非均相物系分离习题解答

1、试计算直径为30μm的球形石英颗粒（其密度为2650kg/m3），在20℃水中和20℃常压空气中的自由沉降速度。

解：已知d=30μm、ρs=2650kg/m3 （1）20℃水μ=1.01×10-3Pa·sρ=998kg/m3 设沉降在滞流区，根据式（2-15） 校核流型

假设成立，ut=8.02×10-4m/s为所求

（2）20℃常压空气μ=1.81×10-5Pa·sρ=1.21kg/m3 设沉降在滞流区 校核流型：

假设成立，ut=7.18×10-2m/s为所求。

2、密度为2150kg/m3的烟灰球形颗粒在20℃空气中在层流沉降的最大颗粒直径是多少？

解：已知ρs=2150kg/m3

查20℃空气μ=1.81×10-5Pa.sρ=1.21kg/m3

当Retdut2时是颗粒在空气中滞流沉降的最大粒径，根据式（2-15）并整理

d3(s)gdut2所以 2183、直径为10μm的石英颗粒随20℃的水作旋转运动，在旋转半径R＝0.05m处的切向速度为12m/s，，求该处的离心沉降速度和离心分离因数。

解：已知d=10μm、R=0.05m、ui=12m/s 设沉降在滞流区，根据式（2-15）g改为ui/R即 校核流型

ur=0.0262m/s为所求。

ui2122294 所以KcRg0.059.814、某工厂用一降尘室处理含尘气体，假设尘粒作滞流沉降。下列情况下，降尘室的最大生产能力如何变化？

（1） 要完全分离的最小粒径由60μm降至30μm； （2） 空气温度由10℃升至200℃；

（3） 增加水平隔板数目，使沉降面积由10m2增至30 m2。

dc2(s)g解：根据utc及VS=blutc

18'Vs'utcdc'2301（1）()()2

Vsutcdc604（2）查10℃空气μ=1.76×10-5Pa·s 200℃空气μ‘=2.60×10-5Pa·s

Vs'(bl)'30（3）3.0

Vs(bl)105、已知含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m3。气体流量为1000 m3/h、黏度为3.6×10－5Pa.s、密度为0.674kg/m3，若用如图2-6所示的标准旋风分离器进行除尘，分离器圆筒直径为400mm，试估算其临界粒径及气体压强降。

解：已知ρs=2300kg/m3、Vh=1000m3/h、μ=3.6×10-5Pa.s、ρ=0.674 kg/m3、 D=400mm=0.4m，

根据标准旋风分离器h=D/2、B=D/4 故该分离器进口截面积A=hB=D2/8 所以uiVs1000813.89m/s A36000.42根据式（2-26）取标准旋风分离器N=5则 根据式（2-30）取ξ=8.0

6、有一过滤面积为0.093m2的小型板框压滤机，恒压过滤含有碳酸钙颗

粒的水悬浮液。过滤时间为50秒时，共得到2.27×10-3 m3的滤液；过滤时间为100秒时。共得到3.35×10-3 m3的滤液。试求当过滤时间为200秒时，可得到多少滤液？

解：已知A=0.093m2、t1=50s、V1=2.27×10-3m3、t2=100s、V2=3.35×10-3m3、t3=200s

V12.2710324.41103 由于q1A0.093根据式（2-38a）

联立解之：qe=4.14×10-3K=1.596×10-5

224.14103q32001.596105 因此q3q3=0.0525

所以V3=q3A=0.0525×0.093=4.88×10-3m3

7、某生产过程每年须生产滤液3800 m3，年工作时间5000h，采用间歇式过滤机，在恒压下每一操作周期为2.5h，其中过滤时间为1.5h，将悬浮液在同样操作条件下测得过滤常数为K=4×10-6m2/s；qe=2.5×10-2m3/m2。滤饼不洗涤，试求： （1） 所需过滤面积，

（2） 今有过滤面积8m2的过滤机，需要几台？

解：已知生产能力为3800m3滤液/年，年工作日5000h，T=2.5h，t=1.5h，

K=4×10-6m2/s，qe=2.5×10-2m3/m2， （1）因为Q=3800/5000=0.76m3滤液/h 由式（2-42）

所以V=2.5×0.76=1.9 m3 由式（2-38a） 解之A=14.7 m2≈15 m2

(2)因为过滤机为8 m2/台，所以需2台过滤机。

8、BMS50/810-25型板框压滤机，滤框尺寸为810×810×25mm，共36

个框，现用来恒压过滤某悬浮液。操作条件下的过滤常数为K=2.72×10-5 m2/s；qe=3.45×10-3m3/m2。每滤出1 m3滤液的同时，生成0.148 m3的滤渣。求滤框充满滤渣所需时间。若洗涤时间为过滤时间的2倍，辅助时间15min，其生产能力为多少？

解：滤框总容积V0=0.812×0.025×36=0.590 m3 过滤面积A=0.812×2×36=47.2 m2

生产总周期为T=283+2×283+15×60=1749s 由

VVV00.5903.99m3 得一个周期滤液量为V0AvAv0.148所以生产能力为Q3600V36003.998.21m3滤液/h T17499、有一直径为1.75m，长0.9m的转筒真空过滤机过滤水悬浮液。操作条件下浸没度为126o，转速为1r/min，滤布阻力可以忽略，过滤常数K为5.15×10-6m2/s，求其生产能力。

解：因为过滤面积A=πDL=3.14×1.75×0.9=4.95m2 浸没度ψ=126°/360°=0.35 由式（2-45a）

10、某转筒真空过滤机每分钟转2转，每小时可得滤液4 m3。若过滤介质阻力可以忽略，每小时获得6 m3滤液时转鼓转速应为多少？此时转鼓表面滤饼的厚度为原来的多少倍？操作中所用的真空度维持不变。

解：已知Q1=4m3/h，n1=2r/min，Q2=6m3/h，Ve=0 由式（2-45a）两边平方，得

Q12(60A)260Kn1①

2Q2(60A)260Kn2②

②/①

2n2Q262所以n2()224.5r/min

4n1Q1由式（2-35）得v1L1ALAv22 V1V2而v1=v2又A不变，以1小时为计算基准，则Q1=V1Q2=V2 故

L1L2V6L2(2)L1()L11.5L1 V1V2V14