第三章-机械分离(习题课)

2020/7/11
解： （1）过滤时间：
过滤面积：A = 38×2×0.812 = 49.86 m2
框内全部充满滤渣，滤饼体积：
?
Vc A 0.025 49.86 0.025 1.2465(m2 )
Vc 0.812 0.025 38 0.6233(m3)
q Vc 0.1563(m3 / m2 ) vA
Ve 0.625(m3)
V 2 2V Ve KA2
1.52
21.5 0.625 5103 12
825(s)
525(s)
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7、一小型板框压滤机有框10块，长宽各为0.2 m，在2at（表 压）下作恒压过滤共二小时滤框充满共得滤液160 l，每次洗 涤与装卸时间为1 hr，若介质阻力可忽略不计。求：
则过滤速率为原来的
1/2
。
28、对恒压过滤，当过滤面积增大一倍时，如滤饼不可压缩
，则过滤速率增大为原来的 4
倍。对恒压过滤，当过
滤面积增大一倍时，如滤饼可压缩，则过滤速率增大为原来
的 4 倍。
29、转鼓沉浸度是
与
的比值。
转鼓浸沉的表面积 转鼓的总表面积
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30、按Ф＝Ap/A定义的球形度（此处下标p代表球形粒子），最 大值为 1。 Ф越小则颗粒形状与球形相差越 。大
24、一个过滤操作周期中，过滤时间有一个 最适宜值。
25、一个过滤操作周期中，最适宜的过滤时间指的是此时过
滤机生产能力 最大
。
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26、对不可压缩性滤饼dV/d正比于ΔP的
1 次方，对
可压缩滤饼dV/d正比于ΔP的 1－s 次方。
27、对恒压过滤，介质阻力可以忽略时，过滤量增大一倍，
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6、对某悬浮液进行恒压过滤。已知过滤时间为300 s时，所 得滤液体积为0.75 m3，且过滤面积为1 m2，恒压过滤常数 K=5×10-3 m2/s。若要再得滤液体积0.75 m3，则又需过滤时间 为多少？
解： V 2 2VVe KA2
0.752 2 0.75Ve 5103 12 300
滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力），在恒压过滤时， 测得 Δ/Δq=3740q+200 则过滤常数K= 5.35×10－4（。m2/s）
q
2 K
q
2 K
qe
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2 3740 K
11、已知q为单位过滤面积所得滤液体积V/S，qe为Ve/S，Ve 为过滤介质的当量滤液体积（滤液体积为Ve时所形成的 滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力），在恒压过滤时， 测得 Δ/Δq=3740q+200 则过滤常数qe= 0.0535。(m3/m2)
KA2 V 2
dV
d
W
1 4
dV
d
E
1 KA2 4 2V
2.5(m3
/ h)
W
VW dV
2(h)
d W
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9、一小型板框过滤机，过滤面积为0.1 m2，恒压过滤某一种 悬浮液。得出下列过滤方程式：（q +10）2=250（θ+0.4）式 中q以l/m2，θ以分钟计。试求： （1）经过249.6分钟获得滤液量为多少？ （2）当操作压力加大1倍，设滤饼不可压缩同样用249.6分钟 将得到多少滤液量。
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解： （1）生产能力：
Q V
4 0.08(m3 / min) 4.8(m3 / h)
W D 20 30
（2）表压加倍：
V 2 KA2
K 2kp1s 2kp
Q V
p
2
Q V p
V p
Q 2Q 6.8(m3 / h)
Q Q 6.8 4.8 2(m3 / h)
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0.36 m3/s
二、计算题
1. 某 板 框 过 滤 机 框 空 的 长 、 宽 、 厚 为 250 mm×250 mm×20 mm，框数为8，以此过滤机恒压过滤某悬浮液 ，测得过滤时间为8.75 min与15 min时的滤液量分别为 0.15 m3及0.20 m3，试计算过滤常数K。
降时间
增加一倍
。
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5、在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，气流 速度 减少一倍 。
6、在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，生产
能力 不变
。
7、在滞流（层流）区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的 2 次 方成正比。
8、在过滤的大部分时间中，滤饼 起到了主要过滤介质的作用。
（2）生产能力
V 2 KA2
K 2kp1s 2kp
V p 2 V p
V p
V 2V 0.226(m3)
Q V 0.226 0.08(m3 / h)
2 1
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8、某板框压滤机的过滤面积为0.4 m2，在恒压下过滤某悬浮 液，4 hr后得滤液80 m3，过滤介质阻力可略去不计。试求： （1）若其它情况不变，但过滤面积加倍，可得多少滤液？ （2）若其它情况不变，但操作时间缩短为2 hr，可得多少滤 液？
31、将固体物料从液体中分离出来的离心分离方法中，最常见 的有 离心过滤 和 离心沉降 。将固体物料从液体中分离出 来的离心分离设备中，最常见的为 离心机 。
32、在Stokes区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的___2__次方成正 比。
33、含尘气体通过长为4m，宽为3m，高为1m的除尘室，已知颗
粒的沉降速度为0.03m/s，则该除尘室的生产能力为 。
解： （1）过滤时间 过滤面积A = 10×2×0.812 = 13.12 m2
V 2 2VVe KA2
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1.312 2 1.31Ve K 13.122 10
1.9052 21.905Ve K 13.122 20
Ve 0.1374(m3)
K 1.21103 (m2 / min)
（3）若在原表压下过滤4 hr后，再用5 m3水洗涤滤饼，需多 长洗涤时间？设滤液与水性质相近。
解： （1）过滤面积加倍 V 2 KA2
V22 A22 V12 A12
V2 160(m3 )
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（2）操作时间缩短
V 2 KA2
V22 V12
2 1
V2 55.6(m3 )
（3）洗涤时间
（1）过虑常数K，变，此时生产能力为若 干？
解： （1）过虑常数K，洗涤速率
过滤面积：A = 10×2×0.22 = 0.8 m2
V 2 KA2
K
0.162 0.82 2
0.02(m3
/
h)
dV
d
W
1 4
KA2 2V
0.01(m3
/ h)
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16、板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间，设框已充满，在洗
涤时，洗涤液穿过的滤布面积等于 框的内面积 。
临界粒径、分离效率、压强降
17、旋风分离器性能的好坏，主要以
来衡量。
uT2
18、离心分离设备的分离因数定义式为Kc=
Rg 。
19、当介质阻力不计时，回转真空过滤机的生产能力与转速 的 1/2 次方成正比。
一、填空题
1、一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气
温度由20℃升至50℃，则其沉降速度将 下降
。
ut
d2
s g
18
T （气体） T （液体）
2、降尘室的生产能力与降尘室的 长度 和 宽度 有关。
3、降尘室的生产能力与降尘室的 高度 无关。
4、在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，则沉
解： （1） (q 10)2 250( 4)
Θ＝249.6min
q 240(l / m2 )
V qA 2400.1 24(l)
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（2）解法1
V 2 KA2
K 2kp1s 2kp
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解： （1）恒压过滤，介质阻力忽略：
V 2 KA2
K
V2
A2
2.912 102 15
5.65103(m2
/ min)
Q V V
W D
W D 21.4(min)
（2） V 2 KA2
1
1
A
K
2k P1 s
A P 2 A P
A 2A 14.1(m2 )
（3） Q 60nV
解： 过滤面积A = 8×2×0.25×0.25 = 1.0 m2
V 2 2VVe KA2
0.152 2 0.15Ve K 12 8.75
0.202 2 0.20Ve K 12 15
K 5.0105 m2 / s
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2、以板框压滤机恒压过滤某悬浮液，过滤面积10 m2，操作 压差1.96×105 Pa。每一循环过滤15 min得滤液2.91 m3。过 滤介质阻力不计。设滤饼不可压缩。 （1）该机生产能力为4.8m3/h滤液，求洗涤、装拆总共需要 的时间及过滤常数K。 （2）若压差降至9.81×104Pa，过滤时间及过滤量不变，其 他条件不变，需多大过滤面积？ （3）如改用回转真空过滤机，转一圈得滤液0.2m3，转速为 多少才可以维持生产能力不变？
Vc
A 0.021 13.12 0.021
0.276(m3 )
VE
Vc v
2.755(m3 )
VE2 2VEVe KA2E
E 40.2(min)
（2）生产能力： Q vVE vVE
E W D
Q 3.23103(m3 / min) 0.194(m3 / h（) 滤饼）