题目
有一浓度为9.3%的水悬浮液,周相的密度为2200kg/m3,于一小型过滤机中测得此悬浮液的滤饼常数K=1.1×104m2/(s.atm),滤饼的空隙率为40%。现用一台GP5-1.75型回转真空过滤机进行生产(此过滤机的转鼓直径为1.75m,长度为0.98m,过滤面积为5m²,浸入角度为120°),生产时采用的转速为每分钟0.5转,真空度为600mmHg,试求此过滤机的生产能力(以滤液量计)和滤饼厚度。假设滤饼不可压缩,过滤介质的阻力可忽略不计。
有一浓度为9.3%的水悬浮液,周相的密度为2200kg/m3,于一小型过滤机中测得此悬浮液的滤饼常数K=1.1×104m2/(s.atm),滤饼的空隙率为40%。现用一台GP5-1.75型回转真空过滤机进行生产(此过滤机的转鼓直径为1.75m,长度为0.98m,过滤面积为5m²,浸入角度为120°),生产时采用的转速为每分钟0.5转,真空度为600mmHg,试求此过滤机的生产能力(以滤液量计)和滤饼厚度。假设滤饼不可压缩,过滤介质的阻力可忽略不计。
题目解答
答案
参考答案:

解析
步骤 1:计算滤饼常数K的单位换算
滤饼常数K的单位为m²/(s.atm),需要将其换算为m²/s。已知1 atm = 101325 Pa,1 mmHg = 133.322 Pa,因此600 mmHg = 600 * 133.322 Pa = 79993.2 Pa。所以,K = 1.1×10⁴ m²/(s.atm) = 1.1×10⁴ m²/(s * 101325 Pa) = 1.0857×10⁻⁴ m²/s。
步骤 2:计算过滤机的生产能力
根据公式Q = 465 * A * √(k * m * y),其中A为过滤面积,k为滤饼常数,m为转速,y为浸入角度。代入已知数据,A = 5 m²,k = 1.0857×10⁻⁴ m²/s,m = 0.5 转/分钟,y = 120° = 2π/3 rad。计算得Q = 465 * 5 * √(1.0857×10⁻⁴ * 0.5 * 2π/3) = 12.5 m³/h。
步骤 3:计算滤饼厚度
根据公式v = Q / (60 * n),其中Q为生产能力,n为转速。代入已知数据,Q = 12.5 m³/h,n = 0.5 转/分钟。计算得v = 12.5 / (60 * 0.5) = 0.417 m。根据公式y * (1 - 0.4) * 2200 / [1000 + 2 * 0.4 * 100 + y * (1 - 0.4) * 2200] = 0.093,解得y = 0.08 m³/m³。根据公式V = V * Vm,其中V为滤饼体积,Vm为滤饼厚度。代入已知数据,V = 0.08 m³/m³,Vm = 0.417 m。计算得V = 0.08 * 0.417 = 0.0333 m³。根据公式S = V / S,其中S为滤饼厚度。代入已知数据,V = 0.0333 m³,S = 5 m²。计算得S = 0.0333 / 5 = 0.0067 m。
滤饼常数K的单位为m²/(s.atm),需要将其换算为m²/s。已知1 atm = 101325 Pa,1 mmHg = 133.322 Pa,因此600 mmHg = 600 * 133.322 Pa = 79993.2 Pa。所以,K = 1.1×10⁴ m²/(s.atm) = 1.1×10⁴ m²/(s * 101325 Pa) = 1.0857×10⁻⁴ m²/s。
步骤 2:计算过滤机的生产能力
根据公式Q = 465 * A * √(k * m * y),其中A为过滤面积,k为滤饼常数,m为转速,y为浸入角度。代入已知数据,A = 5 m²,k = 1.0857×10⁻⁴ m²/s,m = 0.5 转/分钟,y = 120° = 2π/3 rad。计算得Q = 465 * 5 * √(1.0857×10⁻⁴ * 0.5 * 2π/3) = 12.5 m³/h。
步骤 3:计算滤饼厚度
根据公式v = Q / (60 * n),其中Q为生产能力,n为转速。代入已知数据,Q = 12.5 m³/h,n = 0.5 转/分钟。计算得v = 12.5 / (60 * 0.5) = 0.417 m。根据公式y * (1 - 0.4) * 2200 / [1000 + 2 * 0.4 * 100 + y * (1 - 0.4) * 2200] = 0.093,解得y = 0.08 m³/m³。根据公式V = V * Vm,其中V为滤饼体积,Vm为滤饼厚度。代入已知数据,V = 0.08 m³/m³,Vm = 0.417 m。计算得V = 0.08 * 0.417 = 0.0333 m³。根据公式S = V / S,其中S为滤饼厚度。代入已知数据,V = 0.0333 m³,S = 5 m²。计算得S = 0.0333 / 5 = 0.0067 m。