第三章_機械分離和固體流態(tài)化ppt課件

1、目錄目錄第三章第三章 機械分離與固體流態(tài)化機械分離與固體流態(tài)化第一節(jié)第一節(jié)篩分篩分一、顆粒的特性一、顆粒的特性二、顆粒群的特性二、顆粒群的特性三、篩分三、篩分第二節(jié)第二節(jié) 沉降分離沉降分離一、沉降原理一、沉降原理二、沉降設備二、沉降設備目錄目錄 第三節(jié)第三節(jié) 過濾過濾 一、概述一、概述二、過濾基本方程二、過濾基本方程三、過濾常數的測定三、過濾常數的測定四、濾餅洗滌四、濾餅洗滌五、過濾設備及過濾計算五、過濾設備及過濾計算習題課習題課目錄目錄 第四節(jié)第四節(jié) 離心分離離心分離 第五節(jié)第五節(jié) 固體流態(tài)化固體流態(tài)化一、什么是流態(tài)化一、什么是流態(tài)化二、流化床的兩種形態(tài)二、流化床的兩種形態(tài)三、流化床的主要特

2、性三、流化床的主要特性 小結小結第三版第第三版第1818次印刷的教材更正次印刷的教材更正化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章第三章第三章 機械分離與固體流態(tài)化機械分離與固體流態(tài)化混合物混合物 均相混合物均相混合物 非均相混合物非均相混合物 物系內部各處物料性質均勻而且不物系內部各處物料性質均勻而且不存在相界面的混合物。存在相界面的混合物。例如：互溶溶液及混合氣體例如：互溶溶液及混合氣體 物系內部有隔開兩相的界面存在且物系內部有隔開兩相的界面存在且界面兩側的物料性質截然不同的混界面兩側的物料性質截然不同的混合物。合物。例如例如固體顆粒和氣體構成的含塵氣體固體顆粒和氣體構成的含塵氣體

3、固體顆粒和液體構成的懸浮液固體顆粒和液體構成的懸浮液 不互溶液體構成的乳濁液不互溶液體構成的乳濁液 液體顆粒和氣體構成的含霧氣體液體顆粒和氣體構成的含霧氣體化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章非均相物系非均相物系 分散相分散相 分散物質分散物質 處于分散狀態(tài)的物質處于分散狀態(tài)的物質 如：分散于流體中的固體顆粒、如：分散于流體中的固體顆粒、液滴或氣泡液滴或氣泡 連續(xù)相連續(xù)相分散相介質分散相介質 包圍著分散相物質且處于連續(xù)包圍著分散相物質且處于連續(xù)狀態(tài)的流體狀態(tài)的流體 如：氣態(tài)非均相物系中的氣體如：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)液體液態(tài)非均相物系中的連續(xù)液體 分別分別

4、機械機械分別分別 沉降沉降 過濾過濾 不同的物理性質不同的物理性質 連續(xù)相與分散相連續(xù)相與分散相發(fā)生相對運動的方式發(fā)生相對運動的方式 分散相和連續(xù)相分散相和連續(xù)相 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章第一節(jié)第一節(jié)篩分篩分一、顆粒的特性一、顆粒的特性-分離固體顆粒群分離固體顆粒群大小粒徑）大小粒徑）外形外形表面積表面積球形顆粒球形顆粒 非球形顆粒非球形顆粒 直徑直徑dp 當量直徑，如體積當量直徑當量直徑，如體積當量直徑 deV顆粒的表面積表面積與顆粒體積相等的球的 球形度球形度 1 pdVAa6 球球eVda 6化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章第一節(jié)第一節(jié)篩分篩分

5、二、顆粒群的特性二、顆粒群的特性粒度分布粒度分布-頻率分布曲線見下圖）、累計分布曲線頻率分布曲線見下圖）、累計分布曲線(如圖如圖3-1所示所示)。頻率分布曲線頻率分布曲線化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、顆粒群的特性二、顆粒群的特性平均直徑平均直徑 kiikiiikkkLmndnnnnndndndndnd11321332211表面積平均直徑表面積平均直徑 kiikiiiAmndnd112-每個顆粒平均表面積等于全部顆粒的表面積之每個顆粒平均表面積等于全部顆粒的表面積之 和除以顆粒的總數和除以顆粒的總數長度平均直徑長度平均直徑3131 kiiiVmdad體積平均直徑體積平均直

6、徑 -每個顆粒平均體積等于全部顆粒的體積之每個顆粒平均體積等于全部顆粒的體積之 和除以顆粒的總數和除以顆粒的總數體積表面積平均直徑體積表面積平均直徑 -每個顆粒的平均比表面積等于全部顆粒的每個顆粒的平均比表面積等于全部顆粒的 比表面積平均值比表面積平均值 kiiikiiiVAmVAmdndndd13123266 比表面積比表面積 kiiiVmdad11化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章三、篩分三、篩分泰勒泰勒Tyler標準篩標準篩-其其篩孔大小以每英寸長度篩網篩孔大小以每英寸長度篩網上的孔數表示，稱為上的孔數表示，稱為“目目”。例如例如100目的篩即指每英寸目的篩即指每英寸篩網

7、上有篩網上有100個篩孔。個篩孔。目數越大，篩孔越小。目數越大，篩孔越小。篩網用金屬絲篩網用金屬絲制成，孔類似制成，孔類似正方形。正方形。 將幾個篩子按篩孔從大到小的次序從上將幾個篩子按篩孔從大到小的次序從上到下疊置起來，最底下置一無孔的盤到下疊置起來，最底下置一無孔的盤-底盤。樣品加于頂端的篩上，搖動或振動底盤。樣品加于頂端的篩上，搖動或振動一定的時間。通過篩孔的物料稱為篩過物，一定的時間。通過篩孔的物料稱為篩過物，未能通過的稱為篩留物。篩留物的直徑等未能通過的稱為篩留物。篩留物的直徑等于相鄰兩號篩孔寬度的算術平均值，將篩于相鄰兩號篩孔寬度的算術平均值，將篩留物取出稱重，可得樣品質量分率分布

8、曲留物取出稱重，可得樣品質量分率分布曲線。線。標準篩標準篩篩分篩分返回目錄返回目錄化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章第二節(jié)第二節(jié) 沉降分離沉降分離一、沉降原理一、沉降原理rmamg或或 sgm 42220du 1 1、自由沉降、自由沉降極短，通?？梢院雎詷O短，通?？梢院雎栽摱蔚念w粒運動速度稱為該段的顆粒運動速度稱為沉降速度，用沉降速度，用u0表示。表示。加速段：加速段：等速段：等速段：浮力浮力Fb 曳力曳力FD質量力質量力Fc顆粒在流體中沉降時受力-單個顆粒在無限流體單個顆粒在無限流體 中的降落過程中的降落過程重力沉降速度：以球形顆粒為例重力沉降速度：以球形顆粒為例 設顆粒的密

9、度為設顆粒的密度為s，直徑為，直徑為d，流體的密度為，流體的密度為， 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章重力重力 gdFsg36浮力浮力 gdFb36而阻力隨著顆粒與流體間的相對運動速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度而變，可仿照流體流動阻力的計算式寫為寫為 ：22uAFd24dA對球形顆粒 2422udFdmaFFFdbg化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章adudgdgdss3223362466(a)顆粒開始沉降的瞬間，速度顆粒開始沉降的瞬間，速度u=0，因此阻力，因此阻力Fd=0，amax 顆粒開始沉降后，顆粒開始沉降后，

10、u Fd ；u ut 時，時，a=0 。等速階段中顆粒相對與流體的運動速度等速階段中顆粒相對與流體的運動速度ut 稱為沉降速度。稱為沉降速度。當當a=0時，時，u=ut，代入，代入a式式024662233tsudgdgd 3)(4stdgu沉降速度表達式沉降速度表達式化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章阻力系數阻力系數 通過因次分析法得知，通過因次分析法得知，值是顆粒與流體相對值是顆粒與流體相對運動時的雷諾數運動時的雷諾數Ret的函數。的函數。 對于球形顆粒的曲線，按對于球形顆粒的曲線，按Ret值大致分為三個值大致分為三個區(qū)：區(qū)： a) 滯流區(qū)或托斯克斯滯流區(qū)或托斯克斯(stok

11、es)定律區(qū)定律區(qū)10 4Ret1） tRe24182stdu斯托克斯公式斯托克斯公式化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章6 . 0Re5 .18t6 . 0Re269. 0tgdust艾倫公式 c) 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)Allen）（1Ret75m以上顆粒以上顆粒-用于除去用于除去510m 顆粒顆?；ぴ砘ぴ黼娮咏贪鸽娮咏贪? /第三章第三章1 1重力沉降設備重力沉降設備 氣體氣體 氣體氣體 進口進口 出口出口 集灰斗集灰斗 L B 含塵氣體含塵氣體 u H u0 顆粒在

12、降塵室中的運動顆粒在降塵室中的運動 t 停停留留時時間間 0 沉沉降降時時間間0 t若若uL0u高高度度降塵室降塵室則表明，該顆粒能在降塵室中則表明，該顆粒能在降塵室中除去。除去。思考思考1：為什么氣體進入降塵：為什么氣體進入降塵室后，流通截面積要擴大？室后，流通截面積要擴大？思考思考2 2：為什么降塵室要做成扁平的？：為什么降塵室要做成扁平的？構造：構造：除塵原理：除塵原理：為了增大停留時間。為了增大停留時間。化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章降塵室降塵室0uHuL 即即思考思考3：要想使某一粒度的顆粒在降塵：要想使某一粒度的顆粒在降塵室中被室中被100%除去，必須滿足什么條

13、件？除去，必須滿足什么條件？00uHt 思考思考4：能夠被：能夠被100%除去的最小顆粒，除去的最小顆粒，必須滿足什么條件？必須滿足什么條件？0 t 1820gdus 0min1818AVgLgHudsss L u B 氣體氣體 u0 H 顆粒在降塵室中的運動顆粒在降塵室中的運動 思考思考4：粒徑比：粒徑比dmin小的顆粒小的顆粒，被除去的百分數如何計算？，被除去的百分數如何計算？化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章降塵室降塵室思考思考2 2：為什么降塵室要做成扁平的？：為什么降塵室要做成扁平的？L u B氣體氣體 ut H 顆粒在降塵室中的運動顆粒在降塵室中的運動000uABL

14、uBHuVs 0uHuL 多層降塵室多層降塵室 可見，降塵室最可見，降塵室最大處理量與底面積、大處理量與底面積、沉降速度有關沉降速度有關, ,而而與降塵室高度無關。與降塵室高度無關。 故降塵室多做成故降塵室多做成扁平的。扁平的。 留意留意! 降塵室內氣體流速不應過高，以免將降塵室內氣體流速不應過高，以免將已沉降下來的顆粒重新?lián)P起。根據經驗，已沉降下來的顆粒重新?lián)P起。根據經驗，多數灰塵的分離，可取多數灰塵的分離，可取u3m/s，較易揚，較易揚起灰塵的，可取起灰塵的，可取u1.5m/s。最大處理量最大處理量-能夠除去最小顆粒時的氣體流量能夠除去最小顆粒時的氣體流量Vs化工原理化工原理電子教案電子教

15、案/ /第三章第三章降塵室降塵室降塵室優(yōu)、缺陷降塵室優(yōu)、缺陷v結構簡單，結構簡單，v設備龐大、效率低設備龐大、效率低v只適用于分離粗顆粒只適用于分離粗顆粒(直徑直徑75m以上以上)，或作，或作為預分離設備。為預分離設備。 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章降塵室的計算降塵室的計算 降塵室的計算降塵室的計算 設計型設計型操作型操作型已知氣體處理量和除塵要求，求已知氣體處理量和除塵要求，求降塵室的大小降塵室的大小 用已知尺寸的降塵室處理一定量用已知尺寸的降塵室處理一定量含塵氣體時，計算可以完全除掉含塵氣體時，計算可以完全除掉的最小顆粒的尺寸，或者計算要的最小顆粒的尺寸，或者計算要求

16、完全除去直徑求完全除去直徑dp的塵粒時所能的塵粒時所能處理的氣體流量。處理的氣體流量?；ぴ砘ぴ黼娮咏贪鸽娮咏贪? /第三章第三章 例：擬采用降塵室除去常壓爐氣中的球形塵粒。降塵室例：擬采用降塵室除去常壓爐氣中的球形塵粒。降塵室的寬和長分別為的寬和長分別為2m和和6m,氣體處理量為氣體處理量為1標標m3/s，爐氣溫度為，爐氣溫度為427，相應的密度，相應的密度=0.5kg/m3，粘度，粘度=3.410-5Pa.s，固體，固體密度密度S=400kg/m3操作條件下，規(guī)定氣體速度不大于操作條件下，規(guī)定氣體速度不大于0.5m/s，試求：試求：1降塵室的總高度降塵室的總高度H，m；2理論上能完全

17、分離下來的最小顆粒尺寸；理論上能完全分離下來的最小顆粒尺寸；3. 粒徑為粒徑為40m的顆粒的回收百分率；的顆粒的回收百分率；4. 欲使粒徑為欲使粒徑為10m的顆粒完全分離下來，需在降降塵室內設的顆粒完全分離下來，需在降降塵室內設置幾層水平隔板？置幾層水平隔板？化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章解：解：1降塵室的總高度降塵室的總高度HsmtVVS/564. 2273427273127327330buVHS5 . 02564. 2m564. 22理論上能完全出去的最小顆粒尺寸理論上能完全出去的最小顆粒尺寸 blVustsm/214. 062564. 2用試差法由用試差法由ut求求d

18、min。假設沉降在斯托克斯區(qū)假設沉降在斯托克斯區(qū) 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章gudst18min807. 95 . 04000214. 0104 . 3185m51078. 5核算沉降流型核算沉降流型 1182. 01014. 35 . 0214. 01078. 5Re55ttdu原假設正確原假設正確 3、粒徑為、粒徑為40m的顆粒的回收百分率的顆粒的回收百分率粒徑為粒徑為40m的顆粒定在滯流區(qū)的顆粒定在滯流區(qū) ，其沉降速度，其沉降速度 smgdust/103. 0104 . 318807. 95 . 040001040185262化工原理化工原理電子教案電子教案/ /

19、第三章第三章氣體通過降沉室的時間為：氣體通過降沉室的時間為： suHt12214. 0564. 2直徑為直徑為40m的顆粒在的顆粒在12s內的沉降高度為：內的沉降高度為： muHt234. 112103. 0 假設顆粒在降塵室入口處的爐氣中是均勻分布的，則顆假設顆粒在降塵室入口處的爐氣中是均勻分布的，則顆粒在降塵室內的沉降高度與降塵室高度之比約等于該尺寸顆粒在降塵室內的沉降高度與降塵室高度之比約等于該尺寸顆粒被分離下來的百分率。粒被分離下來的百分率。直徑為直徑為40m的顆粒被回收的百分率為：的顆粒被回收的百分率為： %13.48%100564. 2234. 1HH化工原理化工原理電子教案電子教

20、案/ /第三章第三章4、水平隔板層數、水平隔板層數 由規(guī)定需要完全除去的最小粒徑求沉降速度，由規(guī)定需要完全除去的最小粒徑求沉降速度， 再由生產能力和底面積求得多層降塵室的水平隔板層數。再由生產能力和底面積求得多層降塵室的水平隔板層數。 粒徑為粒徑為10m的顆粒的沉降必在滯流區(qū)，的顆粒的沉降必在滯流區(qū)， smgdust/1041. 6104 . 318807. 95 . 0400010118362521tSbluVn1104 . 662564. 233 .32取33層 板間距為板間距為 1nHhm0754. 0133564. 2化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章增稠器沉降槽）增稠

21、器沉降槽） 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)式沉降槽請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫構造：構造：除塵原理：除塵原理：用于分離出液用于分離出液- -固混合物固混合物與降塵室一樣，與降塵室一樣，沉降槽的生產能沉降槽的生產能力是由截面積來力是由截面積來保證的，與其高保證的，與其高度無關。故沉降度無關。故沉降槽多為扁平狀。槽多為扁平狀。 與降塵室相同與降塵室相同化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章增稠器沉降槽）增稠器沉降槽）u屬于干擾沉降屬于干擾沉降u愈往下沉降速度愈慢愈往下沉降速度愈慢-愈往下顆粒濃度愈高，其表觀粘愈往下顆粒濃度愈高，其表觀粘度愈大，對

22、沉降的干擾、阻力便愈大；度愈大，對沉降的干擾、阻力便愈大；u沉降很快的大顆粒又會把沉降慢的小顆粒向下拉，結果小顆沉降很快的大顆粒又會把沉降慢的小顆粒向下拉，結果小顆粒被加速而大顆粒則變慢。粒被加速而大顆粒則變慢。u有時顆粒又會相互聚結成棉絮狀整團往下沉，這稱為絮凝現(xiàn)有時顆粒又會相互聚結成棉絮狀整團往下沉，這稱為絮凝現(xiàn)象，使沉降加快。象，使沉降加快。u這種過程中的沉降速度難以進行理論計算，通常要由實驗決這種過程中的沉降速度難以進行理論計算，通常要由實驗決定。定。u因固因固- -液密度相差不是很懸殊，故較難分離，因此，連續(xù)沉液密度相差不是很懸殊，故較難分離，因此，連續(xù)沉降槽的直徑可以大到降槽的直徑

23、可以大到100 m100 m以上，高度卻都在幾米以內。以上，高度卻都在幾米以內。 特點：特點：請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章離心沉降離心沉降離心沉降速度離心沉降速度 A B ur r1 O C r2 r ut 顆粒在旋轉流場中的運動 u rcmaF 離心力離心力srbamF 浮力浮力AuFrD22 曳力曳力 34rsradu 對照重力場對照重力場v 離心加速度離心加速度ar=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時，加速度很小，可近似作為勻速沉降處理沉

24、降處理顆粒受力：顆粒受力：類似重力沉降速度推導，得：類似重力沉降速度推導，得： 340gdus 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章離心沉降離心沉降 A B ur r1 O C r2 r ut 顆粒在旋轉流場中的運動 u rRe24 rudrdadutssrsrgaKcC Rer=dur/ 1或或2 層層流區(qū)流區(qū)對照重力場數值約為幾千幾萬數值約為幾千幾萬 1820gdus -離心分離因數離心分離因數化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章離心沉降：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

25、密度差較小，顆粒粒度較細的非均相物系。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場的區(qū)別慣性離心力場與重力場的區(qū)別 重力場重力場離心力場離心力場力場強度力場強度重力加速度重力加速度gut2/R 方向方向指向地心指向地心 沿旋轉半徑從中心指向外周沿旋轉半徑從中心指向外周 Fg=mg RumFtC2作用力作用力 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章離心沉降設備離心沉降設備旋風分離器： B 凈化氣體凈化氣體 含塵含塵 氣體氣體 A D 塵粒塵粒 標準型旋風分離器請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫構造：構造：除塵原理：除塵原理： 含塵氣體以切線方向進入，速度為含塵氣

26、體以切線方向進入，速度為1225 ms-1，按螺旋形路線向器底旋，按螺旋形路線向器底旋轉，接近底部后轉而向上，成為氣芯，轉，接近底部后轉而向上，成為氣芯，然后從頂部的中央排氣管排出。氣流中然后從頂部的中央排氣管排出。氣流中所夾帶的塵粒在隨氣流旋轉的過程中逐所夾帶的塵粒在隨氣流旋轉的過程中逐漸趨向器壁，碰到器壁后落下，自錐形漸趨向器壁，碰到器壁后落下，自錐形底落入灰斗未繪出）。底落入灰斗未繪出）。上部為圓筒形，下部為圓錐形。上部為圓筒形，下部為圓錐形。 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章旋風分離器的性能旋風分離器的性能 旋風分離器性能的主要操作參數為氣體處理量，旋風分離器性能的主

27、要操作參數為氣體處理量，分離效率和氣體通過旋風分離器的壓強降。分離效率和氣體通過旋風分離器的壓強降。1 1、氣體處理量、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。一般入口氣速分離器最主要的操作參數。一般入口氣速uiui在在151525m/s25m/s。旋風分離器的處理量旋風分離器的處理量 hBuVi化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章2、臨界粒徑、臨界粒徑 判斷旋風分離器分離效率高低的重要依據是臨界粒徑。判斷旋風分離器分離效率高低的重要依據是臨界粒徑。臨界粒徑臨界粒徑 ： 理論上

28、在旋風分離器中能完全分離下來的最小理論上在旋風分離器中能完全分離下來的最小顆粒直徑。顆粒直徑。1） 臨界粒徑的計算式臨界粒徑的計算式 a) 進入旋風分離器的氣流嚴格按照螺旋形路線作等速運進入旋風分離器的氣流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顆粒沉降過程中所穿過的氣流厚度為進氣口寬度BRuduTsr2218表示表示c) 顆粒在滯流情況下做自由沉降，徑向速度可用顆粒在滯流情況下做自由沉降，徑向速度可用 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章0.659m，則在規(guī)定的氣量下

29、不能達到規(guī)定的，則在規(guī)定的氣量下不能達到規(guī)定的分離效率。分離效率。倘若直徑倘若直徑D0.654m，則在規(guī)定的氣量下，壓降將超出允許，則在規(guī)定的氣量下，壓降將超出允許的范圍。的范圍。 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章旋液分離器旋液分離器 B 凈化氣體凈化氣體 含塵含塵 氣體氣體 A D 塵粒塵粒 標準型旋風分離器Why?特點：特點： 與旋風分離器相比，直徑小、錐形部分長。與旋風分離器相比，直徑小、錐形部分長。請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫構造：構造：返回目錄返回目錄化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章第三節(jié)第三節(jié) 過濾過濾 濾濾餅餅過過濾濾深深層層過過濾濾兩兩種種過

30、過濾濾方方式式一、概述一、概述深層過濾深層過濾 這種過濾是在過這種過濾是在過濾介質內部進行的濾介質內部進行的，介質表面無濾餅，介質表面無濾餅形成。過濾用的介形成。過濾用的介質為粒狀床層或素質為粒狀床層或素燒不上釉的陶燒不上釉的陶瓷筒或板。瓷筒或板。 此法適用于從液此法適用于從液體中除去很小量的體中除去很小量的固體微粒，例如飲固體微粒，例如飲用水的凈化。用水的凈化?；ぴ砘ぴ黼娮咏贪鸽娮咏贪? /第三章第三章一、概述一、概述濾漿濾餅過濾介質濾液-推動力：重力、壓力、離心力推動力：重力、壓力、離心力 濾餅過濾濾餅過濾深層過濾深層過濾兩種過濾方式兩種過濾方式濾餅過濾濾餅過濾化工原理化工原理電子

31、教案電子教案/ /第三章第三章一、概述一、概述濾漿濾餅過濾介質濾液濾餅過濾濾餅過濾工業(yè)用過濾介質主要有：工業(yè)用過濾介質主要有： 棉、麻、絲、毛、合成纖維、金棉、麻、絲、毛、合成纖維、金屬絲等編織成的濾布。屬絲等編織成的濾布。過濾介質：過濾介質：多孔性介質、耐腐蝕、耐熱并具有足夠的機械強度。多孔性介質、耐腐蝕、耐熱并具有足夠的機械強度?；ぴ砘ぴ黼娮咏贪鸽娮咏贪? /第三章第三章一、概述一、概述濾漿濾餅過濾介質濾液濾餅過濾濾餅過濾濾餅的壓縮性：濾餅的壓縮性： 空隙結構易變形的濾餅為可壓縮濾餅?？障督Y構易變形的濾餅為可壓縮濾餅。 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章一、概述一、

32、概述濾漿濾餅過濾介質濾液濾餅過濾濾餅過濾 使用時，可預涂，也可以混使用時，可預涂，也可以混入待濾的濾漿中一起過濾。入待濾的濾漿中一起過濾。 助濾劑能形成結構疏松、而助濾劑能形成結構疏松、而且?guī)缀跏遣豢蓧嚎s的濾餅。可改且?guī)缀跏遣豢蓧嚎s的濾餅?？筛纳圃瓰V餅的可壓縮性和過于致密善原濾餅的可壓縮性和過于致密的缺點。的缺點。 助濾劑：助濾劑：-是顆粒細小、粒度分布范圍較窄、堅硬而懸浮性好是顆粒細小、粒度分布范圍較窄、堅硬而懸浮性好 的顆粒狀或纖維固體，如硅藻土、纖維粉末、活性的顆粒狀或纖維固體，如硅藻土、纖維粉末、活性 炭、石棉。炭、石棉?；ぴ砘ぴ黼娮咏贪鸽娮咏贪? /第三章第三章二、過濾基本方

33、程二、過濾基本方程 L u V -濾液量濾液量V過濾時間過濾時間的關系的關系-即為流速，單位時間內通即為流速，單位時間內通過單位過濾面積的濾液體積過單位過濾面積的濾液體積過濾速度過濾速度uAVq 其其中中ddddqAVu 濾餅過濾過程中，濾餅逐漸增厚，流動阻力也隨之逐濾餅過濾過程中，濾餅逐漸增厚，流動阻力也隨之逐漸增大，所以過濾過程屬于不穩(wěn)定的流動過程。故漸增大，所以過濾過程屬于不穩(wěn)定的流動過程。故 A化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、過濾基本方程二、過濾基本方程-濾液量濾液量V過濾時間過濾時間的關的關系系 L le u de u 流體在固定床內流動的簡化模型 (1)細管長

34、度細管長度le與床層高度與床層高度L成正比成正比(2)細管的內表面積等于全部顆粒的表面積，細管的內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。1、過濾基本方程的推導、過濾基本方程的推導簡化模型：假定：簡化模型：假定：LKle0 潤濕周邊潤濕周邊流通截面積流通截面積 4ed 1444aVaVB細細管管的的全全部部內內表表面面積積細細管管的的流流動動空空間間真實速度真實速度 u u 1aaB濾餅體積濾餅體積濾餅的比表面積濾餅的比表面積顆粒的比顆粒的比表面積表面積化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、過

35、濾基本方程二、過濾基本方程-濾液量濾液量V過濾時間過濾時間的關的關系系221udlpweef L le u u de u 流體在固定床內流動的簡化模型 eR64 濾餅內，雷諾數很小，屬層流流動，濾餅內，雷諾數很小，屬層流流動， ude eR2132eedlpu 1p -哈根哈根-泊謖葉方程泊謖葉方程le、de表達式見上頁）表達式見上頁） uu AuuA 由質量守恒得：由質量守恒得：濾餅截濾餅截面積面積A化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、過濾基本方程二、過濾基本方程 LpaKu 1220312 Lrp 1 ddqAddVu 過濾阻力過濾阻力過濾推動力過濾推動力 eLrpLrp

36、u 22 介質阻力）介質阻力）（濾餅阻力（濾餅阻力過濾總推動力過濾總推動力 eLLrpu p2 p1u-濾液量濾液量V過濾時間過濾時間的關的關系系 2322012 maKr比比阻阻，單單位位令令 思索：影響過濾阻力的因素有哪些？思索：影響過濾阻力的因素有哪些？ 影響過濾速度的因素有哪些？影響過濾速度的因素有哪些？化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、過濾基本方程二、過濾基本方程-濾液量濾液量V過濾時間過濾時間的關的關系系 eVVcrpA AddV 設每獲得單位體積濾液時，被截留在過濾介質上的濾餅體積為cm3濾餅/m3濾液），那么 sprr 0令令 AddV esVVcrAp 0

37、1AcVL AcVLee eLLrpu 濾濾餅餅濾濾液液1c思索：濾餅中全是固體物嗎？思索：濾餅中全是固體物嗎？壓縮指數壓縮指數0s1可壓縮濾餅可壓縮濾餅s=0不可壓縮濾餅）不可壓縮濾餅）化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、過濾基本方程二、過濾基本方程 crpKs012 令令 eVVKAddV 22 eqqKddq 2 -過濾基本方程過濾基本方程過濾常數，過濾常數，由實驗測定由實驗測定 pu思索：影響思索：影響K的因素有哪些？的因素有哪些？ 影響影響Ve或或qe的因素有哪些？的因素有哪些？-濾液量濾液量V過濾時間過濾時間的關的關系系化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章

38、第三章二、過濾基本方程二、過濾基本方程-濾液量濾液量V過濾時間過濾時間的關的關系系 crpKs012 32212 Car影響影響K的因素：的因素：影響影響qe或或Ve 的因素：的因素：濾餅性質濾餅性質s、a）濾漿性質濾漿性質c、）推動力（推動力（p）過濾介質的性質孔的結構、過濾介質的性質孔的結構、r0、厚度）、厚度） pu化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、過濾基本方程二、過濾基本方程-濾液量濾液量V過濾時間過濾時間的關的關系系 222KAVVVe 2、恒壓過濾、恒壓過濾 crpKs012 過過濾濾阻阻力力過過濾濾推推動動力力 AddVu eVVKA 2 pu 表觀速度表觀速

39、度特點：特點： K為常數為常數 積分得：積分得： 或或 Kqqqe 22若過濾介質阻力可忽略不計，那么若過濾介質阻力可忽略不計，那么 22KAV 或或 Kq 2，過濾速度愈來愈小。，過濾速度愈來愈小。恒壓過濾方程恒壓過濾方程化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章例：過濾一種固體顆體積分數為例：過濾一種固體顆體積分數為0.1的懸浮液的懸浮液,濾餅含水的體濾餅含水的體積分數為積分數為0.5,顆粒不可壓縮顆粒不可壓縮,經實驗測定濾餅比阻為經實驗測定濾餅比阻為1.31011m-2,水的粘度為水的粘度為1.010-3Pa.s。在壓強差恒為。在壓強差恒為9.8104Pa的條件下過濾的條件下過濾

40、,假設濾布阻力可以忽略假設濾布阻力可以忽略,試求：試求：1每每m2過濾面積上獲得過濾面積上獲得1.5m3濾液所需的過濾時間。濾液所需的過濾時間。2如將此過濾時間延長一倍如將此過濾時間延長一倍,可再得濾液多少？可再得濾液多少？解：解：1過濾時間過濾時間33/25. 05 . 0/1 . 0115 . 0/1 . 01mm化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章smrPKs/10625. 0103 . 1100 . 11081. 92223113401濾布阻力可忽略濾布阻力可忽略 Kq 2sKq3221065 . 1 s3752)求過濾時間加倍時的濾液量求過濾時間加倍時的濾液量s7503

41、7522Kq3312. 2750106m5 . 112. 2qq23/62. 0mm化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章三、過濾常數的測定三、過濾常數的測定eqKqKq21 1500 1000 q 500 0 0 0.025 0.05 0.075 q 斜率1/K截距2qe/KCpsK log)1(log crpKs012 恒壓時：恒壓時： Kqqqe 22logplogK作圖求出作圖求出壓縮指數壓縮指數s /qq圖化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章四、濾餅洗滌四、濾餅洗滌 洗滌液 w p Lw u 表觀速度 洗洗滌滌速速度度洗洗滌滌阻阻力力洗洗滌滌推推動動力力 w

42、AddV 思索：洗滌阻力與思索：洗滌阻力與哪些因素有關？哪些因素有關？與濾餅厚度、濾餅性質、洗滌液粘度、介質阻力有關 v推動力、阻力不變推動力、阻力不變v洗滌速度為常數。洗滌速度為常數。wwwddVV 洗滌液量思索：洗滌過程與過濾過程的有何異同？思索：洗滌過程與過濾過程的有何異同？wwLrp wAwV 常數常數化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章四、濾餅洗滌四、濾餅洗滌 洗滌液 p u 表觀速度 eeVVKAAddV 2 其其中中若推動力相同，那么：若推動力相同，那么：v洗滌速度與過濾終了速度的關系洗滌速度與過濾終了速度的關系? ?wwewLLAddVAddV 過濾終了阻力過濾終

43、了阻力洗滌阻力洗滌阻力 LrpAddVe wAddV wwLrp 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章五、過濾設備及過濾計算五、過濾設備及過濾計算 以以壓壓力力差差為為推推動動力力：如如板板框框壓壓濾濾機機、葉葉濾濾機機、 回回轉轉真真空空過過濾濾機機等等； 以以離離心心力力為為推推動動力力：如如各各種種離離心心機機。 過濾過濾設備設備 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章五、過濾設備及過濾計算五、過濾設備及過濾計算1 1、板框壓濾機、板框壓濾機濾框、濾板濾框、濾板 非非洗洗板板洗洗板板構造：構造：洗洗板板板框壓濾機板框壓濾機框框非非洗洗板板洗洗板板1060塊不等，

44、塊不等，過濾面積約為過濾面積約為280m2 請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫濾框和濾板的左上角與右上濾框和濾板的左上角與右上角均有孔。角均有孔。 請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫注：教材圖注：教材圖3-123-12有誤，應將有誤，應將“濾液進口改為濾液進口改為“濾漿進口濾漿進口”；將；將“濾漿出口濾漿出口改為改為“濾液出口濾液出口”。圖下方代表濾液流動方向的箭頭均改為向左方向。圖下方代表濾液流動方向的箭頭均改為向左方向化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章1 1、板框壓濾機、板框壓濾機洗洗板板板框壓濾機板框壓濾機框框非非洗洗板板洗洗板板一個操作循環(huán)：一個操作循環(huán)：過濾過濾濾液流出濾液流出懸

45、懸浮浮液液入入口口洗滌液流出洗滌液流出洗洗滌滌液液入入口口 222KAVVVe 洗滌洗滌卸渣、整理重裝卸渣、整理重裝思索：對板框壓濾機，下式中思索：對板框壓濾機，下式中V、Ve、A怎么取值？半個框的？一個怎么取值？半個框的？一個框的？還是框的？還是N個框的？個框的？均可。均可?；ぴ砘ぴ黼娮咏贪鸽娮咏贪? /第三章第三章1 1、板框壓濾機、板框壓濾機屬間歇式屬間歇式特點：特點：橫穿洗滌：橫穿洗滌：Lw=2L， Aw=A/2wwewLLAddVAddV 洗洗板板板框壓濾機板框壓濾機框框非非洗洗板板洗洗板板洗滌液流出洗滌液流出洗洗滌滌液液入入口口21 ewAddVAddV w 若若41 ww

46、wewLALAddVddV 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章1 1、板框壓濾機、板框壓濾機 板板 框框 懸浮液懸浮液 入口入口輔輔助助時時間間洗洗滌滌時時間間過過濾濾時時間間操操作作周周期期 生產能力：生產能力： 操作周期：操作周期： 單位時間內獲得的濾液量或濾餅量單位時間內獲得的濾液量或濾餅量 。222KAVVVe 其中：其中：wwwddVV Rwc RwcVVQ 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章1 1、板框壓濾機、板框壓濾機 板板 框框 懸浮液懸浮液 入口入口最佳操作周期：最佳操作周期： 生產能力最大時的操作周期生產能力最大時的操作周期令令dQdV=0可

47、得：可得：wR 若過濾、洗滌的操作壓力相同若過濾、洗滌的操作壓力相同 濾液濾液洗滌液洗滌液w 介質阻力忽略不計介質阻力忽略不計-最佳操作周期最佳操作周期 RVQ 2max Roptc 2, 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章2 2、葉濾機、葉濾機屬間歇式屬間歇式置換洗滌：置換洗滌：Lw=L Lw=L ，Aw=AAw=A濾葉濾葉一個操作循環(huán)：一個操作循環(huán)：過濾、洗滌、卸渣、整理重裝過濾、洗滌、卸渣、整理重裝 特點：特點： 濾 漿 濾 液 濾 葉 的 構 造構造：構造：請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫 222KAVVVe 思索：對葉濾機，下式中思索：對葉濾機，下式中V、Ve、A怎么取怎

48、么取值？一個濾葉的？還是值？一個濾葉的？還是N個的？個的？均可。均可。? ewAddVAddV ? ewddVddV 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章2 2、葉濾機、葉濾機Rwc 操作周期：操作周期： 濾 漿 濾 液 濾 葉 的 構 造與板框機相同與板框機相同生產能力：生產能力： 與板框機類似與板框機類似RwcVVQ 最佳操作周期：最佳操作周期： Roptc 2, 與板框機相同與板框機相同化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章3 3、轉筒真空過濾機、轉筒真空過濾機置換洗滌：置換洗滌：Lw=L Lw=L ，Aw=AAw=A屬連續(xù)式屬連續(xù)式過濾、洗滌、吹松、刮渣過濾、

49、洗滌、吹松、刮渣轉筒轉筒-筒的側壁上覆蓋有金屬網，長、徑之比約為筒的側壁上覆蓋有金屬網，長、徑之比約為1/22，濾布濾布-蒙在筒外壁上。蒙在筒外壁上。分配頭分配頭-轉動盤、固定盤轉動盤、固定盤 浸沒于濾漿中的過濾面積約占全部面積的浸沒于濾漿中的過濾面積約占全部面積的3040%轉速為轉速為0.1至至23轉轉/分）分） 一個操作循環(huán)：一個操作循環(huán)：特點：特點：構造：構造：請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章3 3、轉筒真空過濾機、轉筒真空過濾機 回轉真空過濾機上的轉筒過濾區(qū)過濾區(qū)洗滌區(qū)洗滌區(qū)吹干區(qū)吹干區(qū)卸渣區(qū)卸渣區(qū)Tn 1操操作作周周期期nVTVQ 222

50、KAVVVe 其中：其中：操作周期：操作周期： 生產能力：生產能力： 思索：對轉筒真空過濾機，上式中思索：對轉筒真空過濾機，上式中V、Ve、A、 怎么取值？按過濾區(qū)？還是怎么取值？按過濾區(qū)？還是按整個轉筒？按整個轉筒？均可。均可。按整個轉筒取：按整個轉筒?。篤，Ve，A，= T按過濾區(qū)取：按過濾區(qū)?。?V， Ve， A，= TT 式式中中， n 浸沒分數轉筒浸沒分數轉筒浸入面積占全部浸入面積占全部轉筒面積的分率）轉筒面積的分率）化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章3 3、轉筒真空過濾機、轉筒真空過濾機 回轉真空過濾機上的轉筒過濾區(qū)過濾區(qū)洗滌區(qū)洗滌區(qū)吹干區(qū)吹干區(qū)卸渣區(qū)卸渣區(qū)nKAV

51、 22 若介質阻力忽略不計，那若介質阻力忽略不計，那么么 nKAnKnAQ Qn, 可見：可見：但這類方法受到一定的限制但這類方法受到一定的限制 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章習題課習題課【例】【例】 某板框過濾機有某板框過濾機有5個濾框，框的尺寸為個濾框，框的尺寸為63563525mm。過濾操作在。過濾操作在20、恒定壓差下進行，過濾常數、恒定壓差下進行，過濾常數K=4.2410-5m2/s，qe=0.0201m3/m2，濾餅體積與濾液體，濾餅體積與濾液體積之比積之比c=0.08 m3/m3，濾餅不洗滌，卸渣、重整等輔助時間，濾餅不洗滌，卸渣、重整等輔助時間為為10分鐘。

52、試求框全充滿所需時間。分鐘。試求框全充滿所需時間。 現(xiàn)改用一臺回轉真空過濾機過濾濾漿，所用濾布與前相現(xiàn)改用一臺回轉真空過濾機過濾濾漿，所用濾布與前相同，過濾壓差也相同。轉筒直徑為同，過濾壓差也相同。轉筒直徑為1m，長度為，長度為1m，浸入角，浸入角度為度為120。問轉鼓每分鐘多少轉才能維持與板框過濾機同。問轉鼓每分鐘多少轉才能維持與板框過濾機同樣的生產能力？樣的生產能力？ 假設濾餅不可壓縮。假設濾餅不可壓縮?；ぴ砘ぴ黼娮咏贪鸽娮咏贪? /第三章第三章以一個框為基準進行計算。以一個框為基準進行計算。30101. 0025. 0635. 0635. 0mV 餅餅濾液量濾液量 cVV餅餅 2

53、3/156. 0806. 0126. 0mm Kqqqe 222806. 0635. 0635. 022mAA側側 過濾面積過濾面積再根據恒壓過濾方程得：再根據恒壓過濾方程得：K=4.2410-5m2/sqe=0.0201m3/m2AVq 3126. 008. 00101. 0m min0 .129 .7211024. 40201. 0156. 02156. 02522 sKqqqe 思索：以思索：以5個框為基準，如何求解？個框為基準，如何求解？【解】【解】框全充滿所需時間？框全充滿所需時間？（框全充滿）（框全充滿）化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章 smVQD/10773.

54、460100 .12126. 05534 改用回轉真空過濾機后，壓差不變，故改用回轉真空過濾機后，壓差不變，故K不變；不變；濾布不變，故濾布不變，故qe不變。不變。K=4.2410-5m2/s，qe=0.0201m3/m2過濾面積過濾面積214. 311mDLA 30631. 014. 30201. 0mAqVee 31360120 板框：板框：smnVQQ/10773. 434 設轉筒每分鐘轉設轉筒每分鐘轉n轉，則回轉真空過濾機生產能力轉，則回轉真空過濾機生產能力nKAVVVe 222 回轉真空過濾機：回轉真空過濾機：3166. 0mV 轉鼓每分鐘多少轉才能維持與板框過濾機同樣的生產能力？轉鼓每分鐘多少轉才能維持與板框過濾機同樣的生產能力？化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章習題課習題課mprsprn 17. 010875. 2166. 010773. 434作業(yè)：作業(yè)：返回目錄返回目錄化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章第四節(jié)第四節(jié)離心分離離心分離 利用離心力分離非均相混合物。其設備除前述的利用離心力分離非均相混合物。其設備除前述的旋風液分離器外，還有離心機旋風液分離器外，還有離心機 。返回目錄返回目錄化工原理化工原理電子教案