第三章非均相混合物分离及固体流态化分解.doc

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2 650 kg/m3，直径为0.04 mm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2 650 kg/m3，球形度的非球形颗粒在20 ℃清水中的沉降速度为0.1 m/ s，颗粒的等体积当量直径是多少？（3）密度为7 900 kg/m3，直径为6.35 mm的钢球在密度为1 600 kg/m3的液体中沉降150 mm所需的时间为7.32 s，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0.1276 m/s。 （2）采用摩擦数群法 依，，查出：，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5 m，宽5 m，高4.2 m，固体杂质为球形颗粒，密度为3000 kg/m3。气体的处理量为3000（标准）m3/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1.06 kg/m3，黏度为1.8×10-5 Pa?s。 （2）若操作在420 ℃下进行，操作条件下的气体密度为0.5 kg/m3，黏度为3.3×10-5 Pa?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，能够完全除去的最小颗粒直径为1.985×10-5 m。 （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4.132×10-5 m。 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10 μm，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） 10 μm尘粒的沉降速度 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(＝996.9 kg/m3，黏度(＝0.897 3×10-3 Pa?s。固体颗粒为棱长0.08～0.7mm的正方体。已知：方铅矿密度(s1＝7 500 kg/m3石英矿密度(s2＝2 650 kg/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查得Ret=70，则 所以水的上升流速应取为0.07255 m/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0.07255 m/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0.3～0.7 mm。 5．用标准型旋风分离器处理含尘气体，气体流量为0.4 m3/s、黏度为3.6×10-5 Pa?s、密度为0.674 kg/m3，气体中尘粒的密度为2 300 kg/m3。若分离器圆筒直径为0.4 m，(1) 试估算其临界粒径、分割粒径及压力降。（2）现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