题目
7.15某固定床反应器,内径为3m,填料层高度为4m,填料为直径5 mm-|||-的球形颗粒,密度为 /(m)^3, 反应器内填料的总质量为 .2times (10)^4kg 已知通-|||-过固定床的气体流量为 .03(m)^3/s, 平均密度为 /(m)^3, 黏度为 .017times (10)^-3Pa-|||-s,求气体通过固定床的压力降。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算颗粒床层的体积
反应器内径为3m，填料层高度为4m，因此颗粒床层的体积为：
${V}_{bed} = \pi \times (\frac{3}{2})^2 \times 4 = 28.26{m}^{3}$
步骤 2：计算填料的体积
反应器内填料的总质量为 $3.2\times {10}^{4}kg$，填料的密度为 $2000kg/{m}^{3}$，因此填料的体积为：
${V}_{particles} = \frac{3.2\times {10}^{4}}{2000} = 16{m}^{3}$
步骤 3：计算床层的空隙率
床层的空隙率为：
$e = \frac{{V}_{bed} - {V}_{particles}}{{V}_{bed}} = \frac{28.26 - 16}{28.26} = 0.43$
步骤 4：计算颗粒的比表面积
颗粒的比表面积为：
$a = \frac{6}{5\times {10}^{-3}} = 1.2\times {10}^{3}{m}^{2}/{m}^{3}$
步骤 5：计算气体通过颗粒床层的流速
气体通过颗粒床层的流速为：
$u = \frac{0.03}{\pi \times {1.5}^{2}} = 0.0042m/s$
步骤 6：计算气体通过床层的压力降
根据公式(7.3.11)，气体通过床层的压力降为：
$\Delta P = \frac{16\mu u}{e^3 a} = \frac{16 \times 0.017 \times {10}^{-3} \times 0.0042}{0.43^3 \times 1.2 \times {10}^{3}} = 8.4Pa$
反应器内径为3m，填料层高度为4m，因此颗粒床层的体积为：
${V}_{bed} = \pi \times (\frac{3}{2})^2 \times 4 = 28.26{m}^{3}$
步骤 2：计算填料的体积
反应器内填料的总质量为 $3.2\times {10}^{4}kg$，填料的密度为 $2000kg/{m}^{3}$，因此填料的体积为：
${V}_{particles} = \frac{3.2\times {10}^{4}}{2000} = 16{m}^{3}$
步骤 3：计算床层的空隙率
床层的空隙率为：
$e = \frac{{V}_{bed} - {V}_{particles}}{{V}_{bed}} = \frac{28.26 - 16}{28.26} = 0.43$
步骤 4：计算颗粒的比表面积
颗粒的比表面积为：
$a = \frac{6}{5\times {10}^{-3}} = 1.2\times {10}^{3}{m}^{2}/{m}^{3}$
步骤 5：计算气体通过颗粒床层的流速
气体通过颗粒床层的流速为：
$u = \frac{0.03}{\pi \times {1.5}^{2}} = 0.0042m/s$
步骤 6：计算气体通过床层的压力降
根据公式(7.3.11)，气体通过床层的压力降为：
$\Delta P = \frac{16\mu u}{e^3 a} = \frac{16 \times 0.017 \times {10}^{-3} \times 0.0042}{0.43^3 \times 1.2 \times {10}^{3}} = 8.4Pa$