2022年化工原理第三章沉降与过滤课后习题及答案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载第三章 沉降与过滤【 3-1 】密度为1030kg/m沉降150 的热空气中降落,3、直径为400 m 的球形颗粒在求其沉降速度；解150时,空气密度0 835kg/m ,黏度2 415 10 Pas颗粒密度p1030kg/3 m ,直径dp4104m假设为过渡区,沉降速度为验算ut4g2p41141041 79 .m/s23dp42 . 9 81 1030232252252 41 10 .50 835 .R ed ut=4 1 0.1 7 9835 024 8 .2 41 105为过渡区【 3-2 】密度为2500kg/

2、m3 的玻璃球在20 的水中和空气中以相同的速度沉降；试求在这两种介质中沉降的颗粒直径的比值,假设沉降处于斯托克斯定律区；解在斯托克斯区,沉降速度运算式为g/18ad2u td2pp由此式得（下标w 表示水,a 表示空气）p18 ut=pwd2pwpawawagdpwpdpapwa查得 20时水与空气的密度及黏度分别为名师归纳总结 已知玻璃球的密度为pw998 2 .kg/m3,w1 004 .103Pa s6100mm ,第 1 页,共 6 页a1 205 .kg/m3,a1 81 10 .5Pa s2500kg/3 m ,代入上式得dpw25001 2051 0041039 61dpa1

3、81 1052500998 2 . 【 3-3 】降尘室的长度为10m ,宽为5m,其中用隔板分为20 层,间距为气体中悬浮的最小颗粒直径为10 m ,气体密度为1 1kg/m ,黏度为21 8 10Pa s,颗- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 粒密度为4000kg/m优秀学习资料欢迎下载2 如需要最小颗粒沉降,气体3；试求： 1 最小颗粒的沉降速度；的最大流速不能超过多少m/s. 3 此降尘室每小时能处理多少m3的气体？s解已知dpc10106m ,p4000 kg/3 m,1 1 kg/3 m ,21 86 10Pa1 沉降速度运算假设为层流区0

4、01 . m/su tgd2p9 81 .101062 40001 1 . pc181821 8 .106验算Red u t10 1060 01 1 10005052为层流21 8 1062 气体的最大流速u max；沉降高度H0 1 . m,降尘室长度L10mLHu maxut100 1um a x1m /su max0 013 气体的最大处理量3 4 3q VS WHNu max 5 0 1 . 20 1 10 m / s 3 6 . 10 m / h气体的处理量 q VS 也可以用教材式 3-18 运算2 6 2q VS d pc p gWLN 10 10 4000 9 81 .6 5

5、10 2010 m 3/ s 3 6 . 10 4m 3/ h18 18 21 8 . 10【 3-4 】有一重力沉降室,长 4m,宽 2m,高 2.5m ,内部用隔板分成 25 层；炉气3进 入 除 尘 室 时 的 密 度 为 0 5 kg / m, 黏 度 为 .0 035mPa s ； 炉 气 所 含 尘 粒 的 密 度 为4500 kg / m ；现要用此降尘室分别 100 m 以上的颗粒,试求可处理的炉气流量；解 已知炉气的密度 0 5kg / m ,黏度 =3 5 10 Pa 5s6尘粒的密度 4500kg / m ,临界尘粒直径 d pc 100 10 m假设为层流区,求得沉降速

6、度为验算Reutgd2p9 81 .100106245000 5 . 0 701 . m/spc18183 5 .105d u t100 1060701 0 5为层流区13 5 105炉气流量为名师归纳总结 q Vu WLN0 701 .2425140m3/s3-9 a 所示的旋风分别第 2 页,共 6 页此题也可以用教材式3-18 运算,式中的WL 改为 WLN ；【 3-5 】温度为200、压力为101 33kPa的含尘空气,用图- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 器除尘； 尘粒的密度为2000kg/m优秀学习资料欢迎下载0.65m ,进口气速为21

7、m/s ,3；如旋风分别器的直径为试求： 1 气体处理量（标准状态）为多少m3/s；2 气体通过旋风分别器的压力损 失；3 尘粒的临界直径；解空气温度200,压力101.33kPa ,/3 m ,黏度=2 65 10 Pas从空气物理性质表中查得密度0 746kg1 气体处理量旋风分别器直径D.0 65 m ,进口气速iu21 m s200 、 101.33kPa 的空气流量为q Vbhu iD3D212 52D22 520 6521 065 3 m/s550、 101.33kPa 时空气流量为q V1 0652730 615 3 m/s2002732 压力缺失阻力系数30 bh D30D23

8、DD8 311 37 kPam55d2LHDD2 D2压力缺失p2 iu8 31 . 0 746 21 21370 Pa223 尘粒的临界直径dpc；已知尘粒密度p2000kg/m3,bD0 650 13m5106m6 79 5dpc3nbui3 . 2 651050 136 79212000p过滤【 3-6 】悬浮液中固体颗粒浓度（质量分数）为0.025kg 固体 /kg 悬浮液,滤液密名师归纳总结 度为 1120kg/m3,湿滤渣与其中固体的质量比为2.5kg 湿滤渣 /kg 干渣,试求与1m3 滤第 3 页,共 6 页液相对应的湿滤渣体积,单位为m3湿滤渣 /m3滤液；固体颗粒密度为29

9、00kg/m3；解已知X0 025 kg固体 /kg 悬浮液C.2 5kg 湿渣 /kg 干渣,滤液密度1120kg/m31X0 025 112029 9kg干渣3 m滤液CX12 5 0 025c1C112 5114803 kg mC2 5p29001120- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - C29 9 2 5优秀学习资料欢迎下载3 0 0505 m 湿渣3 m滤液c1480【 3-7 】用板框压滤机过滤某悬浮液,共有20 个滤框,每个滤框的两侧有效过滤面积为 0.85m 2,试求 1 小时过滤所得滤液量为多少 m 3；已知过滤常数 K 4 97 10

10、 5m 2/ s q , e 1 64 10 2m 3/ m 2解 3600s2q 2 qq e K2 2 5q 2 q 1 64 . 10 4 97 . 10 36002 2q 3 28 . 10 q 0 179 . 02 2 2q 3 28 . 10 . 3 28 10 4 0 179 . 0 407 . m 3/ m 22A 20 0 85 17 m 2, V qA 0 407 . 17 6 92 . m 3 滤液【 3-8 】将习题 3-6 的悬浮液用板框压滤机在过滤面积为 100cm 、过滤压力为 53.3kPa 条件下进行过滤,所测数据为名师归纳总结 过滤时间s8.4 38 84

11、145 2 qe习题 3-8 附图第 4 页,共 6 页滤液量mL100 300 500 700 试求过滤常数K 与q 及滤饼的比阻r ；已知滤液的黏度为 3.4mPa s；解已知过滤面积A2 100 cm2 0 01 m145 / s8.4 38 84 V/mL100 300 500 700 V/3 m110-43 10-4510-4710-4q/3 m/2 m110-2310-2510-2710-2q/2 m3 s m8.4 10212.7 10216.8 10220.7 102如习题3-8 附图所示6 62 1 0直线的斜率12 0134 10 , K4 9675 10m2/s,截距KK

12、qe6 6 .1024 967 .1051 64 .1023 m/m22已知p5 3 34 1 0 P a滤液黏度3 4mPa s3 4103Pa s- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 由习题3-6 得优秀学习资料欢迎下载00505m 湿渣3 m滤液故比阻为4r 2 p 25 5 33 103 1 25 10 13m 2K 4 967 10 34 10 0 0505【 3-9 】对习题 3-6 及习题 3-8 中的悬浮液用板框压滤机在相同压力下进行过滤,共有 20 个滤框,滤框厚度为 60mm ,每个滤框的两侧有效过滤面积为 085m 2；试求滤3框内全

13、部布满滤渣所需要的时间；固体颗粒密度为 2900 kg / m；在习题 3-6 中已给出湿滤渣质量与其中固体质量的比值为 2.5kg 湿渣 kg 干渣,并运算出每立方米滤液相对应的湿渣体积,即 0 0505m 3湿渣 /m 滤液；3在 习 题 3-8 中 已 求 出 恒 压 过 滤 的 过 滤 常 数 K 4 967 10 5m 2/ S,2 3 2q e 1 64 . 10 m / m解 求恒压过滤的过滤时间 的运算式为2q 2 qq e K需要求出 q VA2过滤面积 A 0 8 5 2 0 m 1 7滤液体积 V 的运算：20 个滤框中的湿滤渣体积为名师归纳总结 Vc200 060 85

14、3 0 51 m 湿渣第 5 页,共 6 页2从滤渣体积V 运算滤液体积VVV c0 513 10 1 m 滤液0 0505qV10 10 594 m3滤液 /m 2 过滤面积17A过滤时间2 q2 qq e . 0 594 22 0 594 1 64 1027496 s2 08 h4 967 105K【 3-10 】用板框压滤机过滤某悬浮液,恒压过滤l0min ,得滤液10m ；如过滤介质阻力忽视不计,试求：1 过滤 1h 后的滤液量；2 过滤 1h 后的过滤速率dV/d；解恒压过滤,已知10min,V103 m V ,e0,代入教材式3-40 ,V2KA2求得2 KAV21026 10 m

15、min101 过滤 1h 后的滤液量60minVKA2= 1060=24 5 .3 m- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2 过滤 1h 后的过滤速率优秀学习资料欢迎下载dV/d从教材式3-39 K2rp与式 338,得dV2 KA100 204 3 m/ min3 4 1033 m/sd2 V2 24 5【 3-11 】如转筒真空过滤机的浸液率 315m,试求所需过滤面积；已知过滤常数1 3 ,转速为2r/ min,每小时得滤液量为K2 7104m2/s ,q e3 0 08 m/2 m解由题Q15 3600 3 m/s . 0 082 15 3600 /410 08 .8 12 .m2N2 601/s过滤面积ANq2Qqe2K2 7 .10e3N60260名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页