第三章 非均相物系的分离
第三章 非均相物系的分离
1.混合煤粉颗粒群的筛分数据如下表
计算煤粉的体积当量及面积当量直径。 2.计算尺寸为10×l0×l.5mm(高×外径×壁厚)瓷环的当量直径和球形度。 3.把上题的瓷环堆放在直径为lm，床高为6m的床层内，床层的空隙率为0.7，床层上方压强为1.013×l05(绝)，20℃的空气从下部通入，流量为3000m3/h，计算空气通过此床层的压力降。 4.空气通过直径100mm的钢管中瓷环(15×15×2mm)填料层流动，填料层高度为0.8m，床层空隙率为0.56，测得压力降为11kPa，空气温度为20℃，大气压强为100kPa，试计算空气的流量。 5．尘粒直径为l0μm，密度为2500kg/m3，求该尘粒在20℃空气中的沉降速度。 解：20℃空气物性??1.205kgm3，??18.1?10?6Pa?S 假设沉降在斯托克斯区： d2??S???g10?10?6??2500?1.205??9.81?3 ut???7.524?10ms ?618?18?18.1?10校验Rep?dut?10?10?6?7.524?10?3?1.205?3??5.03?10?1 ?618.1?10??2?在斯托克斯区假设成立，即颗粒的沉降速度为7.524?10?3ms
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第三章 非均相物系的分离
6.求直径为1mm，密度为2600kg/m的玻璃球在20℃水中的沉降速度。 解：20℃水的物性??998.2kgm3，??1.005mPa?S
假设沉降在斯托克斯区：
3
d2??S???g1?10?3??2600?998.2??9.81 ut???0.8686ms ?318?18?1.005?10校验Re?dut?1?10?3?0.8686?998.2??862.7?1 ?31.005?10??2?假设不成立，再假设在阿仑区： ut?0.78d1.14??s???0.711.140.71?0.001??2600?998.2??0.78?0.147m?0.43?0.29?1.005?10??30.43?998.20.29s
校验Re?dut??1?10?3?0.147?998.2??145.8 1.005?10?3在阿仑区假设成立，即颗粒的沉降速度为0.147ms或使用课本提供的公式 ut?0.27gd??s???Re0.6?gd1.6??s????0.27gd1.6??s???ut0.6?0.4?0.61.6 即u0.7t?0.27?0.4?0.6?0.279.81??0.001??998.2?0.4?1.005?10??2600?998.2??0.26885?30.6
ms 则 ut?0.1529校验Re?dut??1?10?3?0.1529?998.2??151.9
1.005?10?3在阿仑区假设成立，即颗粒的沉降速度为0.147ms
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7.用落球法测定油品的粘度。今将直径为6.25mm、密度为7900kg/m的钢球置于密度为880kg/m3的油内，并测得该钢球在6.35s的时间内下降25cm的距离。试计算此油的粘度。
25?10?2?0.0394ms 解：ut?6.35d2??S???g假设沉降在斯托克斯区：ut?
18?3
d2??S???g?6.25?10?3???7900?880??9.81则????3.796Pa?S
18ut18?0.03942校验Re?dut??6.25?10?3?0.0394?880??0.057?1 3.796假设成立，即该液体的粘度为3.796Pa·S。 8.用高2m、宽2.5m、长5m的重力降尘室分离空气中的粉尘。在操作条件下空气的密度为0.779kg/m3，粘度为2.53×10-5Pa·S、流量为5×104m3/h，粉尘的密度为2000kg/m3，试求粉尘的临界直径。 5?1041??1.111ms 解：对于降尘室：Vs?Atut 则ut?36002.5?5d2??S???g假设沉降在斯托克斯区，则ut? 18?18? ut18?2.53?10?3?1.111??1.606?10?4m d???S???g?2000?0.779??9.81校验Re?dut??1.606?10?4?1.111?0.779??5.495?1
2.53?10?5假设不成立，再假设在阿仑区：ut?0.783 页 第
d1.14??s???0.71?0.43?0.29
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?u???d??t0.71? ??0.78???s??0.430.291.14?1.111??2.53?10?5?0.43?0.7790.29S????0.71??0.782600?998.2????1.14
?2.077?10?4m校验Re?dut??2.077?10?4?1.111?0.779??7.105
2.53?10?5在阿仑区假设成立，即颗粒的临界直径为20.77?m。 或使用课本提供的公式 ut?0.27gd??s???Re0.6??0.27gd1.6??s???ut0.6?0.4?0.6 即d0.8ut0.7?0.2?0.31.1110.70.7790.22.53?10?5??0.27g??s???0.279.81?2600?998.2???0.3?1.2640?10?3
则 d?2.3833?10?4m?23.833?m 校验Re?dut?2.3833?10?4?1.111?0.779??8.1518 ?52.53?10?在阿仑区假设成立，即颗粒的临界直径为23.833?m。 9．今拟采用多层降尘室除去某气体中密度为2200kg/m3、直径为10μm以上的球形微粒。1气体在标准状态(0℃，1.013×l05Pa)下的体积流量为1m3/s，气体的平均温度为427℃.压力为1.013×l05Pa，操作条件下气体的密度及粘度分别为0.5kg/m3及0.034mPa·S。降尘室的长度为5m，宽度为1.8m，总高度为2.8m。试计算水平隔板间的距离和层数。 解：假设沉降在斯托克斯区：
d2??S???g10?10?6??2200?0.5??9.81?3 ut???3.526?10ms ?318?18?0.034?10??24 页 第
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Re? Vs?dut??10?10?6?3.526?10?3?0.5?4??5.18?10假设成立 ?30.034?101??273.15?427??2.563m3s
273.15Vs2.5632??727m ?3ut3.526?10方法一：由Vs?Abut得： Ab?层数n?Ab727??80.78?81 L?B5?1.82.8间距h??0.0347m?34.7mm 81方法二：由hL?得 utuL?ut5?3.526?10?3??0.0347m?34.7mm 间距h?u2.563/?1.8?2.8?层数n?2.8?80.76?81 0.034710.用如图3-12所示的旋风分离器从温度为200℃、压力为1.013×l05Pa的含尘气体中除尘。尘粒的密度为2000kg/m3，旋风分离器的直径为0.65m，进口气速为2lm/s。试求： (1)气体处理量，(标准状态)； (2)气体温过旋风分离器的压力降(可取阻力系数为8.0)； (3)尘粒的分割直径(可用d50估算)。
解：⑴对于如图3-10所示的直径为0.65的标准旋风分离器其他相应的尺寸为：h?D2，B?D4 Vs?uA?uhB?21?0.650.65??1.109m3s 24T 273.15换算成标准状况Vs ?Vs?1.109??0.6403m3s
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化工原理课后答案（中国石化出版社） 第3章 非均相物系的分离
