15min,其生产能力为多少？
解:因为过滤面积A=πDL=3、14×1、75×0、9=4、95m2
浸没度ψ=126°/360°=0、35
由式(2-45a)
10、某转筒真空过滤机每分钟转2转,每小时可得滤液4 m3。若过滤介质阻力可以忽略,每小时获得6 m3滤液时转鼓转速应为多少？此时转鼓表面滤饼得厚度为原来得多少倍？操作中所用得真空度维持不变。