化工原理课后习题解答(杨祖荣主编)

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时间:2017-12-01

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1、第二章非均相物系分离1、试计算直径为30μm的球形石英颗粒(其密度为2650kg/m3),在20℃水中和20℃常压空气中的自由沉降速度。解:已知d=30μm、ρs=2650kg/m3(1)20℃水μ=1.01×10-3Pa·sρ=998kg/m3设沉降在滞流区,根据式(2-15)校核流型假设成立,ut=8.02×10-4m/s为所求(2)20℃常压空气μ=1.81×10-5Pa·sρ=1.21kg/m3设沉降在滞流区校核流型:假设成立,ut=7.18×10-2m/s为所求。2、密度为2150kg/m3

2、的烟灰球形颗粒在20℃空气中在层流沉降的最大颗粒直径是多少?解:已知ρs=2150kg/m3查20℃空气μ=1.81×10-5Pa.sρ=1.21kg/m3当时是颗粒在空气中滞流沉降的最大粒径,根据式(2-15)并整理所以733、直径为10μm的石英颗粒随20℃的水作旋转运动,在旋转半径R=0.05m处的切向速度为12m/s,,求该处的离心沉降速度和离心分离因数。解:已知d=10μm、R=0.05m、ui=12m/s设沉降在滞流区,根据式(2-15)g改为ui/R即校核流型ur=0.0262m/s为所

3、求。所以4、某工厂用一降尘室处理含尘气体,假设尘粒作滞流沉降。下列情况下,降尘室的最大生产能力如何变化?(1)要完全分离的最小粒径由60μm降至30μm;(2)空气温度由10℃升至200℃;(3)增加水平隔板数目,使沉降面积由10m2增至30m2。解:根据及VS=blutc(1)(2)查10℃空气μ=1.76×10-5Pa·s200℃空气μ‘=2.60×10-5Pa·s(3)735、已知含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m3。气体流量为1000m3/h、黏度为3.6×10-5Pa.s、密度为0.67

4、4kg/m3,若用如图2-6所示的标准旋风分离器进行除尘,分离器圆筒直径为400mm,试估算其临界粒径及气体压强降。解:已知ρs=2300kg/m3、Vh=1000m3/h、μ=3.6×10-5Pa.s、ρ=0.674kg/m3、D=400mm=0.4m,根据标准旋风分离器h=D/2、B=D/4故该分离器进口截面积A=hB=D2/8所以根据式(2-26)取标准旋风分离器N=5则根据式(2-30)取ξ=8.06、有一过滤面积为0.093m2的小型板框压滤机,恒压过滤含有碳酸钙颗粒的水悬浮液。过滤时间为5

5、0秒时,共得到2.27×10-3m3的滤液;过滤时间为100秒时。共得到3.35×10-3m3的滤液。试求当过滤时间为200秒时,可得到多少滤液?解:已知A=0.093m2、t1=50s、V1=2.27×10-3m3、t2=100s、V2=3.35×10-3m3、t3=200s由于根据式(2-38a)联立解之:qe=4.14×10-3K=1.596×10-573因此q3=0.0525所以V3=q3A=0.0525×0.093=4.88×10-3m37、某生产过程每年须生产滤液3800m3,年工作时间5

6、000h,采用间歇式过滤机,在恒压下每一操作周期为2.5h,其中过滤时间为1.5h,将悬浮液在同样操作条件下测得过滤常数为K=4×10-6m2/s;qe=2.5×10-2m3/m2。滤饼不洗涤,试求:(1)所需过滤面积,(2)今有过滤面积8m2的过滤机,需要几台?解:已知生产能力为3800m3滤液/年,年工作日5000h,T=2.5h,t=1.5h,K=4×10-6m2/s,qe=2.5×10-2m3/m2,(1)因为Q=3800/5000=0.76m3滤液/h由式(2-42)所以V=2.5×0.76

7、=1.9m3由式(2-38a)解之A=14.7m2≈15m2(2)因为过滤机为8m2/台,所以需2台过滤机。8、BMS50/810-25型板框压滤机,滤框尺寸为810×810×25mm,共36个框,现用来恒压过滤某悬浮液。操作条件下的过滤常数为K=2.72×10-5m2/s;qe=3.45×10-3m3/m2。每滤出1m3滤液的同时,生成0.148m3的滤渣。求滤框充满滤渣所需时间。若洗涤时间为过滤时间的2倍,辅助时间15min,其生产能力为多少?解:滤框总容积V0=0.812×0.025×36=0.

8、590m3过滤面积A=0.812×2×36=47.2m273生产总周期为T=283+2×283+15×60=1749s由得一个周期滤液量为所以生产能力为9、有一直径为1.75m,长0.9m的转筒真空过滤机过滤水悬浮液。操作条件下浸没度为126o,转速为1r/min,滤布阻力可以忽略,过滤常数K为5.15×10-6m2/s,求其生产能力。解:因为过滤面积A=πDL=3.14×1.75×0.9=4.95m2浸没度ψ=126°/360°=0.35由式(2-45

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