题目
若分别采用下列各项措施,试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化。已知滤布阻力可以忽略,滤饼不可压缩。 (1) 转筒尺寸按比例增大50%。 (2) 转筒浸没度增大50%。 (3) 操作真空度增大50%。 (4) 转速增大50%。 (5) 滤浆中固相体积分数由10%增稠至15%,已知滤饼中固相体积分数为60%。 (6) 升温,使滤液黏度减小50%。再分析上述各项措施的可行性。
若分别采用下列各项措施,试分析转筒过滤机的生产能力将如何变化。已知滤布阻力可以忽略,滤饼不可压缩。
(1) 转筒尺寸按比例增大50%。
(2) 转筒浸没度增大50%。
(3) 操作真空度增大50%。
(4) 转速增大50%。
(5) 滤浆中固相体积分数由10%增稠至15%,已知滤饼中固相体积分数为60%。
(6) 升温,使滤液黏度减小50%。再分析上述各项措施的可行性。
(1) 转筒尺寸按比例增大50%。
(2) 转筒浸没度增大50%。
(3) 操作真空度增大50%。
(4) 转速增大50%。
(5) 滤浆中固相体积分数由10%增稠至15%,已知滤饼中固相体积分数为60%。
(6) 升温,使滤液黏度减小50%。再分析上述各项措施的可行性。
题目解答
答案
忽略滤布阻力,滤饼不可压缩则,转筒过滤机的生产能力为
其中A=πDL 则
(1) 转简尺寸按比例增加50%,则
(2) 转简浸没度增加50%,则
(3) 操作真空度增加50%,则
(4) 转速增加50%,则
(5) 滤浆固相体积分数由10%增至15%,滤饼中同相体积分数60%,现设每获得1m3滤液所形成的滤饼体积为υm3,则其中固相质量υ×0.6×ρskg,水质量(1-0.6)×υ×1000kg,而溶液的同体质量分数为0.01,所以有
解得 同理可得 所以
(6) 滤液黏度减小50%,则
其中A=πDL 则
(1) 转简尺寸按比例增加50%,则
(2) 转简浸没度增加50%,则
(3) 操作真空度增加50%,则
(4) 转速增加50%,则
(5) 滤浆固相体积分数由10%增至15%,滤饼中同相体积分数60%,现设每获得1m3滤液所形成的滤饼体积为υm3,则其中固相质量υ×0.6×ρskg,水质量(1-0.6)×υ×1000kg,而溶液的同体质量分数为0.01,所以有
解得 同理可得 所以
(6) 滤液黏度减小50%,则
解析
本题考察转筒过滤机生产能力的影响因素,需结合过滤基本原理分析各参数变化对产量的影响。关键点在于理解过滤速率公式中各变量的依赖关系,尤其注意题目条件:滤布阻力忽略、滤饼不可压缩。核心公式为:
$Q \propto \frac{A \theta n \Delta P}{\eta}$
其中:
- $A = \pi D L$(过滤面积,与转筒尺寸相关)
- $\theta$(浸没度)
- $n$(转速)
- $\Delta P$(真空度)
- $\eta$(滤液黏度)
(1) 转筒尺寸按比例增大50%
- 过滤面积 $A = \pi D L$,若 $D$ 和 $L$ 均增大50%(变为1.5倍),则 $A \propto (1.5D)(1.5L) = 2.25DL$。
- 结论:生产能力增大125%(变为2.25倍)。
(2) 转筒浸没度增大50%
- 浸没度 $\theta$ 增大50%(变为1.5倍),直接与生产能力成正比。
- 结论:生产能力增大50%。
(3) 操作真空度增大50%
- 真空度 $\Delta P$ 增大50%(变为1.5倍),与生产能力成正比。
- 结论:生产能力增大50%。
(4) 转速增大50%
- 转速 $n$ 增大50%(变为1.5倍),与生产能力成正比。
- 结论:生产能力增大50%。
(5) 滤浆固相体积分数增稠
- 设每获得1m³滤液形成的滤饼体积为 $\upsilon$,固相质量平衡关系为:
$\upsilon \cdot 0.6 \cdot \rho_s = 0.1 \cdot \left[ \upsilon \cdot 0.4 \cdot \rho_l + \text{滤液中水质量} \right]$
解得 $\upsilon \propto \frac{\phi_s}{1 - \phi_s}$($\phi_s$为固相体积分数)。 - 固相分数从10%增至15%,$\upsilon$增大,导致单位时间形成的滤液量减少。
- 结论:生产能力约下降20.7%。
(6) 滤液黏度减小50%
- 黏度 $\eta$ 减半(变为0.5倍),与生产能力成反比。
- 结论:生产能力增大100%(变为2倍)。