第三章3-1 试求粒度为50m 的某谷物的粉粒在20℃和100℃的常压空气中的沉降速度。
并分析其计算结果。
已知该谷物的密度p =1480kg/m 3。
解：（1）=1.81×10-5Pa .s =1.205kg/m 3u t =(50×10-6)2×(1480-1.205)×9.81/(18×1.81×10-5)=0.111m/sRe t =0.111×50×10-6×1.205/(1.81×10-5)=0.37<1（2）=2.19×10-5Pa .s =0.946kg/m 3u t =(50×10-6)2×(1480-0.946)×9.81/(18×2.19×10-5)=0.092m/sRe t =0.092×50×10-6×0.946/(2.19×10-5)=0.199<13-2 密度为1850 kg/m 3的微粒，在20℃的水中按斯托克斯定律沉降，问直径相差一倍的微粒，其沉降速度相差多少？解： u t ’/u t =(d ’/d )2 u t ’=4u t3-3 已测得密度为1100kg/m 3的某球形豆制品颗粒在15℃水中的沉降速度为2.8mm/s ，求此豆制品颗粒的直径。
解： m 1043.281.9)10001100(0028.000115.018)(184p t -⨯=⨯-⨯⨯=-=g u d ρρμRe t =2.43×10-4×0.0028×1000/0.00115=0.59<13-4 用落球粘度计测定20℃时密度为1400kg/m 3的糖蜜的粘度。
该粘度计由一光滑钢球和玻璃筒组成，如附图所示。
试验测得密度为7900 kg/m 3，直径为0.2mm 的钢球在盛有此糖蜜的玻璃筒中的沉降速度为10.2mm/s ，问此糖蜜的粘度为多少？解： =d 2(p -)g /18u t =(2×10-4)2×(7900-1400)×9.81/(18×10.2×10-3)=0.0139Pa .sRe t =2×10-4×10.2×10-3×1400/0.0139=0.2055<13-5 一矩形降尘室，长10m ，宽5m ，其中有20块隔板，隔板间的距离为0.1m ，用以分离含尘气体中的微粒，微粒的密度是2500kg/m 3，微粒中最小粒径为10m ，气体的粘度为0.0218cP ，密度为1.1kg/m 3。
试求：（1）最小微粒的沉降速度；（2）若需将最小微粒沉降下来，气体的最大流速不能超过多少m/s ？（3）此降尘室能够处理的气体量为多少m 3/h ？解：（1）u tmin =(10×10-6)2×(2500-1.1)×9.81/(18×0.0218×10-3)=6.247×10-3m/sRe t =6.247×10-3×10×10-6×1.1/(0.0218×10-3)=0.00315<1（2）t t =0.1/u tmin =16s u =10/16=0.6247m/s（3）q v h =u tmin BLn =6.247×10-3×10×5×21×3600=23614m 3/h3-6 拟用长4m 、宽2m 的降尘室净化3000m 3/h 的常压空气，气温为25℃，空气中含有密度2000kg/m3的尘粒，欲要求净化后的空气中所含尘粒小于10m ，试确定降尘室内需设多少块隔板？解：u t =(10×10-6)2×(2000-1.185)×9.81/(18×1.835×10-5)=5.94×10-3m/sq v 1=5.94×10-3×4×2×3600=128m 3/h3000/128=23.4 即应有24层，需23层隔板。
3-7 有一旋风分离器分离气流中的颗粒，在正常操作时，其进口气速为20m/s ，由于突然事故，使处理气体量减少40%，问此旋风分离器能够分离出的最小颗粒将有何变化？解： q v ’=0.6q v u T ’=u T q v ’/q v =0.6u t =0.6×20=12m/sTs c π9u N B d ρμ= d c ’/d c =(u T /u T ’)1/2=(1/0.6)1/2=1.293-8 使用（B =D /4、A =D /2）标准型旋风分离器收集流化床锻烧器出口的碳酸钾粉尘，粉尘密度为2290kg/m 3，旋风分离器的直径D =650mm 。
在旋风分离器入口处，空气的温度为200℃，流量为3800m 3/h（200℃）时，求此设备能分离粉尘的临界直径d c （取N =5）。
解： u T =3800×8/(3600×0.652)=20m/sm 1027.7202290514.3465.0106.29π965T s c --⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==u N B d ρμ3-9 在100℃的热空气中含砂粒之粒度分布（质量分率）为：粒径范围，m 10以下 10~20 20~30 30~40 40以上 质量分率，% 10 10 20 20 40已知砂粒的密度为2200kg/m 3，若此含尘气流在一降尘室中分离，其分离效率为60%；在另一旋风分离器中分离，其分离效率可达90%，现将流量降低50%，问新的情况下两种分离器的分离效率各为若干？设砂粒的沉降均符合斯托克斯定律。
解： 对降尘室，原临界粒径为30m 。
q v =u t BL q v ’=q v /2 u t ’=u t /2 d c ’/d c =(u t ’/u t )1/2 d c ’=d c /21/2=2.12×10-5m 分离效率增为80%对旋风分离器，原临界粒径为10m 。
d c ’/d c =(u t /u t ’)1/2 d c ’=d c ×21/2=14.1×10-5m 分离效率<90%3-10 某圆柱形吸附剂的尺寸为直径4mm ，高8mm 。
试分别求该吸附剂的等体积直径、等表面积当量直径、等比表面积当量直径以及球形度。
解： V p =0.785×0.0042×0.008=1.005×10-7m 3 d e =(6V p /)1/3=5.77×10-3mA p =0.785×0.0042×2+3.14×0.004×0.008=1.256×10-4m 2d A =(A p /)1/2=6.32×10-3md a =6V p /A p =6×1.005×10-7/(1.256×10-4)=4.8×10-3ma =6/d e =1040m 2/m 3 a p =1.256×10-3/(1.005×10-7)=1250m 2/m 3j A =1040/1250=0.833-11 某喷雾干燥制品的筛分数据如下表所示。
颗粒试样总量为0.5kg ，设颗粒为球形，试求该混合颗粒的分布函数曲线，频率函数曲线以及以等比表面积计的平均粒径。
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10筛孔尺寸/mm 0.4 0.315 0.25 0.18 0.154 0.125 0.09 0.071 0.056<0.045筛留量/kg 0.001 0.004 0.010 0.071 0.135 0.143 0.116 0.018 0.0020.000解： 附表序号 （I ）筛分数据 （II ）计算值筛孔尺寸mm 筛留量kg d p,i -1-d p,Id pm i /mm w i /％ F i f i /mm w i /d pm i1 0.4 0.01 0.2 1.0002 0.315 0.004 0.085 0.3575 0.8 0.998 0.0224 0.002863 0.25 0.01 0.065 0.2825 2 0.99 0.0708 0.005654 0.18 0.071 0.07 0.215 14.2 0.97 0.6605 0.0305 5 0.154 0.135 0.026 0.167 27 0.828 1.6168 0.04509 6 0.125 0.143 0.029 0.1395 28.6 0.558 2.0502 0.04007 0.09 0.116 0.035 0.1075 23.2 0.272 2.1581 0.02494 80.071 0.018 0.019 0.0805 3.6 0.04 0.4472 0.00290 90.056 0.002 0.015 0.0635 0.4 0.004 0.0630 0.000254 10 0.000 0 0.056 0.028 0 0 00 以等比表面积计的平均粒径： d pm =0.141 mm S=7.089 S=0.15213-12 一固定床吸附器，床层由比表面积a =1250m 2/m 3的圆柱形吸附剂组成，床层的高度为1.5m ，空隙率为0.42。
当温度为150℃及压强为0.02MPa （表压）时，在每平方米吸附层的截面上每小时通过1800m 3（标准状况）的混合气体，试计算通过吸附层的流体压降。
已知150℃及0.12MPa （绝压）时该混合气体的密度为0.8kg/m 3，粘度为2.5×10-5Pa .s 。
解： m/s 647.03.1213.10127315027336001800⨯+⨯=u ]647.08.042.0)42.01(125029.0647.0105.242.0)42.01(125017.4[5.1])1(29.0)1(17.4[23532223322⨯⨯-⨯⨯+⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=-+-=∆-u a u a L p ρεεμεε =2143Pa3-13 用活性炭固定床脱除某溶液的色度，溶液温度为20℃，密度为830kg/m 3，粘度为1.3×10-3Pa .s 。
使用的活性炭平均粒径为0.85mm ，床层直径为0.3m ，填充高度为0.6m ，空隙率为0.43。