课后习题及解答.doc

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1、第三章非均相混合物分离及固体流态化5．用标准型旋风分离器处理含尘气体，气体流量为0.4m3/s、黏度为3.6×10-5Pa•s、密度为0.674kg/m3，气体中尘粒的密度为2300kg/m3。若分离器圆筒直径为0.4m，(1)试估算其临界粒径、分割粒径及压力降。（2）现在工艺要求处理量加倍，若维持压力降不变，旋风分离器尺寸需增大为多少？此时临界粒径是多少？（3）若要维持原来的分离效果（临界粒径），应采取什么措施？解：临界直径式中，Ne=5将有关数据代入，得分割粒径为压强降为（2）不变所以，处理量加倍后，若维持压力降不变，旋风分离器尺寸需增大，同时临界粒

2、径也会增大，分离效率降低。（3）若要维持原来的分离效果（临界粒径），可采用两台圆筒直径为0.4m的旋风分离器并联使用。176．在实验室里用面积0.1m2的滤叶对某悬浮液进行恒压过滤实验，操作压力差为67kPa，测得过滤5min后得滤液1L，再过滤5min后，又得滤液0.6L。试求，过滤常数，并写出恒压过滤方程式。解：恒压过滤方程为：由实验数据知：，，将上两组数据代入上式得：解得所以，恒压过滤方程为（m3/m2，s）或（m3，s）7．用10个框的板框过滤机恒压过滤某悬浮液，滤框尺寸为635mm×635mm×25mm。已知操作条件下过滤常数为，，滤饼与滤液体

3、积之比为v=0.06。试求滤框充满滤饼所需时间及所得滤液体积。解：恒压过滤方程为，代入恒压过滤方程得9.在实验室用一个每边长0.16m的小型滤框对碳酸钙颗粒在水中的悬浮液进行过滤试验。操作条件下在过滤压力差为275.8kPa，浆料温度为20℃17。已知碳酸钙颗粒为球形，密度为2930kg/m3。悬浮液中固体质量分数为0.0723。滤饼不可压缩，每1m3滤饼烘干后的质量为1620kg。实验中测得得到1L滤液需要15.4s，得到2L滤液需要48.8s。试求过滤常数，滤饼的空隙滤ε，滤饼的比阻r及滤饼颗粒的比表面积a。解：根据过滤实验数据求过滤常数已知，；，及

4、代入恒压过滤方程式联立以上两式，解得，滤饼的空隙滤悬浮液的密度以1m3悬浮液为基准求ν滤饼体积，滤液体积∴滤饼不可压缩时，所以，滤饼比阻为颗粒的比表面积10．板框压滤机过滤某种水悬浮液，已知框的长×宽×高为810mm×810mm×42mm，总框数为10，滤饼体积与滤液体积比为n=0.1，过滤10min，得滤液量为1.31m3，再过滤10min，共得滤液量为1.905m3，试求（1）滤框充满滤饼时所需过滤时间；（2）若洗涤与辅助时间共45min，求该装置的生产能力(以得到的滤饼体积计)。解：（1）过滤面积由恒压过滤方程式求过滤常数联立解出，17恒压过滤方程

5、式为代入恒压过滤方程式求过滤时间（2）生产能力第五章传热过程基础1．用平板法测定固体的导热系数，在平板一侧用电热器加热，另一侧用冷却器冷却，同时在板两侧用热电偶测量其表面温度，若所测固体的表面积为0.02m2，厚度为0.02m，实验测得电流表读数为0.5A，伏特表读数为100V，两侧表面温度分别为200℃和50℃，试求该材料的导热系数。解：传热达稳态后电热器的加热速率应与固体的散热（导热）速率相等，即式中将上述数据代入，可得2．某平壁燃烧炉由一层400mm厚的耐火砖和一层200mm厚的绝缘砖砌成，操作稳定后，测得炉的内表面温度为1500℃，外表面温度为1

6、00℃，试求导热的热通量及两砖间的界面温度。设两砖接触良好，已知耐火砖的导热系数为，绝缘砖的导热系数为，。两式中的t可分别取为各层材料的平均温度。解：此为两层平壁的热传导问题，稳态导热时，通过各层平壁截面的传热速率相等，即（5-32）或（5-32a）式中17代入λ1、λ2得解之得则3．外径为159mm的钢管，其外依次包扎A、B两层保温材料，A层保温材料的厚度为50mm，导热系数为0.1W/(m·℃)，B层保温材料的厚度为100mm，导热系数为1.0W/(m·℃)，设A的内层温度和B的外层温度分别为170℃和40℃，试求每米管长的热损失；若将两层材料互换并

7、假设温度不变，每米管长的热损失又为多少？解：A、B两层互换位置后，热损失为4．直径为mm的钢管用40mm厚的软木包扎，其外又包扎100mm厚的保温灰作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为℃，绝热层外表面温度为10℃。软木和保温灰的导热系数分别为℃)和℃)，试求每米管长的冷损失量。解：此为两层圆筒壁的热传导问题，则5．在某管壳式换热器中用冷水冷却热空气。换热管为Φ25mm×2.5mm的钢管，其导热系数为45W/(m·℃)。冷却水在管程流动，其对流传热系数为2600W/(m2·℃)，热空气在壳程流动，其对流传热系数为52W/(m2·℃)。试求基于管外表面积的总传

8、热系数，以及各分热阻占总热阻的百分数。设污垢热阻可忽略。17解：由查得钢的导热系