新版化工原理习题答案第三章非均相混合物分离及固体流态化-题解
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第三章 非均相混合物分离及固体流态化
1．颗粒在流体中做自由沉降，试计算（ 1）密度为 2 650 kg/m 3，直径为 0.04 mm 的球 形石英颗粒在 20 ℃空气中自由沉降，沉降速度是多少？（ 2）密度为 2 650 kg/m 3，球形度
0.6的非球形颗粒在 20 ℃清水中的沉降速度为 0.1 m/ s ，颗粒的等体积当量直径是多 少？（ 3）密
度为 7 900 kg/m 3，直径为 6.35 mm 的钢球在密度为 1 600 kg/m 3 的液体中沉降 150 mm 所需的时间为 s ，液体的黏度是多少？
解：（1）假设为滞流沉降，则：
u
d 2（ s ）
ut
s
18
核算流型：
查附录 20 ℃空气
3 1.205kg/m 3
，
5
1.81 10 5 Pa s ，所以， ut d 2
18
32
0.04 10 3
5 18 1.81 10 5
2650 1.205 9.81
m s 0.1276m s Re
du t
1.205 3
0.1276 0.04 10 3
5 0.34
1.81 10 5
所以，原假设正确，沉降速度为
（2）采用摩擦数群法
0.1276 m/s 。
s
g
23
3 u t
5
4 1.81 10
5 2650 Re 1 4
3 1.2052 0.13
1.205 9.81 431.9
依 0.6， Re 1 431.9 ，查出：
Re t
u t d e
0.3， 所以：
其中
5 0.3 1.81 10 5
d e
4.506
e
1.205 0.1
3)假设为滞流沉降，得：
d 2( s
)g 18u t
10 5 m 45μm
u t h 0.15 7.32m s 0.02049m s
将已知数据代入上式得：
2
0.006352
7900 1600 9.81 Pa
s
18 0.02049
6.757Pa s
核算流型
Re
du t 0.00635 0.02049 1600
0.03081 1
6.757
2．用降尘室除去气体中的固体杂质，降尘室长
形颗粒，密度为 3000 kg/m 3。气体的处理量为 3000（标准） m 3/h 。试求理论上能完全除去的
5 m ，宽 5 m ，高 4.2 m ，固体杂质为球
最小颗粒直径。
1）若操作在 20 ℃下进行，操作条件下的气体密度为 1.06 kg/m 3，黏度为× 10 -5 Pa?s 。
2）若操作在 420 ℃下进行，操作条件下的气体密度为 0.5 kg/m 3，黏度为× 10 -5 Pa?s 。 解：（1）
在降尘室内能够完全沉降下来的最小颗粒的沉降速度为：
273 20
q v,s u t bl
3000
273
m s 0.03577m s
3600 5 5
设沉降在斯托克斯区，则：
d 2（ s ）g u t 0.03577 s t 18
5
18 1.8 10 5 0.03577 5
1.985 10 5 m 19.85μm (3000 1.06) 9.81
核算流型：
-5
原设滞流区正确，能够完全除去的最小颗粒直径为×
10-5 m 。
2）计算过程与（ 1）相同。完全能够沉降下来的最小颗粒的沉降速度为：
设沉降在斯托克斯区，则：
核算流型：
原设滞流区正确，能够完全除去的最小颗粒直径为× 10-5 m 。
3．对 2 题中的降尘室与含尘气体， 在 427 ℃下操作，若需除去的最小颗粒粒径为 10 μm ， 试确定
降尘室内隔板的间距及层数。 10
解：
取隔板间距为 h ， 令
L h
u
u t
则 h L
u t
（1）
u
3000 273 427
u
q v,s
3600
273 m s 0.1017 m s
bH
5 4.2
10 μm 尘粒的沉降速度
18 u t ( s )g
Re t
du t
1.985 10 5 0.03577 1.06
1.8 10
0.0418 1
u t
q v,s
3000
273 420 273
bl
3600 5 5
ms 0.0846 m s
18 u t ( s )g
18 3.3 10 5 0.0846 (3000 0.5) 9.81
4.132 10 5m 41.32μm
Re t
du t
5
4.132 10 5
0.0846 0.5
3.3 10
0.0529 1
u t
d 2
62 10 10 6 2
3000 0.5
18
18 3.31 10
9.81ms
4.954 10 3 m s