非均相體分離PPT課件

1、混合物 均相混合物 非均相混合物 物系內(nèi)部各處物料性質(zhì)均勻性質(zhì)均勻而且不存在相界面的混合物。 例如：互溶溶液、混合氣體 物系內(nèi)部有隔開兩相的界面存在且界面兩側(cè)的物料性質(zhì)截然不同物料性質(zhì)截然不同的混合物。例如固體顆粒和氣體構(gòu)成的含塵氣體固體顆粒和液體構(gòu)成的懸浮液 不互溶液體構(gòu)成的乳濁液 液體顆粒和氣體構(gòu)成的含霧氣體第1頁/共79頁非均相物系 分散相 分散物質(zhì) 處于分散狀態(tài)的物質(zhì) 如：分散于流體中的固體顆粒、液滴或氣泡 連續(xù)相分散相介質(zhì) 包圍著分散相物質(zhì)且處于連續(xù)狀態(tài)的流體 如：氣態(tài)非均相物系中的氣體 液態(tài)非均相物系中的連續(xù)液體 分離機械分離 沉降 過濾 不同的物理性質(zhì) 連續(xù)相與分散相發(fā)生相對運動

2、的方式 分散相和連續(xù)相 第2頁/共79頁第一節(jié) 沉降過程一、重力沉降 沉降：在某種力場中利用分散相和連續(xù)相之間的密度差異 ，使之發(fā)生相對運動而實現(xiàn)分離的操作過程。 作用力 重力 慣性離心力 重力 沉降離心沉降 第3頁/共79頁1、重力沉降速度、重力沉降速度 1）球形顆粒的自由沉降）球形顆粒的自由沉降 浮力浮力 Fb 曳力曳力 FD 質(zhì)量力質(zhì)量力 Fc 顆粒在流體中沉降時受力 63gds63gdAutD22 0 DbcFFF合外力合外力第4頁/共79頁重力 gdFsc36浮力 gdFb36 而阻力隨著顆粒與流體間的相對運動速度而變，可仿照流體流動阻力的計算式寫為 ：22uAFD24dA對球形顆粒

3、 2422udFD第5頁/共79頁adudgdgdss3223362466（a）顆粒開始沉降的瞬間，速度u=0，因此阻力Fd=0，amax 顆粒開始沉降后，u Fd ；u ut 時，a=0 。等速階段中顆粒相對于流體的運動速度ut 稱為沉降速度。當a=0 時，u=ut，代入（a）式024662233tsudgdgd 3)(4stdgu沉降速度表達式第6頁/共79頁2）阻力系數(shù)）阻力系數(shù) 通過因次分析法得知，值是顆粒與流體相對運動時的雷諾數(shù) Ret 的函數(shù)。 對于球形顆粒的曲線，按Ret 值大致分為三個區(qū)： a) 滯流區(qū)或托斯克斯滯流區(qū)或托斯克斯(stokes)定律區(qū)（定律區(qū)（10 4Ret1）

4、 tRe24182gdust斯托克斯公式第7頁/共79頁6 . 0Re5 .18t6 . 0Re269. 0tgdust艾倫公式 c) 滯流區(qū)或牛頓定律區(qū)（滯流區(qū)或牛頓定律區(qū)（Nuton）（）（103Ret 2105） 44. 0gdust74. 1牛頓公式 b) 過渡區(qū)或艾倫定律區(qū)（過渡區(qū)或艾倫定律區(qū)（Allen）（）（1Ret103） 第8頁/共79頁3）影響沉降速度的因素）影響沉降速度的因素 a）顆粒的體積濃度顆粒的體積濃度 在各種沉降速度關(guān)系式中，當顆粒的體積濃度小于0.2%時，理論計算值的偏差在1%以內(nèi)，但當顆粒濃度較高時，由于顆粒間相互作用明顯，便發(fā)生干擾沉降，自由沉降的公式不再適

5、用。b）器壁效應器壁效應 當器壁尺寸遠遠大于顆粒尺寸時，（例如在100倍以上）容器效應可忽略，否則需加以考慮。Dduutt1 . 21 第9頁/共79頁c）顆粒形狀的影響顆粒形狀的影響球形度psSS顆粒形狀與球形的差異愈大，球形度s值愈低。對于非球形顆粒： 雷諾準數(shù) Ret中的直徑要用當量直徑de代替：peVd3636PeVd對于球形顆粒，s=1 顆粒的球形度愈小，對應于同一Ret值的阻力系數(shù)愈大； s值對的影響在滯流區(qū)并不顯著，隨著Ret的增大，這 種影響變大。第10頁/共79頁4）沉降速度的計算）沉降速度的計算 a）試差法試差法 方法假設(shè)沉降屬于層流區(qū) 182gdustut dutReRe

6、t Ret1 ut為所求Ret1 艾倫公式求ut判斷公式適用為止 b) 摩擦數(shù)群法摩擦數(shù)群法 34stgdu由得234tsudg第11頁/共79頁22222Retudt 23234Regdst32gdks令3234Rekt 因是Ret的函數(shù)，Ret2必然也是Ret的函數(shù)，Ret曲線便可轉(zhuǎn)化成 Ret2Ret曲線。 計算計算ut：先由已知數(shù)據(jù)算出Ret2的值，再由Ret2Ret曲線查得Ret值，最后由Ret反算ut 。duttRe第12頁/共79頁計算顆粒的直徑計算顆粒的直徑d ：1) 令與Ret-1相乘， 2213)(4Retstug2) 將Ret-1Ret關(guān)系繪成曲線 ，由Ret-1值查得R

7、et的值；ttudRe判別流型判別流型 182gdust2318Regdst3) 再根據(jù)沉降速度ut值計算d。 當當Ret=1 時，時，K=2.62，為斯托克斯區(qū)的上限為斯托克斯區(qū)的上限 牛頓定律區(qū)的下限牛頓定律區(qū)的下限K值為值為69.1 。 第13頁/共79頁2、重力沉降設(shè)備氣氣體體 氣氣體體進進口口 出出口口 集集灰灰斗斗 降降塵塵室室 L B 氣氣體體 u H ut 顆顆粒粒在在降降塵塵室室中中的的運運動動 1）降塵室降塵室降塵室的生產(chǎn)能力降塵室的生產(chǎn)能力 降塵室的生產(chǎn)能力是指降塵室的生產(chǎn)能力是指降降塵室所處理的含塵氣體的體積塵室所處理的含塵氣體的體積流量流量，用用Vs表示，表示，m3/

8、s。 降塵室內(nèi)的降塵室內(nèi)的顆粒顆粒運動運動 以速度u隨氣體流動 以速度ut作沉降運動第14頁/共79頁 顆粒在降塵室的停留時間 ul 顆粒沉降到室底所需的時間 ttuHt 為了滿足除塵要求 tuHul降塵室使顆粒沉降的條件HbVusssVlHbHbVltsuHVlHbtsbluV 降塵室的生產(chǎn)能力 降塵室的生產(chǎn)能力只與降塵室的沉降面積bl和顆粒的沉降速度ut有關(guān)，而與降塵室的高度無關(guān)。 第15頁/共79頁降塵室的計算降塵室的計算 降塵室的計算 設(shè)計型操作型已知氣體處理量和除塵要求， 求降塵室的大小求降塵室的大小 用已知尺寸的降塵室處理一定量含塵氣體時，計算: 可以完全除掉的最小顆粒的尺寸可以完

9、全除掉的最小顆粒的尺寸 要求完全除去直徑要求完全除去直徑d dp p的塵粒時所的塵粒時所 能處理的氣體流量能處理的氣體流量降塵室的特點 結(jié)構(gòu)簡單，但設(shè)備龐大、效率低，結(jié)構(gòu)簡單，但設(shè)備龐大、效率低，只適用于分離粗顆粒只適用于分離粗顆粒-直徑直徑75 75 m mm m以上的顆粒，或作為預分離設(shè)備。以上的顆粒，或作為預分離設(shè)備。第16頁/共79頁2）沉降槽）沉降槽 加料加料清液溢流清液溢流水平水平清液清液擋板擋板 耙耙 稠漿稠漿 連續(xù)式沉降槽第17頁/共79頁二、離心沉降離心沉降：離心沉降：依靠慣性離心力的作用而實現(xiàn)的沉降過程 適于分離兩相密度差較小，顆粒粒度較細的非均相物系。 慣性離心力場與重力

10、場的區(qū)別 重力場離心力場力場強度重力加速度gut2/R 方向指向地心 沿旋轉(zhuǎn)半徑從中心指向外周 Fg=mg RumFtC2作用力 第18頁/共79頁一、離心沉降速度1、離心沉降速度ur A B ur r1 O C r2 r u u 顆粒在旋轉(zhuǎn)流場中的運動慣性離心力=Rudts236向心力=Rudt236阻力= 2422rud三力達到平衡，則：Rudts236Rudt23602422rud第19頁/共79頁 平衡時顆粒在徑向上相對于流體的運動速度ur便是此位置上的離心沉降速度。Rudutsr342v 離心加速度離心加速度ac= 2r=ut2/r不是常量不是常量v 沉降過程沒有勻速段，但在小顆粒沉

11、降時，加速度很沉降過程沒有勻速段，但在小顆粒沉降時，加速度很小，可近似作為勻速沉降處理小，可近似作為勻速沉降處理第20頁/共79頁2、離心沉降速度與重力沉降速度的比較、離心沉降速度與重力沉降速度的比較 表達式：重力沉降速度公式中的重力加速度改為離心加速度數(shù)值：重力沉降速度基本上為定值 離心沉降速度為絕對速度在徑向上的分量，隨顆粒在 離心力場中的位置而變。 對照重力場34gdustRudutsr342離心沉降速度第21頁/共79頁阻力系數(shù) ：層流時eR24RudRdadutsscs同一顆粒在同一種介質(zhì)中的離心沉降速度與重力沉降速度的比值為 ：Kc：粒子所在位置上的慣性離

12、心力場強度與重力場強度之比。 離心分離因數(shù)：cTtrKgRuuu2第22頁/共79頁二、旋風分離器的操作原理二、旋風分離器的操作原理 B 凈凈化化氣氣體體 含含塵塵 氣氣體體 A D 塵塵粒粒 標準型旋風分離器旋風分離器.swfv構(gòu)造v操作原理第23頁/共79頁第24頁/共79頁三、旋風分離器的性能旋風分離器的性能1、氣體處理量 旋風分離器的處理量由入口的氣速決定，入口氣體流量是旋風分離器最主要的操作參數(shù)。一般入口氣速ui在1525m/s。hBuVi2、臨界粒徑：、臨界粒徑： 理論上在旋風分離器中能完全分離下來的最小顆粒直徑。第25頁/共79頁1） 臨界粒徑的計算式 a) 進入旋風分離器的氣流

13、嚴格按照螺旋形路線作等速運動，且切線速度恒定，等于進口氣速ut=ui； b) 顆粒沉降過程中所穿過的氣流厚度為進氣口寬度B c) 顆粒在滯流情況下做自由沉降，徑向速度可用表示為RuduTsr2218S，故可略去，而旋轉(zhuǎn)半徑R可取平均值Rm，并用進口速度ui代替ut。第26頁/共79頁氣流中顆粒的離心沉降速度為： misrRudu1822顆粒到達器壁所需要的時間： 2218ismrtudBRuB停留時間為： imuNR2 對某尺寸的顆粒所需的沉降時間對某尺寸的顆粒所需的沉降時間t恰好等于停留時間恰好等于停留時間，用用dc表示這表示這種顆粒的直徑。種顆粒的直徑。imiscmuNRudBR21822

14、iscuNBd9臨界粒徑的表達式臨界粒徑的表達式 第27頁/共79頁2）臨界粒徑的影響因素）臨界粒徑的影響因素 a) 由 iscuNBd9，知 Bdc即臨界粒徑隨分離器尺寸的增大而增大。即臨界粒徑隨分離器尺寸的增大而增大。分離效率隨分離器尺寸的增大而減小分離效率隨分離器尺寸的增大而減小。 b)入口氣速ui愈大，dc愈小，效率愈高。 第28頁/共79頁3、分離效率、分離效率 分離效率 總效率o 進入旋風分離器的全部粉塵中被分離下來的粉塵的質(zhì)量分率 %1001210CCC粒級效率pi 進入旋風分離器的粒徑為di的顆粒被分離下來的質(zhì)量分率 %100121iiipiCCC第29頁/共79頁 粒級效率p

15、i與顆粒直徑di 的對應關(guān)系可通過實測得到，稱為粒級效率曲線。 如 圖 ， 臨 界 粒 徑 約 為10m。理論上，凡直徑大于10m的顆粒，其粒級效率都應為100%而小于10m的顆粒，粒級效率都應為零，圖中折線obcd。第30頁/共79頁 實測的粒級效率曲線，直徑小于10m的顆粒，也有可觀的分離效果，而直徑大于dc的顆粒，還有部分未被分離下來。 直徑小于dc的顆粒中有些在旋風分離器進口處已很靠近壁面，在停留時間內(nèi)能夠達到壁面上。有些在器內(nèi)聚結(jié)成了大的顆粒，因而具有較大的沉降速度。直徑大于dc的顆粒由于氣體渦流的影響，可能沒達到器壁。 即使沉到器壁也會被重新?lián)P起 第31頁/共79頁 有時也把旋風分

16、離器的粒級效率標繪成d/d50的函數(shù)曲線，d50為粒級效率為50%的顆粒直徑，稱為分割粒徑。 對于標準旋風分離器 第32頁/共79頁4、壓強降、壓強降 氣體通過旋風分離器時，由于進氣管、排氣管及主體器壁所引起的摩擦阻力，氣體流動時的局部阻力以及氣體旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的動能損失造成了氣體的壓強降， 22icup 對型式不同或尺寸比例不同的設(shè)備c的值也不同，要通過實驗測定，對于標準旋風分離器c=8.0。 旋風分離器的壓降一般在5002000Pa內(nèi)。 第33頁/共79頁評價旋風分離器性能的兩個主要指標：分離性能：壓降：用臨界粒徑和分離效率來表示 %100%100的顆粒，粒級效率均；的顆粒，粒級效率均為被分離

17、出來的百分率。粒級效率：每一種顆粒cpcpdddd總效率：被分離出來的顆粒占全部顆粒的質(zhì)量分率小好，一般在 5002000Pa 左右第34頁/共79頁 1、旋風分離器的型式 旋風分離器的形式多種多樣，主要是在對標準型式的旋風分離器的改進設(shè)計出來的。進氣口：進氣口： 為了保證高速氣流進入旋風分離起時形成較規(guī)則的旋轉(zhuǎn)流，減少局為了保證高速氣流進入旋風分離起時形成較規(guī)則的旋轉(zhuǎn)流，減少局部渦流與死角，設(shè)計了部渦流與死角，設(shè)計了傾斜螺旋進口，螺殼形進口、軸向進口傾斜螺旋進口，螺殼形進口、軸向進口等。等。 主體結(jié)構(gòu)與各部分尺寸比例的優(yōu)化：主體結(jié)構(gòu)與各部分尺寸比例的優(yōu)化： 根據(jù)流場與顆粒流動規(guī)律設(shè)計旋風分離

18、器的結(jié)構(gòu)，一般根據(jù)流場與顆粒流動規(guī)律設(shè)計旋風分離器的結(jié)構(gòu)，一般細長的旋細長的旋風分離器效率高，風分離器效率高，但超過一定限度，分離效率的提高不明顯，而壓降但超過一定限度，分離效率的提高不明顯，而壓降卻增加。卻增加。四四、旋風分離器的型式與選用旋風分離器的型式與選用 第35頁/共79頁改進下灰口 ： 防止已分離下來的粉塵重新?lián)P起防止已分離下來的粉塵重新?lián)P起 。目前，我國已定型了旋風分離。目前，我國已定型了旋風分離器，制定了標準流型系列，如器，制定了標準流型系列，如CLT,CLT/A,CLP/A,CLP/B以及以及擴散式旋擴散式旋風分離器風分離器。 2、旋風分離器的設(shè)計計算、旋風分離器的設(shè)計計算

19、例如，已知氣體流量VS(m3/s)、原始含塵量C1(g/m3)、粉塵的粒度分布，除塵要求及氣體通過旋風分離器允許的壓強降，要求選擇旋風分離器的形式，確定旋風分離器的直徑和個數(shù)。第36頁/共79頁步驟： a) 根據(jù)具體情況選擇合適的型式，選型時應在高效率與地阻力者之間作權(quán)衡，一般長、徑比大且出入口截面小的設(shè)備效率高且阻力大，反之，阻力小效率低。 b) 根據(jù)允許的壓降確定氣體在入口的流速ui c) 根據(jù)分離效率或除塵要求，求出臨界粒徑dC d) 根據(jù)ui和dc計算旋風分離器的直徑D e) 根據(jù)ui與D計算旋風分離器的處理量，再根據(jù)氣體流量確定旋風分離器的數(shù)目。 f) 校核分離效率與壓力降 第37頁

20、/共79頁D特點：特點： 與旋風分離器相比，與旋風分離器相比， 直徑小、錐形部分長。直徑小、錐形部分長。旋液分離器：旋液分離器： 第38頁/共79頁第二節(jié) 過濾 過濾操作的基本概念 過濾基本方程式 恒壓過濾 恒速過濾 過濾常數(shù)的測定 過濾設(shè)備 濾餅的洗滌 過濾機的生產(chǎn)能力第39頁/共79頁一、過濾操作的基本概念 1、過濾方式、過濾方式過濾 深層過濾 濾餅過濾 固體顆粒的沉積發(fā)生在較厚的粒狀過濾固體顆粒的沉積發(fā)生在較厚的粒狀過濾介質(zhì)床層介質(zhì)床層內(nèi)部內(nèi)部，懸浮液中的顆粒直徑小于床層直徑，當顆，懸浮液中的顆粒直徑小于床層直徑，當顆粒隨流體在床層的曲折孔邊穿過時，便粘附在過粒隨流體在床層的曲折孔邊穿過

21、時，便粘附在過濾介質(zhì)上。濾介質(zhì)上。 適用于懸浮液中顆粒甚小且含量甚微（固相適用于懸浮液中顆粒甚小且含量甚微（固相體積分率在體積分率在0.1%以下）的場合以下）的場合 固體顆粒成餅層狀沉積于固體顆粒成餅層狀沉積于過濾介質(zhì)表面過濾介質(zhì)表面，形成濾餅，形成濾餅 適用于處理固相含量稍高（固相體積分率在適用于處理固相含量稍高（固相體積分率在1%以上）的懸浮液。以上）的懸浮液。 第40頁/共79頁過濾：利用能讓液體通過而截留固體顆粒的多孔介質(zhì)（過濾介質(zhì)），使懸浮液中固液得到分離的單元操作。濾漿：過濾操作中所處理的懸浮液。 濾液：通過多孔介質(zhì)的液體 。濾渣（濾餅）：被截留住的固體物質(zhì) 2、過濾的概念 實現(xiàn)過

22、濾操作的外力有重力、壓力、離心力， 化工中應用最多的是壓力過濾。第41頁/共79頁 濾濾餅餅過過濾濾深深層層過過濾濾兩兩種種過過濾濾方方式式深層過濾深層過濾濾漿濾餅過濾介質(zhì)濾液濾餅過濾推動力：重力、壓力、離心力 架橋現(xiàn)象架橋現(xiàn)象第42頁/共79頁 3、過濾介質(zhì)、過濾介質(zhì) 過濾介質(zhì)是濾餅的支承物過濾介質(zhì)是濾餅的支承物，應具有下列條件：，應具有下列條件： a) 多孔性多孔性，孔道適當?shù)男?，對流體的阻力小，又能截住要分離的顆粒。，孔道適當?shù)男。瑢α黧w的阻力小，又能截住要分離的顆粒。 b) 物理化學性質(zhì)穩(wěn)定，物理化學性質(zhì)穩(wěn)定，耐熱，耐化學腐蝕。耐熱，耐化學腐蝕。 c)足夠的機械強度足夠的機械強度，使用

23、壽命長，使用壽命長 d) 價格便宜價格便宜工業(yè)常用的過濾介質(zhì)主要有工業(yè)常用的過濾介質(zhì)主要有 ： a) 織物介質(zhì)：織物介質(zhì)：又稱又稱濾布濾布，棉、毛、絲等天然纖維，玻璃絲和各種合成纖，棉、毛、絲等天然纖維，玻璃絲和各種合成纖維制成的織物及金屬網(wǎng)。截留的粒徑的范圍從維制成的織物及金屬網(wǎng)。截留的粒徑的范圍從幾十幾十m到到1m。 優(yōu)點：優(yōu)點：織物介質(zhì)薄，阻力小，清洗與更新方便，價格比較便宜，是工織物介質(zhì)薄，阻力小，清洗與更新方便，價格比較便宜，是工業(yè)上應用最廣泛的過濾介質(zhì)。業(yè)上應用最廣泛的過濾介質(zhì)。第43頁/共79頁b)多孔固體介質(zhì)：如素燒陶瓷，燒結(jié)金屬塑料細粉粘成的多 孔塑料，棉花餅等。這類介質(zhì)較厚

24、，孔道細 阻力大，能截留13m的顆粒。c) 堆積介質(zhì)：由各種固體顆粒（砂、木炭、石棉粉等）或非編織 的纖維（玻璃棉等）堆積而成，層較厚。d) 多孔膜：由高分子材料制成，膜很?。◣资甿到200m）， 孔很小，可以分離小到0.05m的顆粒，應用多孔膜 的過濾有超濾和微濾。第44頁/共79頁4、助濾劑、助濾劑 濾餅濾餅不可壓縮濾餅: 顆粒有一定的剛性，所形成的濾餅并不因所顆粒有一定的剛性，所形成的濾餅并不因所受的壓力差而變形受的壓力差而變形 可壓縮濾餅: 顆粒比較軟，所形成的濾餅在壓差的作用下變顆粒比較軟，所形成的濾餅在壓差的作用下變形，使濾餅中的流動通道變小，阻力增大。形，使濾餅中的流動通道變小，

25、阻力增大。助濾劑助濾劑：可減少可壓縮濾餅的流動阻力加入方法加入方法預涂： 將助濾劑混在濾漿中一起過濾 用助濾劑配成懸浮液，在正式過濾前用它進行用助濾劑配成懸浮液，在正式過濾前用它進行過濾，在過濾介質(zhì)上形成一層由助濾劑組成的過濾，在過濾介質(zhì)上形成一層由助濾劑組成的濾餅。濾餅。 第45頁/共79頁二、過濾的基本方程1、濾液通過餅層的流動 空隙率: 單位體積床層中的空隙體積，用表示。 =空隙體積 / 床層體積 m3/m3顆粒比表面積：單位體積顆粒所具有的表面積，用a表示。 a=顆粒表面 / 顆粒體積 de=4水力半徑=4管道截面積 / 潤濕周邊第46頁/共79頁(1)細管長度細管長度le與床層高度與

26、床層高度L成正比成正比(2)細管的內(nèi)表面積等于全部顆粒的表面積，細管的內(nèi)表面積等于全部顆粒的表面積， 流體的流動空間等于床層中顆粒之間的全部空隙體積。流體的流動空間等于床層中顆粒之間的全部空隙體積。簡化模型簡化模型：假定：假定：CLle 空床速度（表觀速度）真真實實速速度度1p u u L le de u 流體在固定床內(nèi)流動的簡化模型 第47頁/共79頁de流通截面積流道長度潤濕周邊長度流道長度de流道容積流道表面積 取面積為1m2厚度為1m 的濾餅考慮：床層體積111m3 流道容積1m3 流道表面積顆粒體積顆粒比表面（1）a m2所以床層的當量直徑為 ：濾液通過餅層的流動常屬于滯流流型 ，l

27、pdu322 )1 (ade(1)顆粒床層的當量直徑可寫為：第48頁/共79頁濾液通過餅床層的流速與壓強降的關(guān)系為： 12Lpdue（2） 在與過濾介質(zhì)層相垂直的方向上床層空隙中的濾液流速u1與按整個床層截面積計算的濾液平均流速u之間的關(guān)系為 ： /uu （3） 將（1）、（3）代入（2）并寫成等式 )()1 (11223LpaKu第49頁/共79頁 比例常數(shù)K與濾餅的空隙率、粒子形狀、排列及粒度范圍等因素有關(guān)。對于顆粒床層的滯流流動，K值可取為5。 )()1 (5223LPauc過濾速度表達式過濾速度表達式過濾速率過濾速度單位時間通過單位過濾面單位時間通過單位過濾面積的濾液體積積的濾液體積

28、定義)()1 (5223LPAaddVc表達式2、過濾速率、過濾速率 單位時間獲得的濾液體積稱為單位時間獲得的濾液體積稱為過濾速率過濾速率 )()1 (5223LPaAddVuc第50頁/共79頁3、濾餅的阻力、濾餅的阻力 )()1 (51223LPau令32215ar Lrpu 1 ddqAddV 過濾阻力過濾阻力過濾推動力過濾推動力 -單位時間內(nèi)通單位時間內(nèi)通 過單位過濾面過單位過濾面 積的濾液體積積的濾液體積過過濾濾速速度度即過濾速度即過濾速度 濾餅的比阻濾餅的比阻，1/m2 令 rLR 濾餅阻力rLPAddV1第51頁/共79頁 由R r L 可知，比阻 r 是單位厚度濾餅的阻力， 數(shù)

29、值上等于粘度為 1Pa.s 的濾液以 1 m/s 的平均流速通過厚度為 1m 的濾餅層時，所產(chǎn)生的壓強降 。 反映了顆粒形狀、尺寸及床層空隙率對濾液流動的影響 床層空隙率愈小及顆粒比表面積愈大，則床層愈致密，對流體流動的阻滯作用也愈大。第52頁/共79頁 濾液穿過過濾介質(zhì)層的速度關(guān)系式濾液穿過過濾介質(zhì)層的速度關(guān)系式 ：22RPAddV 式中：式中：P=P1+P2，代表濾餅與濾布兩側(cè)的總壓代表濾餅與濾布兩側(cè)的總壓強降，稱為過濾強降，稱為過濾壓強差壓強差。也稱為過濾設(shè)備的。也稱為過濾設(shè)備的表壓強表壓強 。 )()(2221RRpRRppAddV p1u 表觀速度即過濾速度即過濾速度 p24、過濾介

30、質(zhì)的阻力 過濾介質(zhì)的阻力與其厚度及本身的致密程度有關(guān)，通常把過濾介質(zhì)的阻力視為常數(shù)。 可用濾液通過串聯(lián)的濾餅與濾布的總壓強降來表示過濾推動力，用兩層的阻力之和來表示總阻力。第53頁/共79頁設(shè)想以一層厚度為Le的濾餅來代替濾布， 2RrLe）（7 )()(eeLLrPrLrLPAddV式中：Le過濾介質(zhì)的當量濾餅厚度，或稱為虛擬濾餅厚度，m 在一定的操作條件下，以一定介質(zhì)過濾一定懸浮液時，Le為定值，但同一介質(zhì)在不同的過濾操作中，Le值不同。 pu 表觀速度第54頁/共79頁5、過濾基本方程式、過濾基本方程式 設(shè)每獲得單位體積濾液時，被截留在過濾介質(zhì)上的濾餅體積為c（m3濾餅/m3濾液），則

31、AcVL AcVLee 代入過濾速度表達式中：過濾介質(zhì)的當量濾液體積，或稱虛擬濾液體積，m3 在一定的操作條件下，以一定介質(zhì)過濾一定的懸浮液時，Ve為定值，但同一介質(zhì)在不同的過濾操作中，Ve值不同。)(AVVrvPAddVe)(2eVVrvPAddV過濾速率的一般關(guān)系式 第55頁/共79頁壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)s=s=0.20.2 0.80.8（可壓縮濾餅）（可壓縮濾餅）s=0s=0（不可壓縮濾餅）（不可壓縮濾餅）比阻sprr 0令令 AddV esVVcrAp 01故故-過濾基本方程第56頁/共79頁三、恒壓過濾 恒壓過濾：在恒定壓強差下進行的過濾操作。 恒壓過濾時，濾餅不斷變厚致使阻力逐漸增加。

32、但推動力P 恒定，過濾速率逐漸變小。 rk1令表征過濾物料特性的常數(shù)（m4/N.s）)(12esVVrPAddV過濾速率esVVPkAddV12過濾阻力過濾阻力過濾推動力過濾推動力 AddVu對于一定的懸浮液，,r及均可視為常數(shù)。 第57頁/共79頁 假定獲得體積為Ve濾液所需的虛擬過濾時間為e,則積分的邊界條件為： 過濾時間 濾液體積 0 e 0Ve e+e VeV+Ve)()()(0120eeeseVedPkAVVdVV)()()(12eeeeesVVVeedPkAVVdVV積分得 ：dPkAVVse12)(第58頁/共79頁積分兩式，并令 K=2kP1-s 22KAVe222KAVVVe

33、兩式相加，得：)()(22eeKAVV恒壓過濾方程式恒壓過濾方程式 表明：恒壓過濾時，濾液體積與過濾時間的關(guān)系為拋物線方程 當介質(zhì)阻力可以忽略時，Ve=0，e=0，則22KAVAVqAVqee及令eeKq2Kqqqe 22第59頁/共79頁K 過濾常數(shù) 由物料特性及過濾壓強差所決定 ，m2/s e和 qe 介質(zhì)常數(shù) 反映過濾介質(zhì)阻力大小 ，s及m3/m2，由過濾介質(zhì)的性質(zhì)（孔的結(jié)構(gòu)、r0、厚度）決定。當介質(zhì)阻力可以忽略時，Kq 2 crpKs012 pu 表觀速度第60頁/共79頁四、恒速過濾常數(shù)常數(shù) AV過濾阻力過濾阻力過濾推動力過濾推動力 AddVu eVVKA 2特點：特點： K不為常數(shù)

34、，而u為常數(shù)。 222AKVVVe 整理得： 若過濾介質(zhì)阻力可忽略不計，則 或 22Kqqqe 222AKV 或 22Kq 第61頁/共79頁五、過濾常數(shù)的測定1、恒壓下K、qe、e的測定 實驗原理：Kddqqqe)(2eqKqKq22 對于一定恒壓下過濾的懸浮液，測出延續(xù)的時間及濾液的累計量q（按單位面積計）的數(shù)據(jù)，然后算出一系列的與q的對應值。由恒壓過濾方程 )()2eeKqq（微分 第62頁/共79頁然后在直角坐標紙上從/q為縱坐標，以q為橫坐標進行標繪，可得到一斜率為2/K，截距為2qe/K的直線。eeKq2求得e000111q22q1212qq 1212qq qqq01q11q然后在

35、直角坐標紙上以/q為縱坐標，以q為橫坐標進行標繪，可得到一斜率為2/K，截距為2qe/K的直線。eeKq2求得：e由：第63頁/共79頁 . 1500 1000500 00 0025 0.05 0.075q斜率1/K截距2qe/Kq第64頁/共79頁2、壓縮性指數(shù)、壓縮性指數(shù)s的測定的測定 由 spkk12兩端取對數(shù)，得 )2lg()lg()1 (lgkpskvrk1常數(shù)lgk與lg(p)的關(guān)系在對數(shù)坐標紙上標繪時應是直線,直線的斜率為1-s，截距為lg(2k)。由此可得到濾餅的壓縮性指數(shù)s及物料特性常數(shù)k。 第65頁/共79頁六、過濾設(shè)備1、板框壓濾機 1）結(jié)構(gòu)： 濾框、濾板 非非洗洗板板洗

36、洗板板10 60塊不等，塊不等，過濾面積約為過濾面積約為2 80m2 洗板板框壓濾機框非洗板洗板第66頁/共79頁第67頁/共79頁第68頁/共79頁2）板框壓濾機的操作）板框壓濾機的操作 板框壓濾機為板框壓濾機為間歇操作間歇操作，每個，每個操作循環(huán)由裝合、過濾、洗滌、卸操作循環(huán)由裝合、過濾、洗滌、卸餅、清理餅、清理5個階段組成。個階段組成。 懸浮液懸浮液在指定壓強下經(jīng)濾漿通在指定壓強下經(jīng)濾漿通路由濾框角上的孔道并行進入各個路由濾框角上的孔道并行進入各個濾框。濾框。 濾液濾液分別穿過濾框兩側(cè)的濾布分別穿過濾框兩側(cè)的濾布，沿濾板板面的溝道至濾液出口排，沿濾板板面的溝道至濾液出口排出出 顆粒顆粒被濾布截留而沉積在濾布被濾布截留而沉積在濾布上，待濾餅充滿全框后，停止過濾上，待濾餅充滿全框后，停止過濾。 洗板板框壓濾機框非洗板洗板濾液流出懸浮液入口第69頁/共79頁洗板板框壓濾機框非洗板洗板洗滌液流出洗滌液入口橫穿洗滌法：橫穿洗滌法： 洗滌時洗滌時，先將洗滌板上的濾液出