化工原理第三章沉降与过滤课后习题及答案(1)

第三章 沉降与过滤

沉 降

【3-1】 密度为1030kg/m 3、直径为400m μ的球形颗粒在150℃的热空气中降落，求其沉降速度。

解 150℃时，空气密度./30835kg m ρ=，黏度.524110Pa s μ-=⨯⋅

颗粒密度/31030p kg m ρ=，直径4410p d m -=⨯

假设为过渡区，沉降速度为

()(.)()./..11

22223345449811030410179225225241100835p t p g u d m s ρρμρ--⎡⎤-⎡⎤⨯==⨯⨯=⎢⎥⎢⎥⨯⨯⨯⎢⎥⎣⎦⎣⎦ 验算 .Re ..454101790．835=24824110

p t d u ρμ--⨯⨯⨯==⨯ 为过渡区

【3-2】密度为2500kg/m 3的玻璃球在20℃的水中和空气中以相同的速度沉降。试求在这两种介质中沉降的颗粒直径的比值，假设沉降处于斯托克斯定律区。

解 在斯托克斯区，沉降速度计算式为

()/218t p p u d g ρρμ=-

由此式得（下标w 表示水，a 表示空气）

()()2218= p w pw p a pa t w a

d d u g ρρρρμμ--=

pw

pa d d =

查得20℃时水与空气的密度及黏度分别为

./,.339982 100410w w kg m Pa s ρμ-==⨯⋅

./,.35120518110a a kg m Pa s ρμ-==⨯⋅

已知玻璃球的密度为/32500p kg m ρ=，代入上式得

.961pw

pa d d =

= 【3-3】降尘室的长度为10m ，宽为5m ，其中用隔板分为20层，间距为100mm ，气体中悬浮的最小颗粒直径为10m μ，气体密度为./311kg m ，黏度为.621810Pa s -⨯⋅，颗

粒密度为4000kg/m 3。试求：(1)最小颗粒的沉降速度；(2)若需要最小颗粒沉降，气体的最大流速不能超过多少m/s? (3)此降尘室每小时能处理多少m 3的气体？

解 已知,/./.6336101040001121810pc p d m kg m kg m Pa s ρρμ--=⨯===⨯⋅,,

(1) 沉降速度计算 假设为层流区

()

.()(.)./.2

626

9811010400011001181821810pc p t gd u m s ρρμ---⨯⨯-===⨯⨯ 验算..Re .66

101000111000505221810pc t d u ρ

μ--⨯⨯⨯===<⨯． 为层流 (2) 气体的最大流速max u 。

沉降高度.m 01H =，降尘室长度10L m =

max t

L

H u u = max ..1001001

u = max /1u m s = (3) 气体的最大处理量

max ././343501*********VS q WHNu m s m h ==⨯⨯⨯==⨯

气体的处理量VS q 也可以用教材式(3-18)计算

()()././.2

6234361010400098151020103610181821810

pc p VS d gWLN

q m s m h ρρμ---⨯⨯⨯⨯⨯⨯====⨯⨯⨯ 【3-4】有一重力沉降室，长4m ，宽2m ，高2.5m ，内部用隔板分成25层。炉气进入除尘室时的密度为./kg m 305，黏度为.0035mPa s ⋅。炉气所含尘粒的密度为/34500kg m 。现要用此降尘室分离100m μ以上的颗粒，试求可处理的炉气流量。

解 已知炉气的密度./305kg m ρ=，黏度.5=3510Pa s μ-⨯⋅

尘粒的密度/34500kg m ，临界尘粒直径610010pc d m -=⨯

假设为层流区，求得沉降速度为

()

.()(.)./.2

625

98110010450005070118183510pc p t gd u m s ρρμ---⨯⨯⨯-===⨯⨯ 验算 . Re .65

100100．7010513510p t d u ρ

μ--⨯⨯⨯===⨯ 为层流区 炉气流量为

./307012425140V t q u WLN m s ==⨯⨯⨯=

本题也可以用教材式(3-18)计算，式中的WL 改为WLN 。

【3-5】温度为200℃、压力为.10133kPa 的含尘空气，用图3-9 (a)所示的旋风分离