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2．用降尘室除去气体中的固体杂质，降尘室长5 m，宽5 m，高4.2 m，固体杂质为球形颗粒，密度为3000 kg/m3。气体的处理量为3000（标准）m3/h。试求理论上能完全除去的最小颗粒直径。
（1）若操作在20 ℃下进行，操作条件下的气体密度为1.06 kg/m3，黏度为1.8×10-5 Pa?s。 （2）若操作在420 ℃下进行，操作条件下的气体密度为0.5 kg/m3，黏度为3.3×10-5 Pa?s。 解：（1）在降尘室内能够完全沉降下来的最小颗粒的沉降速度为： ut?qv,sbl3000??273?20273ms?0.03577ms
3600?5?5 设沉降在斯托克斯区，则：
2 ut?0.03577?d(?s??)g
18? d?18?ut18?1.8?10?5?0.03577??1.985?10?5m?19.85μm
(?s??)g(3000?1.06)?9.81 核算流型：
1.985?10?5?0.03577?1.06 Ret???0.0418?1
?1.8?10?5原设滞流区正确，能够完全除去的最小颗粒直径为1.985×10-5 m。
（2）计算过程与（1）相同。完全能够沉降下来的最小颗粒的沉降速度为： ut?dut?qv,sbl3000??273?420273ms?0.0846ms
3600?5?5 设沉降在斯托克斯区，则： d?18?ut18?3.3?10?5?0.0846??4.132?10?5m?41.32μm
(?s??)g(3000?0.5)?9.81 核算流型：
4.132?10?5?0.0846?0.5 Ret???0.0529?1
?3.3?10?5 原设滞流区正确，能够完全除去的最小颗粒直径为4.132×10-5 m。
3．对2题中的降尘室与含尘气体，在427 ℃下操作，若需除去的最小颗粒粒径为10 μm，试确定降尘室内隔板的间距及层数。
解：取隔板间距为h，令
L?h
uut 则 h?dut?Lut （1） u3000273?427qv,s3600?273?ms?0.1017ms u?bH5?4.210 μm尘粒的沉降速度
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d2??s???g?10?10?6???3000?0.5??9.81?ms?4.954?10?3ms ut??518?18?3.31?102由（1）式计算h
5?4.954?10?3m?0.244m
0.1017H4.2层数n???17.2取18层
h0.244H4.2h??m?0.233m 1818 核算颗粒沉降雷诺数：
∴ h?10?10?6?4.954?10?4?0.5 Ret???7.5?10?4?1 ?5?3.3?10 核算流体流型：
dut?2bh2?5?0.233)u??0.1017?0.5deu?b?h5.233 Re????686?2100 ??3.3?10?5(10．板框压滤机过滤某种水悬浮液，已知框的长×宽×高为810 mm×810 mm×42 mm，总
框数为10，滤饼体积与滤液体积比为?=0.1，过滤10 min，得滤液量为1.31 m3，再过滤10 min，共得滤液量为1.905 m3，试求（1）滤框充满滤饼时所需过滤时间；（2）若洗涤与辅助时间共45 min，求该装置的生产能力(以得到的滤饼体积计)。 解：（1）过滤面积A?0.812?2?10?13.122m2 由恒压过滤方程式求过滤常数
1.312?2?1.31Ve?13.1222?10?60K 1.9052?2?1.905Ve?13.1222?20?60K
联立解出Ve?0.1376m3，K?2.010?10?5m2/s 恒压过滤方程式为V2?0.2752V?3461?10?3?
Vc?0.81?0.81?0.042?10m3?0.2756m3
Vc?2.756m3 v代入恒压过滤方程式求过滤时间
V????2.7562?0.2752?2.756?/?3.461?10?3?s?2414s?40.23min
（2）生产能力
Q?Vc???w??D?0.2756m3/s?4.823?10?5m3/s?0.206m3/h
2414?45?6011．在67?10Pa压力下对硅藻土在水中的悬浮液进行过滤试验，测得过滤常数
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K=5×10-5 m2/s，qe=0.01 m3/m2，滤饼体积与滤液体积之比υ=0.08。现拟用有38个框的BMY50/810-25型板框压滤机在134?103Pa压力下过滤上述悬浮液。试求：（1）过滤至滤框内部全部充满滤渣所需的时间；（2）过滤完毕以相当于滤液量1/10的清水洗涤滤饼，求洗涤时间；（3）若每次卸渣、重装等全部辅助操作共需15 min，求过滤机的生产能力（m3滤液/h）。
解：（1）硅藻土，s?0.01，可按不可压缩滤饼处理
K?2k?p，qe与?p无关
?p?134?103Pa时，K?1?10?4m2/s，qe?0.01m3/m2
Vc?0.812?0.025?38m3?0.6233m3，A?38?2?0.812m2?49.86m2
Vc0.623337.79132?m?7.791m3，q?m/m?0.1563m3/m2 v0.0849.86代入恒压过滤方程式求过滤时间
0.15632?2?0.01?0.1563?10?4? ??275.6s
（2）洗涤
V?Vw?0.1V?0.7791m3
1?dV?KA2KA10?4?49.86?dV???m3s?3.748?10?3m3s???????d??W4?d??E8?V?Ve?8?q?qe?8??0.1563?0.01?0.7791?dV?s?207.9s ?W?VW/????d??W0.003748（3）生产能力
Q?V???W??D?7.7913m3/h?20.27m3/h
?275.6?207.9?15?60?/36007．在一传热面积为25 m2的单程管壳式换热器中，用水冷却某种有机溶液。冷却水的流量为28 000kg/h，其温度由25 ℃升至38 ℃，平均比热容为4.17 kJ/(kg·℃)。有机溶液的温度由110 ℃降至65 ℃，平均比热容为1.72 kJ/(kg·℃)。两流体在换热器中呈逆流流动。设换热器的热损失可忽略，试核算该换热器的总传热系数并计算该有机溶液的处理量。
解：Cp,c?4.17 kJ/(kg·℃) Q?WcCp,c(t2?t1) ?28000?4.17?103??38?25?W?4.22?105W 3600求?tm
有机物 110 → 65 水 38 ← 25
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———————————————— ?t 72 40 ?tm?72?40?C?54.4?C
72ln40 K?
Q4.22?105Wh?K?kgs?5.452kgs?1.963?104kgh3cph?T1?T2?1.72?10??110?65?4.22?105W?m2??C??310.3W?m2??C?
25?54.4
12．在一单程管壳式换热器中，管外热水被管内冷水所冷却。已知换热器的传热面积为5 m2，总传热系数为1 400 W/(m2·℃)；热水的初温为100 ℃，流量为5 000 kg/h；冷水的初温为20 ℃，流量为10 000 kg/h。试计算热水和冷水的出口温度及传热量。设水的平均比热容为4.18 kJ/(kg·℃)，热损失可忽略不计。 解： Whcph? Wccpc? CR?5000?4.18?103W?C?5806W?C 360010000?4.18?103W?C?11611W?C 3600Cmin5805.6??0.5 Cmax11611 (NTU)min?查图得
KA1400?5??1.21 Cmin5805.6??0.575
传热量 Q??Cmin(T1?t1)
?0.575?5805.6??100?20?W?2.67?105W ??T1?T2100?T2??0.575 T1?t1100?20解出 T2?54℃ CR?t2?t1t?20?2?0.5
T1?T2100?54解出 t2?43℃
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