发布时间 : 星期五 文章《化工原理I》计算题更新完毕开始阅读39910c3c2e3f5727a4e96212
10.5Q?AK??n?2?0.0245???0.0165360( m/s) = 59.4(m/h) （6分）
33
33、（16分）：
某悬浮液在一板框过滤机中进行恒压过滤。过滤面积为4 m2，操作压差为1.5×105Pa，过滤常数K = 0.04 m2/s，一个操作循环中，辅助时间为1000s，滤饼不洗涤。假设滤饼不可压缩，过滤介质阻力可忽略。试求： （1）该机的最大生产能力。
（2）有一转筒真空过滤机，过滤面积为4 m2，转速为0.003转/秒，浸没度为0.3。若要求此转筒真空过滤机达到板框过滤机的最大生产能力，则此过滤机的真空度为多少？ 解：（1）τ=τD时，生产能力最大。
V = KAτ= 0.04×4×1000 = 640 V = 25.298 (m)
2
2
2
3
Qmax?V25.298??0.01265???D?1000?1000?（m/s）= 45.54（m/h） （8分）
33
（2） Q?AK真?n?Qmax
222
K真1?Q?1?0.01265???max????0.01111 ( m/s) ??4?0.3?0.003?A??n?
K真K板??p真?p板K真K板
?p真??p板?1.5?105?0.01111?41662.5 (Pa) (真空度) （8分）
0.0434用板框过滤机过滤某悬浮液。一个操作周期内过滤20分钟后，共得滤液4m3。（滤饼不可压缩，介质阻力忽略不计，滤饼不洗涤）。若在一个操作周期内共用去辅助时间为30分钟。求： 该机的生产能力；
若操作压力加倍，其它条件不变（物性、过滤面积、过滤与辅助时间不变），该机的生产能力提高了多少？ 现改用回转真空过滤机，其转速为1转/min，若生产能力与（1）相同，则其在一个周期内所得滤液量为多少？ （1）生产能力：Q2
2
?V4?60??4.8（m/h）
???D20?303
2
2
（2） V = KAτ V′ = K′Aτ
2?p1?sK?r??C2 ∵ 滤饼不可压缩 ∴ s = 0
K??p??V??∴ ???2 ??VK?p??
V??2V?2?4.8?6.79（m/h）
3
生产能力提高
6.79?4.8?100%?41.4%
4.8（3） Q?VV? T1n
V?Q11?4.8??0.08m n603
29
35用一过滤面积为25m2的板框压滤机在1.5kgf/cm2的表压下，对某悬浮液进行恒压过滤，在该操作条件下的过滤常数K = 1.5×10-5m2/s，滤饼与滤液体积之比C = 0.12m3/m3，装卸时间需30min，滤饼不可压缩，过滤介质阻力可忽略不计。
（1）求过滤36min后所得的滤液量；
（2）若用滤液量的10%（体积百分比）的洗水，在相同压力下对滤饼进行横穿洗涤，洗水粘度近似与滤液粘度相等，求在一个最佳过滤周期内所获得的滤饼体积。 解：（1） V = KAτ
2
2
V?KA2??1.5?10?5?252?36?60?4.5（m） （5分）
3
（2） 最佳过滤周期时： τ+τW =τD
V2??KA2
VW?W1?dV?1KA2KA2??????4?d??E42V8V
?W8V?VW8V?0.1V0.8V2???22KAKAKA2V20.8V21.8V2KA22???D ??D V??D 2221.8KAKAKA1.5?10?5?252?30?60V??3.062( m)
1.83
V滤饼 = CV = 0.12×3.062 = 0.367（m） （10分）
36拟用一板框过滤机处理某一悬浮液，滤饼与滤液体积之比C = 0.04m3/m3。在1.5atm的操作压力下，过滤常数K = 2.73×10-5m2/s，过滤介质阻力可忽略不计，滤饼不可压缩。
（1）若要求过滤1h获取0.41 m3的滤饼，试求所需的过滤面积；
（2）若选用板框长×宽的规格为0.81×0.81 m2，试确定框数及框的厚度；
（3）若滤饼不需洗涤，拆装时间需45min，试求为使上述板框过滤机生产能力达到最大时，其操作压力应提高至多少？ 解：（1） C3
?V滤饼V V?V滤饼C?0.41?10.25( m) 0.043
V = KAτ
22
A?VK??10.252.73?10?5?3600?32.7（m） （4分）
（2） A = n×2×0.81×0.81
n?32.7?25
2?0.81?0.810.41?0.025（m） （5分）
25?0.81?0.812
2
V滤饼 = n×0.81×0.81×δ
??（3）若获得最大生产能力，必须满足： τ′=τD = 45min V = KAτ= K′Aτ′
2
2?pK??? ∵ K?r??CK?? ∴
?p??? ?p???p???p
?60?1.5??2（atm） （6分） ??4537有一板框过滤机，在一定压力下过滤某种悬浮液。当滤渣完全充满滤框时的滤液量为10 m3，过滤时间为1h。随后在
30
相同压力下，用10%滤液量的清水（物性可视为和滤液相同）洗涤，每次拆装需时间8min，且已知在这一操作中Ve = 1.5 m3。
（1）求该机的生产能力，以m3（滤液）/h表示。
（2）如果该机的每一个滤框厚度减半，长宽不变，而框数加倍，仍用同样的滤布，洗涤水量不变，但拆装时间增为15min。试问：在同样操作条件下进行上述过滤，则生产能力将变为多少m3（滤液）/h？ （过滤基本方程：V2 +2VVe = KA2τ） 解：（1）由恒压过滤方程： V +2VVe = KAτ
2
2
KA?2V2?2VVe?102?2?10?1.5??130（m/h）
13
1?dV?1KA2130?dV???1.413 ?????????d??W4?d??E42?V?Ve?8??10?1.5?
?W?VW?V0.1?10?dV???0.708（h） ?1.413?d??W?10?5.43（m/h） （7分）
1?0.708?8603
Q????W??D（2） 条件改变后：V′= V A′= 2A Ve′= 2Ve
KA′ = K(2A) = 4KA = 4×130 = 520（m/h）
2
2
2
3
1?dV??1KA?2520?dV????????5 ?????d??W4?d??E42?V??Ve??8??10?2?1.5???VW???W0.1?10?dV???0.2（h） ??5?d??W
V?2?2V?Ve?102?2?10??2?1.5??????0.308（h）
520KA?2Q?V?10??13.2（m/h） （8分）
????????W0.308?0.2?1560D3
38拟用一板框过滤机在3kgf/cm2的压差下过滤某悬浮液。已知过滤常数K = 7×10-5m2/s，qe = 0.015m3/m2，现要求
每一操作周期得到10 m3滤液，过滤时间为0.5h，设滤饼不可压缩，且滤饼与滤液体积比C = 0.03 m3/m3。 试问：（1）需要多大的过滤面积； （2）如操作压差提高至6 kgf/cm2，现有一台板框过滤机，每一个框的尺寸为635×635×25（长×宽×厚，单位为mm），若要求每个过滤周期得到的滤液量仍为10 m3，过滤时间不得超过0.5h，则至少需用多少个框才能满足要求？ 解：（1）恒压过滤方程：q2 +2q qe = Kτ q2 +2×0.015q - 7×10-5×0.5×3600 = 0
q2 +0.03q – 0.126 = 0 q = 0.3403 m3/m2 A = V / q = 10 / 0.3403 = 29.39 m2
（2）新工况：K′= K（Δp′/Δp）= 7×10-5×6 / 3 = 1.4×10-4 一个周期得10 m3滤液，可得滤饼量为10×0.03 = 0.3 m3 每个框可装滤饼量为0.635×0.635×0.025 = 0.01008 m3 所需框数为0.3 / 0.01008 = 29.76个，取框数为30个 从过滤面积来看： q′2 +2q′qe = K′τ
q′2 +2×0.015q – 1.4×10-4×0.5×3600 = 0
q′2 +0.03q′– 0.252 = 0 q = 0.4872 m3/m2
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A = V / q = 10 / 0.4872 = 20.53 m2
每个框的过滤面积为：0.635×0.635 = 0.80645m2 所需框数：20.53 / 0.80645 = 25.5个
综合考虑应取30个框，总过滤面积为：A = 30×0.80645 = 24.2 m2 q = 10 / 24.2 = 0.4132 q2 +2q qe = K′τ′
τ′=（q2 +2q qe）/ K′=（0.41322 + 2×0.015×0.4132）/ 1.4×10-4 τ′= 1308.1s = 21.8min
40. （15分）某流化床燃烧炉直径为1m。操作中测得底部和顶部压强差为425mmH2O，距底0.3m处与底部的压强差为150mmH2O，通过床层的气体量为848m3/h，气体（操作条件下）的密度为1.165kg/ m3 ，粘度为2.084×10-6kg·s/m2 。颗粒密度为1250 kg/ m3 ，堆积密度为645 kg/ m3 ，试计算： （1）床层中颗粒物料的藏量及床层高度。 （2）操作状况下床层的空隙率和膨胀比。 气流带走的最大颗粒直径。 解：（1）固定床阶段： ?mf??堆积645??0.516 ?p1250?p?Lmf?1??mf????p???g
Lmf??p0.425?1000?9.81??1??mf????p???g?1?0.516???1250?1.165??0.702（m）
堆积
物料藏量 m = ρ·V = 645·A·Lmf = 645×(3.14/4)×1×0.702 = 355.4（kg）
2
流化床阶段： ?p?L?1??????p???g ?p??L??1??????p???g
L?p?p425?0.3??0.85（m） （5分） ? L?L???p?150L??p?（2） ??1??p0.425?1000?9.81?1??0.6
L???p???g0.85??1250?1.165??9.81L1??mf0.85R????1.2 （5分）
Lmf1??0.702（3） u?4V4?848/3600??0.3（m/s） ?D23.14?12 ut = u 设 Rep < 2
2??p???gdput?18? μ= 2.084×10×9.81 = 2.044×10 （N s/m）
-6-52
d2pmax18?ut18?2.044?10?5?0.3???9.01?10?9 d??p???g?1250?1.165??9.81?dput?pmax
= 95μm
校核雷诺数：Rep?96?10?6?0.3?1.165??1.64?2 成立 （5分）
2.044?10?532
41．（20分）某厂在单壳程单管程列管换热器中，用饱和水蒸气将空气从10℃加热到90℃，该换热器由38根ф25×2.5mm，