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时间:2018-08-31
《化工原理第3章 课后习题参考答案》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第三章非均相物系的分离和固体流态化3.在底面积为40m²的除尘室内回收气体中的球形固体颗粒。气体的处理量为3600m³/h,固体的密度ρs=3600kg/m³,操作条件下气体的密度ρ=1.06kg/m³,粘度为3.4×10-5Pa•s。试求理论上完全除去的最小颗粒直径。解:理论上完全除去的最小颗粒直径与沉降速度有关。需根据沉降速度求。1)沉降速度可根据生产能力计算ut=Vs/A=(3600/3600)/40=0.025m/s(注意单位换算)2)根据沉降速度计算理论上完全除去的最小颗粒直径。沉降速度的计算公式与沉降雷诺数有关。(参考教材P148)。假设气体流处在滞流区则可以按ut=d
2、2(ρs-ρ)g/18μ进行计算∴dmin2=18μ/(ρs-ρ)g·ut可以得到dmin=0.175×10-4m=17.53)核算Ret=dminutρ/μ<1,符合假设的滞流区∴能完全除去的颗粒的最小直径d=0.175×10-4m=17.5μm5.含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m³,气体流量为1000m³/h,粘度为3.6×10-5Pa•s密度为0.674kg/m³,采用如图3-8所示的标准型旋风分离器进行除尘。若分离器圆筒直径为0.4m,试估算其临界直径,分割粒径及压强降。解:P158图3-7可知,对标准旋风分离器有:Ne=5,ξ=8.0B=D/4,h=D/2(1)临界
3、直径根据dc=[9μB/(πNeρsui)]1/2计算颗粒的临界直径其中:μ=3.6×10-5Pa•s;B=D/4=0.1m;Ne=5;ρs=2300kg/m³;将以上各参数代入,可得dc=[9μB/(πNeρsui)]1/2=[9×3.6×10×0.25×0.4/(3.14×5×2300×13.89)]1/2=8.04×10-6m=8.04μm(2)分割粒径根据d50=0.27[μD/ut(ρs-ρ)]1/2计算颗粒的分割粒径∴d50=0.27[3.6×10-5×0.4/(13.889×2300)]1/2=0.00573×10-3m=5.73μm(3)压强降根据△P=ξ·ρui2
4、/2计算压强降∴△P=8.0×0.674×13.8892/2=520Pa7、实验室用一片过滤面积为0.1m2的滤叶对某种颗粒在水中的悬浮液进行实验,滤叶内部真空读为500mmHg,过滤5min的滤液1L,又过滤5min的滤液0.6L,若再过滤5min得滤液多少?已知:恒压过滤,△P=500mmHg,A=0.1m,θ1=5min时,V1=1L;θ2=5min+5min=10min时,V2=1L+0.6L=1.6L求:△θ3=5min时,△V3=?解:分析:此题关键是要得到虚拟滤液体积,这就需要充分利用已知条件,列方程求解思路:V2+2VVe=KA2θ(式中V和θ是累计滤液体积和累计过
5、滤时间),要求△V3,需求θ3=15min时的累计滤液体积V3=?则需先求Ve和K。⑴虚拟滤液体积Ve由过滤方程式V2+2VVe=KA2θ过滤5min得滤液1L(1×10-3)2+2×10-3Ve=KA2×5①过滤10min得滤液1.6L(1.6×10-3)2+2×1.6×10-3Ve=KA2×10②由①②式可以得到虚拟滤液体积Ve=0.7×10-3KA2=0.396⑵过滤15分钟假设过滤15分钟得滤液V'V'2+2V'Ve=KA2θ'V'2+2×0.7×10-3V'=5×0.396V'=2.073×10-3∴再过滤5min得滤液△V=2.073×10-3-1.6×10-3=0.4
6、73×10-3m3=0.473L8.以小型板框压滤机对碳酸钙颗粒在水中的悬浮液进行过滤实验,测得数据列于本题附表中:已知过滤面积为0.093m2,试求:(1)过滤压强差为103.0kPa时的过滤常数K,qe及θe(2)滤饼的压缩指数s;(3)若滤布阻力不变,试写出此滤浆在过滤压强差为196.2kPa时的过滤方程式。过滤压强差(kpa)过滤时间θ(s)滤液体积V(m3)103.0502.27×10-36609.10×10-3343.417.12.27×10-32339.10×10-3解:⑴过滤常数K,qe及θe根据q2+2qqe=Kθ,和q=V/A,1)当△P=103.0kpa时,带
7、入表中的数据(2.27×10-3/0.093)2+2qe×(2.27×10-3/0.093)=50K①(9.1×10-3/0.093)2+2qe×(9.1×10-3/0.093)=660K②由①②两式可得qe=3.91×10-3m3/m2,K=1.57×10-5m2/s∵qe2=Kθe∴θe=qe2/K=0.929s2)同理,当△P=343.4kpa时,带入表中的数据,有:(2.27×10-3/0.093)2+2qe×(2.27×10-3/0.093)=17.1K(9
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