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南工大化工原理第三章 习题解答

发布时间:2020-08-26 14:52

  南工大化工原理第三章 习题解答。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 算式。 和形状系数 的计 2)某内径为 0.10m 的圆

  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 算式。 和形状系数 的计 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 的空气以 0.25 [解] 圆柱体: 空速通过床层,试估算气体压降。 、 若以 1atm, 25℃ 3)拟用分子筛固体床吸附氯气中微量水份。现以常压下 20℃空气测定床层水力 特性,得两组数据如下: 空塔气速 床层压降 14.28mmH2O 0.2 , 0.6 93.94mmH2O 试估计 25℃、绝对压强 1.35atm 的氯气以空塔气速 0.40 (含微量水份氯气的物性按纯氯气计)氯气 , 通过此床层的压降。 [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 形 值。 状 空速通过床层, 测得压降为 677mmH2O, 试估算颗粒的 系 数 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 [解] 导出的 为便于直接使用题给数据:改用 求K与 。 组别 1 2 3 4 5 6 Xi 0.70 1.38 2.25 2.69 3.64 4.38 15.04 Yi 1.714 1.957 2.324 2.695 2.986 3.397 15.073 3.265 1.270 0.0660 0.0335 1.284 3.508 9.427 1.442 0.625 i0.0483 0.0335 0.537 1.658 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: 8)某悬浮液用叶滤机过滤,已知洗涤液量是滤液量的 0.1 倍(体积比),一只滤 叶侧面积为 0.4m2,经过小试测得过滤常数 =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 滤液/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)有一叶滤机,在恒压下过滤某种水悬浮液时,得到如下过滤方 程: ,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 解:①∵ 2 水进行洗涤,洗涤时间为多少? q +30q = 300τ 3 2 2 ∴ qe=15 m /m K=300 m /min 2 恒速过程 q1 +qeq1=(K/2)τ 1 3 2 ∴q1=20.9 m /m 2 2 恒压过程 (q -q1 )+2qe(q-q1)=K(τ -τ 1) 3 2 ∴q=60.7 m /m ② m /(m ·min) 3 2 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,压差及温 度与小试时相同。滤饼刚充满滤框时停止过滤,求:①每批过滤时间?②若以清 水洗涤滤饼,洗涤水用量为滤液的 [解]①每批过滤时间: ,洗涤压差及水温与过滤时相同,求过滤 时间?③若整理、装卸时间为 25 分钟,求每只滤框的生产率? 11) 板框压滤机在 1.5at (表) 下恒压过滤某种悬浮液 1.6 小时后得滤液 25m3, 不计,①如表压加倍,滤饼压缩指数为 0.3,则过滤 1.6 小时后得多少滤液?② 设其它情况不变, 将过滤时间缩短一半,可得多少滤液?③若在原表压下进行过 滤 1.6 小时后,用 3m3 的水来洗涤,求所需洗涤时间? 解: ① V =KA τ 2 2 μ 、r0、Φ 是滤饼结构参数,为常量 ∴ ∴ 其中 A 与 τ 不变 ∴ m ∴ ② V =KA τ ∴ 2 2 6 m 3 其中 K、A 不变 ∴ m 3 ③ ∴ h 12)用某板框过滤机进行过滤,采用先恒速后恒压过滤,恒速 1 分钟达恒压压差 便开始恒压过滤,已知过滤常数 , , 滤饼刚充满滤框时停止过滤,求:①过滤时间?②若用清水洗涤滤饼,水量为滤 液量的 1/10 ,洗涤压差、温度均与恒压过滤时相同,求洗涤时间?③如装卸、 整理时间为 25 分钟,求每只滤框的生产率? 13)某板框过滤机有 8 个滤框,滤框尺寸 810×810×25mm。浆料为 13.9%(质 量)的悬浮液,滤饼含水 40%(质量),固体颗粒密度 2100 恒压条件下进行, , 。操作在 20℃ ,求:①该板框过 滤机每次过滤(滤饼充满滤框)所需时间?②若滤框厚度变为 15mm,问滤饼充 满滤框所需时间?③若滤框数目加倍,滤饼充满滤框时所需时间? 解:①设滤饼空隙率为ε ,设有 1Kg 滤饼,则含水 0.4kg 设 1m 滤饼得 xm 滤液,对 1m 滤饼作物料衡算: 3 3 3 ∴x=4.84 m 滤液/滤饼 过滤面积 A=2×8×810 ×10 =10.498 m 2 3 V 饼=8×0.81 ×0.025=0.131 m 滤饼 3 ∴V= V 饼·x =0.634 m 滤液 2 -6 2 3 ∴ 2 m /m 3 2 q +2qqe=Kτ 2 -3 -5 0.0604 +2×0.0604×2.21×10 =1.8×10 τ ∴τ =217.5 s ②滤框厚度减小为 15mm,设为 δ ' 从上解可知,V 饼∝δ 即 V∝δ 也即 q∝δ ∴ ∴τ '= 81.7 s ③框数加倍,也即 A'= 2A q=V/A m /m 3 2 = 2V 饼 故 q 不变,也即 τ 不变 14)欲过滤料浆浓度为 相 密 度 数 1820 , ,经小试所得滤饼空隙率为 0.485,固 , 在 某 恒 压 差 条 件 下 测 得 过 滤 常 ,现用回转真空过滤机进行过滤, 料浆浓度、温度及滤布均与小试相同,唯过滤压差为小试时的 。由试验知, 该物系滤饼压缩指数为 0.36,回转线m,但 线(考虑滤布固定装置)。浸没角度为 120°,转速 0.2r.p.m。 设滤布阻力可略,试求:①此过滤机的滤液生产能力及滤饼厚度?②若转速为 0.3r.p.m, 解: 可略,其它操作条件不变,求生产能力滤饼厚度。 ① s -1 m /s ∴ 3 2 m /s 3 3 已知ε ,对 1m 滤饼作物料衡算,设对应滤液 x m ∴ 3 x=11.08 m 滤液/m 滤饼 m /m 2 3 3 mm ② m /s 又 ∵ 3 ∴ m /m 3 2 ∴ 15)试进行光滑固体圆球颗粒的几种沉降问题计算: ① 球径 3mm、密度为 2600 ② 测得密度 2600 算颗粒球径。 ③ 测得球径为 0.5mm、 密度 2670 中的自由沉降速度为 0.016 颗粒在 液体 颗粒在 20℃清水中的自由沉降速度 , 计 的颗粒在 20℃清水中的自由沉降速度为 12.6 ,计算液体的粘度。 16)试进行形状系数 ① 等体积当量直径 沉降速度。 ② 0.01 的固体颗粒的沉降问题计算: ,密度为 2600 颗粒在 20℃清水中的自由 测得密度为 2600 颗粒在 20℃清水中的自由沉降速度为 ,计算颗粒的等体积当量直径。 17)以长 3m、宽 2m 的重力除尘室除烟道气所含的尘粒。烟气常压,250℃,处 理量为 4300 气的 与 。已知尘粒密度为 2250 ,颗粒形状系数 ,烟 可按空气计。设颗粒自由沉降。试计算: 。 。 ① 可全部除去的最小粒径的 ② 能除去 40%的颗粒的 18)仓库有内径 的标准型旋风分离器多台,拟用以烟气除尘。烟气常 。 已知尘粒密度为 2250 。 烟气的 与 压, 300℃, 需处理量为 4300 可按空气计。 由于压降限制, 只允许旋风分离器并联操作, 不允许串联操作, 问: 共需几台旋风分离器?能除去 40%的颗粒粒径是多少?进口风速 20 。 19) 流体通过圆直、 等径管内的阻力 流体流速 及流体的粘度与密度 与管长 、 管内径 、 管壁绝对粗糙度 、 有关。试用因次分析法求出有关的数据。 20) 某粉磨车间空气的粉尘浓度较高,拟用两台相同规格的标准型旋风分离器串 联操作除尘。空气常压,温度为 20℃,粉尘的颗粒密度 2250 为 600 粒径 质量分率% 。拟处理量 。空气中粉尘的粒度分布如下: 3 3 3~6 6~10 12 18 10~16 34 16~30 25 30 8 欲使 15 尘效率。 的尘粒除去效率达 99.75%,试确定每台分离器的内径,计算总的收 ∴总除尘分率= =0.00807+0.0935+0.173+0.337+0.250+0.08=0.942 粒径(微米) 平均粒径(微 米) D/d50 3 1.5 0.410 0.145 0.269 3-6 4.5 1.23 0.53 0.779 0.12 0.0935 6-10 8 2.19 0.80 0.96 0.18 0.173 10-16 13 3.55 0.91 0.992 0.34 0.337 16-30 23 6.28 0.99 0.999 0.25 0.250 30 30 8.20 1.00 1.00 0.08 0.080 质量分率 xi 0.03 0.00807 21)试 计算某气、固系流化床的起始流化速度与带出速度。已知固体颗粒 ,颗粒密度为 2100 ,起始流化床层的空隙率为 0.46, 。 平均粒径为 150 流化气体为常压、35℃的空气。最小颗粒了粒径为 98 22)试证流化最大速度与最小速度之比 ut/umf,对小颗粒为 91.6,对大颗粒为 8.61。 对小颗粒,欧根公式中含 u2 的项可略, 解:①对小颗粒,沉降可认为属 Stokes 区: ②对大颗粒,沉降可认为属 Newton 区: 23)石灰、水悬浮液通过增稠器增稠,进料:4.5kg 水/kg 固。要求增稠到 1.8kg 水/kg 固。 间歇实验数据如下。 温度 200C。 [解]悬浮液浓度以 Xkg 固/kg 水表示,则 xi=1/4.5kg 固/kg 水,xc=1/1.8kg 固/kg 水, 进料中固体质量流量 w=6.5×(1/5.5)=1.18kg 固/s ① 增稠器横截面积 A:(由题给数据计算 Ai) ∵ 优酷会员账号共享,迅雷会员账号分享,爱奇艺 VIP 会员共享账号


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