第七章《過濾》答案

，1，17.1用框壓濾機(jī)恒壓過濾某種懸浮液，過濾方程為

2

2

t式中：的位為s。(1)如果0min內(nèi)得

m

3濾，需要面積0．42

的濾框多少?(2)求過濾常數(shù)

K

，

ee

。解：（）框壓濾機(jī)總的過濾方程為

2

A2

t在=30×內(nèi)V=5m,則根據(jù)過濾方程有5+5=6×A×求得需要的過濾總面積為A=16.67所以需要的板塊數(shù)n16.67/0.4=41.67542（）壓過濾的基本方程為

2

KAe

t與板框壓濾機(jī)總的過濾方程比較可得K=×10m/sVe=0.5m,qe=Ve/A=0.5/16.67=0.03/mte=qe/K0.03/6×=15ste為過濾常數(shù)，與e相對應(yīng)，可稱為過濾介質(zhì)的比當(dāng)量過濾時(shí)間te=qe/K。7.2如例題33中的懸浮液顆粒直徑01mm，顆粒的體積分?jǐn)?shù)01，981×Pa恒定壓差下過濾，過濾時(shí)形成不可壓縮的濾餅，空隙率6過濾介質(zhì)的阻力可以忽略，試求：(1)每平方米過濾面積上獲得1．

m

3

濾液所需的過濾時(shí)間；(2)若將此過濾時(shí)間延長一倍，再得多少濾?7.3用過濾機(jī)處理某懸浮液，等速過2min得到濾2

m

3

，隨即保持當(dāng)時(shí)的壓差等壓過濾40min，則共得到多少濾(忽略介質(zhì)阻)?解：恒速過濾的方程式為

V21

2

t1所以過濾常數(shù)為

t1此過濾常數(shù)為恒速過濾常數(shù)，也是恒壓過濾開始時(shí)的過濾常數(shù)，在恒壓過濾過程中保持不邊，所以恒壓過濾方程式為V

21

KA

2V21

1At1

A22

2

21

t12t1V2

222122mt201

6

3e113e1132t3/e總的濾液量為V=4.47m7.4有兩種懸浮液，過濾形成濾餅比阻都是

r6.750

m

，其中一種濾餅不可壓縮，另一種濾餅的壓縮系數(shù)0．。已知懸浮液固體顆粒的體積分?jǐn)?shù)都是0濾液的黏度都×Pa濾介質(zhì)的比當(dāng)量濾液量q為005/m。果懸浮液都l

3

2

的速率等速過濾，求過濾壓差隨時(shí)間的變化規(guī)律。7.5用壓濾機(jī)過濾某種懸浮液以壓I50kPa恒過．6h之后得到濾液25m忽略介質(zhì)壓力，則(1)如果過濾壓差提高一倍，濾壓縮系數(shù)．，過濾1．后可以得到多少濾液；(2)如果將操作時(shí)間縮短一半，他條件不變，可以得到多少濾?解：（）恒壓過濾方程

V2KA

A0

2

t當(dāng)過濾壓差提高一倍時(shí)，過濾時(shí)間不變

V2V2所以

V

2

25

1012.5m

V=2(2)當(dāng)其他條件不變時(shí)，過濾常數(shù)變，所以由恒壓過濾方程，可以推得Vt11,所以VV22

2

t211

25

m

6

312.5

6V=27.6用濾機(jī)過濾某懸浮液，固體顆粒的體積分?jǐn)?shù)0015，液體黏度為×10Pa。當(dāng)以98．1kPa的壓差恒壓過濾，過20min得到的濾液．197m3/，續(xù)過濾0min，共得到濾液0．m/m2，濾壓差提高196．kPa時(shí)過20rain得到濾液0．256，試計(jì)算

e

，

r0

，以兩壓差下的過濾常數(shù)K。7.7恒壓操作下過濾實(shí)驗(yàn)測得數(shù)據(jù)如下，求過濾常，。

s1mqts1mqt解：q(m.m)t/q(m.s)

0.1382

0.2572

0.3760

0.4949由以上數(shù)據(jù)，做t–q直線，圖所示1000900800).-(/

700600500400300200100000.10.20.3q(m3.m-2)由圖可得直線的斜率1889，距193.5。所以過濾常K=1/1889×10m/s

0.40.5

K193.52

m

3

/

27.8板框壓濾機(jī)2個(gè)框，框的尺寸450×450mm×20mm過濾過程中，濾餅體積與濾液體積之比0。043/m3，餅不可壓縮。實(shí)驗(yàn)測得，．的恒壓下，過濾方程為

2

q5.16

t

(

和

t

的單位分別是m/m和)。求：(1)在0．kPa恒過濾時(shí)，框充滿所需要的時(shí)間；(2)初始壓差為50．kPa恒過，框全充滿的時(shí)間和過濾結(jié)束時(shí)的壓差；(3)操作從．kPa開始，先恒過濾至壓差l．kPa，后恒壓操作，框全充滿所需要的時(shí)間。7.9實(shí)室小試中100kPa的壓下對某懸浮液進(jìn)行過濾實(shí)驗(yàn)

e

為m/，過濾常數(shù)K為×

2/s

浮中固體顆粒密度2000

3

量數(shù)0，濾餅不可壓縮，含水量為30％(質(zhì))如果用一個(gè)直l．、長m的轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)處理這種懸浮液，轉(zhuǎn)筒浸沒角1他條件與小試實(shí)驗(yàn)相同。求：(1)過濾機(jī)的生產(chǎn)能力；(2)濾餅厚度。

，轉(zhuǎn)速為．r／min，操作真度為0kPa其解：（）其他條件不變的情況下K∝eq\o\ac(△,P)eq\o\ac(△,)所以實(shí)際操作中的過濾常數(shù)為

F2F2K=1.936××80/100m/s1.549×/sTe=qe/K=0.01/1.549×=0.65s轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)任意面積在一個(gè)周期中的過濾時(shí)間為t

由恒壓過濾方程（+）=+F所以

（tF+te實(shí)

0.010.069

3

/m

2一個(gè)周期的濾液量V=qA=qμ3.141.510=3.25m生產(chǎn)力為qv=nV0.5××3.25=0.027/s=/h(2)在1kg的懸浮液中對水進(jìn)行無衡算1×（1-0.07=ρ××m而

V=餅

餅水

m餅餅餅m固

餅又m+×=1由上述三式得VV=0.07前面求得=0.069m/m,所以每方米過濾面積上的濾餅體積0.0048m3，濾餅厚度為.0048m.7.10用板過濾機(jī)恒壓過濾料液，過濾時(shí)間l800，得到的總濾液量8

m

3

，當(dāng)過濾時(shí)間為3600s時(shí)，過濾結(jié)束得到的總濾液量11m3然后33的水進(jìn)行洗滌，試計(jì)算洗滌時(shí)間Yr質(zhì)阻力略不。7.11直徑為．1

的球形顆粒懸浮于水中，現(xiàn)采用重力過濾法分離。已知介質(zhì)阻力可以忽略，濾餅不可壓縮，空隙率．6，懸浮液中固相的體積分?jǐn)?shù)0．1，懸浮液的最初深度為lm。(1)如果忽略顆粒的沉降速度，濾出一半水分所需的時(shí)間及當(dāng)時(shí)的濾餅厚度和懸浮液層的厚度；(2)如果顆粒沉降可在瞬間完成求濾出一半水分所需的時(shí)間及當(dāng)時(shí)的濾餅厚度和懸浮液層的厚度。解：(1)顆粒的比表面積a=610/m濾餅層比阻為

r

a

2

1.33濾餅層厚度和濾液體積的關(guān)系為L=q/3過濾推動(dòng)力為△p=(1-q)所以有(1)dtdt

452))

當(dāng)=0時(shí)，q=0,當(dāng)濾出一半水q0.045m/m時(shí)t=代入上式積分t1=67s,此時(shí)濾餅厚度為L=q/3=0.45/30.15m濾餅上方懸浮液厚度為（1-q）=(1-0.045)-0.15=0.40m(2)當(dāng)粒瞬時(shí)完成沉降時(shí)，1m面積計(jì)，濾餅的厚度為L××（1.0.6）1×1×0.1，=0.25m濾餅層比阻不變，為

r

a

2

1.33同樣dp)dtdt

dpdp))同樣，當(dāng)t=0時(shí)，=當(dāng)出一半水分q=0.045m/m時(shí)t=t1,代入上式積分得1=203s,濾餅上方懸浮液厚度為（1-q）=(1-0.045)-0.25=0.30m7.12在直徑l

的砂濾器中裝滿

厚的細(xì)沙層，空隙率0375，層上方的水層高度保持為200(水溫為20℃。

，管底部滲出的清水流量6mL／min，沙層的比表面積7.13溫度3℃的空氣流過直17mm的形顆粒組成的顆粒床，已知床層的空隙率為0．38，床層直徑．m，2．44，空氣進(jìn)人床層時(shí)的絕對壓力111．kPa，質(zhì)量流量為．358kg／s，求空通過床層的阻力。解：顆粒比表面積

a

6

m/m4.723查℃下空氣密度為.135kg/m黏度為.910Pa.s空床流速為

)

1.08m/空氣通過床層的阻力為

K(11

)

2

7.14用生固定床反應(yīng)器處理廢氣，已知反應(yīng)器的內(nèi)徑．8m，填料層高3m，填料顆粒為高、直徑3的柱體，空隙率0．38。通過固定床的廢氣平均密度為2

kg/m

度為l×

Pa知體通過固定床后的壓降12kPa，求氣體的平均體積流(忽略填料上附著的生物膜對床層的影。7.15某固床反應(yīng)器，內(nèi)徑3，填料層高度4m填料為直5的形顆粒，密度為0003，反應(yīng)器內(nèi)填料的總質(zhì)量為3．×10kg。已知通過固定床的氣體流量為．

m

3

，平均密度為38

kg/m

，黏度為0．017×

Pa·，氣體通過

固定床的壓力降。解：顆粒床層的體積為V床=3.14×3/2×=28.6m填料的體積V填料=（×）=16所以床層的空隙率ε=（28.26-16）/28.26=0.43顆粒的比表面積為a=6/(5×=1.2×10/m氣體通過顆粒床層的流速為u=0.3/(3.14×)