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1、第三章习题3-1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工、丫和形状系数歹的计算式。解3)(万/6)d： = /.de v= (6/1)%2/1(6/万)4a6a221/-=(1/6)为(。)(/6)4% =(%/4)/力=(3/2)屋川%万(3/2)相川% _ (18加)% 2(7r/d)d2 +7i -dh2h + d3-2某内径为0. 10m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0.80m,床层空隙率 = 0.52、假设以latm, 25的空气 以0. 25 w/s
2、空速通过床层，试估算气体压降。dev =(3/ 2)/川, “ =(18dhi)/ (2/z + d)- de v = 3dh/(2h + d) = 3 x 3 x 5 /(2x 5 + 3) = 3.46mm空气(latm.25()C): p = 1.185攵g/m从=1.835xlO_5 Pa-s解圆柱体:按欧根公式计算压降(Re = 19.44 2)AQDOx+L75x史名红心一 W,dev(1-0.52)2 1.835x10 X0.25 2.=0.80150 x x + 1.75x- x0.523(3.46 x 10-3 y0.5233.46 x 10-3= 177.7P3-3拟用分子
3、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0. 2 m1s,床层压降14. 28mmH200. 6 m/s93. 94mmH20解2。 C水，q = 1 000kg /m3, = icPg(PP)Pg(PP)P1/3 = 0.0039.81(2600-1000)x10000.00121/3 =7.51属于牛顿区g , d (p - p) 1/9 .5 =1.74_Pi1/2= 1.74= 1.749.8 lx 0.003(26001000)WOO1/2=0.387m/s设沉降属于斯托克斯区:g，d2(p,n-p)/. Ut =18/ 12.6 x
4、 10-3 = 9 3 i x 或(2600-1000)/(18x 0.001)/. dp = 1.20x10Rcp = 1.20x 10-4 x 12.6x 10-3 x 106 =1.5122 即原设正确，计算有效 设沉降属于斯托克岖P) ：.u.18/八八 1 9.81x 0.00052 x (2670- 860)0.016 =八八 1 9.81x 0.00052 x (2670- 860)0.016 =即：18,从=0.0154 = 1.54x10-2尸小二 ReP0.0154=0.4467 2属于斯托克斯区，即彳瞅正确,从=1.54x10-2.s计算有效3-16试进行形状系数材二6。
5、的固体颗粒的沉降问题计算：等体积当量直径北、V = 3所,密度为2600依/颗粒在20清水中的自由沉降速度。测得密度为2600彷/颗粒在20C清水中的自由沉降速度为0.01m/s,计算 颗粒的等体积当量直径。解，/R;=4gdp(0-p)/(342)=4 x 9.81 x (0.003)3 (2600-1000) x 1000/(3 x 0.0012)= 5.65x1 O,查得=40。dp -ut -p 0.003，xlO3/ Ren =U400 =/. ut = 0.133m/5初 40.001，% = 4gg-p)4/(3，；)=4x9.81(2600-1000)x0.00l/(3xl00
6、02 xO.Ol3)查得R叩=1.850.0010.001dn - u-p dn xO.OlxlO3 即1.85二,:.dp =1.85X10-4 m3-17以长3限 宽2nl的重力除尘室除烟道气所含的尘粒。烟气常压，250,处 理量为4300 3/“。尘粒密度为2250止g/川二 颗粒形状系数炉=0 86,烟气的 与。可按空气计。设颗粒自由沉降。试计算：可全部除去的最小粒径的vo 能除去40%的颗粒的工、丫。解4300/3600 = % x 3 x 2.% = 0.199加/s常压、250 C空气：p = 0.674版= 2.74 x 10-5 Pa s7/4p=4g(04)/(3夕 2婷)
7、= 4x9.81(2250-0.674)x2.74x 10-5 /(3x0.6742 x0.1993)二 225查得心=0.39,那么：,0.39 = :.dn =7.97xl0-5m2.74 xW5 p设除去40%的颗粒为洪沉降速度为4,除去100%的颗粒沉降速度为w 并令停留时间为，那么：= 4.0 = 9 . 。= 0.40 x 0.199 = 0.0796m / s10。74100二二225(皿)3 = 225x(-L)3 =3515Rep “40。,4或，/ 凡p = 4 x 9.81 x (2250 - 0.674) x 2.74 x 105 /(3 x 0.6742 x 0.07
8、963)= 3518查得R =Q105=x00796x：674 .=5.36xW5m2.74x10-53-18仓库有内径刀= 0.4四的标准型旋风别离器多台，拟用以烟气除尘。烟气常 压，300,需处理量为4300我34。尘粒密度为2250彷/。烟气的与可 按空气计。由于压降限制，只允许旋风别离器并联操作，不允许串联操作，问：共需 几台旋风别离器？能除去40%的颗粒粒径是多少？进口风速20好。解:别离器进风口面积 劭=。2/8,%=20m/s每台别离器处理气量=%班=%。2 / 8 = 20 X 0.42 / 8 = 0.4m3 / s需别离器台数=4300/(0.4 x 3600) = 2.9
9、9。3台 =0.27/%(0/)/2常压300C空气：p = O.615kg/mu = 2.97xlO-5Pa-s/g 一夕)2.97x10-5 * 0.4 微/g 一夕)2.97x10-5 * 0.4 微.4():0.274.。I?=0,27- 19.91x(2250-0.615)= 4.40x10-6 机查图知，=40%时，d/&o =。-82.故能除去40%颗粒的粒径是0.82d,0 = 0.82 x 4.40 xl0-6 =3.61xW6/n3-19某粉磨车间空气的粉尘浓度较高，拟用两台相同规格的标准型旋风别离器 串联操作除尘。空气常压，温度为20,粉尘的颗粒密度2250依/。拟处理量
10、为 600 *3/。空气中粉尘的粒度分布如下：粒径 呼30质量分率%3121834258欲使15 5的尘粒除去效率达99. 75%,试确定每台别离器的内径，计算总的收 尘效率。解查图知，=0.95,4/40 =4.1,因要求15微米颗粒外, =0.95.4。= 15/4.1 = 3.66微米常压、20。空气：0 = L2O5Zg/，4 = i.81xl(r5&s &。= 0.271,81x1 O_5 D/wz(/?s - /?) 1/2即3.66 x 10-6 = 0.271.81xW5D /% (1500 -1.205) ,/2:.D/ui =0.0152又 V = %BH =/8即600/
11、3600 = (D/0.0152)- D2/8/. D = 0.273m,忧i =1794ml s两极别离器串联操作的粒径效率， = 1-(1-好)总除尘分率= 2七7二0 00807+0. 0935+0. 173+0. 337+0. 250+0. 08=0. 942粒径（微米）30平均粒径（微1.54.58132330D/d2,6(1 -6x(1-0.55)x0.001适用欧根公式”= 150x(： 02人 +1.75x与2小丝L (x() dml/rii677x9.81 yc (1-0.55)2x0.001x0.04 1-0.55 103 x0.042即=150x-1+ 1.75x- x0
12、.350.553(“ * o.OOl)20.553 x 0.001经试差，解得: = 0.851校核R =三L = 0.851X0-X0.04 = 126 10一针/5,不计滤布阻力，所得滤 液与滤饼体积之比为12.85 nf滤液/in,滤饼，按最大生产率原那么生产，整理、装拆时 间为20分钟,求每只滤叶的最大生产率及每批过滤的最大滤饼厚度。解：过滤：q1 = K rF tf = q2 / K 洗涤：rw =J-q/(K/2q) = (q2/K)x2J 最大生产率原那么：rF + rw = td即41 + 2/)/K = 7q代入数据:/(8.23 xx10-5)x(1 + 2 x 0.1)
13、= 20 x 60 :.q = 0.2869m3 /m2Gmax = 0.2869 x 2 x 0.4/(2 x 20 x 60) = 9.56 x 10-5m3 /s = 0.3442m3 /h每批过滤最大滤饼厚度=(30/0.3855) x 0.2869 = 22.3mm或由每加3滤饼对应的1285m3滤液算出：3 = 0.2869/12.85 = 0.0223 = 22.3mm3-9有一叶滤机，在恒压下过滤某种水悬浮液时，得到如下过滤方程： /+30xq = 300x 其中q 搐 丁一m1no在实际操作中，先在5分钟内作 恒压过滤，此时过滤压差升至上述试验压强，然后维持恒压过滤，全部过滤
14、时间为20 分钟，试求：每一循环中每而过滤面积所得滤液量？过滤后再用相当于滤液总量 的1/5水进行洗涤，洗涤时间为多少？ 解：: q2 + 30q = 300 t二 qe=15 m3/m2K=300 mVmin恒速过程 q:+ qqL(K/2) t 1Aqi=20. 9 m3/m2恒压过程(q2 q)+2qe(q Qi)=K( t t J/. q=60. 7 m3/m2= 1.98 m7(m2.min) (蚂VdT7 E 2(q + qe)dT7 w vdi/=6.13 min=6.13 min3-10用某板框压滤机恒压过滤，滤框尺寸为810X810X25inni。经过小试测得过 滤常数*=
15、&23X10-5冽%, q, = 2.21x10-3苏那，操作时的滤布，压差及温度与 小试时相同。滤饼刚充满滤框时停止过滤，求：每批过滤时间？假设以清水洗涤滤 饼，洗涤水用量为滤液的1/10,洗涤压差及水温与过滤时相同，求过滤时间？假设整 理、装卸时间为25分钟，求每只滤框的生产率？解每批过滤时间:1加滤饼对应滤液量12.85根I滤饼刚充满滤框时， 得滤液量 V = 0.81 x 0.81 x0.025 x 12.85 = 0.211m3 那么g=V/A = 0.211/(2x0.81 x0.81) = 0.161m3 /m2v (0.161)2-3 = 8.23x 10-3rFtf - 32
16、3.6s洗涤时间：过滤终了时：(dql dr)E8.23 xW52(q + qe) 2(0.161 + 0.00221)(叫 F =幽E X A = 2.52 X1。-4 X 2 X 0.812 = 3.31X10-4 帆3 / s dr dr(把)=-(把)尸=3.31 x 10一4 / 4 = 8.28 x 10一5 根3 / dr w 4 dr EVvr2 =0.0211 根 3/. ru. = % /(dV/dr)H. = 0.0211/(8.28xl0-5) = 255s生产率G:tf + tw + td 323.6 + 255 + 25x60=L02xl0-4m3/53-11板框压
17、滤机在L5at （表）下恒压过滤某种悬浮液1.6小时后得滤液25nl北不计，如表压加倍，滤饼压缩指数为0.3,那么过滤1.6小时后得多少滤液？设 其它情况不变，将过滤时间缩短一半，可得多少滤液？假设在原表压下进行过滤L6小时后,用3nI?的水来洗涤,求所需洗涤时间?解: V=KA2 T.2(加工口、r。、是滤饼结构参数，为常量Koc(jpm)，s其中A与T不变二 V2 0c (/pjsPmPm=2 7 = 1,624V2 =1.624x252 =1015 m6V = 31.86 m3V =KA2 t 其中K、A不变 V2 OCT：.W =V2 T41 dr J41 dr J3-12用某板框过滤
18、机进行过滤，采用先恒速后恒压过滤，恒速1分钟达恒压压 差便开始恒压过滤，过滤框尺寸810X810X25mni,滤液体积、滤饼体积=12. 85n? 滤液/滤饼过滤常数卫=823x10-5/s, q” 2.21x10-3/,滤饼刚充满滤框时 停止过滤，求：过滤时间？假设用清水洗涤滤饼，水量为滤液量的1/10,洗涤压 差、温度均与恒压过滤时相同，求洗涤时间？如装卸、整理时间为25分钟，求每 只滤框的生产率？解过滤时间：恒速阶段：q；+qu = (K/2)4即端 + 4 X 0.0022l = (8.23xl O-5 / 2) x 60/. qx = 0.0486m3 / m2加3滤饼对应滤液量2.
19、85m3,滤饼刚充满滤框时， 得滤液量V = 0.81 x0.81x 0.025 x 12.85 = 0.21 bn3那么 = V / A = 0.211 /(2 x 0.81 x 0.81)=。. 16 Im3/ m2恒压阶段也2一名2)+ 21(一%) = K_q)即：(0.1612 0.04862) + 2x0.00221x(0.161-0.0486)= 8.23xW5(r-60)/. t = 352s洗涤时间：与第0题解法相同，0=255s生产率G:2八八2 in.4 3,G = 1.0()3x 10 m Is352+255 + 25x603-13某板框过滤机有8个滤框，滤框尺寸810
20、X810X25mni。浆料为13. 9% (质 量)的悬浮液，滤饼含水40% (质量)，固体颗粒密度2100kg/m3。操作在20c恒压条件下进行，玄=L8xlO-5 =2.21x10- w /m ,求：该板框过滤机每次 过滤（滤饼充满滤框）所需时间？假设滤框厚度变为15nlm，问滤饼充满滤框所需时间？ 假设滤框数目加倍，滤饼充满滤框时所需时间？解：设滤饼空隙率为,设有1kg滤饼，那么含水0. 4kg0.40.6+1000 21000.40.6+1000 2100=0.583设Inf5滤饼得xm，滤液,对In?滤饼作物料衡算:(1 -OR =2x=4. 84 m3滤液/滤饼g,P水+p水,x0
21、.861过滤面积 A=2X8X8102X10-6=10. 498 m2Vm=8X0.812X0. 025=0. 131 一滤饼AV= V 饼 x =0. 634 n?滤液 V 0.634 八八3 3/ 2 q =0.0604 m /mA 10.498q2 + 2qqe=K t0. 06042+2X 0. 0604 X2.21X 10-3=l. 8 X 10 5 TA t=217. 5 s滤框厚度减小为15mm,设为6 8 也即q 8 6m3/m2从上解可知，V饼8 5即V 815 q = q = 0.0604 x = 0.0362525，工=81. 7 s框数加倍，也即Af - 2AV饼=2V
22、饼q=V/A故q不变，也即t不变3-14欲过滤料浆浓度为3-14欲过滤料浆浓度为81.08耳0/加3清液,经小试所得滤饼空隙率为0. 485,固相密度1820小g/阳在某恒压差条件下测得过滤常数 玄=8.23x10活2/s, 北= 2.21x10-3幽3加2,现用回转真空过滤机进行过滤，料浆浓度、温度及滤布均与 小试相同，唯过滤压差为小试时的1/4。由试验知，该物系滤饼压缩指数为0.36,回 转真空过滤机鼓直径为1.75m,长为0. 98m,但真正过滤面积为5nI?（考虑滤布固定装 置）。浸没角度为120。，转速0.2r/min。设滤布阻力可略，试求：此过滤机的滤 液生产能力及滤饼厚度？假设转
23、速为0.3r/min,北可略，其它操作条件不变，求生 产能力滤饼厚度。解： n = = 0.0033 s 160 60Z - 0.64Kf = K =8.23xl0 5 x -= 3.39 x 10-5 m2/s Ap J47G = JnA2K/ = 9.70x104 m3/se ,对一 In?滤饼作物料衡算，设对应滤液x m3Z.（ j）Pp = 81.08X=n. 08 m：滤液/作滤饼8 + XqF = jK/n = 0.0582 m7ni2d = = 5.52 mm x Goc n05GZ = G =9.70xl(rx，= 1.19 x 10-3 m3/sV nJ0.27又 V qF CC -/. q 卜=q一 二0.0475 m3/m2 Vnv. c Qf 0.0475 “or 71r 8 =0.0043m = 4.3mmx 11.083-15试进行光滑固体圆球颗粒的几种沉降问题计算： 球径3mll1、密度为2600依/颗粒在20清水中的自由沉降速度 测得密度2600依/的颗粒在20清水中的自由沉降速度为12.6M加,计算颗粒球径。 测得球径为o. 5mm,密度2670彷/颗粒在。=彷/力液体中的自由沉 降速度为0.016阳/5,计算液体的粘度。