第三章 颗粒流体力学与机械分离习题

1）有两种固体颗粒，一种是边长为a 的正立方体，另一种是正圆柱体，其高度为h ，圆柱直径为d 。试分别写出其等体积当量直径

和形状系数 的计算式。

d h dh dh

d d h d h d d h d d

b a

a a

d a

d

a d a v e v e v

e v e v e +=

⋅+==∴==⋅=

⋅=

⋅=∴=2)

18()/(2])2/3[(]

)2/3[()4/)6/()()

6/(6/6(6)

/6()6/()(][3

12232

23

1

2

,2

3,3

1

2

2

32

2

2,3

1

,33,πππψππππππψππ（）解

2）某内径为的圆筒形容器堆积着某固体颗粒，颗粒是高度h=5mm ，直径d=3mm 的正圆柱，床层高度为，床层空隙率 、若以1atm ，25℃的空气以

空速通过床层，试估算气

体压降。

[解] 圆柱体：Pa d u d u L P s Pa m kg C atm mm d h dh d d h dh h d d v e v e m v e v e 7.177]

1046.325.0185.152.052.0175.1)1046.3(25.010835.152.0)52.01(150[80.0])1(75.1)(1(150[10835.1,/185.1:)25,146.3)352/(533)2/(3)

2()

18(,])2/3[(3

2

323532,2

2

2,32

530,3

231

2,=⨯⨯⨯-⨯+⨯⨯⨯⨯-⨯=⋅⋅⋅-⨯+⋅⋅-⨯=∆⋅⨯===+⨯⨯⨯=+=⋅∴+==----ψρε

εψεμεμρψψ）按欧根公式计算压降：

空气（

3）拟用分子筛固体床吸附氯气中微量水份。现以常压下20℃空气测定床层水力特性，得两组数据如下：

空塔气速

，

床层压降

、

试估计25℃、绝对压强的氯气以空塔气速 通过此床层的压降。（含微量水份氯气的物性

按纯氯气计）氯气

，

[解]常压下，,/20.1203

0m Kg C =ρ空气：.018.0cP =μ

欧根公式可化简为

O mmH P B A B A B A B A u B u A P 22222

3.62

4.088.14.17740.0014.01601:4

.1771601

6.020.160.0018.094.932.020.120.0018.028.14:,(=⨯⨯+⨯⨯=∆==----⨯⨯+⨯⨯=----⨯⨯+⨯⨯=⋅⋅+⋅⋅=∆氯气联立①②式，解得：②

①

试验条件量。）

为床层结构参量，为常ρμ

1） 3）令水通过固体颗粒消毒剂固定床进行灭菌消毒。固体颗粒的筛析数据是：～，

12%；～，%；～，45%；～，%；～，%（以上百分数均指质量百分数）。颗粒密度为1875

。固定床高350mm ，截面积为314mm 2。床层中固体颗粒的总量为。以20℃清水以

空速通过床层，测得压降为677mmH 2O ，试估算颗粒的形状系数

值。

计算有效

校核经试差，解得即适用欧根公式：校核即可设采用康尼方程：水：计算）

体积均按解：∴<=⨯-⨯⨯⨯⨯=-==⨯⨯⨯

-⨯+⨯⨯⨯-⨯=⨯⋅⨯

-⨯+⨯-⨯=∆>=⨯-⨯⨯⨯⨯=-==∴⨯⨯-⨯⨯⨯=⨯⋅⋅-⨯⨯=∆==∴++++==⨯-=400

6.12001

.0)55.01(604.010001.0851.0)1(6851

.0:001.004.01055.055.0175.1)001.0(55.004.0001.0)55.01(15035.081.9677)1(75.1)()1(1502

07.10001

.0)55.01(604

.010001.068.0)1(668

.0040

.0001.055.0)55.01()001.06(0.535.081.9677)1()6(0.5,12000.18

.108.045.110.015.145.085.025.06.012.01(550.0)14.335/()875.1/8.92(13'2

332322

3

2323'3

22

3220

3μερψψψψψρεεψεμεμερψψψμεεψμεu d R d u d u L P u d R u

d L p cP c mm d dm cm m e

m m m m e

m m

2） 4）以单只滤框的板框压滤机对某物料的水悬浮液进行过滤分离，滤框的尺寸为××。已

知悬浮液中每m 3水带有45㎏固体，固体密度为1820

。当过滤得到20升滤液，

测得滤饼总厚度为，试估算滤饼的含水率，以质量分率表示。

\

滤饼

水滤饼含水率解得：，做物料衡算得设滤饼空隙率为解kg Kg /336.01820

)479.01(1000479.01000

479.0479.0450243.020.020.010201820

)1(0243.020.020.0::][3

=⨯-+⨯⨯=

∴==⨯⨯+⨯⨯-⨯⨯-εε

εε

6）某粘土矿物加水打浆除砂石后，需过滤脱除水份。在具有两只滤框的压滤机中做恒压过滤实验，总过滤面积为，压差为，测得过滤时间与滤液量数据如下： 过滤时间，分： 滤液量，升：

试计算过滤常量K ，以 为单位，并计算 ，以 为单位。可采用由积分式

导出的 求K 与 。

[解] 为便于直接使用题给数据：改用

用最小二乘法计算。代替代替以代替以式计算。

),/(2,,/)/(2)/(/222K A V a V x V y K A V K A V V e e ττ+=

组别 X i Y i 2

)(X X i -

，

))((y y X X i i --

1

2

#

3

4

&

5