K??K?p?600?133.32
（m/s） ?162/3600??0.02454?p1.5?9.81?1010.5Q?AK??n?2?0.0245???0.0165( m3/s) = 59.4(m3/h) （6分）
36033、（16分）：
某悬浮液在一板框过滤机中进行恒压过滤。过滤面积为4 m2，操作压差为1.5×105Pa，过滤常数K = 0.04 m2/s，一个操作循环中，辅助时间为1000s，滤饼不洗涤。假设滤饼不可压缩，过滤介质阻力可忽略。试求： （1）该机的最大生产能力。
（2）有一转筒真空过滤机，过滤面积为4 m2，转速为0.003转/秒，浸没度为0.3。若要求此转筒真空过滤机达到板框过滤机的最大生产能力，则此过滤机的真空度为多少？ 解：（1）τ=τD时，生产能力最大。
V2 = KA2τ= 0.04×42×1000 = 640 V = 25.298 (m3)
Qmax?V25.298??0.01265（m3/s）= 45.54（m3/h） （8分）
???D?1000?1000?（2） Q?AK真?n?Qmax
K真K真K板1?Q?1?0.01265???max????0.01111 ( m2/s) ??4?0.3?0.003?A??n???p真?p板K真K板
22
?p真??p板?1.5?105?0.01111?41662.5 (Pa) (真空度) （8分）
0.0434用板框过滤机过滤某悬浮液。一个操作周期内过滤20分钟后，共得滤液4m3。（滤饼不可压缩，介质阻力忽略不计，滤饼不洗涤）。若在一个操作周期内共用去辅助时间为30分钟。求： 该机的生产能力；
若操作压力加倍，其它条件不变（物性、过滤面积、过滤与辅助时间不变），该机的生产能力提高了多少？
现改用回转真空过滤机，其转速为1转/min，若生产能力与（1）相同，则其在一个周期内所得滤液量为多少？ （1）生产能力：Q?V4?60??4.8（m3/h）
???D20?30（2） V2 = KA2τ V′2 = K′A2τ
2?p1?sK? ∵ 滤饼不可压缩 ∴ s = 0
?r?C2K??p??V????2 ∴ ???VK?p?? 31
V??2V?2?4.8?6.79（m3/h）
生产能力提高
6.79?4.8?100%?41.4%
4.8（3） Q?VV ?T1n
V?Q11?4.8??0.08m3 n6035用一过滤面积为25m2的板框压滤机在1.5kgf/cm2的表压下，对某悬浮液进行恒压过
滤，在该操作条件下的过滤常数K = 1.5×10-5m2/s，滤饼与滤液体积之比C = 0.12m3/m3，装卸时间需30min，滤饼不可压缩，过滤介质阻力可忽略不计。 （1）求过滤36min后所得的滤液量；
（2）若用滤液量的10%（体积百分比）的洗水，在相同压力下对滤饼进行横穿洗涤，洗水粘度近似与滤液粘度相等，求在一个最佳过滤周期内所获得的滤饼体积。 解：（1） V2 = KA2τ
V?KA2??1.5?10?5?252?36?60?4.5（m3） （5分）
（2） 最佳过滤周期时： τ+τ
W =τD
VW1?dV?1KA2KA2V2??? ??????W4?d??E42V8VKA2?W8V?VW8V?0.1V0.8V2 ???222KAKAKAV20.8V21.8V2KA22???D ??D V??D 2221.8KAKAKA1.5?10?5?252?30?60V??3.062( m3)
1.8V滤饼 = CV = 0.12×3.062 = 0.367（m3） （10分）
36拟用一板框过滤机处理某一悬浮液，滤饼与滤液体积之比C = 0.04m3/m3。在1.5atm的操作压力下，过滤常数K = 2.73×10-5m2/s，过滤介质阻力可忽略不计，滤饼不可压缩。
（1）若要求过滤1h获取0.41 m3的滤饼，试求所需的过滤面积；
（2）若选用板框长×宽的规格为0.81×0.81 m2，试确定框数及框的厚度；
（3）若滤饼不需洗涤，拆装时间需45min，试求为使上述板框过滤机生产能力达到最大时，其操作压力应提高至多少？ 解：（1） C?V滤饼V V?V滤饼C?0.41?10.25( m3) 0.04?32.7（m） （4分）
V2 = KA2τ A?VK??10.252.73?10?3600?5（2） A = n×2×0.81×0.81
32
n?32.7?25
2?0.81?0.810.41?0.025（m） （5分）
25?0.81?0.81D = 45min
V滤饼 = n×0.81×0.81×δ
??（3）若获得最大生产能力，必须满足： τ′=τV2 = KA2τ= K′A2τ′
2?p?p??K?? ∴ ? ? ∵ K?r??C?p??K???p???p?60?1.5??2（atm） （6分） ??4537有一板框过滤机，在一定压力下过滤某种悬浮液。当滤渣完全充满滤框时的滤液量为10 m3，过滤时间为1h。随后在相同压力下，用10%滤液量的清水（物性可视为和滤液相同）洗涤，每次拆装需时间8min，且已知在这一操作中Ve = 1.5 m3。 （1）求该机的生产能力，以m3（滤液）/h表示。
（2）如果该机的每一个滤框厚度减半，长宽不变，而框数加倍，仍用同样的滤布，洗涤水量不变，但拆装时间增为15min。试问：在同样操作条件下进行上述过滤，则生产能力将变为多少m3（滤液）/h？
（过滤基本方程：V2 +2VVe = KA2τ） 解：（1）由恒压过滤方程： V2 +2VVe = KA2τ
KA?2V2?2VVe?102?2?10?1.5??130（m3/h）
11?dV?1KA2130?dV???1.413 ?????????d??W4?d??E42?V?Ve?8??10?1.5? ?W?VW0.1?10?dV??0.708（h） ???d?1.413??W Q?V???W??D?10?5.43（m3/h） （7分）
1?0.708?860（2） 条件改变后：V′= V A′= 2A Ve′= 2Ve
KA′2 = K(2A)2 = 4KA2 = 4×130 = 520（m3/h）
1?dV??1KA?2520?dV????5 ??????????????d?4d?42V?V8?10?2?1.5??W??Ee
??VW???W0.1?10?dV???0.2（h） ??5?d??W
V?2?2V?Ve?102?2?10??2?1.5??????0.308（h） 2520KA?33
Q?V?10??13.2（m3/h） （8分）
????????W0.308?0.2?1560D38拟用一板框过滤机在3kgf/cm2的压差下过滤某悬浮液。已知过滤常数K = 7×
10-5m2/s，qe = 0.015m3/m2，现要求每一操作周期得到10 m3滤液，过滤时间为0.5h，设滤饼不可压缩，且滤饼与滤液体积比C = 0.03 m3/m3。 试问：（1）需要多大的过滤面积；
（2）如操作压差提高至6 kgf/cm2，现有一台板框过滤机，每一个框的尺寸为635×635×25（长×宽×厚，单位为mm），若要求每个过滤周期得到的滤液量仍为10 m3，过滤时间不得超过0.5h，则至少需用多少个框才能满足要求？ 解：（1）恒压过滤方程：q2 +2q qe = Kτ q2 +2×0.015q - 7×10-5×0.5×3600 = 0
q2 +0.03q – 0.126 = 0 q = 0.3403 m3/m2 A = V / q = 10 / 0.3403 = 29.39 m2
（2）新工况：K′= K（Δp′/Δp）= 7×10-5×6 / 3 = 1.4×10-4 一个周期得10 m3滤液，可得滤饼量为10×0.03 = 0.3 m3 每个框可装滤饼量为0.635×0.635×0.025 = 0.01008 m3 所需框数为0.3 / 0.01008 = 29.76个，取框数为30个 从过滤面积来看： q′2 +2q′qe = K′τ
q′2 +2×0.015q – 1.4×10-4×0.5×3600 = 0
q′2 +0.03q′– 0.252 = 0 q = 0.4872 m3/m2 A = V / q = 10 / 0.4872 = 20.53 m2
每个框的过滤面积为：0.635×0.635 = 0.80645m2 所需框数：20.53 / 0.80645 = 25.5个
综合考虑应取30个框，总过滤面积为：A = 30×0.80645 = 24.2 m2 q = 10 / 24.2 = 0.4132 q2 +2q qe = K′τ′
τ′=（q2 +2q qe）/ K′=（0.41322 + 2×0.015×0.4132）/ 1.4×10-4 τ′= 1308.1s = 21.8min
40. （15分）某流化床燃烧炉直径为1m。操作中测得底部和顶部压强差为425mmH2O，距底0.3m处与底部的压强差为150mmH2O，通过床层的气体量为848m3/h，气体（操作条件下）的密度为1.165kg/ m3 ，粘度为2.084×10-6kg·s/m2 。颗粒密度为1250 kg/ m3 ，堆积密度为645 kg/ m3 ，试计算： （1）床层中颗粒物料的藏量及床层高度。 （2）操作状况下床层的空隙率和膨胀比。 气流带走的最大颗粒直径。 解：（1）固定床阶段： ?mf??堆积645??0.516 ?p1250?p?Lmf?1??mf????p???g
Lmf??p0.425?1000?9.81??0.702（m）
?1??mf????p???g?1?0.516???1250?1.165?堆积
物料藏量 m = ρ
·V = 645·A·Lmf = 645×(3.14/4)×12×0.702 = 355.4（kg）
流化床阶段： ?p?L?1?????p??g ?p??L??1?????p??g
????L?p?p425?0.3??0.85（m） （5分） L?L????p?150L??p?
34
（2） ??1??p0.425?1000?9.81?1??0.6
L???p???g0.85??1250?1.165??9.81L1??mf0.85R????1.2 （5分）
Lmf1??0.702（3） u?4V4?848/3600??0.3（m/s） ?D23.14?12 ut = u 设 Rep < 2
ut?2??p???gdp18? μ= 2.084×10-6×9.81 = 2.044×10-5 （N s/m2）
d2pmax18?ut18?2.044?10?5?0.3???9.01?10?9 dpmax = 95μm ??p???g?1250?1.165??9.81校核雷诺数：Rep?dput??96?10?6?0.3?1.165??1.64?2 成立 （5分） ?52.044?1041．（20分）某厂在单壳程单管程列管换热器中，用饱和水蒸气将空气从10℃加热到90℃，该换热器由38根ф25×2.5mm，长1.5m的钢管所构成，空气在管内作湍流流动，其流量为740kg/h，比热为1.005kJ/kg·℃；饱和水蒸气在管间冷凝。已知操作条件下空气的对流传热系数为74 W/m2·℃，水蒸气的冷凝传热系数为10000 W/m2·℃，管壁及垢层热阻可忽略不计，试确定：
（1）所需饱和水蒸气的温度；
（2）若将空气量增加25％通过原换热器，在空气进口温度和饱和水蒸气温度不变情况下，空气能加热到多少度？（设在本题条件下空气温度有所改变时，其物性参数视为不变） 解：
（1） Q = m2Cp2（t2 – t1）= KoAoΔtm
Q?740?1.005?103??90?10??16.527（kW） 3600????1?25??1????58.85（W/(m2℃)）
?1000074?20?
?1doKo?1?????o?idiAo = πdoLn = 3.14×0.025×1.5×38 = 4.4745（m2）
Q16.527?103?tm???62.76（℃）
KoAo58.85?4.4745
?tm??t2?t1?lnT?t1?62.76
T?t2
lnT?t190?10T?t1??1.2747 ?3.58
T?t262.76T?t2T – 10 = 3.58×（T - 90） T = 121℃ （10分）
35