非均相混合物分离及固体流态化

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1、第三章非均相混合物分离及固体流态化1．颗粒在流体中做自由沉降，试计算（1）密度为2650kg/m3，直径为0.04mm的球形石英颗粒在20℃空气中自由沉降，沉降速度是多少？（2）密度为2650kg/m3，球形度的非球形颗粒在20℃清水中的沉降速度为0.1m/s，颗粒的等体积当量直径是多少？（3）密度为7900kg/m3，直径为6.35mm的钢球在密度为1600kg/m3的液体中沉降150mm所需的时间为7.32s，液体的黏度是多少？解：（1）假设为滞流沉降，则：查附录20℃空气，，所以，核算流型：所以，原假设正确，沉降速度为0.1276m/s。（2）采用摩擦数群法依，，查出

2、：，所以：（3）假设为滞流沉降，得：其中将已知数据代入上式得：核算流型2．用降尘室除去气体中的固体杂质，降尘室长5m，宽5m，高4.2m，固体杂质为球形颗粒，密度为3000kg/m3。气体的处理量为3000（标准）m39/h。试求理论上能完全除去的最小颗粒直径。（1）若操作在20℃下进行，操作条件下的气体密度为1.06kg/m3，黏度为1.8×10-5Pa•s。（2）若操作在420℃下进行，操作条件下的气体密度为0.5kg/m3，黏度为3.3×10-5Pa•s。解：（1）在降尘室内能够完全沉降下来的最小颗粒的沉降速度为：设沉降在斯托克斯区，则：核算流型：原设滞流区正确，能够

3、完全除去的最小颗粒直径为1.985×10-5m。（2）计算过程与（1）相同。完全能够沉降下来的最小颗粒的沉降速度为：设沉降在斯托克斯区，则：核算流型：原设滞流区正确，能够完全除去的最小颗粒直径为4.132×10-5m。3．对2题中的降尘室与含尘气体，在427℃下操作，若需除去的最小颗粒粒径为10μm，试确定降尘室内隔板的间距及层数。解：取隔板间距为h，令;则（1）10μm尘粒的沉降速度9由（1）式计算h∴层数取18层核算颗粒沉降雷诺数：核算流体流型：4．在双锥分级器内用水对方铅矿与石英两种粒子的混合物进行分离。操作温度下水的密度r＝996.9kg/m3，黏度m＝0.8973

4、×10-3Pa•s。固体颗粒为棱长0.08～0.7mm的正方体。已知：方铅矿密度rs1＝7500kg/m3，石英矿密度rs2＝2650kg/m3。假设粒子在上升水流中作自由沉降，试求（1）欲得纯方铅矿粒，水的上升流速至少应为多少？（2）所得纯方铅矿粒的尺寸范围。解：（1）水的上升流速为了得到纯方铅矿粒，应使全部石英粒子被溢流带出，因此，水的上升流速应等于或略大于最大石英粒子的自由沉降速度。对于正方体颗粒，应先算出其当量直径和球形度。设l代表棱长，Vp代表一个颗粒的体积。颗粒的当量直径为因此，颗粒的球形度，用摩擦数群法计算最大石英粒子的沉降速度，即已知=0.806，由图3-3

5、查得Ret=70，则9所以水的上升流速应取为0.07255m/s或略大于此值。（2）纯方铅矿粒的尺寸范围所得到的纯方铅矿粒中尺寸最小者应是沉降速度恰好等于0.07255m/s的粒子。用摩擦数群法计算该粒子的当量直径：已知=0.806，由图3-3查得Ret=30，则与此当量直径相对应的正方体棱长为所得纯方铅矿粒的棱长范围为0.3～0.7mm。5．用标准型旋风分离器处理含尘气体，气体流量为0.4m3/s、黏度为3.6×10-5Pa•s、密度为0.674kg/m3，气体中尘粒的密度为2300kg/m3。若分离器圆筒直径为0.4m，(1)试估算其临界粒径、分割粒径及压力降。（2）现

6、在工艺要求处理量加倍，若维持压力降不变，旋风分离器尺寸需增大为多少？此时临界粒径是多少？（3）若要维持原来的分离效果（临界粒径），应采取什么措施？解：临界直径式中，Ne=5将有关数据代入，得分割粒径为9压强降为（2）不变所以，处理量加倍后，若维持压力降不变，旋风分离器尺寸需增大，同时临界粒径也会增大，分离效率降低。（3）若要维持原来的分离效果（临界粒径），可采用两台圆筒直径为0.4m的旋风分离器并联使用。6．在实验室里用面积0.1m2的滤叶对某悬浮液进行恒压过滤实验，操作压力差为67kPa，测得过滤5min后得滤液1L，再过滤5min后，又得滤液0.6L。试求，过滤常数，并

7、写出恒压过滤方程式。解：恒压过滤方程为：由实验数据知：，，将上两组数据代入上式得：解得所以，恒压过滤方程为（m3/m2，s）或（m3，s）7．用10个框的板框过滤机恒压过滤某悬浮液，滤框尺寸为635mm×635mm×259mm。已知操作条件下过滤常数为，，滤饼与滤液体积之比为v=0.06。试求滤框充满滤饼所需时间及所得滤液体积。解：恒压过滤方程为，代入恒压过滤方程得8．在0.04m2的过滤面积上以1×10-4m3/s的速率进行恒速过滤试验，测得过滤100s时，过滤压力差为3×104Pa；过滤600s时，过滤压力差为