发布时间 : 星期一 文章化工原理第二版夏清贾绍义版上册课后习题答案天津大学更新完毕开始阅读48f1ab8fa9956bec0975f46527d3240c8447a187
2. 密度为2650kg/m3的球型石英颗粒在20℃空气中自由沉降，计算服从斯托克斯公式的最大颗粒直径及服从牛顿公式的最小颗粒直径。
解：（1）服从斯托克斯公式
查有关数据手册得到 20℃时空气的密度ρ= 1.205 Kg/m3 ， 粘度μ=1.81×10-5 Pa·s
要使颗粒服从斯托克斯公式 ，必须满足Re 〈 1 即
Re = dutρ/μ〈 1 ， 而 ut = d2（ρs- ρ）g/18μ 由此可以得到 d3〈 18 u2/（ρs- ρ）ρg ∴最大颗粒直径dmin = [18 u/（ρs- ρ）ρg]
= [18×（1.81×10-5）2/（2650-1.205）×9.81×1.205]1/3
= 0.573×10-4m = 57.3μm
要使颗粒服从牛顿公式 ，必须满足 10 〈 Re 〈 2×10 即
10 3〈 Re = dutρ/μ〈 2×10 3 ，而ut = 1.74[d（ρs- ρ）g/ρ]
由此可以得到 d3 〉106μ2/［1.742ρ（ρs-ρ）g］ ∴最小直径 dmin = 0.001512 m = 1512 μm
3. 在底面积为40m2的除尘室内回收气体中的球形固体颗粒。气体的处理量为3600m3/h，
固体的密度ρs=3600kg/m3，操作条件下气体的密度ρ=1.06kg/m3，粘度为3.4×10Pa?s。试求理论上完全除去的最小颗粒直径。
解：根据生产能力计算出沉降速度
ut = Vs/bι= 3600/40 m/h = 0.025m/s
假设气体流处在滞流区则可以按 ut = d2（ρs- ρ）g/18μ进行计算
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∴ d2 = 18μ/（ρs- ρ）g ·ut 可以得到 d = 0.175×10-4 m
核算Re = dutρ/μ 〈 1 ， 符合假设的滞流区
∴能完全除去的颗粒的最小直径 d = 0.175×10-4 m = 17.5 μm
4. 一多层降尘室除去炉气中的矿尘。矿尘最小粒径为8μm，密度为4000kg/m3。除尘室长4.1m，宽1.8m，高4.2m，气体温度为427℃，粘度为3.4Pa?s，密度为0.5kg/m3。若每小时的炉气量为2160标准m3，试确定降尘室内隔板的间距及层数。
解：假设沉降在滞流区 ，按ut = d2（ρs- ρ）g/18μ计算其沉降速度 ut = (8×10-6)2×(4000-0.5)×9.8/(18×3.4×10-5) = 41×10-4m/s
核算Re = dutρ/μ 〈 1 ， 符合假设的滞流区 把标准生产能力换算成47℃时的生产能力 Vs = V (273 + 427)/273 = 5538.46m3/h 由Vs = blut（n-1）得
n = Vs / blut-1 = 5538.46/（4.1×1.8×41×10-4×3600） - 1
=50.814 – 1 = 49.8
取n = 50 层 ， 板间距 △h = H/（n + 1）= 4.2/51 = 0.0824m = 82.4 mm
5. 含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m3，气体流量为1000m3/h，粘度为3.6×10-5Pa?s密度为0.674kg/m3，采用如图3-8所示的标准型旋风分离器进行除尘。若分离器圆筒直径为0.4m，试估算其临界直径，分割粒径及压强降。
解：(1) 临界直径
选用标准旋风分离器 Ne = 5 ，ξ= 8.0 B = D/4 ，h = D/2
由Vs = bhui 得 Bh = D/4 ·D/2 = Vs /ui ∴ ui = 8 Vs /D2
根据dc = [9μB/(πNeρsui )]1/2 计算颗粒的临界直径
∴ dc = [9×3.6×10×0.25×0.4/(3.14×5×2300×13.889)]1/2
= 8.04×10-6 m = 8.04 μm （2）分割粒径
根据 d50 = 0.27[μD/ut（ρs- ρ）]1/2 计算颗粒的分割粒径 ∴ d50 = 0.27[3.6×10-5×0.4/(13.889×2300)]1/2 = 0.00573×10-3m = 5.73μm （3）压强降
根据 △P = ξ·ρui2/2 计算压强降
∴ △P = 8.0×0.674×13.8892/2 = 520 Pa
10.用一台BMS50/810-25型板框压滤机过滤某悬浮液，悬浮液中固体质量分率为0.139，固相密度为2200kg/m3，液相为水。每1m3滤饼中含500kg水，其余全为固相。已知操作条件下的过滤常数K=2.72×10m/s，q=3.45×10m/m。滤框尺寸为810mm×810mm×25mm,共38个框。试求：（1）过滤至滤框内全部充满滤渣所需的时间及所得的滤液体积：（2）过滤完毕用0.8m清水洗涤滤饼，求洗涤时间。洗水温度及表压与滤浆的相同。
解：（1）滤框内全部充满滤渣
滤饼表面积 A = （0.81）2×2×38 = 49.86 m2
滤框容积 V总 = （0.81）2×0.025×38 = 0.6233 m3 已知 1m3 的滤饼中 含水：500/1000 = 0.5 m3 含固体： 1 – 0.5 = 0.5 m3 固体质量 ：0.5×2200 = 1100 Kg 设产生1m3 的滤饼可以得到m0 ，Kg（V0 ，m3）的滤液，则 0.139 = 1100/（1100 + 50 + m）
∴ m0 = 6313 Kg 滤液的密度按水的密度考虑 V0 = 0.314 m3
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∴ 形成0.6233 m3 的滤饼即滤框全部充满时得到滤液体积 V =6.314×0.6233 = 3.935 m3 则过滤终了时的单位面积滤液量为
q = V/A = 3.935/49.86 = 0.07892 m3 /m2
∵qe2 = Kθe ∴θe = qe2 / K = （3.45×10-3）2 / 2.72×10-5 = 0.4376
由（q + qe）2 = K（θ+θe）得所需的过滤时间为 θ = （q + qe）2 / K - θe
= （0.07892 + 0.00345）2/2.72×10-5 - 0.4376 =249 s ⑵ 洗涤时间
Ve = qe×A = 3.45×10-3×49.86 = 0.172 由 （dv/ dθ）Ww= KA2 /8（θ+θe）得
洗涤速率 = 2.72×10-5×（49.86）2/ 8×（3.935 + 0.172） = 205×10-5
∴洗涤时间为：0.8/205×10-5 = 388s
12.在3×105Pa的压强差下对钛白粉在水中的悬浮液进行实验，测的过滤常数K=5×10-5m/s，q=0.01m3/m2，又测得饼体积之比v=0.08。现拟用有38个框的BMY50/810-25型板框压滤机处理此料浆，过滤推动力及所用滤布也与实验用的相同。试求：（1）过滤至框内全部充满滤渣所需的时间；（2）过滤完毕以相当与滤液量1/10的清水进行洗涤，求洗涤时间；（3）若每次卸渣重装等全部辅助操作共需15min，求每台过滤机的生产能力（以每小时平均可得多少m3滤饼计）。
解：（1）框内全部充满滤渣
滤饼表面积A =（0.81）2×2×38 = 49.86 m2
滤框容积 V总 =（0.81）2×0.025×38 = 0.6233 m3 总共得到滤液体积
V = V总/ν= 0.6233/0.08 = 7.79 m3 则过滤终了时的单位面积滤液量为