練習(xí)四第四章 流體通過顆粒層的流動第五章

顆粒的沉降和流態(tài)化一、填空題1.流體通過固定床，顆粒群的平均直徑是以比表面積相等為基準(zhǔn)的，理由是

層流流動阻力與顆粒層內(nèi)固體表面積

。若流體以一定的流速通過一大小均勻且規(guī)則裝填的球型顆粒固定床，球型顆粒直徑越小，流體通過床層的壓降越

大

，原因是

顆粒比表面積上升

。工業(yè)上康采尼方程常用來

測定顆粒的比表面積

。S總

V床

a

(1-

)得大小有關(guān)，與表面形狀無關(guān)dpa

6dp

a

2.葉濾機中如濾餅不可壓縮，當(dāng)過濾壓差增加一倍時，過濾速率是原來的

2

倍。粘度增加一倍時，過濾速率是原來的

1/2

倍。過濾速率基本方程

1

Sr0

u(q

qe

)2(q

qe

)dq

Kd

操作壓差：

介質(zhì)阻力：qe濾餅因素：r0

,

(a,a,

),

3.對真空回轉(zhuǎn)過濾機，轉(zhuǎn)速越大，則每轉(zhuǎn)一周所得的濾液量就越

少

，該濾機的生產(chǎn)能力則越

大

。n

eenq2q

K

qQ

q

A

n

n

V

qA

q

Q

qAn

(eq2n2e

Kn

q

n)A4.某葉濾機恒壓操作，過濾終了時V=0.5m3，τ=1h，Ve=0濾液粘度是水的4倍?，F(xiàn)在同一壓強下再用清水洗滌，Vw=0.1m3，則洗滌時間為

0.1h_。r0

(V

Ve

)

P1

S

A2dV

KA2

d

2(V

Ve

))w

w

w

(

1

S

A2r0

w

(V終

Ve

)d

dVw

ww

1

,

,A

A終wd

4

(dV

)

4(dV

)

0 V

2

KA

2

0.2510.52V2d

Ve

KA2

0.25m3

/

hKA2

0.252V 2

0.5dVd

(

)終

0.1h0.14

0.25dVVw(

)d

ww

5.流化床操作中，流體在床層中的真實速率為U1，顆粒沉降速度為Ut,流體通過床層的表觀速度為U，三者數(shù)值大小關(guān)系為ut

u1

u沉降速度是流體與顆粒的綜合特性gd

(

)u

2p

Ptt

uV

1流化時：u

18

u1與 一一對應(yīng)6.離心分離因素α的物理意義是同一顆粒所受離心力與

重力之比

，評價旋風(fēng)分離器主要性能指標(biāo)為

分離效率

和

壓降

。g m

g

2r

m

2r流化床主要優(yōu)點是

，床層溫度、流體濃度分布均勻7.流體通過流化床的壓降隨氣體流量增加而

不變

。其 主要不正?，F(xiàn)象有

溝流和

騰涌

。流化床實際流化現(xiàn)象分

散式流化

和聚式流化

。流體通過流化床的壓降為：A

mP(

)gp

即：單位截面床層內(nèi)固體的表觀重量。散式流化：液固系統(tǒng)聚式流化：氣固系統(tǒng)8.玻璃管長1米，充滿油。從頂端每隔1秒加入1滴水，問：

A.油靜止，當(dāng)加入第21滴水時，第一滴正好到底部，則沉降速度為

0.05

m/s.B、現(xiàn)油以0.01

m/s的速度向上運動，加水速度不變，則管內(nèi)有水

25

滴1滴/sA.

(21

1)滴

20s20st

pu

u

1m

0.05m

/

sB.up

ut

u

0.05

0.01

0.04m

/

s

25(s)1

1

1s/滴25s

25滴up

0.04n

二、作圖題三、計算題1、擬用板框壓濾機恒壓過濾含CaCO38%（質(zhì)量）的水懸浮液2m3，每m3濾餅中含固體1000kg，

CaCO3

密度為2800kg/m3，過濾常數(shù)

K

0.162m2

/

h

，過濾時間τ=30min,試問：①濾液體積m3，②現(xiàn)有560×560×50mm規(guī)格的板框壓濾機，問需要多少只濾框？（過濾介質(zhì)阻力不計）(1)濾餅不可壓縮，可用體積進行衡算:V懸

V餅

VV懸

V餅

(1

)

0.0301000

(1

w) 0.08

1

0.08

2800w

/

D

0.08

/

2800Dw

/

1

2800

0.06431

1000

0.168m3V餅

1

1

0.043V懸

2

0.030V

V懸

V餅

2

0.168

1.832m3(2)恒壓過濾

2VVe

KA2

V2介質(zhì)阻力不計：Ve

0V

1.8320.162

30

6.437m2K

60

0.560

0.560

2

0.627m2

A

A'n

A

10.26

11A'每個框可容濾餅為：V框

0.56

0.56

0.05

0.0157m3n'

V餅/V框

0.168/0.0157

10.7

11①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？2、某懸浮液用板框過濾機過濾，該板框過濾機有濾框28個，尺寸為635×635×25mm，操作表壓恒定為98.1kPa,該條件下K

1

10

5

m2

/s

,qe=0.02m2/m3.已知濾餅與濾液體積比為0.075,試求：(1)過濾面積為：A

2

0.635

0.635

0.8065m20.0101V餅

0.635

0.635

0.025

0.0101m3V

V餅

/

0.075

0.075

0.1347m3Ve

qe

A

0.02

0.8065

0.0161m3恒壓過濾：V2

2VVe

KA2

V

2

2VVe

0.13472

2

0.1347

0.0161KA2

1

10

5

(0.8065)2

3.445

103

(s)

0.957(h)r0

1

sK

K

(

')1

s

21

0.5

1.414K

K

1.414K

1.414

1

10

5

1.414

10

5

m2

/

s

2VVe

0.13472

2

0.1347

0.0161

V2K

A2

1.414

10

5

(0.8065)2

2.437

103

(s)

0.677(h)（3）過濾時間不變，濾液體積不變。V

0.1347

28

3.76m3（2）3、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: 可100%除去的最小顆粒直徑為多少？可50%除去的小顆粒直徑為多少？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）。如將含塵空氣預(yù)熱至150℃，再進入降塵室，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？定性分析降塵室生產(chǎn)能力發(fā)生變化的原因。查20℃時常壓空氣的物性為：

1.20kg

/

m3

,

1.8

10

5

Pa

s（1）

A

(n

1)A底

（9

1）

10

100m2

1200

1000m3

/

h

qmqvA

100

1.20qv

1000tu

10m

/

h

2.778

10

3

m

/

s假設(shè)100%除去的最小顆粒沉降處于斯托克斯區(qū)，則:(

p

)g18

utdmin

18

1.81

10

5

2.778

10

3（2500

1.2）

9.81

6.076

10

6

m驗證：

1.81

10

5

1.116

10

3

2

dminut

6.076

10

6

2.778

10

3

1.20epR原假設(shè)成立。

utput

utp

ut

50%

2.778

10

3

1.389

10

3

m

/

s假設(shè)50%除去的最小顆粒沉降處于斯托克斯區(qū)，則p(

)g18

ut

,pmin,pd

4.297

m18

1.81

10

5

1.389

10

3（2500

1.2）

9.81

驗證：Rep

Rep

2原假設(shè)成立。5

m

dmin

6.076

m，處于斯托克斯區(qū):18

d

(

)gmin

pu

t18

1.81

10

5

6

2

(5

10

)

(2500

1.2)

9.81

1.881

10

3

m

/

s

67.7%

ut

1.881

10

3ut

2.778

10

3由得Avq

1200

/

0.835

3600

0.0040m

/

stu

100底

2500

0.83518

24

.1

10

6

0.0040

9.81d

p

min

pt

g 18

u

8.41

10

6

m

8.41

m若仍dpmin=6.08μm18

p

p

d

2

g

及tu

A底

A底vq

qm

/

tu

(2）空氣預(yù)熱至150℃時，ρ=0.835kg/m3

μ=24.1×10-6Pa.sA底q

/

18

p

p

m

d

2

gd

2

gA

p

p

底qm18

6.08

10

6

2

2500

0.835

0.835

9.81

10018

24.1

10

6

0.174kg

/

s

628.0kg

/

h(3）

t↑μ↑對沉降不利t↑

ρ↓qm↓4、現(xiàn)用一直徑1.75m，長0.9m的回轉(zhuǎn)真空過濾機過濾密度為1116kg/m3

的某懸浮液，轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速為1r/min，浸沒度為1/3。測得過濾常數(shù)K=5.15×10-6m2/s，每送出1m3濾液所得的濾餅中含固相594kg，固相密度為1500kg/m3，液相為水。假定濾布阻力可以忽略，濾餅不可壓縮，試求：(1)過濾機每轉(zhuǎn)一周所得的濾液量及過濾機的生產(chǎn)能力Q；(2)轉(zhuǎn)筒表面的濾餅厚度L；

(3)若轉(zhuǎn)速為0.5r/min，而其它操作條件不變，Q與L將如何變化？(1)A

dl

3.14

1.75

0.9

4.945m2n

3

1

60

20s

1

1

V

2

KA

2

V

KA2

5.15

10

6

(4.9455)2

20

50.2

10

3

m3

8.36