化工原理答案沉降与过滤.docx

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1、第三章沉降与过滤沉降3-1密度为1030kgm3、直径为40Om的球形颗粒在150的热空气中降落，求其沉降速度。解150时，空气密度0.835kg/m3,黏度2.41IOsPas4 10 4颗粒密度1030kg/m3,直径dPP假设为过渡区，沉降速度为4 (9.81MIO30%4g2()2344 104 1.79msuId225P验算RePaU4爪17观&8352.41105为过渡区3-2密度为2500kgtm的玻璃球在20C的水中和空气中以相同的速度沉降。试求在这两种介质中沉降的颗粒直径的比值，假设沉降处于斯托克斯定律区。解在斯托克斯区，沉降速度计算式为ud：g/18IPP由此式得(下标W表

2、示水，a表示空气)查得20时水与空气的密度及黏度分别为998.2kg/m3,LOO4IOaPaS1.205kgZm3,1.81IOsPas已知玻璃球的密度为2500kg/m3,代入上式得9.61I(25001.205)1,004103(2500998.2)1.81IOs331降尘室的长度为Iom,宽为5m,其中用隔板分为20层，间距为IOomm,气体中悬浮的最小颗粒直径为IOm,气体密度为Llkg/m3,黏度为21.8106PaS,颗粒密度为4000kgm3试求：(1)最小颗粒的沉降速度；(2)若需要最小颗粒沉降，气体的最大流速不能超过多少m/s?(3此)降尘室每小时能处理多少m3的气体？解已

3、知d10106m,4000kg/m3,Llkg/m3,21.8IOePasPCP(1)沉降速度计算假设为层流区gd2()9.81(10106WQ001.1)utIS1821.810路A验算ReV.10106001110.005052为层流21.8106(2)气体的最大流速UOmax沉降高度H0.1m,降尘室长度LIOmLmax1()0.1auQjQL(3)气体的最大处理量qWHNu501201IOm.s3.6lO4m3hVSmax气体的处理量q也可以用教材式(3-18)计算VSIOm 3Is 3.6 IOim 3小d()gWLN(10106)240009.8151020qvs-81821.81

4、06【3-4】有一重力沉降室，长4m,宽2m,高，内部用隔板分成25层。炉气进入除尘室时的密度为0.5kg/m3,黏度为0.035mPaSo炉气所含尘粒的密度为4500kg/m3。现要用此降尘室分离Ioom以上的颗粒，试求可处理的炉气流量。解已知炉气的密度0.5kg/m3,黏度=3.5105PaS尘粒的密度4500kg/m3,临界尘粒直径d100lOGmPC假设为层流区，求得沉降速度为g%)9.81(100106)2(45甯Ut18183.5IOs验算Re*KX)NM3051为层流区炉气流量为quWLN0.7012425140m3sVt本题也可以用教材式(3-18)计算，式中的WL改为WLN。

5、【3-5】温度为200、压力为101.33kPa的含尘空气，用图3-9(a)所示的旋风分离器除尘。尘粒的密度为2000kgm3若旋风分离器的直径为，进口气速为21ms,试求：(1)气体处理量(标准状态)为多少113s;(2)气体通过旋风分离器的压力损失；(3)尘粒的临界直径。解空气温度200C,压力，从空气物理性质表中查得密度0.746kg/m3,黏度=2.6IOsPas(1)气体处理量旋风分离器直径D0.65m,进口气速U21m/s200C、的空气流量为1.065 m 3/sQbhu2亭-212.52D22.520.652*55(TC、时空气流量为273 1 1.065 200 2730.

6、615 m?/s vD 3D L30W30bjb-_55 8.31L LH D 2 Q-B-VU2 8.31 (0.746) (21)21370Pa 1.37 kPa压力损失阻力系数压力损失(3)尘粒的临界直径d。PC已知尘粒密度2000kg/m3,b0650.13p55md3II(2.6105)0.13pcVnP.3V-520002167916m679m3-6悬浮液中固体颗粒浓度(质量分数)为固体kg悬浮液，滤液密度为1120kgm3,湿滤渣与其中固体的质量比为湿滤渣kg干渣，试求与lm3滤液相对应的湿滤渣体积，单位为m3湿滤渣/m3滤液。固体颗粒密度为2900kgm3。解已知X0.025k

7、g固体kg悬浮液C2.5kg湿渣kg干渣，滤液密度1120kg/m?X1 CX0.025 11201 2.5 0.02529.9kg干渣/m3滤液C2.51 C 11 2.5 12900 1720PC 29.9 2.51480kg/m?14800.0505m a湿渣/ m 3滤液【37】用板框压滤机过滤某悬浮液，共有20个滤框，每一个滤框的两侧有效过滤面积为2,试求1小时过滤所得滤液量为多少m3。已知过滤常数K4.97105m2s,q1.64I2m3m2e解36(X)sq22qqKq22q1.64IO24.97IOs3600qz3.28lO2q0.17903.28102(3.2Oo)00.79

8、习题3-8附图qq.0.4071113/m2A200.8517m2,VqA0.407176.92m3滤液3-8将习题3-6的悬浮液用板框压滤机在过滤面积为100Cm2、过滤压力为条件下进行过滤，所测数据为过滤时间IS8.43884145滤液量/mL100300500700试求过滤常数K与q及滤饼的比阻r。已知滤液的黏度C为3.4TnRlSo解已知过滤面积A100cm20.01m：/s8.43884145VZmL100300500700V/m3l1043l45l471(qm3m2112310-2510-2710-2/m2s/m3q8.4XS12.740216.8HO220.7HO2加习题3-8附

9、图所示直线的斜率I2.013IO4,K4.967105m2/s,截距2,lnKCW.W1jK-6.61024.967IOs-q1.64IO2mm2e2已知P5.33104Pa滤液黏度3.4mPaS3.4IOaPas由习题36得0.0505m3湿渣/m?滤液故比阻为2p2533104rr-nncnc1.25IOum2K4.967105341030.05053-9对习题3-6及习题3-8中的悬浮液用板框压滤机在相同压力下进行过滤，共有20个滤框，滤框厚度为60mm,每一个滤框的两侧有效过滤面积为O.85m?。试求滤框内全部充满滤渣所需要的时间。固体颗粒密度为2900kgm3.在习题36中已给出湿滤

10、渣质量与其中固体质量的比值为湿渣/kg干渣，并计算出每立方米滤液相对应的湿渣体积，即0.0505m3湿渣m滤液。在习题3-8中已求出恒压过滤的过滤常数K4.96710sm2S,q1.64IO2m3m2e解求恒压过滤的过滤时间的计算式为q22qqKe需要求出q-A过滤面积A0.852017m2滤液体积V的计算：20个滤框中的湿滤渣体积为V200.06竺_051m3湿渣c从滤渣体积V计算滤液体积VCV二310.1m3滤液0.0505qV-HH0.594m3滤液/m2过滤面积A17过滤时间乎2户(05%b205%L64102.7496s2.08hr496710【3-10】用板框压滤机过滤某悬浮液，恒

11、压过滤IOmin,得滤液IOmj若过滤介质阻力忽稍不计，试求：(1)过滤Ih后的滤液量；过滤Ih后的过滤速率dV/d。解恒压过滤，已知10min,VIOm3,V0,代入教材式(3-40),eV?KA2V21()2求得。2ioIOm/min(1)过滤1h后的滤液量60minVA2=160=24.5m(2)过滤Ih后的过滤速率dV/d从教材式(339)K红与式338,得dV0.204m3/min3.410?m3/s2V224.5【3-11】若转筒真空过滤机的浸液率1/3,转速为2rmin,每小时得滤液量为15m3,试求所需过滤面积。已知过滤常数K2.7lO4m2s,qe0.08m3/m2解由题Q1

12、5/3600m3sN2/601/s过滤面积A8.12m：15/360022.71041-(0.08)20.086042SJ第七章干燥湿空气的性质【7-1】湿空气的总压为101.3kPa,(1)试计算空气为40、相对湿度为60%时的湿度与靖；(2)已知湿空气中水蒸气分压为9.3kPa,求该空气在50时的相对湿度与湿度H。解湿空气总压PIol.3kPa(1)0.6,40C时水蒸气的饱和蒸气压P7.375kPa湿度H0.622pyQ622而番黑区-().()284kg7Kkg干气$给I1.011.88Ht2492H=(1.011.880.0284)4024920.0284113.3kJkg(2)湿空

13、气中水汽分压pv93kPa50时水的饱和蒸气压ps12,34kPa相对湿度F停L0.754S湿度H0.622Ja_622-空一0.0629kg水/kg干气PPv101.39.3【7-2】空气的总压为101.33kPa,干球温度为303K,相对湿度70%,试用计算式求空气的下列各参数：(1涯度H；饱和湿度H；(3)露点匕(4*含I；(5)空气中的水汽分压解总压P101.33kPa,t303K30*C,0.7(1)3/0时,水的饱和蒸气压P4.241kPa湿度H0622p.-0.6220,742410.018水kg干气pp10133(174241S(2)饱和湿度H0.622ps-0.6224,24

14、10.0272kg水/kg干气Spp101.334.241S(3)露点t时的饱和湿度H0.0188kg水/kg干气dSH0.622ps-iPPPH101330.0188、FCps2,97kPaS0.622H0.6220.018823.3C,故空与的露点t23.3Cd(4)t30C,H0.0188kg水/kg干气时,空气的燧为H1.01l.88Ht2492H=(1.011.880.0188)3()24920.018878.2kJkg干气(5)t=3(C时的p4.24IkPa5水汽分压pp0.74.2412.97kPaV37-350,湿球温度为30C,试计算湿空气的湿度与水汽分压。解湿球温度I50时，水的饱和蒸气压P12.34kPa,比汽化热r2378kJkg湿球表面处的湿空气，在总压PlOL3kPa及城球温度t50时的湿度为WH0.62