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1、第三章习题1有两种固体颗粒,一种是边长为 a的正立方体,另一种是正圆柱体,其高度 为h,圆柱直径为do试分别写出其等体积当量直径 和形状系数的计算式,解6心=d dev =6两田叮kd： 水6/用% 笳一W二六二二r二 g 再汗/6姆力?加4川,%=任2小冏炼_沌引2M心% _ 1版酎乂中2不磊+7T裾 24+ d2某径为0.10m的圆筒形容器堆积着某固体颗粒,颗粒是高度h=5mm,直径d=3mm的正圆柱,床层高度为0.80m,床层空隙率、假设以1atm, 25c的空气 以0.25空速通过床层,试估算气体压降.解圆柱体：九二2)/归也(侬*)*(2月十引.8 力 r 二 3dh 式雄 + H)
2、=于 X 3 x (2 m 5 + 3)= 5,46附制空气(1 出网25S：/= 1 185国/加= 1835x1()7?以吕 按欧根公式计算压降.4=口50x十 175KJ?-L八皿 (L-0.52)3 1.835x10x0,25 1-0.52 1.185x0.25a=0.20(150 x乂 4 1.75x-x0 523(3.46x10)30 52s3.46 xW3=一口3拟用分子筛固体床吸附氯气中微量水份.现以常压下20c空气测定床层水力特性,得两组数据如下：空塔气速0.2,床层压降14.28mmH2O0.693.94mmH2O试估计25C、绝对压强1.35atm的氯气以空塔气速0.40
3、通过此床层的压降.含 微量水份氯气的物性按纯氯气计氯气 , 解常压下,欧根公式可化简为p(4有为床层结病参量,为常量)iS&fr:14.2S = ,4x 0.018x0.20+ 5x1.20x0,2293.9-4 = ,4x0.018x0.60 +5x1.20x0.62联立式,解得e16013 = 177.4氯气：AF = 1601 *Q014x0.40 + 177d zl.88z0.42 =62.3m刑凡.3令水通过固体颗粒消毒剂固定床进行灭菌消毒.固体颗粒的筛析数据是：0.50.7mm, 12%; 0.71.0mm, 25.0%; 1.01.3, 45%; 1.31.6mm, 10.0%;
4、1.62.0mm, 8.0% 以上百分数均指质量百分数.颗粒密度为1875.固定床高350mm,截面积为314mm2.床层中固体颗粒的总量为 92.8g.以20c 清水以0.040空速通过床层,测得压降为 677mmH2O,试估算颗粒的形状系 数值.解: r= 1-(92.3/1 875)/(35x3.14) = 0.550 (体积均按计算)10 12 0.25 045 0.10 0 084=100mw-+ + + +dm 0 6 0.85 1.15 1.451.820%水：* = 1户,可设采用康尼方程;生=5.0x-2 x上艾 L 必 百即也咨一止2孚 皿0刈0.350.0010 553-
5、 1 阳穆0.68x0.001x10 xO 04校核邑=n = 10,07 2* 6.)“6x(1-0.59x0.001适用欧根公式;学= 150 乂手包当175 乂、乂存677x9,81 - (1-0.55)3 x0 OOUO.Q4 0 55 10Jx0,042即=150 x 士+ 1.75x- x0350 553(x0.001)253 0乂0 001经试差,解得：卡=0是51-LJ-JJ-Qi 相 0.S5lx0.&01 x 10 父0.04校核云 = 中 二- =12.6 400E 6(1 -蟾*6x(1-0.55)x0.001二计算有效4以单只滤框的板框压滤机对某物料的水悬浮液进行过滤
6、别离,滤框的尺寸为 0.20X0.20X 0.025m.悬浮液中每m3水带有45 kg固体,固体密度为1820. 当过滤得到20升滤液,测得滤饼总厚度为24.3mm,试估算滤饼的含水率, 以质量分率表示.闲设滤饼空隙率为弓做物料衡算得;崇髭我翳亮黑一5 解得：= 0 479滤饼含水率=CO36废水/并0.479x10000.479x1000+ (1-0.479)x1820 6某粘土矿物加水打浆除砂石后,需过滤脱除水份.在具有两只滤框的压滤机 中做恒压过滤实验,总过滤面积为 0.080m2,压差为3.0atm,测得过滤时间与滤 液量数据如下：过滤时间,分：1.20 2.70 5.23 7.25
7、10.87 14.88滤液量,升： 0.70 1.38 2.25 2.69 3.64 4.38试计算过滤常量K,以为单位,并计算,以为单位.可采用由积分式 导出的求 K与.解为便于直接使用题给数据：改用r/7=即十2匕父即式讨算.如代替丁/匕以玳替匕口代替24/闻与,用最小二乘法计算,组别XiYi10.701.7143.2651.44221.381.9571.2700.62532.252.3240.0660i0.048342.692.6950.03350.033553.642.9861.2840.53764.383.3973.5081.65815.0415.0739.4274.344才= 苟加
8、=15.04/6 2507$ = 15,073/6= 2,512-恐总产=常=3.5 - 25*1356.匕1356/(2x0.461) = 147 i = 1.47xl0m3甲* = % M = 1.47x10 /0-080 = O.OlSW/m31/Cb j4a) =1/(0.461 x0,080a)= 338 92a/(min /) 二 5一65乂10鹿,色7欲过滤别离某固体物料与水构成的悬浮液,经小试知,在某包压差条件下过 滤常量,滤布阻力,每1m3滤饼中含485 kg水,固相密度为2100,悬浮液中固 体的质量分率为0.075.现拟采用叶滤机包压差过滤此料浆,使用的滤布、压差和料浆温
9、度均与小试时的 相同.每只滤叶一个侧面的过滤面积为 0.4m2,每次过滤到滤饼厚度达30mm便 停止过滤,问：每批过滤的时间为多少假设滤饼需以清水洗涤,每批洗涤水用量为每批滤液量的1/10,洗涤压差及洗涤水温均与过滤时的相同,问：洗涤时间是多少解：笈=8.23x1 产力/邑心= 2.21x10%?,力,滤饼空隙率 = 4*5/1000 = 0.485没域,滤饼对应的滤液量为为帝面物料横算得.9322 =“杷源雕面滤饼485 + 10001-0.075叶滤机过滤;以一只滤叶的单侧面为基准过滤终了时,g= 04x0.030x12.85/0.4= 0.3W55期41厂注2条=及寸 fiP0.3355
10、2 +2x 0,3355X 2.21 xlO-3 = S.23x 103t：.每批过滤时间r = 132& = 30,4 mm洗涤时间；过滤终了式的过滤速度 也、At8.23x10“2s寺七)2(0.3855 + 0.00221)=L06 乂洗喇间%=温石=黑箸=.,s=658某悬浮液用叶滤机过滤,洗涤液量是滤液量的0.1倍体积比,一只滤叶侧面积为0.4m2,经过小试测得过滤常数=8.23X10-5n2/s ,不计滤布阻力,所 得滤液与滤饼体积之比为12.85 m3滤液/m3滤饼,按最大生产率原那么生产,整理、 装拆时间为20分钟,求每只滤叶的最大生产率及每批过滤的最大滤饼厚度.即0+2)/丈
11、二乙代入数据也二/(8.23xxlO-J)x(1+2x0 1) = 20x60q = 2869m3Im2：. J = 0,2869* 2X.,41(2乂2.、6.)= 9.56黑 1尸/3 = 口3442加藤每批过滤最大滤饼厚度5二Co m兜5司X 0.2B69 = 22M加或由每混滤饼对应的12滤液算出；5 = 0.2869/12 S5 = 0.0223= 22.3?!9)有一叶滤机,在包压下过滤某种水悬浮液时,得到如下过滤方程：,其中,. 在实际操作中,先在5分钟作包压过滤,此时过滤压差升至上述试验压强, 然后 维持恒压过滤,全部过滤时间为20分钟,试求：每一循环中每m2过滤面积所 得滤液
12、量过滤后再用相当于滤液总量的 水进行洗涤,洗涤时间为多少解：q2+30q = 300 tqe=15 m3/m2K=300 m2/min恒速过程qi2+ qeqi=(K/2) r 1qi=20.9 m 3/m2恒压过程(q qi) + 2qe(q qi)=K( i - i 1)q=60.7 m 3/m2 n3/(m2 min)10)用某板框压滤机包压过滤,滤框尺寸为 810X 810X 25mm.经过小试测得过 滤常数,操作时的滤布,压差及温度与小试时相同.滤饼刚充满滤框时停止 过滤,求：每批过滤时间假设以清水洗涤滤饼,洗涤水用量为滤液的,洗涤压差及水温与过滤时相同,求过滤时间假设整理、装卸时间
13、为25分钟,求每只滤框的生产率解每批过滤时间：1射滤饼对应滤液量1之假设加,酒饼刚充满酒框时,得涯液量V = 0.81 x 0.81x0.025x12 85 = 0.21 W那么卒=F/ = 0.211/(2 x 0.81 x 0,81) = 0.16 W fm21(0 161尸十2x0161x221x10号二 23x107马.G =党工6总洗爆时间；过滤终了时：2a 十聂)-2(.16,十 0 00251)如二= 331x10(yXj4 = 2.52xWu x2x0.31 dr(k=(), = 3.31x1074 = 8.28x10/斤 dz 4 dP； = OJxO.161x2xO.013
14、 = 0.021 b3:.q 二嘘“d/ldrL = 0 0211/(8.28xW5)= 255sGGOW =1 必 10人tf + rn 323 6+ 255+ 25x 60在产率G:11板框压滤机在1.5at 表下恒压过滤某种悬浮液1.6小时后得滤液25m3,不 计,如表压加倍,滤饼压缩指数为0.3,那么过滤1.6小时后得多少滤液设其它情况不变,将过滤时间缩短一半,可得多少滤液假设在原表压下进行过滤1.6小时后,用3m：的卡来洗涤,求所需洗涤时间解：V2=KA2 t科、r.、是滤饼结构参数,为常量其中A与T不变6m.3m V2=KA2T其中K、A不变h12用某板框过滤机进行过滤,采用先恒速
15、后恒压过滤,恒速1分钟达包压压差 便开始恒压过滤,过滤常数 ,滤饼刚充满滤框时停止过滤,求：过滤 时间假设用清水洗涤滤饼,水量为滤液量的 1/10 ,洗涤压差、温度均与恒压 过滤时相同,求洗涤时间如装卸、整理时间为25分钟,求每只滤框的生产率解过滤时间；恒速阶段二端十的侬/2用即+70,00221 = (3 23xl0-s/2)x601. % = 0.0486w3 /恒压阶段：(/ -裙)十次g -的)=凤丁 -期)即(0.161s - 0.04E63)+2x0X0221x(0.161-0.0486)=&23x10-5( 80) 丁= 352 审 那么过滤时间汇f = 60 + 352 = 4
16、12写洗涤时间；与第10题解法相同,j = 255s生产率G:丝匕.乃如0.,412 + 255 + 25x6013某板框过滤机有8个滤框,滤框尺寸810X810X25mm.浆料为13.9% 质 量的悬浮液,滤饼含水40% 质量,固体颗粒密度21000操作在20.叵压 条件下进行,求：该板框过滤机每次过滤滤饼充满滤框所需时间 假设滤框厚度变为15mm,问滤饼充满滤框所需时间假设滤框数目加倍,滤饼 充满滤框时所需时间解：设滤饼空隙率为e ,设有 1Kg滤饼,那么含水0.4kg设1m3滤饼得xm滤液,对1m3滤饼作物料衡算：x=4.84 m 3滤液/滤饼过滤面积A=2X 8X810 2X 10-6
17、=10.498 m 2V饼=8X0.81 2X 0.025=0.131 m 3滤饼3V= V 饼 x =0.634 m 滤液mwq2 + 2qqe=K.0.0604 2+2 X 0.0604 X2.21 X 10 -3 =1.8 X 10 %t =217.5 s滤框厚度减小为15mm设为8从上解可知,也即q8 8mw.一 = 81.7 s框数加倍,也即A = 2A= 2V饼q=V/A 故q不变,也即 t不变14欲过滤料浆浓度为,经小试所得滤饼空隙率为0.485,固相密度1820,在某 恒压差条件下测得过滤常数,现用回转真空过滤机进行过滤,料浆浓度、温 度及滤布均与小试相同,唯过滤压差为小试时的
18、.由试验知,该物系滤饼压缩指数为0.36,回转真空过滤机鼓直径为1.75m,长为0.98m,但真正过滤面积为 5m2 考虑滤布固定装置.浸没角度为120 ,转速0.2r.p.m.设滤布阻力可略,试求：此过滤机的滤液生产水平及滤饼厚度假设转速为 0.3r.p.m,可略,其 它操作条件不变,求生产水平滤饼厚度.解：s-1= 8.23x10 x= 339x10*2m/s.3,m/se,对1ms滤饼作物料衡算,设对应滤液x=11.08 m3 滤液/m3 滤饼m1/m2 mm%j r、&5 Q 利.5Gr = G = 970x 10 x = 1.19x103m/s12.6x10-3 = 9.81 x o
19、f=(2600 -1000) / (18 x 0.001).* = L20*10刑% =1.20x1广 xlS.SxlOxlO6 =1 512 2即原设正确,计算有效.设沉降属于阿伦区望% = 0 27小4也一户)x &产P胃即：0 5 0 27 g 19皿.5迷.-网.的产 360呻.一天早二391.2属于阿伦区,即假设正确,计算有效口即如2.或.分“.曜 *A-=572x107 尸人殍又,ni/m215)试进行光滑固体圆球颗粒的几种沉降问题计算： 球径3mm、密度为2600颗粒在20c清水中的自由沉降速度 测得密度2600的颗粒在20c清水中的自由沉降速度为12.6,计算颗粒球径. 测得球
20、径为 0.5mm、密度2670颗粒在液体中的自由沉降速度为0.016,计算液体的粘度.解20C水,p=1000te/wi3,xf = kP.,虱外-0 巴g =.9 81(2600- 1000) xl000iV3*,* 40.0012属于牛顿区=k749.81x0.003(2600 - 1000)10001/2 = 0.337/I,5.2)16)试进行形状系数 的固体颗粒的沉降问题计算： 等体积当量直径,密度为2600颗粒在20c清水中的自由沉降速度测得密度为2600颗粒在20c清水中的自由沉降速度为0.01 ,计算颗粒的等体积当量直径.解,立4g 4 g-(3层= 4x9.31x(0.0O3
21、JJ(260a-1000)x 1000/(3x 0.00?)= 5.65x1 妒查得 = 400d -% 户 0.003 xW3% -即400 二以* - 0,133修仃卒 *0 001却/=也9-户)“(3/)= 4x9,31(2600-1000JxO.QClU(3xlOOOa xQ 013)查得也=1.85九%户口0 % x 0 OlxlO5见=lpl.85 二玲 U0 001d9 =1.85x10mm17)以长3m、宽2m的重力除尘室除烟道气所含的尘粒.烟气常压,250C ,处理量为4300 0尘粒密度为2250,颗粒形状系数,烟气的与可按空气计. 设颗粒自由沉降.试计算： 可全部除去的
22、最小粒径的. 能除去40%的颗粒的.解 v4300/3600 =wtx3x2:= 0 199哈常压、25. 台气：户= 0 674/随、* 二 2 74X1CT5At 出=4虱0 )*/(3%；)= 4x9,81(2250- 0,674)x2.74 xlO /(3x0.6743 x0 1993)=225查得q =0非,那么：0.199x0,674,0 39 = .八=797x107期2.74 xlM 设除去40%的颗粒为其沉降速度为4.,除去100%的颗粒沉降速度为%0, 并令停留时间为工见至二4.0二也 .= 0.40x0.199= 0.0796/s加 1.口工100或 / 五峡二 4 区
23、96 1 /(2250 &674 2 74 x 1 炉 x.6743 k 0.0796今 = 3518,/HdiQ x 0.0796 x0 670查彳干氏 -0.105 = -z /. dia = 5.36x105口274X10-5叩18)仓库有径的标准型旋风别离器多台,拟用以烟气除尘.烟气常压,300C,需处理量为4300.尘粒密度为 2250.烟气的 与可按空气计.由于压降限 制,只允许旋风别离器并联操作,不允许串联操作,问：共需几台旋风别离器 能除去40%的颗粒粒径是多少进口风速 20.解：(W离器进风口面积劭=D2 /&%=20厘/ 6每台别离器处理气量=% .班=%.) W = 20
24、乂 S4= /8 = 0.4/s需别离器台数=4为口/(0.4 x36W) = 2.99 % 3台4300/3600,u. ? 19.91网/ s1 3MM8常氐3QQ.空气.户=Q,615fcgJ城d=297乂 1QT& 61/2二0 2.气.日产19 91x(225 0-S815)二44.或1尸物查图知. % =40%时,加喝=0吟故除去40%颗粒的粒径是Q*2ds0 =.石2耳44.乂川 =3.61*1. 用19)流体通过圆直、等径管的阻力 与管长、管径、管壁绝对粗糙度、流体流速及 流体的粘度与密度 有关.试用因次分析法求出有关的数据.解物理量数为7,根本因次为乙万共三个,故准数夬4个.
25、取乩心O为“初始变量I那么各准数为： ,=殖产萍% =d江以吐k _A女_卜/=%=Ju j4 T a -u - p d -u p耳的求职又因次和谐原那么求取.,口=盯恫叫产即= 叫丁1叫.厂产 : 1 = X + 3e汇:0-一必M 0 二%.,- G = 1,丫1 = 0,1 = 0/ = / /4M:l =：_ = _g :一1 二为 +j3 一%二兀& 三 L 1y2 二 = 1再二卬,口,户一般取及二小小力的求取；,电=,叫/产即I?产=上叫LiM L FM 0 =T： -2 二一居,2 = / +乂 -3 了 4 =.必=2/4 = 07T.麻尸/我准数f 为；=f&dj&20某粉
26、磨车间空气的粉尘浓度较高,拟用两台相同规格的标准型旋风别离器用 联操作除尘.空气常压,温度为20C,粉尘的颗粒密度2250 0拟处理量为600 空气中粉尘的粒度分布如下：粒径30质量分率%3121834258欲使15的尘粒除去效率达99.75%,试确定每台别离器的径,计算总的收尘效率.解修图知,加=Q.95H/ =4.L因要求15微米颗粒% = 0.95d知= 15/4 1 = 3.66微米常压、气：p = 1205 怩1而,口 = l.SlxW5. j.,限=0 271.81x10-5/w.aBP3.66X10-6 = 0 271.81 x 10Df1500-1.2051;a口必=0.015
27、2又二 y 二也巡f 二5D,8即 6 00 J 3 6 0 0 二 f G 015 2f 8D - 0 273w, = 17.94m f m两极别离器串联操作的粒径效率,i-Of禺y,总除尘分率=0.00807+0.0935+0.173+0.337+0.250+0.08=0.942粒径微米30平均粒径微 米1.54.58132330D/d 500.4101.232.193.556.288.200.1450.530.800.910.991.000.2690.7790.960.9920.9991.00质里分率Xi0.030.120.180.340.250.080.008070.09350.173
28、0.3370.2500.08021)试 计算某气、固系流化床的起始流化速度与带出速度. 固体颗粒 平均粒径为150,颗粒密度为2100,起始流化床层的空隙率为 0.46,流化气体 为常压、35c的空气.最小颗粒了粒径为 98 o解停压,35坦气;户=1 147劣/疗& = 1期乂1.7& 6按,白井一李伐法计算厘：% = 8.024 x 1尸二裂,尸P-区三 &.2八1 田IWQIQO-Ll%：x(750xl0-r)1B3 =0.311m/ff1 147x(1.89 x10-5)OS还口空心-2 2位线得,91.39x10火:四* 广=0-9 f = 0.9 xO.311 = 0.28wa/
29、s求带出速度应,按最小颗粒且按圆球形估算：判断：产总；而二颉x旷9830.-114?3一产二16属于阿伦区触 L (1.89xllTJ)3 J那么；% =心平.小%,0口47)喈产=.口人7乂假设严22)试证流化最大速度与最小速度之比ut/umf,对小颗粒为91.6,对大颗粒为8.61.对小颗粒,欧卞公式中含u2的项可略,对大颗粒.欧根公式中含1得项可略.且1/(夕?押14解：对小颗粒,沉降可认为属 Stokes区：(巴g4g 常 = 1650/18 = 91.6 %Ut 现着三1即婚 1650百对大颗粒,沉降可认为属Newton区：小2=1.75尺比舁旦三一=:.-沈(a-o)g省去下标mfE 甲九等W 人 心$ -p1.75x21.75x14.出 g dAps - p)-胃 1000 k 0072x10 凸1.181000x0.045 X10-0.2 16) = 36/71/沉潼高度4二+A8A = L7%+2)ffif118x3.2x36002100=(1 ) = 0.648?47.72x21001000x1/1.87取：A = t75xO.648+2 = 113m优酷会员账号共享,迅雷会员账号分享,爱奇艺VIP会员共享账号.bakeyachi./ujSnu19gbi4A增稠器圆筒局部高度有：