(1.4)-習(xí)題課 4化工原理化工原理

沉降、過濾習(xí)題課

過濾過濾速率基本方程過濾常數(shù)恒速過濾恒壓過濾q2+2qqe=KτV2+2VVe=KA2τ先恒速后恒壓過濾曳力系數(shù)ζ斯托克斯區(qū)：,Rep<2阿倫區(qū)：,Rep=2~500牛頓區(qū)：,Rep=500~2

×105斯托克斯區(qū)重力沉降室顆粒由于加速階段很短，其軌跡可認(rèn)為是直線，氣體在沉降室中停留時間為：顆粒沉降時間為：為達(dá)除塵目的，要求顆粒的沉降與流態(tài)化用某板框壓濾機(jī)在恒壓下過濾某懸浮液。已知過濾常數(shù)K=6×10?5m2/s，qe

=0?，F(xiàn)要求每一操作周期的過濾時間為50分鐘，所得濾液量為4m3。洗滌水量為濾液體積的1/10，洗滌操作壓強(qiáng)與過濾時相同，濾液黏度與水相同，裝卸時間為10分鐘，已知濾餅不可壓縮，試求：（1）需要多大的過濾面積，m2？（2）洗滌時間

τW

？（3）生產(chǎn)能力Q為多少？【例1】

解：(1)∵此過程為恒壓過濾，

過濾面積則為：（2）

板框過濾機(jī)的洗滌面積為過濾面積的一半，∴洗滌所用時間為：或者：

（3）生產(chǎn)能力小結(jié)（1）過濾速率基本方程恒速過濾若τ=0,q=0，則恒壓過濾若τ=0,q=0，則積分

q2+2qqe=KτV2+2VVe=KA2τ（2）洗滌速率當(dāng)單位面積的洗滌液用量qw已經(jīng)確定，則洗滌時間τw為：

當(dāng)洗滌與過濾終了時的操作壓強(qiáng)、洗滌液與濾液的黏度相等，則洗滌速率與最終過濾速率相等，即：

某懸浮液用板框過濾機(jī)過濾，該板框過濾機(jī)有濾框28個，尺寸為635×635×25mm，操作表壓恒定為98.1kPa,該條件下K=1×10?5m2/s,qe=0.02m2/m3.已知濾餅與濾液體積比0.075,試求：①濾餅充滿濾框需要多少時間？②若將操作表壓提高一倍。其他條件不變（S=0.5），則充滿同樣濾框所需時間為多少？③若將框厚增加一倍，其他操作條件同2，則過濾同樣時間可獲得濾液多少？【例2】解：(1)過濾面積為：恒壓過濾：(2)（3）過濾時間不變，濾液體積不變：小結(jié)過濾設(shè)備特點(diǎn)葉濾機(jī)板框壓濾機(jī)板框每邊長a,厚b：

過濾時餅厚為b/2，過濾面積2a2；過濾終了洗滌時餅厚為b(加倍),洗滌面積a2(減半)板框壓濾機(jī)洗滌(面積減半,餅厚加倍)恒壓操作時當(dāng)Ve=0時,某降塵室每層底面積10m2，內(nèi)均勻設(shè)置4層隔板，現(xiàn)用該降塵室凈化質(zhì)量流量為600kg/h的含塵空氣。進(jìn)入降塵室的空氣溫度為150℃。已知150℃時，空氣的密度為0.836kg/m3，粘度為μ=2.41×10?5Pa.s。問：（1）可100%除去的最小顆粒直徑為多少？（2）為保證100%除去最小顆粒直徑達(dá)6.08μm，空氣的質(zhì)量流量為多少kg/h？【例3】解:(1)如將含塵顆粒加熱，則空氣的流量為降塵室的總面積為：可100%除去的顆粒的沉降速度：假設(shè)顆粒沉降處于Stokes區(qū)，則：

【例3】驗(yàn)證：

(2)為保證100%除去的最小顆粒直徑達(dá)則沉降速度為：

處理量為：/s一降塵室每層底面積10m2，內(nèi)設(shè)9層隔板，現(xiàn)用此降塵室凈化質(zhì)量流量為1200kg/h，溫度為20℃的常壓含塵空氣,塵粒密度為2500kg/m3，問:（1）可100%除去的最小顆粒直徑為多少？可50%除去的最小顆粒直徑為多少？直徑為5μm的塵粒可除去百分率為多少？（設(shè)塵粒在空氣中均勻分布）。（2）如將含塵空氣預(yù)熱至150℃，再進(jìn)入降塵室，則可100％除去的最小顆粒直徑為多少？為保證100％除去的最小顆粒直徑不變，空氣的質(zhì)量流量為多少？（3）定性分析降塵室生產(chǎn)能力發(fā)生變化的原因。【例4】

查20℃時常壓空氣的物性為：(1)

假設(shè)100%除去的最小顆粒沉降處于斯托克斯區(qū)：則

驗(yàn)證：原假設(shè)成立。

∵∴可50%除去的最小顆粒沉降必處于斯托克斯區(qū)，則

當(dāng)除塵效率為50%，則對應(yīng)的最小顆粒沉降速度為

直徑為5mm的塵粒直徑小于可100%除去的最小顆粒的直徑6.076mm，可保證該顆粒沉降處于斯托克斯區(qū)，則（2）空氣預(yù)熱到150℃時，

若仍需使可100%除去的最小顆粒的直徑不變，為6.08mm

(3)t,m,ut

對沉降不利；t,r