习题 8 附表
过滤压强差 p 过滤时间
kPa
s
50 103.0
660
17.1 343.4
233
滤液体积 V m3
2.27 ×lO -3 9.1O×10 -3 2.27 ×10 -3 9.1O×l0 -3
解： (1) 103.0kPa 下，
13.89 (2300 0.674)
压强降
p
ui 2
0.674 (13.89)2 8.0
520 Pa
2
2
所以，临界粒径 dc 8.04 m ，分割粒
径 d50 5.73 m，压强降 520Pa 。
7. 在实验室用一片过滤面积为 0.1 m 2 的滤叶对某种颗粒在水中的悬浮液进行 过滤实验， 滤叶内部真空度为 500 mmH。g 过滤 5 min 得滤液 1 L, 又过滤 5 min 得 滤液 0.6 L。若再过滤 5min, 可再得滤液 多少 ? 解： 由过滤基本方程：
气体流速为
1000 ui Vs / A 1000 /(3600 B h) 3600 0.1 0.2 13.89m / s
临界粒径
9B
9 3.6 10 5 0.1
dc
Ne sui
8.04 m 3.14 5 2300 13.89
D
d50
0.27 ui ( s
0.27 )
3.6 10 5 0.4 5.73 m
那么，斯托克斯区：
K
2.62
dmax
( s )g
3
2
57.4 m 1.205 (2650 1.205) 9.81
3
(1.81 10 5) 2
69.1
dmin
1513 m
1.205 (2650 1.205) 9.81
3
(1.81 10 5 )2
3. 在底面积为 40 m2 的除尘室内回收气 体中的球形固体颗粒。气体的处理量为 3600 m3/h ，固体的密度 3000kg / m3 ，操
0.174 1
假设合理。求得的最小粒径有效。
由以上的计算可知。粒径为 8 m 的
颗粒沉降必定发生在滞流区。
用斯托克斯公式求沉降速度
ut
d2( s 18
)g
(8 10 6 )2 (4000 0.5) 9.81 18 3.4 10 5
4.1 10 3 m / s
层数 n
Vs blut
1.54
3
1.8 4.1 4.1 10
R e deu / 0.154 0.208 0.5/(3.4 10 5 ) 471.06
气体在降尘室中的流动为层流流 动。设计合理。
5. 已知含尘气体中尘粒的密度为 2300 kg/m3, 气体流量为 1000 m3/h 、黏度为 3.6 ×10-5 P a·s、密度为 0.674 kg/m 3， 采用如图 3-7 所示的标准型旋风分离器 进行除尘。若分离器圆筒直径为 0.4 m ， 试估算其临界粒径、 分割粒径及压强降。 解：对标准型旋风分离器， 已知 D=0.4m， B=D/4=0.1m ，h=D/2=0.2m 。
第三章 机械分离和固体流态化
2. 密度为 2650 kg/m3 的球形石英颗粒在
20℃空气中自由沉降，计算服从斯托克
斯公式的最大颗粒直径及服从牛顿公式
的最小颗粒直径。 解： 20 C 时， 空气 1.205kg / m3,
1.81 10 5 Pa s
对应牛顿公式， K 的下限为 69.1 ，
斯脱克斯区 K 的上限为 2.62
50.9 取为 51 层。
板间距 h H /(n 1) 4.2/(51 1) 80.8mm 核算气体在多层降尘室中的流型。
u Vs /(bl ) 1.54 /(1.8 4.1) 0.208m / s
当量直径 ( 对降尘室 )
4 1.8 0.081 de 4bh / 2(b h) 2 (1.8 0.081) 0.154m
ut
Vs bH
1.54 0.2034m / s
1.8 4.2
假设沉降发生在滞流区，用斯托克 斯公式求最小粒径。
18 ut
18 3.4 10 5 0.208
dmin
( s )g
57.02 m (4000 0.5) 9.t
57.02 10 6 0.208 0.5
3.4 10 5
q2 2qqe K ，代入数据有：
(
0.1
1 103
)
2
(
1.6 0.1 103
)
2
1
2( 0.1
103 )qe
1.6
2( 0.1
103 )qe
K 5 60 K 10 60
解得： qe 7 10 5 m3 / m2 , K 8 10 7 m2 / s
当 15min 时，
q2 2 7 10 5 q 8 10 7 15 60
18 2 10 5 0.025 17.5um
( s )g (3000 1.06) 9.81
核算沉降流型：
R et
dmin ut
17.5 10 6 0.025 1.06
2 10 5
0.023 1
假设合理。求得的最小粒径有效。
4. 用一多层降尘室除去炉气中的矿尘。
矿尘最小粒径为 8 m ，密度为 4000 kg/m3。除尘室长 4.1 m 、宽 1.8 m 、高
作条件下气体的密度
1.06kg / m3 ，黏度
为 2×10-5 P a·s。试求理论上能完全除
去的最小颗粒直径。
解： 在降尘室中能被完全分离除去的最
小颗粒的沉降速度 ut ，
则 ut
Vs bl
3600 400 3600
0.025m / s
假设沉降在滞流区，用斯托克斯公
式求算最小颗粒直径。
dmin
18 ut
解得 q 0.02073m3 / m2 20.73L / m2 ，
V qA 20.73 0.1 2.073L
V 2.073 1.6 0.473L
8. 以小型板框压滤机对碳酸钙颗粒在 水中的悬浮液进行过滤实验 , 测得数据 列于本题附表中。 已知过滤面积为 0.093 m2，试求：(1) 过 滤压强差为 103.0 kPa 时的过滤常数 K、 qe；(2) 滤饼的压缩性指数 s；(3) 若滤 布阻力不变，试写出此滤浆在过滤压强 差为 196.2kPa 时的过滤方程式。
4.2 m， 气 体 温 度 为 427℃ ， 黏 度 为 3.4 ×10-5 Pa·s，密度为 0.5 kg/m 3。若 每小时的炉气量为 2160 标准 m3，试确定
降尘室内隔板的间距及层数。
解： 由气体的状态方程 PV nRT
得 Vs'
T'
T Vs ，则气体的流量为：
Vs' 427 273 2160 1.54m3 / s 273 3600