1、第三章 非均相物系的分离第 页1第三章 非均相物系的分离1.混合煤粉颗粒群的筛分数据如下表计算煤粉的体积当量及面积当量直径。2.计算尺寸为 10l0l.5mm(高外径壁厚)瓷环的当量直径和球形度。3.把上题的瓷环堆放在直径为 lm，床高为 6m 的床层内，床层的空隙率为0.7，床层上方压强为 1.013l05(绝)，20的空气从下部通入，流量为3000m3/h，计算空气通过此床层的压力降。4.空气通过直径 100mm 的钢管中瓷环(15152mm)填料层流动，填料层高度为 0.8m，床层空隙率为 0.56，测得压力降为 11kPa，空气温度为 20，大气压强为 100kPa，试计算空气的流量。
2、5尘粒直径为 l0m，密度为 2500kg/m3，求该尘粒在 20空气中的沉降速度。解 ： 20 空 气 物 性 ，3205.1mkgSPa610.8假 设 沉 降 在 斯 托 克 斯 区 ：smduSt 36262 10524.710.8.918 校 验 32.5470Re636 tp第三章 非均相物系的分离第 页2在 斯 托 克 斯 区 假 设 成 立 ， 即 颗 粒 的 沉 降 速 度 为 sm310524.76.求直径为 1mm，密度为 2600kg/m3的玻璃球在 20水中的沉降速度。解 ： 20 水 的 物 性 ，2.98mkgSPa0.1假 设 沉 降 在 斯 托 克 斯 区 ：
3、smduSt 86.0105.8.92610183232 校 验 7.0.9Re33 t假 设 不 成 立 ， 再 假 设 在 阿 仑 区 ：smdust 147.02.98105.67878.0 43.729.043.11 校 验 12Re3t在 阿 仑 区 假 设 成 立 ， 即 颗 粒 的 沉 降 速 度 为 或 使 用 课 本s147.0提 供 的 公 式6.0416.027Re27.0tsst ugdgdu 即 2685.015.98.92 6340.6.04.17.0 st则 mut529.校 验 9.1505.12.Re33td在 阿 仑 区 假 设 成 立 ， 即 颗 粒 的
4、沉 降 速 度 为 sm47.0第三章 非均相物系的分离第 页37.用落球法测定油品的粘度。今将直径为 6.25mm、密度为 7900kg/m3的钢球置于密度为 880kg/m3的油内，并测得该钢球在 6.35s 的时间内下降 25cm 的距离。试计算此油的粘度。解 ： smut 0394.5.612假 设 沉 降 在 斯 托 克 斯 区 ： 182gduSt则 SPaugdtS 796.30394.1.75.618232校 验 5.76.810.Re3 t假 设 成 立 ， 即 该 液 体 的 粘 度 为 3.796PaS。8.用高 2m、宽 2.5m、长 5m 的重力降尘室分离空气中的粉尘
5、。在操作条件下空气的密度为 0.779kg/m3，粘度为 2.5310-5PaS、流量为 5104m3/h，粉尘的密度为 2000kg/m3，试求粉尘的临界直径。解 ： 对 于 降 尘 室 ： 则tuAVs st 1.5.2360154假 设 沉 降 在 斯 托 克 斯 区 ， 则 182gdStmgudSt 4310697.02518 校 验 5.156.Re4 t第三章 非均相物系的分离第 页4假 设 不 成 立 ， 再 假 设 在 阿 仑 区 ： 29.043.71178.0stdumud Sst4 14.71.0514.7.02943 26.8 校 验 5.1053.279Re4tu在
6、 阿 仑 区 假 设 成 立 ， 即 颗 粒 的 临 界 直 径 为 。m7.20或 使 用 课 本 提 供 的 公 式6.0416.027Re27.0tsst ugdgdu 即 33.5.0.3.0.8.0 1024981stgd则 m8.21.24校 验 158.1053.79Re4tdu在 阿 仑 区 假 设 成 立 ， 即 颗 粒 的 临 界 直 径 为 。m3.29今拟采用多层降尘室除去某气体中密度为 2200kg/m3、直径为 10m 以上的球形微粒。1 气体在标准状态(0，1.013l0 5Pa)下的体积流量为1m3/s，气体的平均温度为 427.压力为 1.013l05Pa，操
7、作条件下气体的密度及粘度分别为 0.5kg/m3及 0.034mPaS。降尘室的长度为 5m，宽度为1.8m，总高度为 2.8m。试计算水平隔板间的距离和层数。解 ： 假 设 沉 降 在 斯 托 克 斯 区 ：第三章 非均相物系的分离第 页5smgduSt 33262 10526.104.88.91018 假 设 成 立436.0.55Re tsmVs21.2734方 法 一 ： 由 得 ： tbuA23710526.muVtb层 数 87.0.152BLn间 距 mh.348.方 法 二 ： 由 得ut间 距 mLht 7.340.82.1/563.3层 数 704.82n10.用如图 3-
8、12 所示的旋风分离器从温度为 200、压力为 1.013l05Pa 的含尘气体中除尘。尘粒的密度为 2000kg/m3，旋风分离器的直径为 0.65m，进口气速为 2lm/s。试求：(1)气体处理量，(标准状态)； (2)气体温过旋风分离器的压力降(可取阻力系数为 8.0)； (3)尘粒的分割直径(可用 d50估算)。解 ： 对 于 如 图 3-10 所 示 的 直 径 为 0.65 的 标 准 旋 风 分 离 器 其 他 相应 的 尺 寸 为 ： ，2Dh4BsmuhBAVs 3109.465.2.01第三章 非均相物系的分离第 页6换 算 成 标 准 状 况 smTVs 3640.215
9、.7309. 对 于 如 图 3-10 所 示 的 标 准 旋 风 分 离 器 其 .8则 压 力 降 kPauP316.246.082 标 准 旋 风 分 离 器 的 分 割 直 径 ：muDdsi 6650 1047.5.0217.07. 11.已知某一含尘气体的流量为 1200m3/h，总含尘粒的粒径分布数据及旋风分离器的粒级效率数据如下；试计算：(1)该旋风分离器的总效率；(2)粒径小于 20m 的尘粒被气体带走的量(kg/h)。12用板框压滤机对某种悬浮液在压力差为 53kpa 的条件下进行过滤实验，过滤面积为 0.01m2，所得实验数据如下滤饼与滤液的体积比为 0.064m3/m3
10、，滤饼不可压缩。在过滤条件下滤液的粘度为 3.4 mPaS。试求过滤常数 K 与 qe及滤饼的比阻 r。解 ： 根 据 处 理 实 验 数 据 （ 结 果 如 下 表 ） ：eqK21第三章 非均相物系的分离第 页7过 滤 时 间 ， S 8.4 38 84 145滤 液 量 ， ml 100 300 500 700q 230.01 0.03 0.05 0.07S 840 1267 1680 2071将 与 q 值 描 绘 在直 角 坐 标 图 上 可 得 一 条 直线 ， 可 求 得 直 线 的 斜 率和 截 距2051msK3642qe解 得 ：,s25108.36mqe由 得cPK221
11、335 04.06.14.08.42m13.对上题中的悬浮液用滤框边长为 800mm 的板框压滤机在相同的压力差下进行过滤，过滤 1h 获得滤液 6m3。试求滤框的数目及厚度。解 ： 由 上 题 已 知 ： ,smK25108.4230156.qe根 据 过 滤 基 本 方 程 ： 2KAV代 入 数 据 ： 36018.4.625A0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.780101201401601802020/qq ,m3/2第三章 非均相物系的分离第 页8整 理 方 程 ： 0361872.0.2A解 方 程 得 ： .4mA滤 框 数 目 ： 15.8.02Ln滤 框 厚
12、 度 = mV.16214某厂用板柜压滤机在恒压下过滤一种悬浮液，滤框的空间尺寸为 1000 l00040mm，有 20 个滤框，经过 2h 过滤，滤框完全充满滤饼，且每 m2过滤面积得到滤液 1.4m3。卸饼、清理、组装等辅助时间为 1.2h，忽略过滤介质阻力，滤饼未洗涤。试计算：(1)该扳框压滤机的生产能力；(2)过滤后用 l/8 滤液体积的洗涤水在同样压力差下进行横穿洗涤滤饼时的生产能力(设洗涤水与滤液粘度相近)；(3)当滤框的厚度减为 25mm，其它条件不变，滤饼仍以 l/8 滤液体积的洗涤水洗涤滤饼时的生产能力解 ： 过 滤 面 积 2401mAsmhqVQ331068.45.17.
13、 过 滤 终 了 速 率 ： VKAd2采 用 横 穿 洗 涤 的 洗 涤 速 率 是 过 滤 终 了 速 率 的 1/4， 即dVW8412第三章 非均相物系的分离第 页9hKAVdVW28122smqAQ33109.7.102.4 若 滤 框 的 厚 度 减 为 25mm， 其 它 条 件 不 变 时 ， q 会 减 小即滤 饼VqAc滤 饼滤 饼VqAc625.04 3875.04162.5.0 过 滤 时 间 hqKq78125.062. 2洗 涤 时 间 ： hW7815.0 smhmqAVQ 331059.67.22415板框压滤机在 1.5l05Pa 的压差下恒压过滤某种悬浮液，
14、1.6h 后得滤波 25m3，介质阻力可忽略不计。试问(1)如果过滤压差加倍，滤饼的压缩系数 s 为 0.3，则过滤 1.6h 后可得多少滤液?(2)设其它条件不变，将操作时间缩短一半，所得滤液为多少?(3)若在原压力差下进行过滤 1.6h 后，用 3m3的水来洗涤滤饼，所需洗涤时间为多少小时?解：(1) 如果过滤压差加倍： KcrpcrKs 62.1)2( 7.03.11 根据恒压过滤方程式第三章 非均相物系的分离第 页10)(86.312574.122 37.07.0 mVKAV (2) 设其它条件不变，将操作时间缩短一半 )(5 322A(3)若采用横穿洗涤： 56.138haW若 采
15、用 置 换 洗 涤 ： )(84.0216.某转筒真空过滤机的浸没度为 1/3，转速为 2r/min，每小时获得滤液量为15m3。已知过滤常数 K=2.710-4m2/s，q e=0.08m3/m3。试求该过滤机的过滤面积。解 ： 转 筒 真 空 过 滤 机 生 产 能 力 ： eeqKnqAVeKnVeQ2222422 1.80.17.6038.605mqqnAee 17.有一转筒真空过滤机的转速为 2r/min，每小时可得滤液 4m3。若过滤介质的阻力可忽略不计，试问每小时欲获得 5m3滤液时过滤机的转速应为多少?此时转筒表面滤饼的厚度为原来的多少倍(过滤操作中真空度维持不变)?解 ： 转
16、 筒 真 空 过 滤 机 忽 略 介 质 阻 力 时 ， nKAQ45 nK A=Q min12.3 n 22r第三章 非均相物系的分离第 页11滤 饼 的 厚 度 与 每 旋 转 一 周 的 滤 液 量 有 关 ： nKAQl8.054 nKAl即 转 筒 表 面 滤 饼 的 厚 度 为 原 来 的 0.8 倍18一台 BMS30635/25 型板框压滤机(过滤面积为 30m2)在 2.5105Pa 的压差下恒压过滤，经 30min 充满滤框，共得滤液 2.4m3，过滤后每次拆装洗涤时间需要 15min，现若改用一台 GP202.6 型回转真空过滤机来代替上述板框机，转筒的直径为 2.6m，
17、长为 2.6m。过滤面积有 25被浸没，操作真空度为 79kPa，设滤饼不可压缩，不洗涤，介质阻力可忽略不计，试计算达到同样生产能力时真空过滤机的转速。解：板框压滤机的生产能力为 )(1089.615034.234smVQ根据恒压过滤方程式 )/(1056.3034.222 sAK由过滤常数定义式 ，可得真空过滤机的过滤常数为crp316.05.279 pK)/(316.0 2sm转 筒 真 空 过 滤 机 忽 略 介 质 阻 力 时 ， ， 代 入 数 据nKAQ25.01.62.1089. 64 第三章 非均相物系的分离第 页12解 得 ： n=0.00625r.p.s=0.375r.p.
18、m19.某悬浮液内固相的最初浓度为 4.7(重)、悬浮液的密度为 1100kg/m3，每昼夜需生产 9t 湿滤饼。为取得数据，在实验中以小型离心机进行实验,小型实验离心机的过滤面积为 0.3m2，滤饼层厚 30mm，过滤时间 45min，过滤悬浮液 108L，洗涤时间 33min，滤饼内所含水分为 78，小型离心机转鼓的直径 400mm，长度为 250mm，转速 800r/min，充满系数为 0.5，今已有两台规格为 D1600mm，H700mm，n500r/min，有效容量为 500L 的工业离心机，试问是否可以完成生产任务？计算中可近似取过滤式离心机的生产能力与过滤压力(离心力与过滤面积之比)的平方根成正比，过滤和洗涤所需的时间占总时间的 75。
