第五章习题 沉 试求直径30μm的球形石英粒子在20℃水中与20℃空气中的沉降速度各为多少石英的密度为260kg/m 2.密度为2000kgm的球形颗粒，在60℃空气中沉降，求服从斯托克斯定律的最大直径为多少？ 3.直径为0.12mm,密度为2300kgm'的球形颗粒在20℃水中自由沉降，试计算颗粒由静止状态开始至速度达到99% 沉降速度所需的时间和沉降的距离。 4.将含有球形染料微粒的水溶液20℃)置于量筒中静置1小时，然后用吸液管于液面下5cm处吸取少量试样。试问 可能存在于试样中的最大微粒直径是多少 已知染料的密度是3000kgm 5.某降尘室长2m、宽1.5m,在常压、100℃下处理2700m2h的含尘气。设尘粒为球形，P,2400kgm3,气体的物性与 空气相同。求： 1)可被100%除下的量小颜粒直径 2)直径0.05mm的题粒有百分之几能被除去？ 6,悬浮波中含有A、B两种颗粒，其密度与粒径分布为 P 1900 kg/m ,d=0.1-0.3mm P=1350 kg/m',de=0.1~0.15mma 若用P=10O0kgm的液体在垂直管中将上述悬浮液分级，问是否可将A、B两种颗粒完全分开？设颗粒沉降均在斯托 克斯定律区。 7.试证飞·R，为与沉降速度无关的无因次数据，且当·R,2小于何值时测沉降是在斯托克斯定律区的范围以内？ ·8下表为某种催化剂粒度分布及使用某种旋风分离器时每一粒度范围的分离效率 质m 十 020 4000 拉级效名。， 080 090 095 1.00 试计算该旋风分离器的总效率及未分离下而被气体带出的题拉的粒度分布， 若进旋风分离器的催化剂尘粒的量为18gm3气，含尘气的流量为1850m试计算每日损失的催化剂量为多少kg? 流态化 9.在内径为12m的丙烯睛硫化床反应器中，堆放了3.62吨磷钼酸忆催化剂，其颗粒密度为1100kgm,堆积高度为5m 流化后床层高度为10m。试求 (1)周定床空隙率 2)流化床空隙半 ()流化床的 10.试用动量守恒定律证明流体通过流化床的压降 AP=m(Pe-p)& App 式中m为颗粒质量P。和分别为颗粒与流体的密度， 1L.某圆筒形流化床上部设一扩大段，为保证气体夹带出反应器之催化剂尘粒不大于55m则流化床扩大段的直径为多 少？ 已知：催化剂密度1300kgm3,气体密度1.54kgm己粘度0.0137mPa·5流化床床层直径为2m,操作气速为0.3m5. *12.试用饮根方程 9.150-s (d1-). 及沉降速度计算式，证明业对小颗粒为916对大颗粒为861， 18
第 五 章 习 题 沉降 1. 试求直径 30μm 的球形石英粒子在 20℃水中与 20℃空气中的沉降速度各为多少?石英的密度为 2600kg/m3 。 2. 密度为 2000kg/m3的球形颗粒，在 60℃空气中沉降，求服从斯托克斯定律的最大直径为多少？ 3. 直径为 0.12mm，密度为 2300kg/m3的球形颗粒在 20℃水中自由沉降，试计算颗粒由静止状态开始至速度达到 99% 沉降速度所需的时间和沉降的距离。 4. 将含有球形染料微粒的水溶液(20℃)置于量筒中静置 1 小时, 然后用吸液管于液面下 5cm 处吸取少量试样。试问 可能存在于试样中的最大微粒直径是多少μm? 已知染料的密度是 3000kg/m3 。 5. 某降尘室长 2m、宽 1.5m, 在常压、100℃下处理 2700m3 /h 的含尘气。设尘粒为球形,ρp =2400 kg/m3 , 气体的物性与 空气相同。求： (1) 可被 100%除下的最小颗粒直径; (2) 直径 0.05mm 的颗粒有百分之几能被除去? 6. 悬浮液中含有 A、B 两种颗粒, 其密度与粒径分布为: ρA = 1900 kg/m3 , dA=0.1～0.3mm； ρB = 1350 kg/m3 , dB=0.1～0.15mm。 若用ρ= 1000 kg/m3的液体在垂直管中将上述悬浮液分级, 问是否可将 A、B 两种颗粒完全分开?设颗粒沉降均在斯托 克斯定律区。 7. 试证ζ·Rep 2为与沉降速度无关的无因次数据, 且当ζ·Rep 2小于何值时则沉降是在斯托克斯定律区的范围以内? *8. 下表为某种催化剂粒度分布及使用某种旋风分离器时每一粒度范围的分离效率。 粒径 μm 5～10 10～20 20～40 40～100 质量分率 0.20 0.20 0.30 0.30 粒级效率ηi 0.80 0.90 0.95 1.00 试计算该旋风分离器的总效率及未分离下而被气体带出的颗粒的粒度分布。 若进旋风分离器的催化剂尘粒的量为 18g/m3 气, 含尘气的流量为 1850 m3 /h, 试计算每日损失的催化剂量为多少 kg? 流态化 9. 在内径为 1.2m 的丙烯腈硫化床反应器中, 堆放了 3.62 吨磷钼酸铋催化剂, 其颗粒密度为 1100kg/ m3 , 堆积高度为 5m, 流化后床层高度为 10m。试求: (1) 固定床空隙率; (2) 流化床空隙率; (3) 流化床的压降。 10. 试用动量守恒定律证明流体通过流化床的压降 P p A m g ρ (ρ − ρ) ∆P = 式中 m 为颗粒质量, ρp 和ρ分别为颗粒与流体的密度。 11. 某圆筒形流化床上部设一扩大段,为保证气体夹带出反应器之催化剂尘粒不大于 55μm, 则流化床扩大段的直径为多 少? 已知: 催化剂密度 1300 kg/m3 , 气体密度 1.54 kg/ m3 , 粘度 0.0137mPa·s, 流化床床层直径为 2m, 操作气速为 0.3m/s。 *12. 试用欧根方程 p d p u d u L ψ ρ ε ε ψ µ ε ε 2 3 2 3 2 (1 ) 1.75 ( ) (1 ) 150 ⋅ − ⋅ + − = ∆P 及沉降速度计算式, 证明 mf t u u 对小颗粒为 91.6, 对大颗粒为 8.61。 182
提示对小颗粒欧根方程中的惯性项可以忽略.且1二6、1。 对于大颗粒，欧根方程中的粘性项可以忽略，且 -14 第五章 思考题 1.曳力系数是如句定义的？它与哪些因索有关？ 2斯托克斯定律区的沉降速度与各物理量的关系如何？应用的前提是什么？颗粒的加速段在什么条件下可忽略不计？ 3.重力降尘室的气体处理量与哪些因素有关？降尘室的高度是否影响气体处理量？ 4.评价旋风分离器性能的主委指标有哪两个？ 5。为什么旋风分离器处于低气体负荷下操作是不适宜的？维底为何须有良好的密封 6.广义流态化和疾义流态化的各自含义是什么？ 7.提高流化质量的常用措施有哪几种？何谓内生不稳定性？ 8.气力输送有哪些主要优点？ 183
提示: 对小颗粒, 欧根方程中的惯性项可以忽略, 且 11 1 2 3 ≈ − mf mf ψ ε ε 。 对于大颗粒, 欧根方程中的粘性项可以忽略, 且 14 1 3 ≈ ψε mf 。 第 五 章 思 考 题 1. 曳力系数是如何定义的? 它与哪些因素有关? 2. 斯托克斯定律区的沉降速度与各物理量的关系如何? 应用的前提是什么? 颗粒的加速段在什么条件下可忽略不计？ 3. 重力降尘室的气体处理量与哪些因素有关? 降尘室的高度是否影响气体处理量? 4. 评价旋风分离器性能的主要指标有哪两个? 5. 为什么旋风分离器处于低气体负荷下操作是不适宜的? 锥底为何须有良好的密封? 6. 广义流态化和狭义流态化的各自含义是什么? 7. 提高流化质量的常用措施有哪几种? 何谓内生不稳定性? 8. 气力输送有哪些主要优点? 183