发布时间 : 星期二 文章化工原理--沉降与过滤习题及答案更新完毕开始阅读011a8171168884868762d609
（3）若取消隔板，为完成任务该降尘室的最大处理量为多少？
u?d2(???)g解：（1）设沉降区为滞流，则 因为 ?s??? 则
u0?(10?10?618?
)?3000?9.81?32?4.67mm/s18?0.035?10
?3Re0?du0???10?10?6?4.67?10?3?0.5?6.67?10?4?10.035?10 假设正确
由降尘室的分离条件，有
u?u0LH?4.6?10?3?60.1?0.28m/s
?3（2）V?20Au?20?6?3?4.67?10?3?3600=6052.3m/h
33（3） V?Au0?6?3?4.67?10?3600?302.6m/h
可见加隔板可提高生产能力，但隔板间距不能过小，过小会影响出灰和干扰沉降。 5、一降尘室，长5m，宽3m，高4m，内部用隔板分成20层，用来除去烟气中75?m以上的颗粒。已知烟气密度为0.6kg/m，粘度为0.03mPa?s，尘粒密度为4300kg/m，试求可处理的烟气量。
解： d?75?10?6333m ?s?4300kg/m
3?3 ??0.6kg/m ??0.03?10设沉降区为层流，则
u?d2(??6Pa?s
??)g218?)(4300?0.6)?9.81?3?6?(75?10?0.44m/s18?0.03?10Re?du
?0.44?0.6?3???75?10?0.66?10.03?10验算
q?nu3 故假设正确
A?20?0.44?5?3?132m/s总处理量为
6、一降尘室长5m，宽3m，高4m，内部用隔板分成20层，用来回收含尘气体中的球形
3固体颗粒，操作条件下含尘气体的流量为36000m/h，气体密度??0.9kg/m，粘度3??0.03mPa?s。尘粒密度?s?4300kg/m，试求理论上能100%除去的最小颗粒直径。
3解：降尘室总面积 A?20?5?3?300m
生产能力的计算式为 q?Au
注意式中 u0 为能 100% 除去的最小颗粒的沉降速度，而A应为总沉降面积。 解出
设沉降区为层流，则有
u?qA?36000/3600300?0.033m/s2
5
u0?d2(???)g18??18?u0(???)gd
?318?0.03?10?0.033(4300?0.9)?9.81?2.06?10?5m =
dupu2.06?10?5
?0.033?0.9?3验算Re0 ==
0.03?10?0.02?1
故假设正确?
7、在202.7kPa(2atm) 操作压力下用板框过滤机处理某物料，操作周期为3h，其中过滤1.5h，滤饼不需洗涤。已知每获1m3 滤液得滤饼0.05m3,操作条件下过滤常数
??3.3?10?5m/s，介质阻力可忽略，滤饼不可压缩。试计算：
2（1）若要求每周期获0.6m3的滤饼，需多大过滤面积？
（2）若选用板框长?宽的规格为1m?1m，则框数及框厚分别为多少？
V?0.60.052?12m23解：（1）
Ve?0
12?5 所以 V?KA?
VK?=3.3?10?1.5?3600=28.43m2 (2) A=n?2?1?1
A28.43n??22=14.2 取15个 所以
A=
q?n?1?1??
n=15=0.04m 所以
应注意每个框的两侧都有滤布，故计算面积时要在n个框面积的基础上再乘以2。 8、一小型板框压滤机有5个框，长宽各为0.2 m, 在300 kPa(表压)下恒压过滤2 h，滤饼充满滤框，且得滤液80 L,每次洗涤与装卸时间各为0.5 h。若滤饼不可压缩，且过滤介质阻力可忽略不计。求：(1)洗涤速率为多少m3/（m2.h）? (2)若操作压强增加一倍，其它条件不变，过滤机的生产能力为多少？
解：（1）洗涤速率
因过滤介质阻力可忽略不计，即
q2=Kτ 过滤面积 A=5×0.22×2=0.4 m2
单位过滤面积上的滤液量 q=V/A=80×10-3/0.4=0.2 m3/m2 过滤常数 K= q2/τ=0.22/2=0.02 m2/h
过滤终了时的速率 (dq/dτ)E=K/2q=0.02/(2×0.2)=0.05 m/h 洗涤速率 (dq/dτ)W=0.5 (dq/dτ)E=0.5×0.05=0.025 m/h (2) Δp’=2Δp时的生产能力
2
因滤饼不可压缩,所以 K’=KΔp’/Δp=2K=2×0.02=0.04 m/h
因在原板框压滤机过滤，悬浮液浓度未变，则当5个板框充满滤饼时所得滤液量仍为V’=0.08 m3, 故此时所用的过滤时间为 τ= q’2/K’=q2/K=0.22/0.04=1 h
??q0.6 6
生产能力 Q=V’/(τ+τw+τD)=0.08/(1+0.5+0.5)=0.04 m3 滤液/h
9、在一板框过滤机上过滤某种悬浮液，在1atm表压下20分钟在每1m2过滤面积上得到0.197m3的滤液,再过滤20分钟又得滤液0.09m3。试求共过滤1小时可得总滤液量为若干3
m.
解: 当?1?20min时, q1 = 0.197m3/m2
?2?40min时, q2 = 0.197+0.09 = 0.287m/m 代入恒压过滤方程时可得:
3
2
0.1972.2?2q?2q?0.197?K?20?0.287?K?403 0.287
2?3. 联立解得：
?qe?0.0222m/m,K?2.38?10?qK2m/min2
?(0.0222)2.38?102?3?0.207min由此
2?3?当过滤1小时后,可得滤液量: (q?0.0222)?2.38?10(60?0.207)
32 23
解得: q = 0.356m/m 即每m过滤面积过滤1小时后可得滤液为0.356m
10、一转筒真空过滤机，其直径和长度均为1m，用来过滤某悬浮液。原工况下每转一周需时1min，操作真空度为4.9KPa (500mmHg)，每小时可得滤液60m，滤饼厚度为12mm，新工况下要求生产能力提高1倍，操作真空度提高至6.37kPa (650mmHg)，已知滤饼不可压缩，介质阻力可忽略。试求： （1）新工况过滤机的转速应为多少？ （2）新工况所生成的滤饼厚度为多少？
22V解：（1）e= 0 所以V?KA?
设浸没度为?，转速为n (r/min) 则转筒旋转一周所需时间为所以
60n3(s)60，其中转筒整个面积浸入滤槽即过滤时间为n?(s)
V?AK60n?
Q260Kn?m3/h故Q = 60nV = 60A 所以
K1Q1?K2n2K1n1
由题知 S = 0 及K??p 故 (2) 设滤饼的厚度为?，则有
3n2?n1()K2122?1?4.922()?3.1r/min6.371
11、采用降尘室回收常压炉气中所含球形固体颗粒。降尘室底面积为10㎡，高1.6m。操作条件下气体密度为0.5kg/m3，粘度为2.0?10?5Pa?s，颗粒密度为3000 kg/m3。气体体积流量为5m3/s。试求：
（1）可完全回收的最小颗粒直径； （2）如将降尘室改为多层以完全回收20?m的颗粒，求多层降尘室的层数及板间距。 解：（1）设沉降运动处在层流区，则能完全回收的最小颗粒直径：
dmin?18?Vs?18?2?10?5n260A?2?2n160An?1 m饼/h 所以
?2?2n1?1n2?2?1?12?7.7mm3.15g??s???A09.81??3000?0.6?10?78.2?m
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校核：最小颗粒的沉降速度：u0dminu?78.2?10?6?VsA0?510?0.5m/s
Re????0.5?0.6?5?1.173?2，近似认为沉降运动处于层流区。
2?10（2）20?m的颗粒也要能全部回收，所需要的降尘面积可按下式计算（既然直径为78.2?m的颗粒尚能处于层流区，则20?m的颗粒沉降也一定处在层流区）：
A'0?18?Vsg??s???d220?18?2?10?559.81??3000?0.6?20?10?6??2?153m2
需要降尘面积为153㎡，所以降尘室应改为16层（15块隔板），实际降尘面积为160㎡。层间距为0.16m。
点评：就设备结构参数而言，降尘室的处理量主要取决于其底面积而与高度无关；由本题可以看出，当处理量一定时，完全分离出更小的的粒径就必须扩大降尘室的底面积，这是通过多层结构来实现的。
12、用一板框压滤机在300kPa的压强差下过滤某悬浮液。已知过滤常数
K?7.5?10?5m2/s，qe?0.012m3/m2。要求每一操作周期得8m3的滤液，过滤时间为
0.5小时。设滤饼不可压缩，且滤饼与滤液的体积之比为0.025。试求
（1）过滤面积；
（2）若操作压强差提高至600kPa。现有一板框过滤机，每框的尺寸为mm，若要求每个周期仍得到8m滤液，则至少需要多少个框才能满足要求？
又过滤时间为多少？
635?635?253
解：（1）恒压过滤方程V2?2VVe?KA2? ，其中Ve?qeA，于是：
KA??2VqeA?V22222?0
2A?2Vqe?4Vqe?4K?V2K??2?8?0.012?2?80.0122?7.5?10?5?7.5?10?5?1800?22.5m2?1800
（2）恒压过滤方程反映的是滤液体积、过滤时间和过滤面积之间的关系。在这一问，过滤面积和过滤时间均为所求。因此用该方程不能解决这一问题。
事实上，滤液体积已知且滤渣与滤液体积比也已知，则滤饼体积可求，由滤饼体积及每框的容积可求框数（因为每个操作周期中滤饼充满框后才停止过滤）。
滤饼体积=cV?0.025?8?0.2m3。 框数=
滤饼体积每框容积?0.20.635?0.635?0.025?19.84，取n?20
操作压强提高至600kPa，由于滤饼不可压缩，过滤常数K与压差成正比，于是
K'?1.5?10?4m2/s。qe不变。
实际过滤面积为：A'?2?20?0.635?0.635?16.13m2 由恒压过滤方程可计算过滤时间：??V2?2VqeA'K'A'2?82?2?8?0.012?16.131.5?10?4?16.132?1719.2s
点评：过滤面积的求取属设计型计算，可通过过滤方程式直接解决；设计条件和操作条
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