第三章非均相物系的分离和过滤

第3章非均相物系分离和固体流态化1.取颗粒试样500g,作筛分分析,所用筛号及筛孔尺寸见本题附表中第1、2列,筛析后称取各号筛面上的颗粒截留量列于本题附表中第3列,试求颗粒群的平均直径。〔答:da=0.344mm〕习题1附表筛号筛孔尺寸/mm截留量/g筛号筛孔尺寸/mm截留量/E101.651O660.20860.0141.16820.01000.14730.0200.83340.01500.10415.0280.58980.02000.07410.0350.41713.02700.0535.0480.29511.0共计5002.密度为2650kg/3的球形石英颗粒在20℃空气中自由沉降,计算服从斯托克斯公式的最大颗粒直径及服从牛顿公式的最小颗粒直径。〔答:dmax=57.4μm,dmin=15.13μm〕3.在底面积为402的除尘室内回收气体中的球形固体颗粒。气体的处理量为3600m3/h,固体的密度3/3000mkg,操作条件下气体的密度3/06.1mkg,黏度为2×10-5Pa·s。试求理论上能完全除去的最小颗粒直径。〔答:d=17.5m〕4.用一多层降尘室除去炉气中的矿尘。矿尘最小粒径为8m阳,密度为4000kg/m3。除尘室长4.1m、宽1.8m、高4.2m,气体温度为427℃,黏度为3.4x1O-5Pa·s,密度为0.5kg/m3。若每小时的炉气量为2160标准m3,试确定降尘室内隔板的间距及层数。〔答:h=82.7mm,n=51〕5.已知含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m3,气体流量为1000m3/h、密度为3.6×10-5Pa·s、密度为0.674kg/m3,采用如图3-7所示的标准型旋风分离器进行除尘。若分离器圆筒直径为0.4m,试估算其临界粒径、分割粒径及压强降。〔答:dc=8.04m,md73.550，Pap520〕6.某旋风分离器出口气体含尘量为0.7×10-3kg/标准m3,气体流量为5000标准m3/h,每小时捕集下来的灰尘量为21.5kg。出口气体中的灰尘粒度分布及捕集下来的灰尘粒度分布测定结果列于本题附表中。习题6附表粒径范围/m0～55～1010～2020～3030～4040～5050在出口灰尘中的质量分数/%16252920721在搜集的灰尘中所占的质量分数/%4.41126.62018.711.33试求:(1)除尘效率;(2)绘出该旋风分离器的粒级效率曲线。〔答:(1)%86;(2)略〕7.在实验室用一片过滤面积为0.1m2的滤叶对某种颗粒在水中的悬浮液进行过滤实验,滤叶内部真空度为500mmHg。过滤5min得滤液1L,又过滤5min得滤液0.6L。若再过滤5min,可再得滤液多少?〔答:可再得滤液0.473L〕8.以小型板框压滤机对碳酸钙颗粒在水中的悬浮液进行过滤实验,测得数据列于本题附表中。习题8附表过滤压强差pkPa过滤时间滤液体积Vsm3103.0502.27×lO-36609.1O×10-3343.417.12.27×10-32339.1O×l0-3已知过滤面积为0.093m2,试求:(1)过滤压强差为103.OkPa时的过滤常数K、qe及e;(2)滤饼的压缩性指数s;(3)若滤布阻力不变,试写出此滤浆在过滤压强差为196.2kPa时的过滤方程式。〔答:(1)K=1.572×10-5m2/s,qe=3.91x10-3m3/m2,e=0.973s；(2)s=0.153；(3)方程式为:(q+3.544×1O-3)2=2.714×10-5(+0.463)〕9.在实验室中用一个每边长0.162m的小型滤框对CaCO3颗粒在水中的悬浮液进行过滤实验。料浆温度为19℃,其中CaCO3固体的质量分数为0.0723。测得每1m3滤饼烘干后的质量为l062kg。在过滤压强差为275800Pa时所得的数据列于本题附表中。习题9附表过滤时间s/1.84.27.511.215.420.526.733.441.048.857.767.277.388.7滤液体积V/L0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.8试求过滤介质的当量滤液体积Ve,滤饼的比阻r,滤饼的空隙率及滤饼颗粒的比表面积a。已知CaCO3颗粒的密度为2930kg/m3,其形状可视为圆球。〔答:Ve=3.23×10-4m3,r=2.71×1O141/m2,ε=0.4532,a=4.11×l06m2/m3〕10.用一台BMS5O/810-25型板框压滤机过滤某悬浮液,悬浮液中固相质量分数为0.139,固相密度为2200kg/m3,液相为水。每1m3滤饼中含500kg水,其余全为固相。已知操作条件下的过滤常数K=2.72×10-5m2/s,qe=3.45×1O-3m3/m2。滤框尺寸为810mm×810mm×25mm,共38个框。试求:(1)过滤至滤框内全部充满滤渣所需的时间及所得的滤液体积;(2)过滤完毕用0.8m3清水洗涤滤饼,求洗涤时间。洗水温度及表压与滤浆的相同。〔答:(1)=249s,V=3.935m3,389Ws〕11.用叶滤机处理某种悬浮液,先以等速过滤20min,得滤液2m3。随即保持当时的压强差再过滤40min,问共得滤液多少(m3)?若该叶滤机每次卸渣、重装等全部辅助操作共需20min,求滤液日产量。滤布阻力可以忽略。〔答:V=4.472m3,日产滤液80.5m3〕12.在3×105Pa的压强差下对钦白粉在水中的悬浮液进行过滤实验,测得过滤常数K=5×10-5m2/s、qe=0.Olm3/m2,又测得滤饼体积与滤液体积之比v=0.080现拟用有38个框的BMY50/810-25型板框压滤机处理此料浆,过滤推动力及所用滤布也与实验用的相同。试求:(1)过滤至框内全部充满滤渣所需的时间;(2)过滤完毕,以相当于滤液量1/10的清水进行洗涤,求洗涤时间;(3)若每次卸渣、重装等全部辅助操作共需15min,求每台过滤机的生产能力(以每小时平均可得多少(m3)滤饼计)。〔答:(1)θ=551s;(2)W=416s:(3)Q=1.202m3(滤饼)/h〕13.某悬浮液中固相质量分数为9.3%,固相密度为3000kg/m3,液相为水。在一小型压滤机中测得此悬浮液的物料特性常数k=1.1×104m2(s·atm),滤饼的空隙率为409毛。现采用一台GB-1.75型转筒真空过滤机进行生产(此过滤机的转鼓直径为1.75m,长度为0.98m,过滤面积为5m2,浸没角度为120º),转速为0.5r/min,操作真空度为80.OkPa。已知滤饼不可压缩,过滤介质阻力可以忽略。试求此过滤机的生产能力及滤饼厚度。〔答:Q=12.51m3/h,滤饼厚度b=4.86mm〕14.用板框过滤机在恒压差下过滤某种悬浮液,滤框边长为0.65m,己测得操作条件下的有关参数为:K=6×10-5m3/h、qe=0.Olm3/m2、v=0.1mu3/m3滤液。滤饼不要求洗涤,其他辅助时间为20min,要求过滤机的生产能力为9m3/h,试计算:(1)至少需要几个滤框?(2)框的厚度L。〔答:(1)取28框;(2)L=54mm〕15.已知苯所生产的催化剂用量为37400kg,床径为3.34m,进入设备的气速为0.4m/s,气体密度为1.19kg/m3。采用侧缝锥帽型分布板,求分布板的开孔率。〔答:开孔率0.674%,取阻力系数C=2〕16.平均粒径为0.3m的氯化锦球形颗粒在单层圆筒形流化床干燥器中进行流化干燥。固相密度s=1980kg/m3。取流化速度为颗粒带出速度的78%,试求适宜的流化速度和流化数。干燥介质可按60℃的常压空气查取物性参数。〔答:u=1.356m/s,mftuu=33或28〕