化工原理-第三章作业答案.docVIP

1、拟采用降尘室回收常压炉气中所含的球形固体颗粒。降尘室底面积为10m2，宽和高均为2m。操作条件下，气体的密度为0.75kg/m3，粘度为2.6×10－5Pa·s；固体的密度为3000kg/m3；降尘室的生产能力为3m3

1）理论上能完全捕集下来的最小颗粒直径；

2）粒径为40μm的颗粒的回收百分率；

3）如欲完全回收直径为10μm的尘粒，在原降尘室内需设置多少层水平隔板？

解：1）在降尘室中能够完全被分离出来的最小颗粒的沉降速度为

m/s

由于粒径为待求参数，故需采用试差法。假设沉降在层流区，则可用斯托克斯公式求最小颗粒直径，即

核算沉降流型

Ret

原设在层流区沉降正确，求得的最小粒径有效。

2）40μm颗粒的回收百分率

假设颗粒在炉气中的分布是均匀的，则在气体的停留时间内颗粒的沉降高度与降尘室高度之比即为该尺寸颗粒被分离下来的分率。

由于各种尺寸颗粒在降尘室内的停留时间均相同，故40μm颗粒的回收率也可用其沉降速度ut与69.1μm颗粒的沉降速度ut之比来确定，在斯托克斯定律区则为

回收率=ut/ut=(d/dmin)2=(40/69.1)2=0.335

即回收率为33.5%。

3）需设置的水平隔板层数

由上面计算可知，10μm颗粒的沉降必在层流区，可用斯托克斯公式计算沉降速度，即

m/s

所以，取47层

隔板间距为

m

核算气体在多层降尘室内的流型：若忽略隔板厚度所占的空间，则气体的流速为

m/s

＜2000所以Re

＜2000

即气体在降尘室的流动为层流，设计合理。

2、拟用一板框过滤机处理某一悬浮液，每m3滤液获得滤饼量为0.04m3，在1.5atm操作压力下，过滤常数K=2.73×10-5m

（1）若要求过滤1h获取0.41m3

（2）若选用板框长×宽的规格为0.81×0.81m，试确定框数及框的厚度；

（3）若滤饼不需洗涤，拆装时间需45min，试求为使上述板框过滤机生产能力达到最大时，其操作压力应提高至多少？

（1）、

（2）、

（3）、最大生产条件时：∴

3、在板框压滤机中以300kPa的压降差过滤含钛白粉的水悬浮液。通过实验已测得过滤常数K=4.5×10-5m2/s，qe=0.01m3/m2，且每获得1L滤液得滤饼

（1）过滤至框内全部满滤饼后所需的时间；

（2）过滤后用总滤液量体积的1/10清水进行洗涤，求洗涤速率及洗涤时间；

（3）若每次卸渣、重装等辅助时间为0.25h，求此过滤机的生产能力为多少m3/h。

（1）、过滤面积A=0.81×0.81×25×2=32.8m2

Ve=qeA=0.01×32.8=0.328m

滤饼体积Vc=0.81×0.81×0.025×25=0.41m3

滤液体积V=Vc/c=0.41/0.06=6.83m3

V2+2VVe=KA2θ

6.832+2×6.83×0.328＝4.5×10-4×32.82×θ

θ＝1057s=17.6min

（2）、

（3）、