化工原理 第3章 非均相物系的分离.doc

第三章非均相物系的分离

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第三章非均相物系的分离
1.混合煤粉颗粒群的筛分数据如下表

计算煤粉的体积当量及面积当量直径。
2.计算尺寸为10×l0×l.5mm(高×外径×壁厚)瓷环的当量直径和球形度。
3.把上题的瓷环堆放在直径为lm，床高为6m的床层内，床层的空隙率为0.7，床层上方压强为1.013×l05(绝)，20℃的空气从下部通入，流量为3000m3/h，计算空气通过此床层的压力降。
4.空气通过直径100mm的钢管中瓷环(15×15×2mm)填料层流动，填料层高度为0.8m，床层空隙率为0.56，测得压力降为11kPa，空气温度为20℃，大气压强为100kPa，试计算空气的流量。
5．尘粒直径为l0μm，密度为2500kg/m3，求该尘粒在20℃空气中的沉降速度。
解：20℃空气物性，
假设沉降在斯托克斯区：

校验
在斯托克斯区假设成立，即颗粒的沉降速度为
6.求直径为1mm，密度为2600kg/m3的玻璃球在20℃水中的沉降速度。
解：20℃水的物性，
假设沉降在斯托克斯区：

校验
假设不成立，再假设在阿仑区：

校验
在阿仑区假设成立，即颗粒的沉降速度为或使用课本提供的公式

即
则
校验
在阿仑区假设成立，即颗粒的沉降速度为

7.用落球法测定油品的粘度。今将直径为6.25mm、密度为7900kg/m3的钢球置于密度为880kg/m3的油内，并测得该钢球在6.35s的时间内下降25cm的距离。试计算此油的粘度。
解：
假设沉降在斯托克斯区：
则
校验
假设成立，即该液体的粘度为3.796Pa·S。
8.用高2m、宽2.5m、长5m的重力降尘室分离空气中的粉尘。在操作条件下空气的密度为0.779kg/m3，粘度为2.53×10-5Pa·S、流量为5×104m3/h，粉尘的密度为2000kg/m3，试求粉尘的临界直径。
解：对于降尘室：则
假设沉降在斯托克斯区，则

校验
假设不成立，再假设在阿仑区：

校验
在阿仑区假设成立，即颗粒的临界直径为。
或使用课本提供的公式

即
则
校验
在阿仑区假设成立，即颗粒的临界直径为。
9．今拟采用多层降尘室除去某气体中密度为2200kg/m3、直径为10μm以上的球形微粒。1气体在标准状态(0℃，1.013×l05Pa)下的体积流量为1m3/s，气体的平均温度为427℃.压力为1.013×l05Pa，操作条件下气体的密度及粘度分别为0.5kg/m3及0.034mPa·S。降尘室的长度为5m，宽度为1.8m，总高度为2.8m。试计算水平隔板间的距离和层数。
解：假设沉降在斯托克斯区：

假设成立

方法一：由得：
层数
间距
方法二：由得
间距
层数
10.用如图3-12所示的旋风分离器从温度为200℃、压力为1.013×l05Pa的含尘气体中除尘。尘粒的密度为2000kg/m3，旋风分离器的直径为0.65m，进口气速为2lm/s。试求：
(1)气体处理量，(标准状态)；
(2)气体温过旋风分离器的压力降(可取阻力系数为8.0)；
(3)尘粒的分割直径(可用d50估算)。
解：⑴对于如图3-10所示的直径为0.65的标准旋风分离器其他相应的尺寸为：，

换算成标准状况
⑵对于如图3-10所示的标准旋风分离器其
则压力降
⑶标准旋风分离器的分割直径：

11.已知某一含尘气体的流量为1200m3/h，总含尘粒的粒径分布数据及旋风分离器的粒级效率数据如下；

试计算：(1)该旋风分离器的总效率；
(2)粒径小于20μm的尘粒被气体带走的量(kg/h)。
12．用板框压滤机对某种悬浮液在压力差为53kpa的条件下进行过滤实验，过滤面积为0.01m2，所得实验数据如下

滤饼与滤液的体积比为0.064m3/m3，滤饼不可压缩。在过滤条件下滤液的粘度为3.4mPa·S。试求过滤常数K与qe及滤饼的比阻r。
解：根据处理实验数据（结果如下表）：
过滤时间，S8.43884145滤液量，ml100300500700q0.010.030.050.07840126716802071将与q值描绘在直角坐标图上可得一条直线，可求得直线的斜率和截距
解得：
,

由得

13.对上题中的悬浮液用滤框边长为800mm的板框压滤机在相同的压力差下进行过滤，过滤1h获得滤液6m3。试求滤框的数目及厚度。
解：由上题已知：,
根据过滤基本方程：
代入数据：
整理方程：
解方程得：
滤框数目：
滤框厚度=
14．某厂用板柜压滤机在恒压下过滤一种悬浮液，滤框的空间尺寸为1000×l000×40mm，有20个滤框，经过2h过滤，滤框完全充满滤饼，且每m2过滤面积得到滤液1.4m3。卸饼、清理、组装等辅助时间为1.2h，忽略过滤介质阻力，滤饼未洗涤。试计算：
(