顆粒流體力學與機械分離習題

1、1）有兩種固體顆粒，一種是邊長為a的正立方體，另一種是正圓柱體，其高度為h，圓柱直徑為d。試分別寫出其等體積當量直徑 和形狀系數(shù) 的計算式。2）某內徑為0.10m的圓筒形容器堆積著某固體顆粒，顆粒是高度h=5mm，直徑d=3mm的正圓柱，床層高度為0.80m，床層空隙率 、若以1atm，25的空氣以0.25 空速通過床層，試估算氣體壓降。解 圓柱體：3）擬用分子篩固體床吸附氯氣中微量水份。現(xiàn)以常壓下20空氣測定床層水力特性，得兩組數(shù)據如下：空塔氣速0.2 ，床層壓降14.28mmH2O 0.6  93.94mmH2O試估計25、絕對壓強1.35atm的氯氣以空塔氣速0.40

2、 通過此床層的壓降。（含微量水份氯氣的物性按純氯氣計）氯氣 ， 解常壓下，歐根公式可化簡為1） 3）  令水通過固體顆粒消毒劑固定床進行滅菌消毒。固體顆粒的篩析數(shù)據是：0.50.7mm，12%；0.71.0mm，25.0%；1.01.3，45%；1.31.6mm，10.0%；1.62.0mm，8.0%（以上百分數(shù)均指質量百分數(shù)）。顆粒密度為1875 。固定床高350mm，截面積為314mm2。床層中固體顆粒的總量為92.8g。以20清水以0.040 空速通過床層，測得壓降為677mmH2O，試估算顆粒的形狀系數(shù) 值。 2） 4）以單只濾框的板框壓濾機對某物料的水懸浮液進行過濾分離，濾

3、框的尺寸為0.20×0.20×0.025m。已知懸浮液中每m3水帶有45固體，固體密度為1820 。當過濾得到20升濾液，測得濾餅總厚度為24.3mm，試估算濾餅的含水率，以質量分率表示。6）某粘土礦物加水打漿除砂石后，需過濾脫除水份。在具有兩只濾框的壓濾機中做恒壓過濾實驗，總過濾面積為0.080m2，壓差為3.0atm，測得過濾時間與濾液量數(shù)據如下：過濾時間，分：1.20   2.70   5.23   7.25   10.87   14.88濾液量，升：  0.

4、70   1.38   2.25   2.69    3.64    4.38試計算過濾常量K，以 為單位，并計算 ，以 為單位?？刹捎糜煞e分式 導出的 求K與 。解 為便于直接使用題給數(shù)據：改用組別XiYi10.701.7143.2651.44221.381.9571.2700.62532.252.3240.0660i0.048342.692.6950.03350.033553.642.9861.2840.53764.383.3973.5081.65815.0415.073

5、9.4274.3447）欲過濾分離某固體物料與水構成的懸浮液，經小試知，在某恒壓差條件下過濾常量 ，濾布阻力 ，每1m3濾餅中含485水，固相密度為2100 ，懸浮液中固體的質量分率為0.075?，F(xiàn)擬采用葉濾機恒壓差過濾此料漿，使用的濾布、壓差和料漿溫度均與小試時的相同。每只濾葉一個側面的過濾面積為0.4m2，每次過濾到濾餅厚度達30mm便停止過濾，問：每批過濾的時間為多少？若濾餅需以清水洗滌，每批洗滌水用量為每批濾液量的1/10，洗滌壓差及洗滌水溫均與過濾時的相同，問：洗滌時間是多少？解 已知：8）某懸浮液用葉濾機過濾，已知洗滌液量是濾液量的0.1倍(體積比)，一只濾葉側面積為0.4m2，經

6、過小試測得過濾常數(shù)=8.23×10-5m2/s ,不計濾布阻力，所得濾液與濾餅體積之比為12.85 m3濾液/m3濾餅，按最大生產率原則生產，整理、裝拆時間為20分鐘,求每只濾葉的最大生產率及每批過濾的最大濾餅厚度。9）有一葉濾機，在恒壓下過濾某種水懸浮液時，得到如下過濾方程： ，其中 ， 。在實際操作中，先在5分鐘內作恒壓過濾，此時過濾壓差升至上述試驗壓強，然后維持恒壓過濾，全部過濾時間為20分鐘，試求：每一循環(huán)中每m2過濾面積所得濾液量？過濾后再用相當于濾液總量的 水進行洗滌，洗滌時間為多少？解： q230q = 300 qe=15 m3/m2 K=300 m2/min恒速過程

7、q12qeq1=(K/2)1 q1=20.9 m3/m2恒壓過程 (q2q12)2qe(qq1)=K(1) q=60.7 m3/m2m3/(m2·min) min10）用某板框壓濾機恒壓過濾，濾框尺寸為810×810×25mm。經過小試測得過濾常數(shù) ， ，操作時的濾布，壓差及溫度與小試時相同。濾餅剛充滿濾框時停止過濾，求：每批過濾時間？若以清水洗滌濾餅，洗滌水用量為濾液的 ，洗滌壓差及水溫與過濾時相同，求過濾時間？若整理、裝卸時間為25分鐘，求每只濾框的生產率？ 解每批過濾時間：11）板框壓濾機在1.5at（表）下恒壓過濾某種懸浮液1.6小時后得濾液25m3， 不

8、計，如表壓加倍，濾餅壓縮指數(shù)為0.3，則過濾1.6小時后得多少濾液？設其它情況不變，將過濾時間縮短一半，可得多少濾液？若在原表壓下進行過濾1.6小時后，用3m3的水來洗滌，求所需洗滌時間？解： V2=KA2 、r0、是濾餅結構參數(shù)，為常量 其中A與不變 m6m3 V2=KA2 其中K、A 不變 m3 h12）用某板框過濾機進行過濾，采用先恒速后恒壓過濾，恒速1分鐘達恒壓壓差便開始恒壓過濾，已知過濾常數(shù) ， ，濾餅剛充滿濾框時停止過濾，求：過濾時間？若用清水洗滌濾餅，水量為濾液量的1/10 ，洗滌壓差、溫度均與恒壓過濾時相同，求洗滌時間？如裝卸、整理時間為25分鐘，求每只濾框的生產率？

9、13）某板框過濾機有8個濾框，濾框尺寸810×810×25mm。漿料為13.9%（質量）的懸浮液，濾餅含水40%（質量），固體顆粒密度2100 。操作在20恒壓條件下進行， ， ，求：該板框過濾機每次過濾（濾餅充滿濾框）所需時間？若濾框厚度變?yōu)?5mm，問濾餅充滿濾框所需時間？若濾框數(shù)目加倍，濾餅充滿濾框時所需時間？解：設濾餅空隙率為，設有1Kg濾餅，則含水0.4kg設1m3濾餅得xm3濾液,對1m3濾餅作物料衡算: x=4.84 m3濾液/濾餅過濾面積 A=2×8×8102×10-6=10.498 m2 V餅=8×0.812

10、5;0.025=0.131 m3濾餅 V= V餅·x =0.634 m3濾液 m3/m2q22qqe=K0.060422×0.0604×2.21×10-3=1.8×10-5 =217.5 s濾框厚度減小為15mm，設為從上解可知，V餅 即 V 也即 q m3/m2 = 81.7 s框數(shù)加倍，也即 A= 2A = 2V餅q=V/A 故q不變，也即不變14）欲過濾料漿濃度為 ，經小試所得濾餅空隙率為0.485，固相密度1820 ，在某恒壓差條件下測得過濾常數(shù) ， ，現(xiàn)用回轉真空過濾機進行過濾，料漿濃度、溫度及濾布均與小試相同，唯過濾壓差為小試時的

11、。由試驗知，該物系濾餅壓縮指數(shù)為0.36，回轉真空過濾機鼓直徑為1.75m，長為0.98m，但真正過濾面積為5m2（考慮濾布固定裝置）。浸沒角度為120°，轉速。設濾布阻力可略，試求：此過濾機的濾液生產能力及濾餅厚度？若轉速為， 可略，其它操作條件不變，求生產能力濾餅厚度。解： s-1 m2/sm3/s已知，對1m3濾餅作物料衡算，設對應濾液x m3 x=11.08 m3濾液/m3濾餅 m3/m2 mm m3/s又 m3/m2 15）試進行光滑固體圓球顆粒的幾種沉降問題計算：    球徑3mm、密度為2600 顆粒在20清水中的自由沉降速度 &

12、#160;  測得密度2600 的顆粒在20清水中的自由沉降速度為12.6 ，計算顆粒球徑。       測得球徑為0.5mm、密度2670 顆粒在 液體中的自由沉降速度為0.016 ，計算液體的粘度。16）試進行形狀系數(shù) 的固體顆粒的沉降問題計算：    等體積當量直徑 ，密度為2600 顆粒在20清水中的自由沉降速度。       測得密度為2600 顆粒在20清水中的自由沉降速度為0.01 ，計算顆粒的等體積當量直徑。17）以長3m、寬2m的重力除塵

13、室除煙道氣所含的塵粒。煙氣常壓，250，處理量為4300 。已知塵粒密度為2250 ，顆粒形狀系數(shù) ，煙氣的 與 可按空氣計。設顆粒自由沉降。試計算：    可全部除去的最小粒徑的 。       能除去40%的顆粒的 。18）倉庫有內徑 的標準型旋風分離器多臺，擬用以煙氣除塵。煙氣常壓，300，需處理量為4300 。已知塵粒密度為2250 。煙氣的 與 可按空氣計。由于壓降限制，只允許旋風分離器并聯(lián)操作，不允許串聯(lián)操作，問：共需幾臺旋風分離器？能除去40%的顆粒粒徑是多少？進口風速20 。19）流體通過圓直、等徑

14、管內的阻力 與管長 、管內徑 、管壁絕對粗糙度 、流體流速 及流體的粘度與密度 有關。試用因次分析法求出有關的數(shù)據。 20）某粉磨車間空氣的粉塵濃度較高，擬用兩臺相同規(guī)格的標準型旋風分離器串聯(lián)操作除塵?？諝獬海瑴囟葹?0，粉塵的顆粒密度2250 。擬處理量為600 ?？諝庵蟹蹓m的粒度分布如下：粒徑 <3 3661010161630>30質量分率% 3121834258欲使15 的塵粒除去效率達99.75%，試確定每臺分離器的內徑，計算總的收塵效率?？偝龎m分率=0.00807+0.0935+0.173+0.337+0.250+0.08=0.942粒徑（微米）<33-66-10

15、10-1616-30>30平均粒徑（微米）1.54.58132330D/d500.4101.232.193.556.288.200.1450.530.800.910.991.000.2690.7790.960.9920.9991.00質量分率xi0.030.120.180.340.250.080.008070.09350.1730.3370.2500.08021）試 計算某氣、固系流化床的起始流化速度與帶出速度。已知固體顆粒平均粒徑為150 ，顆粒密度為2100 ，起始流化床層的空隙率為0.46，流化氣體為常壓、35的空氣。最小顆粒了粒徑為98 。22)試證流化最大速度與最小速度之比ut/umf,對小顆粒為91.6，對大顆粒為8.61。 對小顆粒，歐根公式中含u2的項可略，