圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台非均相混合物分离及固体流态化第3章1．某球形颗粒直径为40μm，密度为4000kg/m3。在水中作重力沉降。试求（1）该颗粒在20℃水中的沉降速度为多少？（2）直径为80μm的该类颗粒在20℃水中的沉降速度为多少？（3）直径为40μm的该类颗粒在50℃的水中沉降速度为多少？（4）与直径为40μm的球形颗粒同体积的立方体颗粒在20℃水中的沉降速度为多少？解：（1）20℃时水的黏度为1×10－3Pa·S。假设颗粒沉降运动处在层流区，用Stokes公式计算沉降速度如下：校核沉降运动是否处在层流区：所以，该颗粒沉降运动的确处在层流区，以上计算有效。（2）颗粒直径加倍而其他条件均不变。假定此时沉降运动仍处于层流区，由Stokes公式可知：，于是：校核沉降运动是否处在层流区：由于颗粒雷诺数正比于颗粒直径与沉降速度的乘积，故所以，该颗粒沉降运动仍处在层流区，以上计算有效。（3）50℃时水的黏度为0.549×10－3Pa·S，密度ρ＝988kg/m3。假设沉降运动处在层流区，由Stokes公式可知：校核沉降运动是否处在层流区：1/17圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台所以，该颗粒沉降运动的确处在层流区，以上计算有效。（4）因该立方体颗粒与上述球形颗粒体积相等，故该颗粒的当量直径与球形颗粒相同，de＝40μm。立方体颗粒的边长为：立方体颗粒的形状系数为：为求立方体颗粒沉降速度表达式，列该颗粒受力平衡方程式如下：式中，A指立方体颗粒的最大投影面积：由试差法求沉降速度，设沉降速度ut＝0.0018m/s．则颗粒雷诺数：根据形状系数0.807可得再设ut＝0.00164m/s，则查得，故近两次计算结果接近，试差结束，沉降速度为0.00161m/s。2/17圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台2．采用降尘室回收常压炉气中所含球形固体颗粒。降尘室底面积为10m2，高1.6m。操作条件下气体密度为0.5kg/m3，黏度为2.0×10－5Pa·S，颗粒密度为3000kg/m3。气体体积流量为5m3/s。试求：（1）可完全回收的最小颗粒的直径；（2）如将降尘室改为多层结构以完全回收20μm的颗粒，求多层降尘室的层数及层间距。解：（1）设沉降运动处在层流区，则能完全回收的最小颗粒直径：校核：最小颗粒的沉降速度沉降运动确处于层流区。（2）20μm的颗粒也要能全部回收，所需要的降尘面积可按下式计算（直径为78.2μm的颗粒尚能处于层流区，20μm的颗粒沉降也一定处在层流区）：需要降尘面积为153m2，所以降尘室应改为16层（15块隔板），实际降尘面积为160m2，层间距为0.1m。3．用降尘室来除去某股气流中的粉尘，粉尘密度为4300kg/m3。操作条件下气体流量为10000m3/h，黏度为0.03cP，密度为1.45kg/m3。（1）若要求净化后的气体中不含直径大于50μm的尘粒，求所需要的降尘室面积为多少？若采用多层降尘室，降尘室底面宽1.2m，长2.0m，则需要隔板几层？（2）若气流中颗粒均匀分布，使用该降尘室操作，则直径为25μm颗粒被除去的百分数是多少。（3）若增加原降尘室内隔板数（不计其厚度），使其总层数增加一倍，而使能被完全除去的最小颗粒尺寸不变，则生产能力如何变化？3/17圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台解：（1）沉降速度为ut的颗粒能被完全除去的条件为：设直径为50μm的颗粒沉降运动处在层流区，则其沉降速度：校核：，沉降运动的确处在层流区。达到10000m3/h生产能力，且使直径为50μm以上的颗粒完全被分离所需要的底面积为：n层隔板将降尘室隔为n＋1层，（n＋1）×2×1.2＝14.25，则n＝4.94，取n＝5。即5层隔板，将降尘室分为6层。（2）该降尘室能将直径为50μm颗粒完全去除。直径为25μm的颗粒中，入室时离某层底面较近的颗粒也可被除去。这些颗粒应该满足的具体条件是：沉降时间≤停留时间。其中满足：“沉降时间等于停留时间”的颗粒是刚好被除去的，设其在入口处离底面的高度为如果入室时固体颗粒在气体中均布，则直径为25μm的颗粒能被除去的百分数：式中，h为多层降尘室的层高。入室高度为沉降时间等于停留时间，有的25μm颗粒沉降时间为：。根据（3）降尘室层数增加一倍时，总的降尘底面积就变为原来的2倍。4/17圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台即降尘室处理量为原来的2倍。4．用直径为500mm的标准旋风分离器处理某股含尘气流。已知尘粒的密度为2600kg/m3，气体的密度为0.8kg/m3、黏度为2.4×10－5Pa·s。若含尘气体的处理量为2000m3/h（操作条件下），求（1）临界直径及气体通过该旋风分离器时的压降；（2）若入口气体中含尘量为3.0×10－3kg/m3，而操作中每小时收集的尘粒量为5.2kg，求该旋风分离器的总效率。解：（1）对于标准旋风分离器，可根据其直径算出其进气口尺寸。进气口宽度：进气口高度：器内气流切向速度等于气流进口速度：气流在标准旋风分离器内旋转圈数取为5。假设具有临界直径的颗粒在器内沉降运动处在层流区，则临界直径可计算如下：气流平均旋转半径：器内颗粒沉降速度：5/17
柴诚敬《化工原理》(第2版)配套题库章节题库非均相混合物分离及固体流态化【圣才出品】
