南工大化工原理第三章习题解答DOC.docx
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南工大化工原理第三章习题解答DOC
南工大化工原理第三章习题解答（DOC）
第3章练习
1）固体粒子有两种，一种是边长为A的规则立方体，另一种是高为H、直径为D的规则圆柱体试着分别写出等体积的当量直径公式。
和形状因子计
2）内径为0.10米的圆柱形容器堆积有固体颗粒，该颗粒是高度h=5毫米、直径d=3毫米的规则圆柱体，床高度为0.80米，具有床空隙率的空气以0.25[溶液]圆柱体:
的空速通过床，并且尝试估计气体压降
，如果在1atm，25℃
3），建议分子筛固体床吸附氯气中的微量水在20℃常压下，用空气测量了床层的水力特性，得到了两组数据:
空塔气速
床层压降
14.28mmh2o
0.2
，
0.6
3.94mmh2o256在
[溶液]的常压下，奥贡公式可简化为
3）通过固体颗粒消毒剂固定床对水进行消毒。
固体颗粒的筛分分析数据为:
0.5~
0.7mm，12%；0.7~1.0毫米，25.0%；1.0~1.3，45%；1.3~1.6毫米，10.0%；1.6~2.0毫米，8.0%（以上百分比指质量百分比）粒子密度为1875
固定床高度350mm，横截面积314mm2床中固体颗粒的总量为92.8克20℃的清水以0.040±
±
空速通过床层，测得压降为677mmH2O。
尝试估算
系列
号粒子的
值
4）一种物料的水悬浮液由带有单滤框的板框压滤机过滤分离，滤框尺寸为0.20×0.20×0.025米众所周知，悬浮液每立方米水中含有45磅固体，固体密度为1820±
当过滤得到20升滤液时，测量滤饼的总厚度为24.3毫米，以质量分数估算
滤饼的含水量。
6）粘土矿物在用水制浆以去除沙子和砾石后，需要过滤以去除水。
在具有两个过滤框架的压滤机中进行恒压过滤实验。
总过滤面积为0.080m2，压差为3.0atm。
测量的过滤时间和滤液体积数据如下:
过滤时间，分为1.22.70±5.23±7.25±10.87±14.88滤液体积。
l:
0.701.382.252.693.644.38
尝试以单位计算滤波器常数K，以
为单位计算可以使用由
积分公式导出的k和
。
[解决方案]为便于直接使用数据，请使用
组123456Xi0.701.382.252.693.6444.38易1.7141.9572.3242.6952.9863.39715.0733.2651.27000.066000.0333滤布阻力
，每1m3滤饼含
485㎏水，固相密度2100
，悬浮液中固体质量分数为0.075
现在计划使用叶片过滤器以恒定的压差过滤该浆液。
所用的滤布、压差和浆液温度与小型试验中的相同。
每个滤叶一侧的过滤面积为0.4m2，每次滤饼厚度达到30mm时停止过滤。
问:
每批产品的过滤时间有多长？
如果滤饼需要用清水洗涤，每批洗涤水量为每批滤液量的1/10，洗涤压差和洗涤水温与过滤时相同。
问:
什么时候洗衣服？
[解决方案]众所周知:
8）悬浮液通过叶片过滤器过滤。
已知洗涤液的量为滤液量（体积比）的0.1倍，一片滤叶的侧面积为0.4m2。
经过小试，确定过滤常数为8.23×10-5m2/s。
不考虑滤布阻力，滤液与滤饼体积之比为12.85m3滤液/m3滤饼。
滤饼根据最大生产率原则生产。
分拣、组装和拆卸时间为20分钟。
计算每个过滤片的最大生产率和每批过滤的最大滤饼厚度。
9）有一个叶过滤器。
当某一水悬浮液在恒压下过滤时，得到以下过滤方程:
，其中
，
在实际操作中，先在5256±199分钟内进行恒压过滤，此时过滤压差上升到上述测试压力，然后保持恒压过滤。
总过滤时间为20分钟。
试着找出:
①每个循环中每平方米过滤面积获得的滤液量？
（2）过滤后，用相当于滤液总量的水洗涤。
洗涤时间是什么时候？
解决方案:
①∶q+30q=300τ
322
∴QE=15m/MK=300m/min
2
恒速过程Q1+QEQ1=（k/2）τ1
32
∴Q1=20.9m/m
9过滤常数
、
是通过小试测得的，运行时滤布、压差和温度
与小试相同。
当滤饼充满滤框时停止过滤，并询问:
①每批过滤时间？
（2）如果滤饼用清水洗涤，洗涤水量为滤液的
，洗涤压差和水温与过滤相同，则计算
的过滤时间？
（3）如果整理和装载时间为25分钟，计算每个过滤器框架的生产率？
[溶液]①每批过滤时间:
11）板框压滤机在1.5at（表）的压力下过滤一定量的悬浮液1.6小时，无论如何都要获得25m3的滤液。
①如果表压加倍，滤饼压缩指数为0.3，过滤1.6小时后将得到多少滤液？
（2）如果其他条件保持不变，将过滤时间缩短一半可以获得多少滤液？
（3）如果在原来的表压下过滤1.6小时，然后用3m3的水洗涤，那么就确定了所需的洗涤时间？
溶液:
①v=katau
2
2
μ，r0，φ为滤饼的结构参数。
是常数
∴∴
，其中a和τ不变
∴∴
2
2
m
m
3
6
②v=卡图，其中k和a不变
∴
∴
众所周知，过滤常数
，
，
滤饼一旦充满过滤器框架就停止过滤。
问:
①过滤时间？
（2）如果滤饼用清水洗涤，水量为滤液量的1/10，洗涤压差和温度与恒压过滤相同，则确定洗涤时间？
（3）如果装载、卸载和完成时间为25分钟，计算每个过滤器框架的生产率？
13）板框过滤器有8个过滤框，尺寸为810×810×25毫米浆液是13.9质量%的悬浮液，滤饼含有40质量%的水，在恒压下固体颗粒密度为2100，
，
在20℃下操作，问:
①板框每次通过
过滤器（滤饼填充过滤器框架）所需的时间？
（2）如果滤框的厚度变为15毫米，询问滤饼填充滤框需要多长时间？
（3）如果滤框的数量加倍，滤饼填充滤框所需的时间？
溶液:
①如果滤饼空隙率为ε，有1Kg滤饼，含水量为0.4kg
xm滤液，带1m滤饼。
1m滤饼物料平衡计算:
3
3
3
∴x=4.84m滤液/滤饼
过滤面积a=2×8×810×10=10.498m
23
v滤饼=8×0.81×0.025=0.131m滤饼1990.0604+2×0.0604×2.21×10=1.8×10τ∴τ=217.5s
②滤框厚度减小到15mm，设置为δ’
，这可以从上述解决方案中看出。
Vcake∝δ表示V∝δ表示q∝δ
∴
∴τ’=81.7s
m/m
32
③帧数加倍。
也就是说，A’=2a=2v滤饼
q=V/A所以q不变，即τ不变
14）待过滤的浆液浓度为
1820
，
，通过小试获得的滤饼空隙率为0.485。
固体
，在恒压差条件下，测量过滤常数
。
目前的旋转真空过滤器用于过滤。
浆液的浓度、温度和滤布与中试相同，但过滤压差为中试的
。
从实验可知，
的滤饼压缩指数为0.36，旋转真空过滤筒直径为1.75米，长度为0.98米，但实际过滤面积为5平方米（考虑到滤布固定装置）浸没角为120°，转速为0.2转/分滤布的阻力可以稍微设定。
试着找出:
①该过滤器的滤液生产能力和滤饼厚度？
（2）如果转速为0.3转/分，
溶液:
可以省略，其他操作条件保持不变，计算生产能力滤饼厚度
①s
-1
m/s
∴
3
2
m/s
3
3
3
3
3
已知ε，使1m滤饼物料平衡，设置相应的滤液xm
∴x=11.08m滤液/m滤饼
m/m
3
2
33
mm
②
m/s
和∫
③测得的球径为0.5毫米，密度为2670
的自由沉降速度为0.016
颗粒在20℃清水
中的自由沉降速度，
颗粒在20℃清水中的自由沉降速度为12.6
，计算出液体的粘度
16）试验形状系数①等体积当量直径沉降速度
②实测密度为2600
0.01
粒子在20℃清水中的自由沉降速度为
固体粒子的沉降问题计算:
自由
粒子的密度为2600
粒子在20℃清水中的自由
，并计算粒子的等体积当量直径
17）烟气中的尘粒由一个长3m、宽2m的重力除尘室去除烟气大气压，250℃，4300气体处理能力
已知粉尘颗粒密度为2250±
，颗粒形状系数为256±199，烟尘为256±199，可通过空气计算让粒子自由沉降。
试算:
①
②可完全去除的最小粒径
②
18）仓库有多个标准旋风分离器，内径
，用于烟气除尘经常吸烟
已知粉尘颗粒密度为2250±
烟气压力为256±199，300℃，所需处理量为4300±256±199，可通过空气计算。
由于压降限制，只允许旋风分离器并联运行，不允许串联运行。
问:
总共需要多少个旋风分离器？
可以去除40%的颗粒大小是多少？
入口风速20
19）阻力流体流率和通过圆形直管和等径管的流体的粘度和密度
与管长度、管内径和管壁的绝对粗糙度有关。
尝试量纲分析法找出相关数据。
20）研磨车间空气中的粉尘浓度较高。
建议使用两个相同规格的标准旋风分离器串联除尘。
气压、温度20℃，粉尘颗粒密度2250600
粒度
建议吞吐量
空气中粉尘的粒径分布如下:
308
质量分数%
使15个粉尘效率
的除尘效率为99.75%。
尝试确定每个分离器的内径。
计算总产率
∴总除尘分数=
=0.00807+0.0935+0.173+0.337+0.250+0.08=0.942
平均粒度（微米）d/d50308.201.001.0000.080.080质量分数xi21已知固体颗粒的平均粒径为150±
，颗粒密度为2100±
，初始流化床层的空隙率为0.46，256±199
流化气体为常压35℃的空气最小颗粒尺寸为98
22）测试流化的最大速度和最小速度之间的比值ut/umf，小颗粒为91.6，大颗粒为8.61。
对小颗粒，奥贡公式中含有u2的项可以省略，
解:
①对于小颗粒，沉降可视为斯托克斯区:
②对大颗粒，沉降可视为牛顿区:
要求浓缩至1.8千克水/千克固体间歇实验数据如下温度200℃
[溶液]悬浮液的浓度表示为Xkg固体/kg水，然后xi=1/4.5kg固体/kg水，xc=1/1.8kg固体/kg水。
进料中固体的质量流量w=6.5×（1/5.5）=1.18千克固体/s
①浓缩机横截面积a:
（根据给定数据计算的人工智能）
∶
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