南工大化工原理第三章 习题解答精要.doc

第三章?习题 1）有两种固体颗粒，一种是边长为a的正立方体，另一种是正圆柱体，其高度为h，圆柱直径为d。试分别写出其等体积当量直径?和形状系数?的计算式。 2）某内径为0.10m的圆筒形容器堆积着某固体颗粒，颗粒是高度h=5mm，直径d=3mm的正圆柱，床层高度为0.80m，床层空隙率?、若以1atm，25℃的空气以0.25?空速通过床层，试估算气体压降。 [解] 圆柱体： 320℃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 14.28mmH2O ? 0.6? ? 93.94mmH2O 试估计25℃、绝对压强1.35atm的氯气以空塔气速0.40?通过此床层的压降。（含微量水份氯气的物性按纯氯气计）氯气?，? [解]常压下， 欧根公式可化简为 3）??令水通过固体颗粒消毒剂固定床进行灭菌消毒。固体颗粒的筛析数据是：0.5～0.7mm，12%；0.7～1.0mm，25.0%；1.0～1.3，45%；1.3～1.6mm，10.0%；1.6～2.0mm，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。床层中固体颗粒的总量为92.8g。以20℃清水以0.040?空速通过床层，测得压降为677mmH2O，试估算颗粒的形状系数?值。????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 4）以单只滤框的板框压滤机对某物料的水悬浮液进行过滤分离，滤框的尺寸为0.20×0.20×0.025m。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，试估算滤饼的含水率，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。在具有两只滤框的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?导出的?求K与?。 [解]??为便于直接使用题给数据：改用 Xi Yi 1 0.70 1.714 3.265 1.442 2 1.38 1.957 1.270 0.625 3 2.25 2.324 0.0660 i0.0483 4 2.69 2.695 0.0335 0.0335 5 3.64 2.986 1.284 0.537 6 4.38 3.397 3.508 1.658 15.04 15.073 9.427 4.344 7）欲过滤分离某固体物料与水构成的悬浮液，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?，悬浮液中固体的质量分率为0.075。 现拟采用叶滤机恒压差过滤此料浆，使用的滤布、压差和料浆温度均与小试时的相同。每只滤叶一个侧面的过滤面积为0.4m2，每次过滤到滤饼厚度达30mm便停止过滤，问：每批过滤的时间为多少？ 若滤饼需以清水洗涤，每批洗涤水用量为每批滤液量的1/10，洗涤压差及洗涤水温均与过滤时的相同，问：洗涤时间是多少？ [解] 已知： 80.1倍(体积比)，一只滤叶侧面积为0.4m2，=8.23×10-5m2/s ,不计滤布阻力，所得滤液与滤饼体积之比为12.85 m3/m3滤饼，按最大生产率原则生产，整理、装拆时间为20分钟,求每只滤叶的最大生产率及每批过滤的最大滤饼厚度。 9?，其中?，?。在实际操作中，先在5分钟内作恒压过滤，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：①每一循环中每m2过滤面积所得滤液量？②过滤后再用相当于滤液总量的?水进行洗涤，洗涤时间为多少？ 解：①∵??q2＋30q = 300τ ?qe=15 m3/m2?????K=300 m2/min 恒速过程??q12＋qeq1=(K/2)τ1 q1=20.9 m3/m2 恒压过程?(q2－q12)＋2qe(q－q1)=K(τ－τ1) q=60.7 m3/m2 ②?m3/(m2·min)????? ?min 10）用某板框压滤机恒压过滤，滤框尺寸为810×810×25mm。经过小试测得过滤常数?，?，操作时的滤布