化工原理第三章沉降与过滤课后习题包括答案.doc
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第三章
沉降与过滤
沉 降
【 3-1 】 密度为 1030kg/m 3、直径为 400 m 的球形颗粒在 150℃的热空气中降落，
求其沉降速度。
解 150℃时，空气密度
0.835kg / m 3 ，黏度 2.41 10 5 Pa s
颗粒密度p 1030kg / m
3
，直径 d p 4 10 4 m
假设为过渡区，沉降速度为
4 g 2 ( p
)2
1
4 9 81 2 1030
1
3
2
3
4
u t
d p
( . ) ( ) 4 10
1.79 m / s
225
225 2.41 10 5
0.835
d p u t
4
4
10
1 79 0．835
验算
Re
=
.
24 8
2 41 10
5
.
.
为过渡区
3
【 3-2 】密度为 2500kg/m 的玻璃球在 20℃的水中和空气中以相同的速度沉降。
解 在斯托克斯区，沉降速度计算式为
u t
d 2p
p
g / 18
由此式得（下标
w 表示水， a 表示空气）
18
p
w d pw
2
( p
a )d pa
2 u t =
g
w
a
d pw ( d pa
(
p
a )
w
p
w
)
a
查得 20℃时水与空气的密度及黏度分别为
w
998 2 3
w 1 . 004 10 3 . kg / m , Pa s 1 205 3
a
1 81 10 5 Pa s
a . kg / m , .
已知玻璃球的密度为p
2500 kg / m 3 ，代入上式得
d
pw
( 2500 1 205 ) 1 . 004 10
.
d pa
( 2500
998 2 1 . 81 10
. )
3
5
9.61
【 3-3 】降尘室的长度为
10m ，宽为 5m ，其中用隔板分为 20 层，间距为 100mm ，
气体中悬浮的最小颗粒直径为
10 m ，气体密度为
1.1kg / m 3 ，黏度为 21.8 10 6 Pa s ，颗
粒密度为
4000kg/m 3。试求： (1) 最小颗粒的沉降速度；
(2) 若需要最小颗粒沉降，气
体的最大流速不能超过多少
m/s (3) 此降尘室每小时能处理多少
m 3 的气体
解 已知 d pc
10 10 6 m, p
4000kg / m 3 ,
1.1kg / m 3 ,
21.8 10 6 Pa s
(1) 沉降速度计算
假设为层流区
gd pc 2 (
p
) 9 . 81 ( 10 10 6 2 ( 4000 1 1
u t
)
6 . ) 0.01m / s
18
18 21.8 10
d pc u t
10 10 6 0 01 1 1
000505． 2 验算 Re
21 8 10 6 为层流
.
(2) 气体的最大流速 u
max 。
沉降高度 H 0.1m ，降尘室长度 L
10m
L H
u
max u t
10 0 1
u max
.
u
max
1m / s
0 01
.
(3) 气体的最大处理量
q VS WHNu max 5 0.1 20 1 10 m 3 / s 3.6 104 m 3 / h
气体的处理量
q VS 也可以用教材式 (3-18) 计算
2
)gWLN
10 10
6 2
4000
9 81 5 10 20
d pc ( p
( 3
3 6 10 43
q
)
.
10
m / h
18
18 21.8 10
6
m / s
.
VS
【 3-4 】有一重力沉降室，长 4m ，宽 2m ，高，内部用隔板分成 25 层。炉气进入
除尘室时的密度为
0.5kg / m 3 ，黏度为 0.035mPa s 。炉气所含尘粒的密度为
4500 kg / m 3 。
现要用此降尘室分离
100 m 以上的颗粒，试求可处理的炉气流量。
解 已知炉气的密度
0.5kg / m 3 ，黏度 =3.5 10 5 Pa s
尘粒的密度 4500kg / m 3 ，临界尘粒直径 d pc 100 10 6 m
假设为层流区，求得沉降速度为
2
) 9.81
(100 10 6 ) 2
(4500 0.5)
u t
gd pc (
p
0.701m / s
18
18 3.5
10 5
d p u t
100 10 6 0．701 0 5
验算
Re
10 5
.
1
为层流区
3 5
.
炉气流量为
q V u t WLN 0.701 2 4 25 140 m 3 / s
本题也可以用教材式
(3-18) 计算，式中的 WL 改为
WLN 。
【 3-5 】温度为 200℃、压力为 101.33kPa 的含尘空气，用图 3-9 (a) 所示的旋风分
离器除尘。尘粒的密度为
2000kg/m 3 。若旋风分离器的直径为，进口气速为
21m/s ，