化工原理典型例题题解

第4章 流体通过颗粒层的流动典型例题

例1：过滤机的最大生产能力

用一板框压滤机对悬浮液进行恒压过滤，过滤20分钟得滤液 20m 3 ，过滤饼不洗涤，拆装时间为15分钟，滤饼不可压缩，介质阻力可略。试求：

（1） 该机的生产能力，以 m 3

（滤液）/h 表示

(2)如果该机的过滤压力增加 20℅，该机的最大生产能力为多少 m 3（滤液）/h ？

解：（1）h m V Q D /3.346015

20203=?+=+=θθ （2）根据恒压过滤方程V 2=KA 2θ

2020202

2

2===θV KA 为了得到最大生产能力，则应 min 15==D f θθ

在原压力下对应的滤液量为 300152022=?==f opt KA V θ

33.17m V opt =

ΔP ’=1.2ΔP

V ∝ΔP 1/2

395.183.172.1m V opt =?=

h m V Q D f opt

/9.376015

1595.183max =?+=+=θθ 例2：滤饼的洗涤问题

采用板框压过滤机进行恒压过滤，操作1小时后，得滤液 15m 3 ，然后用2m 3

的清水在相同的压力下对滤饼进行横穿洗涤。假设清水的粘度与滤液的粘度相同。滤布阻力可略，试求：

（1） 洗涤时间

（2） 若不进行洗涤，继续恒压过滤1小时，可另得滤液多少 m 3 ？ 解：V 2=KA 2θ KA 2=152

采用横穿洗涤法，则有：

E

w d dV d dV ??? ??=??? ??θθ41 hr V KA V f w w 07.11521541224122=??=?=θ 或者 hr J f w 07.114

115222=??==θδθ

''22θKA V = ， 322.21215''m KA V =?==θ

32.6152.21m V =-=?

例3：操作压强对过滤机生产能力的影响

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 4m 3 （滤饼不可压缩，介质阻力可略）。若在一个周期内共用去辅助时间30分钟，求：

（1） 该机的生产能力

（2）若操作压强加倍，其它条件不变（物性、过滤面积、过滤时间与辅助时间），该机生产能力提高了多少？

解：滤饼不洗涤

（1） Q=4/（20+30）=0.08m 3/min

（2） K ∝ΔP

V ’∝ΔP 1/2

V ’=21/2V=1.414×4=5.65m 3

Q=5.65/50=0.113m 3/min

例4：在9.81×103Pa 的恒定压力差下过滤某种的悬浮液。悬浮液中固相为直径0.1mm 的球形颗粒，固相体积分率为10%，过滤时形成空隙率为60%的不可压缩滤饼。已知水的粘度为1.0×10-3Pa·s，过滤介质阻力可以忽略，试求：（1）每平方米过滤面积上获得1.5m 3滤液所需的过滤时间；（2）若将此过滤时间延长一倍，可再得滤液多少？

解：（1）过滤时间 已知过滤介质阻力可以忽略时的恒压过滤方程式为

单位面积上所得滤液量q =1.5m 3/m 2

过滤常数

对于不可压缩滤饼，s =0,常数，则