陶瓷过滤器脉冲反吹全过程的瞬变流场计算
转盘过滤器流场模拟及过滤压降的研究

2013年第39卷第11期N ovem ber2013工业安全与环保I ndust r i al Saf e t y a nd Envi r onm e nt al Pr o t ect i on15转盘过滤器流场模拟及过滤压降的研究*侯俊霞张有忱(北京化工大学机电工程学院北京100029)摘要转盘过滤器在工业水处理中应用广泛,为了提高转盘过滤器的过滤效率,通常是通过获得更高的过滤速度和更低的过滤压降来实现。
针对这~问题,在对转盘过滤器进行简化的基础上,利用C FD软件FLU E N T,采用D PM模型,对过滤单元进行数值模拟,直观地了解其流场形态,速度分布,过滤介质两侧的压力变化情况以及颗粒的分布情况;并通过Bl ake—K oz eny方程进行计算得到一组多孔介质参数,定性地分析过滤速度以及过滤介质与过滤压降的关系。
对结果进行分析,得到提高转盘式过滤器过滤性能的一些结论。
关键词转盘过滤器数值模拟过滤压降多孔介质Fl ow Fi el d Si m ul at i on and Fi l l rat i on P r ess ur e D r op St udy of R ot a r y D i sc Fi l t erH oU J unxi a乃¨N G Y ouehen(8e/j/ng№如of C he m i c al Te chnol ogy蹦j i ng100029)A bs t r a ct R ot ary di SC f ilt e r i s w i del y us e d i n i ndnst r i al w at er t r eal r uent.T here al e t w o m et hods t o i m prove t he f il t rat i on ef fi-ei enc y,t he hi ghe r f il t r at i on vel oc i t y and l ow e r f il t rat i on pr e ssu r e drop.In or de r t o ac hi eve t his goal,si m pl i f i e d m od el i s us ed.O n t his ba si s,t he nt m ser i c al si m ul at i on of f i lt er ing uni t s is conduct ed t o i nt ui ti vel y know about t he f l ow f i el d conf i g ur a—l i on,vel oci t y m agni t ude,pr es sure dr op t r ough t he f ilt e r nl edi t lnl a nd t he di st r i but i on of t he par t i cl es by us i ng C F D sof t w ar e Fl uent a nd D PM m ode l;af t e r t hat,a ser i es of coef f i ci ent of por ous m G汕t Lrn byB l ake—K ozeny equa t i on is obt a i ne d,a s w el l 鹊t he qual i t at i vdy舡咀bzed f il t r at i on vel oci t y and t he r dat i om hi p bet w een fi l t r at i onⅡl edi啪and pr essur e drop.The anal ysi s 0f t he r es u l t s f i nds out s om e concl us i ons o n how t o i m prove t he per form ance of r ot ar y di sc fi l t er.K eyW or ds r ot ar y di sc f ilt e r m m a er i c al si m ul at i on f il t rat i on pr e ssu r e drop por ous m oJ i unl0引言随着科技的进步和新的过滤材料的研发,过滤技术取得了较大的发展。
转炉倾斜侧吹射流流场模型与计算

入 粒 度适 宜还 原剂 煤粉 粒还 原磁 性铁 , 其造 渣 , 使 以 消 除 有害 的磁 性 铁 。 由于 磁 性 铁 密 度 较 大 , 过 溶 超 解 度 量 的磁性 铁 , 沉 积 炉 底 。为 保 证 还 原 剂 和 磁 常 性 铁更 好 地接 触 , 还 原过程 顺 利进 行 , 使 常将 转炉 喷 枪 向下 倾斜 一 定角 度 。 气 体 搅 拌 能 较大 程 度 地 促进 传 热 传 质 , 以气 体
搅 拌 为基础 的喷吹 工艺 广泛 应用 于冶 金工 业 。许 多
收 穑 日期 :0 10 -6 2 1 -91
孥= [( , ㈩ 1誓 + c
在 ,:B时 , :0 y , _r d y : tO g
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式 中 : =F A r=P 2 [ P 一 gD ]为修正 g。 ( P ) 。 /
c l l e.I cod n ewt el fh e a da poi ai etert a vrcl n oi na d p f a ua d n acra c i t a o ejt n p r m t nt hoe cl et a a dh r o t e t o c t hh w t x o h i i z l h s ebo njt hoei l tr gvlmea dtev l i edds iui s fe a n lzda dcl lt ,te i -l ert a s r n o d w et c ii u n e c yf l ir t n t r a a e n ac a d h h o t i tb o o j e y u e o t i dtt ga geo t sd d cd a dteata jt n l acrigt ata cn io sadtes eo e pi z ii n l f e i e u e , n c l e a g codn c l o d in n i fh m e ln j h u e o u t h z t
最新最全V型滤池计算

V型滤池计算一、设计参数一)设计规模1、总处理水量Q max=180000*1.06=190800m3/d(水厂自用水量按6%设计)滤池共分为两组,则单组滤池处理水量应为:Q0=190800/2=95400 m3/d=3975 m3/h=1.104 m3/s2、单格滤池处理水量:每组滤池分为五格,则每格处理水量应为:Q=95400/5=19080 m3/d=795 m3/h=0.22 m3/s(校核水量)Q=63600/5=12720 m3/d=530 m3/h=0.147 m3/s(设计水量)二)滤速设计取滤速为:v=8.74 m/s(6万m3/d水量时设计滤速为5.82 m/s)三)冲洗强度气冲:Q q=15.0L/s∙m2 t=6min水冲:Qs=1.94L/s∙m2(气洗阶段)t=6minQs=3.8L/s∙m2(气洗阶段)t=6min 表洗水(原水)强度1.8L/s∙m2 持续冲洗二、设计计算:1、有效过滤面积:F0=Q/v=795/8.74=91m22、取反冲洗排水槽宽度为:b=1.0m3、平面布置取滤池池长L=13.0m,池宽B=8.4m则:滤池有效过滤面积为:F=13*8.4-13*1.4=91m2故符合要求。
实际滤速为:v=795/91=8.74m/s(校核水量滤速)v=530/91=5.82m/s(设计水量滤速)(计算中取反冲洗排水槽壁厚为0.20m)4、反冲洗水量、气量5、进水孔取过孔流速v=0.9m/s,则空口面积应为:F jk=Q/v=0.22/0.9=0.24m2取孔口尺寸为:LxH=500x500(mm)过孔实际流速为:v=0.22/0.25=0.88m/s6、进水渠道取进水渠道内流速为0.48m/s,渠道宽为2.0m,渠道内最大流量为:Q0=1.104 m3/s,则渠道内有效水深应为:H=1.104/0.48/2.0=1.15m取超高0.40m,则渠道断面为B×H=2.0×1.55m7、V型槽V型槽槽底设表面扫洗出水孔,直径取d v孔=0.04m,表扫孔间距150mm,每槽共计表扫孔86个,则单侧V型槽出水孔总面积A表孔=(3.14×0.042/4)×86=0.108m2进水量为0.11m3/s时,v孔=1.02m/s表扫水量为0.08 m3/s时,v孔=0.74m/s8、滤后水出水管(滤后水集水渠与操作间水泵吸水渠联通管):取出水管管径为DN1200,则出水管内流速为:v=Q/F=1.104/(3.14×0.62)=0.98m/s9、出水总管:出水总管采用钢管,取管内最大流速为1.4m/s,则管径应为D=1400mm。
《化工原理》公式总结

第一章 流体流动与输送机械1. 流体静力学基本方程:p 2p 0 gh2. 双液位 U 型压差计的指示 : p 1p 2 Rg( 12) )3. 伯努力方程: z 1 g1u 12p 1 z 2 g1u 22 p 2224. 实际流体机械能衡算方程:z 1 g1 2 p 11 2 p 2W f +u 1z 2 gu 2225.du雷诺数: Re6. 范宁公式: Wfl u 2 32 lup fd2d27. 哈根 -泊谡叶方程: p f32 lu d28. 局部阻力计算:流道突然扩大:A11A2第二章 非均相物系分离2流产突然缩小:A10.5 1A21. 恒压过滤方程: V 2 2V e V KA 2 t令 q V / A , q e Ve / A 则此方程为: q 2 2q e qkt第三章 传热1. 傅立叶定律: dQdAt, Q A dtndx2. 热导率与温度的线性关系: 0 (1t)3. 单层壁的定态热导率:QA t 1t2,或 Qtbb A m4. 单层圆筒壁的定态热传导方程:5. 单层圆筒壁内的温度分布方程:Q2 l (t 1t2) 或 Qt 1 t 21 ln r2br 1A mtQln r C (由公式 4 推导)2 l6. 三层圆筒壁定态热传导方程:Q2 l (t 1 t 4r 2 1 r 3 1 r 41 lnr 1 lnr 2 lnr 31217. 牛顿冷却定律: QA(t w t ), Q A(T w T )lCp格拉晓夫数 Grg tl 3 28. 努塞尔数 Nu普朗克数 Pr29. 流体在圆形管内做强制对流:Re 10000 , 0.6 Pr 1600 , l / d500.8kNu0.023 Re 0.8Pr k ,或0.023duCp,其中当加热时,k=0.4 ,冷却时k=0.3d10. 热平衡方程: Qqm1[ r c p1 (T sT 2 )]q m 2c p 2(t2t 1 )无相变时: Q q m1c p1 (T 1 T 2 ) q m2 c p 2(t2t 1 ) ,若为饱和蒸气冷凝:Qq m1r q m2c p 2 (t 2 t 1 )11.1 1 b d 1 1d 1总传热系数:d md 2K1212. 考虑热阻的总传热系数方程: 1 1b d 11d 1 Rs1Rs2d 1K1d m2d 2d 213. 总传热速率方程: Q KA t14. 两流体在换热器中 逆流 不发生相变的计算方程:lnT1t 2KAq m1c p11T 2 t 1q m1cp1q m2cp 215. 两流体在换热器中 并流 不发生相变的计算方程:T 1 t 1 KAq m1cp1lnt 2q m1 cp11T 2 q m2cp 216. 两流体在换热器中 以饱和蒸气加热冷流体T t 1KA的计算方程: lnt 2q m 2cp 2T第四章 蒸发1. 蒸发水量的计算: Fx 0 (F W )x 1 Lx 12.水的蒸发量: WF (1x0 )x 1 3.完成时的溶液浓度:xF 0F W4.单位蒸气消耗量: W r 'r 为加热时D ,此时原料液由预热器加热至沸点后进料,且不计热损失,r的蒸气汽化潜热 r ’为二次蒸气的汽化潜热5.传热面积: AQ,对加热室作热量衡算,求得Q D( H h c ) Dr , tT t 1 , T 为K t m加热蒸气的温度, t 1 为操作条件下的溶液沸点。
化工原理试卷(上1-5套)及化工原理所有章节试题_及答案

B A C化工原理(上)试卷一一. 填空题(每空1分,共20分)1. 用管子从高位槽放水,当管径增大一倍,则水的流量为原流量的__________倍。
(假定槽内高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变)2. 在管道任意截面液体质点的速度沿管径而变,管壁处的速度为_________,管中心速度________。
3. 在流动系统中,若截面上液体压强、密度、流速等仅随_________改变,不随________改变,称为稳定流动。
4. 离心泵启动步骤为_____________________;常用______________调节流量;往复泵常用______________调节流量。
5. 用离心泵向锅炉供水,若锅炉中的压力突然升高,则泵提供的流量_____,扬程_____________。
6.牛顿冷却定律的表达式为_______,给热系数(或对流传热系数)α的单位是______ _。
7. 在列管式换热器中,用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近________流体的温度,总传热系数K 接近_______________流体的对流传热系数。
8.若降尘室的高度增加,则沉降时间 ,生产能力 。
9. 当微粒在介质中作自由沉降时,若颗粒沉降的R ep 相同,球形度越大的微粒,介质阻力系数越________ 。
球形颗粒的球形度为_________ 。
10. 工业上常用过滤方式有 和滤饼过滤;悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是____________________________。
二. 简答题 (每题5分,共20分)1.简述流体阻力实验测λ~Re 曲线的基本方法和原理。
2.何谓离心泵的“气蚀”现象,对泵的操作有何危害?应如何防止? 3. 为什么工业上气体的除尘(在沉降室进行, R ep <2)常放在冷却后进行?而在悬浮液的过滤分离中,滤浆却不宜在冷却后才进行过滤?4. 在热传导中,管外绝热层材料包的越厚,热损失就越少,对否?为什么?三. 计算题(共60分)1.(20分)如本题附图所示,槽内水位维持不变。
全混流反应器计算的基本公式-化学反应工程

三、间歇反应器中的单反应
设有单一反应A→P
动力学方程为
rA
kC
n A
n=1时,
rA kCA
按式(3-5)残余浓度式
kt ln CA0 CA
或转化率公式:
kt ln(1 xA )
残余浓度式是计算经反应后残余A的浓度,而转化率式 是计算A的利用率,根据工艺要求可以公式(3-5)计 算。间歇反应中反应速率、转化率和残余浓度的计算结 果列于表3-1。
三、非理想流动模型
1. 实际反应器存在着程度不一的工程因素,流动状况不 同程度的偏离理想流动,称为非理想流动。
2. 非理想流动模型 在理想流动模型的基础上考虑非理想因素的流动模型, 称为理想流动模型。常用的非理想流动模型有:
1)轴向混合模型 2)多级串联全混流模型
目前大部分非理想流动模型都是以平推流模型为基础 发展而成的。
第三章 理想流动反应器
概述 按照操作方式,可以分为间歇过程和连续过程,相应的反
应器为间歇反应器和流动反应器。 对于间歇反应器,物料一次性加入,反应一定时间后把产
物一次性取出,反应是分批进行的。物料在反应器内的流 动状况是相同的,经历的反应时间也是相同的。 对于流动反应器,物料不断地加入反应器,又不断地离开 反应器。 考察物料在反应器内的流动状况。有的物料正常的通过反 应器,有的物料进入反应器的死角,有的物料短路(即近 路)通过反应器,有的物料在反应器内回流。
关系)
0级反应: 1级反应: 2级反应:
CA CA0 k,t
CA CA0ekt
CA
CA0 1 CA0kt
CA随t 直线下降 CA随t 较缓慢下降 CA随t 缓慢下降
对于一级或二级不可逆反应,在反应后期CA的下降速
化工原理题目答案
1 .高位槽内的水面高于地面8m ,水从φ108×4mm 的管道中流出,管路出口高于地面2m 。
在本题特定条件下,水流经系统的能量损失可按Σhf = 6.5 u 2计算,其中u 为水在管道的流速。
试计算: ⑴ A —A '截面处水的流速; ⑵ 水的流量,以m 3/h 计。
解:设水在水管中的流速为u ,在如图所示的1—1, ,2—2,处列柏努力方程 Z 1g + 0 + P1/ρ= Z 2g+ u2/2 + P2/ρ + Σh (Z 1 - Z 2)g = u 2/2 + 6.5u 2代入数据 (8-2)×9.81 = 7u 2, u = 2.9m/s 换算成体积流量 V S = uA= 2.9 ×π/4 × 0.12 × 3600 = 82 m 3/h10.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部,槽内水位维持恒定,各部分相对位置如本题附图所示。
管路的直径均为Ф76×2.5mm ,在操作条件下,泵入口处真空表的读数为24.66×10³a,水流经吸入管与排处管(不包括喷头)的能量损失可分别按Σhf,1=2u ²,入或排出管的流速m/s 。
排水管与喷头连接处的压强为98.07×10³a (表压)。
试求泵的有效功率。
解:总能量损失Σhf=Σhf+,1Σhf ,2 u 1=u 2=u=2u 2+10u ²12u ² 在截面与真空表处取截面作方程: z 0g+u 02/2+P 0/ρ=z 1g+u 2/2+P 1/ρ+Σhf ,1 ( P 0-P 1)/ρ= z 1g+u 2/2 +Σhf ,1∴u=2m/s ∴ w s =uA ρ=7.9kg/s 在真空表与排水管-喷头连接处取截面z 1g+u 2/2+P 1/ρ+W e =z 2g+u 2/2+P 2/ρ+Σhf ,2 ∴W e = z 2g+u 2/2+P 2/ρ+Σhf ,2—( z 1g+u 2/2+P 1/ρ) =12.5×9.81+(98.07+24.66)/998.2×10³10×2²=285.97J/kg N e = W e w s =285.97×7.9=2.26kw12.本题附图所示为冷冻盐水循环系统,盐水的密度为1100kg /m ³,循环量为36m 。
化工原理1-7章习题答案解析
目录第一章流体流动与输送机械 (2)第二章非均相物系分离 (32)第三章传热 (42)第四章蒸发 (69)第五章气体吸收 (73)第六章蒸馏 (95)第七章固体干燥 (119)第一章 流体流动与输送机械1. 某烟道气的组成为CO 2 13%,N 2 76%,H 2O 11%(体积%),试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。
解:混合气体平均摩尔质量kg/mol 1098.2810)1811.02876.04413.0(33--⨯=⨯⨯+⨯+⨯=∑=i i m M y M ∴ 混合密度333kg/m 457.0)500273(31.81098.28103.101=+⨯⨯⨯⨯==-RT pM ρm m2.已知20℃时苯和甲苯的密度分别为879 kg/m 3和867 kg/m 3,试计算含苯40%及甲苯60%(质量%)的混合液密度。
解:8676.08794.012211+=+=ρρρa a m混合液密度 3kg/m 8.871=m ρ3.某地区大气压力为101.3kPa ,一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa 。
若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作该吸收塔,且保持塔内绝压相同,则此时表压应为多少?解:''表表绝+p p p p p a a =+=∴kPa 3.15675)1303.101)(''=-==+(-+真表a a p p p p4.如附图所示,密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。
容器上方的压力表读数为42kPa ,又在液面下装一压力表,表中心线在测压口以上0.55m ,其读数为58 kPa 。
试计算液面到下方测压口的距离。
解:液面下测压口处压力 ghp z g p p ρρ+=∆+=10题4 附图m 36.255.081.990010)4258(30101=+⨯⨯-=+ρ-=ρ-ρ+=∆∴h g p p g p gh p z5. 如附图所示,敞口容器内盛有不互溶的油和水,油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。
流量变化对机械絮凝池絮凝效果的流场模拟分析
流量变化对机械絮凝池絮凝效果的流场模拟分析文章对机械絮凝池内进水流量分别为1.5m3/h和3.0m3/h情况下的三维流场进行数值模拟计算,分析了不同水力学条件下絮凝池的流体变化及流场分布情况。
针对不同流量下流速、湍动能的变化规律导致絮凝反应过程中质量变化和能量交换的相应变化,探索进水流量的合理变化范围以及相应的最佳搅拌强度,进而优化此区域的流态来改变流速及湍动能,进而改善絮体颗粒间的碰撞和凝聚作用。
标签:机械絮凝;流场;挡板;fluent模拟絮凝池的形状、容积及流量变化是导致水流流态发生改变的直接原因[1,2],这些参数设计不当,会降低絮体颗粒的碰撞几率,阻碍絮体的形成,甚至导致絮体的破碎[3,4]。
针对絮凝反应池中不同流量的变化规律以及对絮凝反应过程的影响,通过CFD工具Fluent软件进行三维流场的模拟计算,对复杂的絮凝反应过程进行量化描述和科学阐述,為絮凝工艺优化提供简单、高效的研究方法。
1 流场模拟方案方法1.1 机械絮凝池模型机械絮凝池装置设计为三级,每级反应池的尺寸为:长×宽×高=500mm×500mm×750mm,设计有效水深为600mm。
絮凝池设有一个进水口一个出水口,由前端底部进水,后端顶部出水。
平面尺寸如图1所示。
根据《给排水设计规范》规定,絮凝阶段,平均G值一般在20~70s-1,根据絮凝反应的特点,从第一级至第三级逐级递减。
因此,机械絮凝池的三级搅拌桨的转速分别为:第一级搅拌桨:n1=27rpm,G1=69s-1;第二级搅拌桨:n2=18pm,G2=43s-1;第三级搅拌桨:n3=12rpm,G3=22s-1。
1.2 模拟方案通过改变絮凝池的进水流量,相应地改变水力停留时间,流量增大停留时间缩短,反之亦然。
分别取流量为1.5m3/h和3.0m3/h对不同进水流量的机械絮凝池完成数值模拟。
1.3 模拟条件本研究利用计算流体力学软件FLUENT 12.0进行模拟计算,反应池进水口采用均匀水流速度条件,出水口设为自由出流。
化工原理公式及各个章节总结汇总
化⼯原理公式及各个章节总结汇总第⼀章流体流动与输送机械1. 流体静⼒学基本⽅程:gh p p ρ+=022. 双液位U 型压差计的指⽰: )21(21ρρ-=-Rg p p )3. 伯努⼒⽅程:ρρ222212112121p u g z p u g z ++=++4. 实际流体机械能衡算⽅程:f W p u g z p u g z ∑+++=++ρρ222212112121+ 5. 雷诺数:µρdu =Re6. 范宁公式:ρρµλfp dlu u d l Wf ?==??=22322 7. 哈根-泊谡叶⽅程:232d lup f µ=8. 局部阻⼒计算:流道突然扩⼤:2211??-=A A ξ流产突然缩⼩:??? ??-=2115.0A A ξ第⼆章⾮均相物系分离1. 恒压过滤⽅程:t KA V V V e 222=+令A V q /=,A Ve q e /=则此⽅程为:kt q q q e =+22第三章传热1. 傅⽴叶定律:n t dAdQ ??λ-=,dxdtQ 21-=λ,或mA b tQ λ?=4. 单层圆筒壁的定态热传导⽅程: )ln1(21221r r t t l Q λπ-=或m A b t t Q λ21-=5. 单层圆筒壁内的温度分布⽅程:C r l Qt +-=ln 2λπ(由公式4推导) 6. 三层圆筒壁定态热传导⽅程:34123212141ln 1ln 1ln 1(2r r r r r r t t l Q λλλπ++-=7. ⽜顿冷却定律:)(t t A Q w -=α,)(T T A Q w -=α8. 努塞尔数λαl Nu =普朗克数λµCp =Pr 格拉晓夫数223µρβtl g Gr ?= 9. 流体在圆形管内做强制对流:10000Re >,1600Pr 6.0<<,50/>d lk Nu Pr Re 023.08.0=,或kCp du d??=λµµρλα8.0023.0,其中当加热时,k=0.4,冷却时k=0.3 10. 热平衡⽅程:)()]([1222211t t c q T T c r q Q p m s p m -=-+=⽆相变时:)()(12222111t t c q T T c q Q p m p m -=-=,若为饱和蒸⽓冷凝:)(12221t t c q r q Q p m m -== 11. 总传热系数:21211111d d d d b K m ?+?+=αλα 12. 考虑热阻的总传热系数⽅程:212121211111d d R R d d d d b K s s m ?++?+?+=αλα 13. 总传热速率⽅程:t KA Q ?=14. 两流体在换热器中逆流不发⽣相变的计算⽅程:p m p m p m c q c q c q KA t T t T 15. 两流体在换热器中并流不发⽣相变的计算⽅程:+=--22111122111ln p m p m p m c q c q c q KA t T t T 16. 两流体在换热器中以饱和蒸⽓加热冷流体的计算⽅程:2221ln p m c q KAt T t T =--第四章蒸发1.蒸发⽔量的计算:110)(Lx x W F Fx =-= 2.⽔的蒸发量:)1(1x x F W -=3. 完成时的溶液浓度:WF F x -=04.单位蒸⽓消耗量:rr D W '=,此时原料液由预热器加热⾄沸点后进料,且不计热损失,r 为加热时的蒸⽓汽化潜热r ’为⼆次蒸⽓的汽化潜热 5.传热⾯积:mt K QA ?=,对加热室作热量衡算,求得Dr h H D Q c =-=)(,1t T t -=?,T 为加热蒸⽓的温度,t 1为操作条件下的溶液沸点。