1、精品第4章流體通過顆粒層的流動典型例題例1:過濾機的最大生產(chǎn)能力用一板框壓濾機對懸浮液進行恒壓過濾，過濾20分鐘得濾液20m 3，過濾餅不洗滌，拆裝時間為15分鐘，濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力可略。試求:(1)該機的生產(chǎn)能力，以m3 (濾液)/h表示(2)如果該機的過濾壓力增加20 %，該機的最大生產(chǎn)能力為多少 m3 (濾液)/h ?解：(1) Q 2060d 2015334.3m /h可編輯修改(2) 根據(jù)恒壓過濾方程 V2=KA 2 9S空迂2020為了得到最大生產(chǎn)能力，則應(yīng)f15min在原壓力下對應(yīng)的濾液量為V2optKA2f 20 15 300Vopt17.3m3P' =1.2 AP

2、VAP1/2Vopt1.2 17.3 18.95m3VoptQmax舲 60f D 15 1537.9m3/h例2 :濾餅的洗滌問題采用板框壓過濾機進行恒壓過濾，操作 1小時后，得濾液15m3，然后用 2m3的清水在相同的壓力下對濾餅進行橫穿洗滌。假設(shè)清水的粘度與濾液的粘度相同。濾布阻力可略，試求:(1)洗滌時間(2)若不進行洗滌，繼續(xù)恒壓過濾1小時,可另得濾液多少m3 ?解：V2=KA2 9KA2=15 2采用橫穿洗滌法，則有:dV 1 dV dV'2Vw4 2Vf2 廠 1.07hr11524 2 15V'.KA2 '15或者 w2J221.2m321.2156.2

3、m32 151411.07hr例3 :操作壓強對過濾機生產(chǎn)能力的影響用板框過濾機過濾某懸浮液，一個操作周期內(nèi)過濾20分鐘后共得濾液4m3 (濾餅不可壓縮，介質(zhì)阻力可略)。若在一個周期內(nèi)共用去輔助時間 30分鐘，求:(1)該機的生產(chǎn)能力(2)若操作壓強加倍，其它條件不變(物性、過濾面積、過濾時間與輔助時間)，該機生產(chǎn)能力提高了多少?解：濾餅不洗滌(1)Q=4/(20+30 ) =0.08m 3/minV' xAP1/2V' =2 1/2 V=1.414 X4=5.65m 3Q=5.65/50=0.113m3/min例4 :在9.81 x 1Pa的恒定壓力差下過濾某種的懸浮液。懸浮

4、液中固相為 直徑0.1mm的球形顆粒，固相體積分率為10%，過濾時形成空隙率為60%的 不可壓縮濾餅。已知水的粘度為1.0 x 1tPa s，過濾介質(zhì)阻力可以忽略，試求:（1）每平方米過濾面積上獲得1.5m3濾液所需的過濾時間；（2）若將此過濾 時間延長一倍，可再得濾液多少？解：（1 ）過濾時間已知過濾介質(zhì)阻力可以忽略時的恒壓過濾方程式為單位面積上所得濾液量q=1.5m 3/m 2過濾常數(shù)對于不可壓縮濾餅，s=0,二=：=常數(shù)，則已知：=9.81 x 13Pa» =1.0 x 13)Pa s，濾餅的空隙率=0.6球形顆粒的比表面為a =! m 2/m 3J 0.1x10于rm2是?

5、(0 6)3又根據(jù)料漿中的固相含量及濾餅的空隙率， 可求出濾餅體積與濾液體積之比U。形成1m3濾餅需要固體顆粒0.4m3,所對應(yīng)的料漿量是4m3,因此，形成1m 3濾餅可得到4-1=3m 3濾液，貝Uu = - = 0.3333m3/m34.42 x IO-3m3/s81X103(L0 x 1Q-3)(1 333x1010 )(0 333)所以4.42x10(2 )過濾時間加倍時增加的濾液量2-2x509- 1018貝- : - :32m /m-<7-2.12-1.5-0.62m3/m2即每平方米過濾面積上將再得0.62m 3濾液。濾餅體積0.642x 0.04=0.02568mi3/m

6、in(a)(b)例5用轉(zhuǎn)筒真空過過濾機過濾某種懸浮液，料漿處理量為40m 3/h。已知,每得1m3濾液可得濾餅0.04m 3，要求轉(zhuǎn)筒的浸沒度為0.35,過濾表面上濾餅 厚度不低于7mm?，F(xiàn)測得過濾常數(shù)為 K=8 x 104m2/s , qe=0.01m 3/m 2。試求 過濾機的過濾面積A和轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速n。解：以1min為基準(zhǔn)。由題給數(shù)據(jù)知|m3/min匕=/ = 0.01J/8xlO-4 = 0 125s6OXO 35_ 21jfj 丸nfl農(nóng)"廿0.01 A取濾餅厚度，S=7m m,于是得到0.02568C.025683.669r/min (c)每分鐘獲得的濾液量為'/.

7、 6O|i'-C.642 m3/min(d)聯(lián)立式a、b、c、d解得二 - m2,3.6693 6697.45=0.4925r/min例6若分別采用下列各項措施，試分析轉(zhuǎn)筒過濾機的生產(chǎn)能力將如何變化。 已知濾布阻力可以忽略，濾餅不可壓縮。(1) 轉(zhuǎn)筒尺寸按比例增大50 %。(2) 轉(zhuǎn)筒浸沒度增大50%。(3) 操作真空度增大50%。(4) 轉(zhuǎn)速增大50%。(5) 濾漿中固相體積分率由10 %增稠至15 %，已知濾餅中固相體積分率 為 60%。(6) 升溫，使濾液粘度減小50 %。再分析上述各種措施的可行性。答：根據(jù)題給條件，轉(zhuǎn)筒真空過濾機生產(chǎn)能力的表達式為0 = 4657而 A= n

8、DL(1)轉(zhuǎn)筒尺寸按比例增大50 %。新設(shè)備的過濾面積為A' =(1.5) 2A=2.25 A即生產(chǎn)能力為原來的2.25倍，凈增125 %，需要換設(shè)備。(2 )轉(zhuǎn)筒浸沒度增大50 %2'=5£= 1 2252即生產(chǎn)能力凈增22.5 %。增大浸沒度不利于洗滌。(3 )操作真空度增大50 %增大真空度使 廠為原來的1.5倍，則效果同加大浸沒度50 %，即生產(chǎn)能力提高了 22.5 %。加大真空度受操作溫度及原來真空度大小的制約。(4)濾漿中固體的體積分率由10%提高至15 %。Xv的加大使v加大，兩種工況下的v分別為0 151-0.6-0.15=').6= 0-1 = 01 -1-0.6-OJ