第三章-颗粒流体力学与机械分离习题.doc

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1、1)有两种固体颗粒,一种就是边长为a得正立方体,另一种就是正圆柱体,其高度为h,圆柱直径为d。试分别写出其等体积当量直径 与形状系数 得计算式。2)某内径为0、10m得圆筒形容器堆积着某固体颗粒,颗粒就是高度h=5mm,直径d=3mm得正圆柱,床层高度为0、80m,床层空隙率 、若以1atm,25得空气以0、25 空速通过床层,试估算气体压降。解 圆柱体:3)拟用分子筛固体床吸附氯气中微量水份。现以常压下20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、6 93、94mmH2O试估计25、绝对压强1、35atm得氯气以空塔气速0、40 通过此床层得压降

2、。(含微量水份氯气得物性按纯氯气计)氯气 , 解常压下,欧根公式可化简为1） 3) 令水通过固体颗粒消毒剂固定床进行灭菌消毒。固体颗粒得筛析数据就是:0、50、7mm,12%;0、71、0mm,25、0%;1、01、3,45%;1、31、6mm,10、0%;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。床层中固体颗粒得总量为92、8g。以20清水以0、040 空速通过床层,测得压降为677mmH2O,试估算颗粒得形状系数 值。 2） 4)以单只滤框得板框压滤机对某物料得水悬浮液进行过滤分离,滤框得尺寸为0、200、200

3、、025m。已知悬浮液中每m3水带有45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,试估算滤饼得含水率,以质量分率表示。6)某粘土矿物加水打浆除砂石后,需过滤脱除水份。在具有两只滤框得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 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 导出得 求K与 。解 为便于直接使用题给数据:改用组别XiYi

4、10、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、3447)欲过滤分离某固体物料与水构成得悬浮液,经小试知,在某恒压差条件下过滤常量 ,滤布阻力 ,每1m3滤饼中含485水,固相密度为2100 ,悬浮液中固体得质量分率为0、075。现拟采用叶滤机恒压差过滤此料浆,使用得滤布、压差与料浆温度均与小试时得相同。每只滤叶一个侧面得过滤面积为0、4m2,每次过滤到滤饼厚

5、度达30mm便停止过滤,问:每批过滤得时间为多少？若滤饼需以清水洗涤,每批洗涤水用量为每批滤液量得1/10,洗涤压差及洗涤水温均与过滤时得相同,问:洗涤时间就是多少？解 已知:8)某悬浮液用叶滤机过滤,已知洗涤液量就是滤液量得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、23105m2/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,按最大生产率原则生产,整理、装拆时间为20分钟,求每只滤叶得最大生产率及每批过滤得最大滤饼厚度。9)有一叶滤机,在恒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分钟内作恒压过

6、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过滤面积所得滤液量？过滤后再用相当于滤液总量得 水进行洗涤,洗涤时间为多少？解: q230q = 300 qe=15 m3/m2 K=300 m2/min恒速过程 q12qeq1=(K/2)1 q1=20、9 m3/m2恒压过程 (q2q12)2qe(qq1)=K(1) q=60、7 m3/m2m3/(m2min) min10)用某板框压滤机恒压过滤,滤框尺寸为81081025mm。经过小试测得过滤常数 , ,操作时得滤布,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？若以清

7、水洗涤滤饼,洗涤水用量为滤液得 ,洗涤压差及水温与过滤时相同,求过滤时间？若整理、装卸时间为25分钟,求每只滤框得生产率？ 解每批过滤时间: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,则过滤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？若在原表压下进行过滤1、6小时后,用3m3得水来洗涤,求所需洗涤时间？解: V2=KA2 、r0、就是滤饼结构参数,为常量 其中A与不变 m6m3 V2=KA2 其中K、A 不变 m3h12)用某板框过滤机进行过滤,采用先恒速后恒压过滤,恒速1分钟达恒压压

8、差便开始恒压过滤,已知过滤常数 , ,滤饼刚充满滤框时停止过滤,求:过滤时间？若用清水洗涤滤饼,水量为滤液量得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,求每只滤框得生产率？13)某板框过滤机有8个滤框,滤框尺寸81081025mm。浆料为13、9%(质量)得悬浮液,滤饼含水40%(质量),固体颗粒密度2100 。操作在20恒压条件下进行, , ,求:该板框过滤机每次过滤(滤饼充满滤框)所需时间？若滤框厚度变为15mm,问滤饼充满滤框所需时间？若滤框数目加倍,滤饼充满滤框时所需时间？解:设滤饼空隙率为,设有1Kg滤饼,则含水0、4kg设1m3滤饼得xm

9、3滤液,对1m3滤饼作物料衡算: x=4、84 m3滤液/滤饼过滤面积 A=288102106=10、498 m2 V饼=80、8120、025=0、131 m3滤饼 V= V饼x =0、634 m3滤液 m3/m2q22qqe=K0、0604220、06042、21103=1、8105 =217、5 s滤框厚度减小为15mm,设为从上解可知,V饼 即 V 也即 q m3/m2 = 81、7 s框数加倍,也即 A= 2A = 2V饼q=V/A 故q不变,也即不变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

10、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得 。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:此过滤机得滤液生产能力及滤饼厚度？若转速为0、3r、p、m, 可略,其它操作条件不变,求生产能力滤饼厚度。解: s1 m2/sm3/s已知,对1m3滤饼作物料衡算,设对应滤液x m3 x=11、08 m3滤液/m3滤饼 m3/m2 mm m3/s又 m3/m2 15)试进行光滑固体圆球颗粒得几种沉降问题计算: 球径3mm、密度为260

11、0 颗粒在20清水中得自由沉降速度 测得密度2600 得颗粒在20清水中得自由沉降速度为12、6 ,计算颗粒球径。 测得球径为0、5mm、密度2670 颗粒在 液体中得自由沉降速度为0、016 ,计算液体得粘度。16)试进行形状系数 得固体颗粒得沉降问题计算: 等体积当量直径 ,密度为2600 颗粒在20清水中得自由沉降速度。 测得密度为2600 颗粒在20清水中得自由沉降速度为0、01 ,计算颗粒得等体积当量直径。17)以长3m、宽2m得重力除尘室除烟道气所含得尘粒。烟气常压,250,处理量为4300 。已知尘粒密度为2250 ,颗粒形状系数 ,烟气得 与 可按空气计。设颗粒自由沉降。试计算

12、: 可全部除去得最小粒径得 。 能除去40%得颗粒得 。18)仓库有内径 得标准型旋风分离器多台,拟用以烟气除尘。烟气常压,300,需处理量为4300 。已知尘粒密度为2250 。烟气得 与 可按空气计。由于压降限制,只允许旋风分离器并联操作,不允许串联操作,问:共需几台旋风分离器？能除去40%得颗粒粒径就是多少？进口风速20 。19)流体通过圆直、等径管内得阻力 与管长 、管内径 、管壁绝对粗糙度 、流体流速 及流体得粘度与密度 有关。试用因次分析法求出有关得数据。 20)某粉磨车间空气得粉尘浓度较高,拟用两台相同规格得标准型旋风分离器串联操作除尘。空气常压,温度为20,粉尘得颗粒密度225

13、0 。拟处理量为600 。空气中粉尘得粒度分布如下:粒径 30质量分率% 3121834258欲使15 得尘粒除去效率达99、75%,试确定每台分离器得内径,计算总得收尘效率。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/d500、4101、232、193、556、288、200、1450、530、800、910、991、000、2690、7790、960、9920、9991、00质量分率xi0、030、120、180、340、250、080、008070、09350、1730、3

14、370、2500、08021)试 计算某气、固系流化床得起始流化速度与带出速度。已知固体颗粒平均粒径为150 ,颗粒密度为2100 ,起始流化床层得空隙率为0、46,流化气体为常压、35得空气。最小颗粒了粒径为98 。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,欧根公式中含u2得项可略, 解:对小颗粒,沉降可认为属Stokes区:对大颗粒,沉降可认为属Newton区: 23)石灰、水悬浮液通过增稠器增稠,进料:4、5kg水/kg固。要求增稠到1、8kg水/kg固。间歇实验数据如下。温度200C。解悬浮液浓度以Xkg固/kg水表示,则xi=1/4、5kg固/kg水,xc=1/1、8kg固/kg水,进料中固体质量流量w=6、5(1/5、5)=1、18kg固/s 增稠器横截面积A:(由题给数据计算Ai)