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第3章 颗粒流体力学基础与机械分离
1）有两种固体颗粒，一种是边长为a的正立方体，另一种是正圆柱体，其高度为h，圆柱直径为d。试分别写出其等体积当量直径 和形状系数 的计算式。 2）某内径为0.10m的圆筒形容器堆积着某固体颗粒，颗粒是高度h=5mm，直径d=3mm的正圆柱，床层高度为0.80m，床层空隙率 、若以1atm，25℃的空气以0.25 [解] 圆柱体：
de,v?[(3/2)dh]3,??(18dh2)213空速通过床层，试估算气体压降。
(2h?d)???de,v?3dh/(2h?d)?3?3?5/(2?5?3)?3.46mm空气（1atm,250C):??1.185kg/m3,??1.835?10?5Pa?s按欧根公式计算压降：2(1??）??u(1??)??u2?Pm?L[150?3?1.75??]22??de,v?(??de,v)?
(1?0.52)21.835?10?5?0.251?0.521.185?0.252?0.80[150???1.75??]3?323?30.52(3.46?10)0.523.46?10?177.7Pa3）拟用分子筛固体床吸附氯气中微量水份。现以常压下20℃空气测定床层水力特性，得两组数据如下：
空塔气速
床层压降
14.28mmH2O 93.94mmH2O
0.2 0.6
，
试估计25℃、绝对压强1.35atm的氯气以空塔气速0.40 微量水份氯气的物性按纯氯气计）氯气
，
通过此床层的压降。（含
[解]常压下，200C空气：??1.20Kg/m3,??0.018cP. 欧根公式可化简为
3） 令水通过固体颗粒消毒剂固定床进行灭菌消毒。固体颗粒的筛析数据是：0.5～
0.7mm，12%；0.7～1.0mm，25.0%；1.0～1.3，45%；1.3～1.6mm，10.0%；1.6～2.0mm，8.0%（以上百分数均指质量百分数）。颗粒密度为1875 。固定床
高350mm，截面积为314mm2。床层中固体颗粒的总量为92.8g。以20℃清水以0.040
空速通过床层，测得压降为677mmH2O，试估算颗粒的形状系数
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值。
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4）以单只滤框的板框压滤机对某物料的水悬浮液进行过滤分离，滤框的尺寸为0.20×0.20×0.025m。已知悬浮液中每m3水带有45㎏固体，固体密度为1820 。当过滤得到20升滤液，测得滤饼总厚度为24.3mm，试估算滤饼的含水率，以质量分率表示。
6）某粘土矿物加水打浆除砂石后，需过滤脱除水份。在具有两只滤框的压滤机中做恒压过滤实验，总过滤面积为0.080m2，压差为3.0atm，测得过滤时间与滤液量数据如下：
过滤时间，分：1.20 2.70 5.23 7.25 10.87 14.88 滤液量，升： 0.70 1.38 2.25 2.69 3.64 4.38 试计算过滤常量K，以 式
导出的
为单位，并计算
求K与
，以 。
为单位。可采用由积分
[解] 为便于直接使用题给数据：改用?/V?V/(A2K)?2Ve/(A2K)式计算。2
以y代替?/V,以x代替V,a代替2Ve/(AK),用最小二乘法计算。组别 1 2 3 4 5 6 Xi 0.70 1.38 2.25 2.69 3.64 4.38 15.04 Yi 1.714 1.957 2.324 2.695 2.986 3.397 15.073 3.265 1.270 0.0660 0.0335 1.284 3.508 9.427 1.442 0.625 i0.0483 0.0335 0.537 1.658 4.344 7）欲过滤分离某固体物料与水构成的悬浮液，经小试知，在某恒压差条件下过滤常量
固相密度为2100
，滤布阻力
，每1m3滤饼中含485㎏水，
，悬浮液中固体的质量分率为0.075。
现拟采用叶滤机恒压差过滤此料浆，使用的滤布、压差和料浆温度均与小试时的相同。
每只滤叶一个侧面的过滤面积为0.4m2，每次过滤到滤饼厚度达30mm便停止过滤，问：每批过滤的时间为多少？
若滤饼需以清水洗涤，每批洗涤水用量为每批滤液量的1/10，洗涤压差及洗涤水温均与过滤时的相同，问：洗涤时间是多少？
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[解] 已知：
8）某悬浮液用叶滤机过滤，已知洗涤液量是滤液量的0.1倍(体积比)，一只滤叶侧面积为0.4m2，经过小试测得过滤常数K=8.23×10-5m2/s ,不计滤布阻力，所得滤液与滤饼体积之比为12.85 m3滤液/m3滤饼，按最大生产率原则生产，整理、装拆时间为20分钟,求每只滤叶的最大生产率及每批过滤的最大滤饼厚度。
9）有一叶滤机，在恒压下过滤某种水悬浮液时，得到如下过滤方程： ，其中 ， 。在实际操作中，先在5分钟内作
恒压过滤，此时过滤压差升至上述试验压强，然后维持恒压过滤，全部过滤时间为20分钟，试求：①每一循环中每m2过滤面积所得滤液量？②过滤后再用相当于滤液总量的
水进行洗涤，洗涤时间为多少？
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解：①∵ q＋30q = 300τ
∴ qe=15 m3/m2 K=300 m2/min 恒速过程 q12＋qeq1=(K/2)τ1 ∴q1=20.9 m3/m2
恒压过程 (q2－q12)＋2qe(q－q1)=K(τ－τ1) ∴q=60.7 m3/m2
K?dq??dq??dq??198. m3/(m2·min) ????? ②????d??E2(q?qe)?d??W?d??E?W??VWdVd???WJqEA0.2?60.7??613. min
dq198.????A?d??W10）用某板框压滤机恒压过滤，滤框尺寸为810×810×25mm。经过小试测得过滤常数 ， ，操作时的滤布，压差及温度与小试时相同。滤饼刚充满滤框时停止过滤，求：①每批过滤时间？②若以清水洗涤滤饼，洗涤水用量为滤液的 ，洗涤压差及水温与过滤时相同，求过滤时间？③若整理、装卸时间为25分钟，求每只滤框的生产率？
[解]①每批过滤时间：
11）板框压滤机在1.5at（表）下恒压过滤某种悬浮液1.6小时后得滤液25m3， 不计，①如表压加倍，滤饼压缩指数为0.3，则过滤1.6小时后得多少滤液？②设其它情况不变，将过滤时间缩短一半，可得多少滤液？③若在原表压下进行过滤1.6小时后，用3m3的水来洗涤，求所需洗涤时间？
解： ① V=KAτ
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