化工原理修订版天津大学Word文件下载.docx
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diG
2
（20
40
80
130
110
500
U.6511.168
1.1680.833
0.8330.5890.5890.4170.4170.295
60
30
15
5
0.2950.2080.2080.1470.1470.1040.1040.0740.0740.053
2.905（1/mm）
由此可知，颗粒群的平均直径为da=0.345mm.
2.密度为2650kg/m3的球形石英颗粒在20C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。
3.
20oC时，空气1.205kg/m3,1.81105Pas
对应牛顿公式，K的下限为69.1,斯脱克斯区K的上限为2.62
dmin
（1.81105）2
s
Ut
）g
4.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3000kg/m3，操作条件下气体的密度
1.06kg/m3，黏度为2X10-5Pa•S。
试求理论上能完全除去的最小颗粒直径
同P151.例3-3
在降尘室中能被完全分离除去的最小颗粒的沉降速度ut,
Vs3600
则ut-0.025m/s
bl4003600
假设沉降在滞流区，用斯托克斯公式求算最小颗粒直径。
1821050.025
17.5um
（30001.06）9.81
假设合理。
求得的最小粒径有效。
5.用一多层降尘室除去炉气中的矿尘。
矿尘最小粒径为8m,密度为4000
kg/m3。
除尘室长4.1m、宽1.8m、高4.2m，气体温度为427C，黏度为
3.4X1O5Pa•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
则气体的流量为必427护需「5卅/s
V
bH
0.2034m/s
1.84.2
假设沉降发生在滞流区，用斯托克斯公式求最小粒径
由以上的计算可知。
粒径为8m的颗粒沉降必定发生在滞流区
用斯托克斯公式求沉降速度
ut『（s）g（8106）2（40000;
5）9・814.1103m/s
18183.410
V154
层数n亠.；
50.9取为51层。
blut1.84.14.1103
板间距hH/（n1）4.2/（511）80.8mm
核算气体在多层降尘室中的流型。
uVs/（bl）1.54/（1.84.1）0.208m/s
当量直径（对降尘室）de4bh/2（bh）
RedeU/0.1540.2080.5/（3.4105）471.06
气体在降尘室中的流动为层流流动。
设计合理。
6.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3.6x10'
5Pa•s、密度为0.674kg/m3,采用如图3-7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，试估算其临界粒径、分割粒径及压强降。
对标准型旋风分离器，已知D=0.4m，B=D/4=0.1m,h=D/2=0.2m
13.89m/s
36000.10.2
气体流速为UiVs/A1000/（3600Bh）
临界粒径dc
93.61050.1
3.145230013.89
0.27
3.6100.4
\13.89（2300
0.674（13.89）2
0.674）
5.73m
8.04m
7.某旋风分离器出口气体含尘量为0.7X10'
3kg/标准m3，气体流量为5000标准m3/h，每小时捕集下来的灰尘量为21.5kg。
出口气体中的灰尘粒度分布及捕集下来的灰尘粒度分布测定结果列于本题附表中。
习题6附表1
粒径范围/m
0~5
5〜10
10〜20
30〜
>
50
20〜30
40~50
在出口灰尘中的
质量分数/%
16
25
29
7
1
在搜集的灰尘中
所占的质量分数/%
4.4
11
26.6
18.7
11.3
3
（1）除尘总效率
出口气体中尘粒的质量流量为w20.710350003.5kg/h
进口气体中尘粒的质量流量为w1
21.5w221.53.525kg/h
所以00.86，即86%
w125
（2）粒级效率曲线
Wei
Pi
W11
WeiW2!
根据附表的数据求得粒级效率值如本题附表所示
粒径范围m
0~5
5~10
10~20
20~30
30~40
40~50
平均粒径m
2.5
7.5
45
X2i（%，质量）
Xei（%，质量）
8
W2x2i
0.56
0.875
1.015
0.70
0.245
0.07
0.035
WeX2i
0.946
2.365
5.720
4.3
4.02
2.43
1.72
0.63
0.73
0.850
0.86
0.943
0.972
0.98
根据dmi~pi的数据绘制粒级效率曲线如附图所示
8.在实验室用一片过滤面积为0.1m2的滤叶对某种颗粒在水中的悬浮液进行过滤实验，滤叶内部真空度为500mmHg。
过滤5min得滤液1L,又过滤
5min得滤液0.6L。
若再过滤5min,可再得滤液多少?
由过滤基本方程：
q22qqeK，代入数据有:
（13）2
0.110
2（3）qeK560
2（%）qeK1060
解得：
qe710
5m3/m2,K8107m2/s
当15min时，
257
q2710q8101560
解得q0.02073m3/m220.73L/m2，
VqA20.730.12.073L
V2.0731.60.473L
9.以小型板框压滤机对碳酸钙颗粒在水中的悬浮液进行过滤实验，测得数据列于本题附表中。
已知过滤面积为0.093m2,试求：
（1）过滤压强差为103.0kPa时的过滤
常数K、qe及e；
（2）滤饼的压缩性指数s；
（3）若滤布阻力不变，试写出此滤浆在过滤压强差为196.2kPa时的过滤方程式。
习题8附表
过滤压强差p
kPa
过滤时间
滤液体积V
m3
103.0
2.27XIO3
660
9.1OX10-3
343.4
17.1
2.27X103
233
9.1OXIO-3
（1）103.0kPa下,
q12.27103/0.0930.0244m3/m2,q29.10103/0.0930.0978m3/m2
252
0.0244220.0244qeK50K1.57210m/s
0.0978220.0978qeK660qe3.91103m3/m2
同理可以求出343.4kPa下的过滤常数
K'
4.36105m2/s,qe'
3.09103m3/m2,e'
0.219s
⑵由K2kp1s得
p'
1s4.36105343.41s
（）5（）s0.1526
Kp1.57210103
（3）RmrLer'
psvqe常数，所以qe1/ps,
以103kPa下的数值为基准，得到
K'
'
1.572105（空）10.15262.714105m2/s
1.05
qe'
3.91103^2^）10.15263.544103m3/m2
于是得到1962.kPa下的过滤方程式为
（q3.544102）22.74105（0.463）
10.在实验室中用一个每边长0.162m的小型滤框对CaCO3颗粒在水中的悬浮液进行过滤实验。
料浆温度为19C,其中CaCO3固体的质量分数为
0.0723。
测得每1m3滤饼烘干后的质量为1062kg。
在过滤压强差为275800Pa时所得的数据列于本题附表中。
习题9附表
过滤1.4.7.11.15.20.26.33.41.48.57.67.77.88.
时间82524574087237
滤液
体积
V/L
0.0.0.
0.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.8
246
试求过滤介质的当量滤液体积Ve,滤饼的比阻r，滤饼的空隙率及滤饼颗
粒的比表面积a。
已知CaCO3颗粒的密度为2930kg/m3,其形状可视为圆球
由恒压过滤方程式（VVe）2KA2（e）可得
对题给的数V~数据进行处理，以对V作图，据图可求得有关参数
V/L
/s
——/（s/L）
0.2
1.8
9.0
0.4
4.2
2.4
12.0
0.6
3.3
16.5
0.8
11.2
3.7
18.5
1.0
15.4
21.0
1.2
20.5
5.1
25.5
1.4
26.7
6.2
31.0
1.6
33.4
6.7
33.5
41.0
7.6
38.0
2.0
48.8
7.8
39.0
2.2
57.7
8.9
44.5
67.2
9.5
47.5
2.6
77.3
10.1
50.5
2.8
88.7
11.4
57
习题9附图
直线的截距5.9s/L5.9103s/m3
即18.25106s/m6,产Ve5.910‘s/m3
A（P）A（P）
33
5.910s/m43"
22、254
则V63.2310m,A（20.162）2.75510m
18.2510
1.03103Pas，116020.4532
2930
设滤饼与滤液的体积比是v，并以1m3滤液为基准做固相的物料衡算，得
29300.4532v（100029300.4532v10000.5468v）0.0723
解v0.0497
11.用一台BMS5O/810-25型板框压滤机过滤某悬浮液，悬浮液中固相质量分数为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=2.72x10-5m2/s,
qe=3.45x10-3m3/m2。
滤框尺寸为810mmx810mmx25mm,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0.8m3清水洗涤滤饼，求洗涤时间。
洗水温度及表压与滤浆的相同
（1）:
过滤面积为：
A0.81223849.86m2
滤框总容积:
V0.8120.025380.623m3
x500
设1m3的滤饼中含固相xkg那么.——1.x1100.
22001000
则1m3滤饼中对应的滤液量
滤饼中对应的滤液量为:
50011006313.67kg.滤液体积Vl63133676.314m3.
0.13910
1m3悬浮液总量.1m3滤饼中的水.1m3滤液饼中的固相.
当滤框全部充满时，其滤液体积V6.3140.6233.935m3.
过滤终了时.单位面积上的滤液量qV/A3.935/49.860.0789m3/m2.
qe2keqe2/k（3.45103）2/（2.72105）0.438s.
则该体系的恒压过滤方程为：
（q3.45102）22.72105（0.438）
得：
249s.（q前已知）.
（2）:
洗涤时间：
（-dV）EAk49.862.7210-8.2310'
m'
/s.
d2（qqe）2（0.7893.4510）
Vw0.8m3
所以.w4Vw（dv/d）E40.8/（8.23103）389s.
12.
用叶滤机处理某种悬浮液，先以等速过滤20min，得滤液2m3。
随即保持当时的压强差再过滤40min,问共得滤液多少（m3）?
若该叶滤机每次卸渣、重装等全部辅助操作共需20min，求滤液日产量。
滤布阻力可以忽略。
在恒速阶段.
kA22Vr2/r
222/（6020）6.67103m6/s在恒压过程.
V2Vr2kA2（r）
22/223V3
VVrkA（r）（26.67104060）124.47m.
2436004.47
206040602060
13.在3X105Pa的压强差下对钛白粉在水中的悬浮液进行过滤实验，测得过滤常数K=5X10-5m2/s、qe=0.0lm3/m2，又测得滤饼体积与滤液体积之
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。
（1）过滤至框内全部充满滤渣所需的时间；
（2）过滤完毕，以相当于滤液量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:
板框过滤机的总容积为V0.8120.025380.623m3.
14.某悬浮液中固相质量分数为9.3%，固相密度为3000kg/m3，液相为水。
在一小型压滤机中测得此悬浮液的物料特性常数k=1.1x104m2（s•atm）,
滤饼的空隙率为40%。
现采用一台GB-1.75型转筒真空过滤机进行生产（此过滤机的转鼓直径为1.75m，长度为0.98m,过滤面积为5m2，浸没角度为120o），转速为0.5r/min，操作真空度为80.0kPa。
已知滤饼不可压缩，过滤介质阻力可以忽略。
试求此过滤机的生产能力及滤饼厚度。
滤饼不可压缩，s=0，不计过滤介质阻力，e0。
1s
k2kVP
4
1.1104442
2kVP258.0101.74310m/s.
1.0110
生产能力：
465Akn4655.1.7430.512°
36o12.51m3/h.
过滤常数：
对应的滤饼的量为:
12.51r
0.122（r为滤饼与滤液体积比。
取为0.0583）
滤饼厚度
0.122
0.00486m4.86mm.
nA0.55
14.用板框过滤机在恒压差下过滤某种悬浮液，滤框边长为0.65m，己测
得操作条件下的有关参数为：
K=6x10-5m3/h、qe=0.0lm3/m2、v=0.1m3/m3
滤液。
滤饼不要求洗涤，其他辅助时间为20min，要求过滤机的生产能力为9
m3/h，试计算：
（1）至少需要几个滤框？
（2）框的厚度Lo
15.已知苯酐生产的催化剂用量为37400kg，床径为3.34m，进入设备的气速为0.4m/s，气体密度为1.19kg/m3。
采用侧缝锥帽型分布板，求分布板的开孔率。
16.平均粒径为0.3mm的氯化钾球形颗粒在单层圆筒形流化床干燥器中进行流化干燥。
固相密度s=1980kg/m3。
取流化速度为颗粒带出速度的78%，试求适宜的流化速度和流化数。
干燥介质可按60C的常压空气查取物性参数。
假设沉降在沉流区。
utd2sgi8核算RetdU
0.31032
6
4.8310m/s.
35
0.31040831980/2.01101.
假设不合理。
假设沉降在过滤区。
ut0.27
gRet
0.60.27
d―1.70m/s.
核算Ret
流化速度
27.8.符合要求。
.u=0.78ut=0.78
1.7=1.33m/s.
Umf=d^
0.09
1650
106佃8.949・810.0527m/s.
16502.0110
流化数%mf1.33/0.052732.3.
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