《化工原理教学资料》习题3taolun

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1、1釆用降尘室冋收常压炉气小所含球形固体颗粒。降尘室底面积为10nV,高1.6im操作条件下气体密度为O.5kg/m3,粘度为2.0x10—5巾.$,颗粒密度为3000kg/m30气体体积流量为5m3/s<>试求：（1）nJ*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““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：7I~18//—I—18x2xl0-5?加c〃罰=（丽帀石=舊.81x（3000-0.6帀=7&2如校核：最小颗粒的沉降速度："

2、o=—=—=O^/n/sA）10Re=如也=78.2x10"x（］.5x0.6=1173<2,近似认为沉降运动处于层流区。“2xlO-5（2）20“加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“用的颗粒尚能处于层流区，则20如的颗粒沉降也一定处在层流区）：*=创匕一18x2x10—55“53/2°认Ps-P）咗9.81x（3000-0.6）（20x1（）-6）2需要降尘面积为153m2,所以降尘室应改为16层（15块隔板），实际降尘面积为160nf。层间距为0J6mo点辞：就设备结

3、构参数而言，降尘宗的处理量主要取决于其底而积而与髙度无关；山本题可以看出，当处理量一定时，完全分离出更小的的粒径就必须扩人降尘室的底而积，这是通过多层结构來实现的。2用一板框压滤机在3（）（）kPa的压强差下过滤某悬浮液。已知过滤常数K=7.5xlO巧加2/$,%=0.012//加2。耍求每一操作周期得8n?的滤液，过滤时间为0.5小时。设滤饼不可压缩，11滤饼与滤液的体积之比为0.025o试求（1）过滤面积；（2）若操作压强差提高至600kPao现有一板框过滤机，每框的尺寸为635x635x25mm,若要求

4、每个周期仍得到8n?滤液，则至少需要多少个框才能满足要求？乂过滤时间为多少？解：（1）恒压过滤方程V2+2We=KA2O,其^Ve=c/eAf于是：KA20-2VqeA-V2=02Vqe+J4V2q；+4K3V2A=二2K&=2怂0.012+2炒0.0町+7.5x103800=22気2x7.5x10"5x1800（2）恒压过滤方程反映的是滤液体积、过滤时间和过滤血积之间的关系。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，滤液体积己知且滤渣与滤液体积比也己知，则滤饼体积町求，市滤

5、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）。滤饼体积二W=0.025x8=0.277?。框数=滤饼体积每框容积0.20.635x0.635x0.025_1984'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^'=1.5xl0~4m2/5o么不变。实际过滤而积为：A'=2x20x0.635x0.635=16」3加？由恒压过滤方程可计算过滤时间：6=宀2缈=82+2x8x：012xl,13=171925KF?1.5x10_4x16.132点评：过

6、滤面积的求取属设计型计算，可通过过滤方程式肓接解决；设计条件和操作条件的差界应在过滤常数上加以体现。当过滤压差增人吋，用较小的过滤而积在基木相同的吋间内就能得到和同的滤液量。3川板框过滤机在恒压下过滤悬浮液。若滤饼不町压缩，H过滤介质阻力町忽略不计。(1)当其它条件不变，过滤面积加倍，则获得的滤液量为原來的多少倍？(2)当其它条件不变，过滤时间减半，则获得的滤液量为原来的多少倍？(3)当其它条件不变，过滤压强差加倍，则获得的滤液量为原来的多少倍？解：(1)过滤介质阻力忽略不计，则恒压过滤方程可变为：V2=KA

7、20,于是-=-=2VA(3)由于滤饼不可压缩，压缩性指数5=0,因此压强增加滤饼比阻不变，由过滤常的定义K二型可知，£=也jureKAp二“=1.4144在2(X)kPa表压下用一小型板框压滤机进行某悬浮液的过滤实验，测得过滤常数K=1.25xior?2/s,么=0.02//加2。今要用一转筒过滤机过滤同一悬浮液，滤布与实验时相同。已知滤饼不可压缩，操作真空度为80kPao转速为0.5r/min,转筒在滤浆屮的浸入分数为1/3,转筒直径为1.5m,长为lmo试求：(1)转简真空过滤机的生产能力为若干m3滤液

8、/小时。(2)如滤饼体积与滤液体积Z比为0.2,转筒表面的滤饼最终厚度为多少毫米。解：(1)由题意可知，滤布阻力不能忽略。转筒过滤的压差Ap=S()kPaf板框过滤的压差为Ap=200kPa,又由于滤饼不可压缩，压缩性指数等于零，于是—==—；K‘=o.4K=O.4x1.25x1OY=5xl0_5zn2/5Kp20()也是由于滤饼不可压缩,q=qeo转筒转速n=0.5r/min=0.00833转