第3章沉降與過濾

1、 沉降與過濾沉降與過濾3.1概述3.2顆粒及顆粒床層的特性3.3重力沉降3.4離心沉降3.5過濾3.1概述混合物 非均相混合物 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)成的含霧氣體均相混合物 物系內(nèi)部各處物料性質(zhì)均勻而且不存在相界面的混合物。例如：互溶溶液及混合氣體 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

2、機(jī)械分離 沉降-重力或慣性離心力 過濾 不同的物理性質(zhì) 連續(xù)相與分散相發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)的方式 分散相和連續(xù)相 3.1.2非均相物系分離的目的非均相物系分離的目的（1）收集分散物質(zhì)例如從氣流干燥器或噴霧干燥器排出的氣體中回收固體產(chǎn)品。（2）凈化分散介質(zhì)例如：生產(chǎn)硫酸，二氧化硫爐氣含雜質(zhì)，凈化。（3）環(huán)境保護(hù)空氣中的粉塵、廢水、廢氣治理。 3.1.3非均相物系分離常用方法非均相物系分離常用方法（1）沉降分離（顆粒相對流體的運(yùn)動(dòng)過程）重力沉降：微粒借助本身重力在介質(zhì)中沉降而分離，適于處理粗粒懸浮物系。離心分離：利用微粒所受慣性離心力的作用，使其與介質(zhì)分離，適于細(xì)小微粒懸浮物系的處理。（2）過濾 利用某種

3、多孔物質(zhì)作過濾介質(zhì)，流體通過介質(zhì)而固體顆粒被截留在介質(zhì)上，通過重力、壓差、或慣性離心力，從而得到分離。包括重力過濾、加壓過濾、真空過濾和離心過濾。氣態(tài)非均相分離：重力沉降和離心沉降 （1）慣性分離器（旋風(fēng)分離等）（2）濕法除塵：利用液體（通常是水）洗滌含塵氣體，除去其中的塵粒，適于細(xì)小顆粒。（3）電除塵：利用高壓電場的作用，使懸浮在氣相中的微粒帶電并被板狀或管狀電極吸引而除塵。適于更細(xì)小的懸浮物系的分離。（4）袋濾器等3.2顆粒與顆粒床層的特性 流體流過顆?；蝾w粒床層時(shí)，其流動(dòng)特性與流體流經(jīng)管道的情況有相同之處，即都是流體相對于固體界面的流動(dòng)，但床層中顆粒任意堆積形成的流道形狀多變，很不規(guī)則，

4、邊界條件復(fù)雜，對于這種復(fù)雜流道內(nèi)的流動(dòng)規(guī)律的研究，需要從組成流道的顆粒入手。 1.顆粒的特性：形狀、大小、表面積（1）球形顆粒 球形顆粒的尺寸由直徑d確定，其它參數(shù)均可為直徑的函數(shù)。如：體積 表面積 比表面積36dV2dSdVS6不同顆粒的形狀（2）非球形顆粒球形度（形狀系數(shù)） 與該顆粒體積相等的球體的表面積除以顆粒的表面積,即 = S/SP, SP顆粒表面積，S與顆粒體積相等的球體的表面積。 由于同體積不同形狀的顆粒中，球形顆粒的表面積最小，因此對非球形顆粒，總有1 ，顆粒的形狀越接近球形， 越接近1，對于球形顆粒 =1 。顆粒的當(dāng)量直徑 顆粒的當(dāng)量直徑表示非球形顆粒的大小，通常有兩種表示方

5、法a)等體積當(dāng)量直徑 Vp 顆粒體積m3 36PeVdb)等比表面積當(dāng)量直徑 非球形顆粒，必須有兩個(gè)參數(shù)才能確定其特征,de，： 比表面積（3）顆粒群顆粒粒度分布篩分分析：泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩（p 145, 表32）顆粒群的平均粒徑36deVp s2deSpeSPPdVS6iiadxd1xi粒徑段內(nèi)顆粒的質(zhì)量分率;di-篩分直徑mda-平均比表面積直徑m6d式中xi粒徑段內(nèi)顆粒的質(zhì)量分率。顆粒密度（單位體積內(nèi)粒子的質(zhì)量）a)真密度 ：粒子體積不包含顆粒之間的空隙。b)堆積密度 ：粒子體積包含顆粒之間的空隙。3.2.2顆粒床層的特性(1)床層的空隙率:Sb33/mm床層體積床層體積顆粒體積的大小與顆粒形狀

6、、粒度分布、顆粒直徑與床層直徑的比值、床層的填充方式等因素有關(guān)。 床層的空隙率可通過實(shí)驗(yàn)測定：在體積V的顆粒床層中加水直至水面達(dá)到床層表面，測定加入水的體積V水，則床層空隙率為 V水水/V。也可用稱量法測定，稱量體積V的顆粒床層的質(zhì)量G，若固體顆粒的密度為 ，則空隙率為 一般，亂堆床層0.40.7；均勻球體：松排列0.4，緊密排列0.26。（2）床層的自由截面積 床層截面上未被顆粒占據(jù)的流體可以自由通過的面積，稱為床層的自由截面積。VGVS/ )/(S床層的各向同性：小顆粒亂堆床層可以認(rèn)為是各向同性的。各向同性床層的重要特性之一是其自由截面積與床層截面積之比在數(shù)值上與床層的空隙率相等。同床層空

7、隙率一樣，由于壁面效應(yīng)的影響，壁面附近的自由截面積大。壁面效應(yīng)：在床層同一截面上的分布是不均勻的，在容器壁面附近較大，而床層中心較小。器壁對的這種影響稱為壁面效應(yīng)。壁面效應(yīng)使得流體通過床層的速度不均勻，流動(dòng)阻力較小的近壁處流速較床層內(nèi)部大。改善壁面效應(yīng)的方法通常是限制床層直徑與顆粒直徑之比不得小于某極限值。（3）床層的比表面積指單位體積床層中具有的顆粒表面積（即顆粒與流體接觸面積），如果忽略顆粒間相互重疊的接觸面積則b 可用堆積密度估算：（4）床層的當(dāng)量直徑床層簡化模型：即將固定床中不規(guī)則的流道簡化成一組與床層高度相等的平行細(xì)管。細(xì)管的當(dāng)量直徑可用床層的空隙率可顆粒的比表面積計(jì)算 考慮1平方米

8、高度1米的固定床，床層體積111m3假設(shè)細(xì)管的全部流動(dòng)空間等于床層的空隙體積，故流道容積1mbSbSbbdd)1 (,)1 (66潤濕周邊流通截面積44Hebrd流道表面積流通容積流道長度），（潤濕周邊流道長度）流通截面積（ebebdd床層比表面積空隙率,)1 (ebdebd221udLPebf若忽略床層中因顆粒相互接觸而彼此覆蓋的表面積。則流道表面積顆粒體積顆粒比表面積1（1） m所以床層的當(dāng)量直徑為：（5）流體通過固定床層的壓降流體通過固定床層的壓降主要有兩個(gè)方面：一是流體與顆粒表面的摩擦作用產(chǎn)生的壓力降；二是流動(dòng)過程中，孔道截面積突然擴(kuò)大和突然縮小以及流體對顆粒的撞擊產(chǎn)生的壓力降。層流時(shí)

9、，壓力降主要由表面摩擦作用產(chǎn)生，而湍流時(shí)以及在薄的床層中流動(dòng)時(shí)，突然擴(kuò)大突然縮小的損失起主要作用。采用前述簡化模型，將流體通過床層流道看作通過一組當(dāng)量直徑為 的平行細(xì)管流動(dòng)。其壓力降為：式中： 流體通過床層的壓力降Pa；L床層高度m 床層流道的當(dāng)量直徑m； 流體在床層內(nèi)的實(shí)際流速m/s。 與按整個(gè)床層截面計(jì)算的空床流速u的關(guān)系為：由 、 =u/代入壓強(qiáng)降計(jì)算式得：流體通過床層得摩擦系數(shù) 是床層雷諾數(shù)Reb的函數(shù) fPebd1u1uuu 1)1 ( ebd1u)1 (1uudRebet細(xì)管當(dāng)量長度），（寫成等式eefflLluLPuLP,8)1 (,)1 (22323康采尼在層流（Ret1）情況

10、下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到有：歐根方程：適于Ret0.17330當(dāng)層流時(shí)，第二項(xiàng)較小，可忽略；當(dāng)湍流時(shí)，第一項(xiàng)較小，可忽略。5K,/康采尼常數(shù)，通常取KRKet康采尼方程322)1 (5uLPf)()1 (75. 1)()1 (15032232eSeSfduduLP3.3重力沉降 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(yùn)動(dòng)而實(shí)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 表面剛性表面剛性球形顆粒的自由沉降球形顆粒的自由沉降(分離較大的顆粒）(分離尺寸小的顆粒）自由沉降自由沉降：顆粒濃度低，分散好，顆粒濃度低，分散好，沉降過程中互不碰撞、互不影響。沉降過程中互不碰撞

11、、互不影響。設(shè)顆粒的密度為s，直徑為d，流體的密度為， p重力重力Fg浮力浮力Fb阻力阻力Fd,p 顆粒下沉顆粒下沉Fd Fg Fb 重力 gdFsg36浮力 gdFb3622uAFd22m 4:dAAp：向的平面上的投影面積顆粒在垂直于其運(yùn)動(dòng)方 2422udFdmaFFFdbg243udgasss ddud 6 246s3223uddsu:顆粒相對于流體的降落速度m/s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(shí)，a=0。等速階段中顆粒相對與流體的運(yùn)動(dòng)速度ut 稱為沉降速度。當(dāng)a=0時(shí)，u=ut，代入（a）式024662233tsudg

12、dgd 3)(4gdust 沉降速度表達(dá)式式中： 球形顆粒的自由沉降速度（m/s)，d顆粒直徑， 顆粒密度(kg/m3)， 流體密度(kg/m3) ，g重力加速度(m/s2) 阻力系數(shù)，無因次 tus阻力系數(shù)（曳力系數(shù)） 兩相流動(dòng) 在化工生產(chǎn)的單元操作中，有不少是與顆粒與流體間的相對運(yùn)動(dòng)有關(guān)。例如沉降與過濾、固體流態(tài)化，蒸餾和吸收則涉及氣泡在液體中和液滴在氣體中的運(yùn)動(dòng)，吸附、離子交換與浸取過程常常在流體流過固體顆粒層的條件下進(jìn)行。因此，了解流體流過顆粒和顆粒層的流動(dòng)規(guī)律對掌握眾多化工單元操作與化學(xué)反應(yīng)過程具有重要意義。 球形顆粒在流體中運(yùn)動(dòng)的阻力 粘性流體流過球形 顆粒時(shí)正對顆粒的流體在接近A

13、點(diǎn) 時(shí)，流速為零，靜壓強(qiáng)最大,由于 流體不可壓縮，所以沿原流動(dòng)方向 而來的流體及其相鄰近流體在A點(diǎn) 處高壓作用下，只好將部分靜壓能 轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能, 并被迫改變原來的流動(dòng) 方向，繞過顆粒兩側(cè)向下游流去， 在顆粒的后方形成漩渦。fH022fHgpZgufHgPPHf21 流體由于產(chǎn)生漩渦，損失了一部分能量，重位質(zhì)量的流體損失的這部分能量值，就是顆粒與流體作相對運(yùn)動(dòng)時(shí)的形狀阻力所造成的壓頭算是單位是m液柱。另外，流體沿顆粒表面流動(dòng)有摩擦阻力損失。如果我們用 表示流體流過顆粒時(shí)的摩擦阻力和形狀阻力損失，則流體繞過顆粒前后（即圖中1到2）的能量守恒關(guān)系為： 式中指單位重量流體的總曳力所造成的能量損失（ m

14、液柱）u1=u2，Z1Z2，u2=0， Z=0。代入能量守恒關(guān)系式得我們把單位重量流體的曳力所造成的能量損失 與單位重量流體所具有的動(dòng)能之比，叫做曳力系數(shù)（阻力系數(shù)）fH2p22222222122uugugHgppguHguHfff生的壓差：即流體繞過顆粒前后產(chǎn)所以：動(dòng)能單位重量流體所具有的造成的能量損失單位重量流體的曳力所層流區(qū)（10 4Ret1）過渡區(qū)（2Ret500）湍流區(qū)（500Ret2105）流體繞過顆粒流動(dòng)的曳力系數(shù)與流體流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，而流動(dòng)流體繞過顆粒流動(dòng)的曳力系數(shù)與流體流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，而流動(dòng)狀態(tài)可用顆粒雷諾數(shù)狀態(tài)可用顆粒雷諾數(shù)Ret的大小來判斷。均勻來流繞過球形顆粒，當(dāng)流速很低時(shí)

15、，稱為爬流（又稱蠕流速很低時(shí)，稱為爬流（又稱蠕動(dòng)流）動(dòng)流），此時(shí)顆粒所受的曳力可以用理論推導(dǎo)求得: 此式稱為斯托克斯定律。其中表面曳力占2/3，形體曳力占1/3。對于球形顆粒的曲線，按Ret值大致分為4個(gè)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 4Ret s （沉降）（沉降）or s or s （浮升）均適用。（浮升）均適用。 * *自由沉降：任一顆粒沉降不受其他顆粒存在而受到干擾，忽略容器壁影響。自由沉降：任一顆粒沉降不受其他顆粒存在而受到干擾，忽略容器壁影響。* *干擾（受阻）沉降：顆粒間存在顯著相互作用而受到干擾，容器壁影響不干擾（受阻）沉降：顆粒

16、間存在顯著相互作用而受到干擾，容器壁影響不可忽略可忽略濃度較大時(shí)濃度較大時(shí)* *影響因素：顆粒尺寸、形狀及密度、介質(zhì)密度和粘度。操作條件：溫度、影響因素：顆粒尺寸、形狀及密度、介質(zhì)密度和粘度。操作條件：溫度、濃度及設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸。濃度及設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸。顆粒后半部出現(xiàn)的邊界層分離引起的形體阻力占主導(dǎo)，流體粘性對沉降已無影響。隨著顆粒雷諾數(shù)增大，邊界層內(nèi)層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧?，使得曳力系?shù)從0.44降為0.1，并幾乎保持不變。 1 . 0gduspt65. 3 d) 湍流邊界層區(qū)湍流邊界層區(qū)Ret 2105） * 當(dāng)當(dāng) Ret 2105 ， 出現(xiàn)湍流邊界層，由于此時(shí)不易出出現(xiàn)湍流邊界層，由于此時(shí)不易出現(xiàn)邊界層

17、分離，使現(xiàn)邊界層分離，使 ， 但沉降操作速度一般不會(huì)到達(dá)但沉降操作速度一般不會(huì)到達(dá)此區(qū)域此區(qū)域。*自由沉降速度計(jì)算不適用于極細(xì)小顆粒：自由沉降速度計(jì)算不適用于極細(xì)小顆粒： d 10 -4 時(shí)，可忽略布朗運(yùn)動(dòng)。時(shí)，可忽略布朗運(yùn)動(dòng)。影響沉降速度的因素影響沉降速度的因素 1）顆粒的體積濃度）顆粒的體積濃度 在前面介紹的各種沉降速度關(guān)系式中，當(dāng)顆粒的體積濃度小于0.2%時(shí)，理論計(jì)算值的偏差在1%以內(nèi)，但當(dāng)顆粒濃度較高時(shí)，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用。2）器壁效應(yīng)）器壁效應(yīng) 當(dāng)器壁尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于顆粒尺寸時(shí)，（例如在100倍以上）容器效應(yīng)可忽略，否則需加以考慮

18、。 Dduutt1 . 213）顆粒形狀的影響）顆粒形狀的影響 （見p149,圖3-30）psSS球形度對于球形顆粒，s=1，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(zhǔn)數(shù)Ret中的直徑要用當(dāng)量直徑de代替 。peVd3636PeVd顆粒的球形度愈小，對應(yīng)于同一Ret值的阻力系數(shù)愈大但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。沉降速度的計(jì)算沉降速度的計(jì)算 1）試差法）試差法 假設(shè)沉降屬于層流區(qū) 方法：182gdustut duRetRet Ret2 ut為所求Ret2 艾倫公式求ut判斷公式適用為止 2) 摩擦數(shù)群法摩擦數(shù)群法 K 34st

19、gdu由 234tpugd22222tetudR 23234Regdset32gdks令3234kRet 因是Ret的已知函數(shù)，Ret2必然也是Ret的已知函數(shù)，Ret曲線便可轉(zhuǎn)化成 Ret2 Ret曲線。 計(jì)算ut時(shí)，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 。pettdRu K與 u 無關(guān)Ret2與 u 無關(guān)2213)(4tsetugR Ret-1Ret關(guān)系繪成曲線 ，由Ret-1值查得Ret的值， 再根據(jù)沉降速度ut值計(jì)算d。tetpuRd無因次數(shù)群無因次數(shù)群k判別流型判別流型 182gdust2318gdRset183k 計(jì)算在一定介質(zhì)中具

20、有某一沉降速度ut的顆粒的直徑，令與Ret-1相乘 將滯留區(qū)速度將滯留區(qū)速度式帶入雷諾準(zhǔn)式帶入雷諾準(zhǔn)數(shù)式數(shù)式182gdust 當(dāng)Ret=1時(shí) k=2.62 此值即為斯托克斯區(qū)的上限 牛頓定律區(qū)的下限k值為69.1 例例3-1：試計(jì)算直徑為95m，密度為3000kg/m3的固體顆粒分別在20的空氣和水中的自由沉降速度。 解：1）在20水中的沉降。用試差法計(jì)算先假設(shè)顆粒在滯流區(qū)內(nèi)沉降 ， 附錄查得，20時(shí)水的密度為998.2kg/m3,=1.00510-3Pa.s32610005. 11881. 92 .99830001095tusm/10797. 93核算流型 tetudR 33610005.

21、12 .99810797. 910959244. 02原假設(shè)滯流區(qū)正確，求得的沉降速度有效。2） 20的空氣中的沉降速度用摩擦數(shù)群法計(jì)算20空氣：=1.205 kg/m3，=1.8110-5 Pa.s根據(jù)無因次數(shù)k值判別顆粒沉降的流型 32gdks32561081. 181. 9205. 13000205. 1109552. 42.62k69.1，沉降在過渡區(qū)。用艾倫公式計(jì)算得沉降速度： smut/619. 0分級沉降分級沉降 含有兩種直徑不同或密度不同的混合物，也可用沉降方法加以分離。 降塵室（1）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)能力是指降塵室所處

22、理的含塵氣體的體積流量，用Vs表示，m3/s。降塵室內(nèi)的顆粒運(yùn)動(dòng) 隨氣體流動(dòng) 速度u作沉降運(yùn)動(dòng) 速度ut集塵斗utu含塵氣體凈化氣體ul顆粒沉降到室底所需的時(shí)間 ttuHt為了滿足除塵要求 tuHul降塵室使顆粒沉降的條件降塵室使顆粒沉降的條件HbVusssVlHbHbVltsuHVlHbtsbluV 單層單層降塵室的生產(chǎn)能力降塵室的生產(chǎn)能力，b:降塵室寬度降塵室寬度 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)。 氣體通過降塵室的時(shí)間 多層降沉室清潔氣流含塵氣流擋板隔板除塵室生產(chǎn)能力與沉降面積除塵室生產(chǎn)能力與沉降面積bl及顆粒沉降速度有關(guān)，與及顆粒沉

23、降速度有關(guān)，與H無關(guān)無關(guān)沉降室為扁平型，設(shè)計(jì)成多層水平隔板，間距沉降室為扁平型，設(shè)計(jì)成多層水平隔板，間距40-100mmtblunVs) 1( * *沉降速度按完全分離的最小顆粒直徑計(jì)算沉降速度按完全分離的最小顆粒直徑計(jì)算例例3-2：質(zhì)量流量為2.5kg/s，溫度為20的常壓含塵氣體，在進(jìn)入反應(yīng)器之前需除塵并升溫至150。塵粒密度s=1800kg/m3，降塵室的底面積為130m2，試求：（1）若先除塵后預(yù)熱，理論上可全部除去的最小顆粒直徑；（2）若先預(yù)熱后除塵，理論上可全部除去的最小顆粒直徑。)1041. 2,1081. 1(5150520sPsPaCaC空氣粘度：解：（1）20 空氣sPmk

24、gTPPMTa53001081. 1,/21. 13 .1012934 .223 .101273294 .22smmVs/07. 221. 15 . 23smAVust/016. 013007. 2假設(shè)為滯流區(qū)沉降，由 得18)(2mingduptmmgudst2 .171072. 181. 9)21. 11800(016. 01081. 118)(1855min核算流型 2018. 01081. 121. 1016. 01072. 155tetudRsPmkgTPPMTa53001041. 2,/836. 03 .1014234 .223 .101273294 .22smmVs/99. 28

25、36. 05 . 23smAVust/023. 013099. 2假設(shè)為滯流區(qū)沉降mmgudst8 .231038. 281. 9)836. 01800(023. 01041. 218)(1855min核算流型 2019. 01041. 2836. 0023. 01038. 255tetudR假設(shè)正確 比較兩種情況，第一種效果要好些。應(yīng)先除塵后預(yù)熱。 （2）降塵室的計(jì)算）降塵室的計(jì)算 降塵室的計(jì)算 設(shè)計(jì)型操作型已知?dú)怏w處理量和除塵要求，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(shí)，計(jì)算可以完全除掉的最小顆粒的尺寸，或者計(jì)算要求完全除去直徑dp的塵粒時(shí)所能處理的氣體流量。例例3-33-

26、3：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2m和6m,氣體處理量為1標(biāo)m3/s，爐氣溫度為427，相應(yīng)的密度=0.5kg/m3，粘度=3.410-5Pa.s，固體密度p=4000kg/m3操作條件下，規(guī)定氣體速度不大于0.5m/s，試求：（1）降塵室的總高度H，m；（2）理論上能完全分離下來的最小顆粒尺寸；（3）粒徑為40m的顆粒的回收百分率；（4） 欲使粒徑為10m的顆粒完全分離下來，需在降降塵室內(nèi)設(shè)置幾層水平隔板？smtVVss/564. 2273427273127327330buVHs5 . 02564. 2m564. 2理論上能完全除去的最小顆粒尺寸 blVusts

27、m/214. 062564. 2用試差法由ut求dmin。假設(shè)沉降在斯托克斯區(qū) 解：解：降塵室的總高度Hgudst18minm551078. 5807. 95 . 04000214. 0104 . 318核算沉降流型 2182. 01014. 35 . 0214. 01078. 5Re55ttud原假設(shè)正確 粒徑為40m的顆粒的回收百分率粒徑為40m的顆粒定在滯流區(qū) ，其沉降速度 smgdust/103. 0104 . 318807. 95 . 040001040185262氣體通過降沉室的時(shí)間為： suHt12214. 0564. 2直徑為40m的顆粒在12s內(nèi)的沉降高度為： muHt234

28、. 112103. 0 假設(shè)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(nèi)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。直徑為40m的顆粒被回收的百分率為： %13.48%100564. 2234. 1HHsmgdust/1041. 6104 . 318807. 95 . 0400010118362521tsbluVn1104 . 662564. 233 .32取33層 板間距為 1nHhm0754. 0133564. 2水平隔板層數(shù) 由規(guī)定需要完全除去的最小粒徑求沉降速度， 再由生產(chǎn)能力和底面積求得多層降塵室的水平隔板層數(shù)。 粒徑為10m的顆粒的沉降必在滯流區(qū)， (

29、增稠器增稠器) 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 分離懸浮液，在中心距液面下0.31m處連續(xù)加料，清液往上走，稠液往下走，錐形底部有一緩慢旋轉(zhuǎn)的齒耙把沉渣慢慢移至下部中心，稠漿從底部出口出去。（內(nèi)部沉降分為上部自由沉降和下部干擾沉降）大的增稠器直徑可達(dá)10100m，深2.54m。它一般用于大流量、低濃度懸浮液的處理，常見的污水處理就是一例。( (2 2）沉降槽）沉降槽-分離懸浮液02550751000t1t2t3t4t5t6tABCDABCDACDACDADAD時(shí)間界面高度B清液區(qū)均勻沉降區(qū) C=C0濃縮區(qū)沉聚區(qū)A區(qū)：清液區(qū)；B區(qū)：均勻沉降區(qū)。該區(qū)

30、顆粒分布均勻，濃度與原始懸浮液相同(c=c0)； C區(qū)：濃縮區(qū)。此區(qū)自上而下顆粒濃度增高、粒度也增大；D區(qū)：沉淀堆集的沉聚區(qū)。 濃懸浮液的沉聚過程濃懸浮液的沉聚過程(3)分級器 利用重力沉降可將懸浮液中不同粒度的顆粒進(jìn)行粗略分離或?qū)煞N不同密度的顆粒進(jìn)行分類，這樣的過程統(tǒng)稱分級。實(shí)現(xiàn)分級操作的設(shè)備稱為分級器雙錐分級器 利用它可將密度 不同或尺寸不同的粒子混合物分開?；旌狭Ｗ佑缮喜考尤耄?jīng)可調(diào)錐與外壁的環(huán)形間隙向上流過。沉降速度大于水在環(huán)隙處上升流速的顆粒進(jìn)入底流，而沉降速度小于該流速的顆粒則被溢流帶出。 分級沉降槽 如圖所示分級器，由幾根柱形容器組成，懸浮液進(jìn)入第一如圖所示分級器，由幾根柱形

31、容器組成，懸浮液進(jìn)入第一柱的頂部，水或其它密度適當(dāng)?shù)囊后w由各級柱底向上流動(dòng)柱的頂部，水或其它密度適當(dāng)?shù)囊后w由各級柱底向上流動(dòng)。控制懸浮液的加料速率，使柱中的固體?？刂茟腋∫旱募恿纤俾剩怪械墓腆w15m的氣體凈化與顆?；厥詹僮?*對于顆粒濃度200g/m3，由于顆粒聚集作用，可除去3m以下的顆粒。*可除去氣體中的液體顆粒。*大于200m粒子對器壁有磨損，一般采用重力沉降。結(jié)構(gòu)和工作原理：含塵氣體以較高的線速度切向進(jìn)入器內(nèi)，在外筒與排氣管之間形成旋轉(zhuǎn)向下的外螺旋流場，到達(dá)錐底后以相同的旋向折轉(zhuǎn)向上形成內(nèi)螺旋流場直至達(dá)到上部排氣管流出。顆粒在內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)流場中均會(huì)受離心力作用向器壁方向拋出，在重力作

32、用下沿壁面下落到排灰口被排出。含塵氣體清潔氣體排氣管排塵BB3.4.3 旋風(fēng)分離器的性能 旋風(fēng)分離器性能的主要操作參數(shù)為氣體處理量分離效率和氣體通過旋風(fēng)分離器的壓強(qiáng)降。氣體處理量 旋風(fēng)分離器的處理量由入口的氣速?zèng)Q定，入口氣體流量是旋風(fēng)分離器最主要的操作參數(shù)。一般入口氣速ui 在1525m/s。旋風(fēng)分離器的處理量 hBuVis臨界粒徑臨界粒徑 判斷旋風(fēng)分離器分離效率高低的重要依據(jù)是臨界粒徑。臨界粒徑 ： 理論上在旋風(fēng)分離器中能完全分離下來的最小顆粒直徑。1） 臨界粒徑的計(jì)算式 a) 等速螺旋運(yùn)動(dòng)：進(jìn)入旋風(fēng)分離器的氣流嚴(yán)格按照螺旋形路線作等速運(yùn)動(dòng)，且切線速度恒定，等于進(jìn)

33、口氣速uT=ui； b) 氣流形狀不變：顆粒沉降過程中所穿過的氣流厚度為進(jìn)氣口寬度BRuduTsr2218表示c) 顆粒在滯流情況下做自由沉降，徑向速度可用 0.659m，則在規(guī)定的氣量下不能達(dá)到規(guī)定的分離效率。倘若直徑D0.654m，則在規(guī)定的氣量下，壓降將超出允許的范圍。 作業(yè)題: P116: 53.5.1過濾操作的基本概念過濾的概念過濾 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。 過濾操作中所處理的懸浮液 濾漿 通過多孔介質(zhì)的液體 濾液 被截留住的固體物質(zhì) 濾渣（濾餅） 3.5過濾濾漿濾餅過濾介質(zhì)濾液 實(shí)現(xiàn)過濾操作的外力有重力、

34、壓力、離心力， 化工中應(yīng)用最多的是壓力過濾。過濾 深床過濾 濾餅過濾 固體顆粒的沉積發(fā)生在較厚的粒狀過濾介質(zhì)床層內(nèi)部，懸浮液中的顆粒直徑小于床層直徑，當(dāng)顆粒隨流體在床層的曲折孔邊穿過時(shí)，便粘附在過濾介質(zhì)上。 適用于懸浮液中顆粒甚小且含量甚微（固相體積分率在0.1%以下）的場合 固體顆粒成餅層狀沉積于過濾介質(zhì)表面，形成濾餅。 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。 膜過濾：利用膜孔隙的選擇滲透性（滲透膜）進(jìn)行兩相分離技術(shù)。以膜兩測流體壓差為推動(dòng)力使溶劑、無機(jī)分子、小分子等透過膜而截留微粒及較大的分子。 餅層過濾時(shí)懸浮液置于過濾介質(zhì)的一側(cè)，固體物沉積于介質(zhì)表面而形成濾餅層。過濾

35、介質(zhì)中微細(xì)孔道的直徑可能大于懸浮濃中部分顆粒，因而，過濾之初會(huì)有一些細(xì)小原粒穿過介質(zhì)面使濾液揮蝕，但是原粒會(huì)在孔道中迅速地發(fā)生“架橋”現(xiàn)象(見圖)，使小于孔道直徑的細(xì)小顆粒也能被截?cái)r，故當(dāng)濾餅開始形成，濾液即變清此后過濾才能有效地進(jìn)行。可見，在餅層過濾中，真正發(fā)揮截?cái)r顆粒作用的主要是濾餅層而不是過濾介質(zhì)。通常，過濾開始階段得到的渾濁液，待濾餅形成后應(yīng)返回濾漿槽更新處理。餅層過濾適用于處理固體含量較高(固相體積分率約在1以上)的懸浮液。架橋現(xiàn)象過濾介質(zhì)過濾介質(zhì) 過濾介質(zhì)是濾餅的支承物，應(yīng)具有下列條件：多孔性，孔道適當(dāng)?shù)男?，對流體的阻力小，又能截住要分離的顆粒。 物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐

36、熱，耐化學(xué)腐蝕。 足夠的機(jī)械強(qiáng)度，使用壽命長價(jià)格便宜工業(yè)常用的過濾介質(zhì)主要有 a) 織物介質(zhì)：又稱濾布，包括有棉、毛、絲等天然纖維，玻璃絲和各種合成纖維制成的織物，以及金屬絲織成的網(wǎng)能截留的粒徑的范圍較寬，從幾十m到1m。優(yōu)點(diǎn)：織物介質(zhì)薄，阻力小，清洗與更新方便，價(jià)格比較便宜，是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的過濾介質(zhì)。b)多孔固體介質(zhì)：如素?zé)沾?砂芯過濾器），燒結(jié)金屬塑料細(xì)粉粘成的多孔塑料，棉花餅等 這類介質(zhì)較厚，孔道細(xì)，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，膜很薄（幾十m到200m），

37、孔很小，可以分離小到0.05m的顆粒,應(yīng)用多孔膜的過濾有超濾和微濾。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形，使濾餅中的流動(dòng)通道變小，阻力增大。加入助濾劑加入方法預(yù)涂 預(yù)混 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(jìn)行過濾，在過濾介質(zhì)上形成一層由助濾劑組成的濾餅。 減少可壓縮濾餅的流動(dòng)阻力能形成多孔餅層的剛性顆粒良好的滲濾性化學(xué)穩(wěn)定性以及不溶于液相3.5.2過濾基本方程式濾液通過餅層的流動(dòng) 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/

38、m3 ，亂堆床層 =0.470.7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 堆積密度堆積密度3/)1 (mkgsbde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(床層比表面積床層比表面積 ab)顆粒體積顆粒比表面（1）a m2顆粒床層的當(dāng)量直徑：顆粒床層的當(dāng)量直徑：按堆積密度估算按堆積密度估算mdddsasbbsbb6/61/m32床層體積顆粒表面積模型：假設(shè)床層中不規(guī)則的通道為一組長度L、為直徑為de 的

39、平行細(xì)管：1.細(xì)管的全部流動(dòng)空間等于床層的空隙容積，2. 細(xì)管的內(nèi)表面積等于顆粒床層的全部表面積。床層的當(dāng)量直徑為床層的當(dāng)量直徑為 ： )1 (44adeb細(xì)管的全部內(nèi)表面積床層流動(dòng)空間(1)通過床層的壓降：ebidLup221uu 1u 1 - 流體在床層內(nèi)的實(shí)際流速，即流道流速u-按整個(gè)床層計(jì)算的空床流速231uaLpibKRe 計(jì)算康采尼（康采尼（kozeny)法法K =5.0, 康采尼常數(shù))1 (4Re1auudebb32223)1 (51uauaLpi歐根（歐根（Ergun)29. 0Re17. 4b3232223)1 (29. 0)1 (17. 41uauauaLpiesda6)(

40、)1 (74. 1)()1 (15032232esesiduduLpReb = 0.17330Reb1000,湍流，前一項(xiàng)可忽略 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)。 過濾基本方程過濾基本方程 )()1 (5223LPauc過濾速度表達(dá)式過濾速度表達(dá)式（由由康采尼方程）康采尼方程）過濾速率過濾速率 過濾速率過濾速度單位時(shí)間通過單位過濾面積的濾液體積 單位時(shí)間獲得的濾液體積稱為過濾速率 定義)()1 (5223LPaAddVuc)()1 (5223LPAaddVc表達(dá)式濾液通過濾餅層：1.濾液通道細(xì)小曲折，形成不規(guī)則網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 2. 隨過濾進(jìn)行，濾餅增厚，流動(dòng)阻力加大非穩(wěn)

41、態(tài) 3.細(xì)小密集顆粒層提供很大液、固接觸表面，濾液流動(dòng)大都為層流濾餅的阻力濾餅的阻力 令 322)1 (5ar濾餅的比阻，1/m2 rLPAddVc(4)令 rLR 濾餅阻力RPAddVc（5）速度推動(dòng)力阻力 不可壓縮濾餅視為常數(shù)顆粒形狀、尺寸不變a不變 由RrL可知，比阻比阻r是單位厚度濾餅的阻力是單位厚度濾餅的阻力， 數(shù)值上等于粘度為1Pa.s的濾液以1m/s的平均流速通過厚度為1m的濾餅層時(shí)，所產(chǎn)生的壓強(qiáng)降 。 反映了顆粒形狀、尺寸及床層空隙率對濾液流動(dòng)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(dòng)的阻滯作用也愈大。過濾介質(zhì)的阻力過濾介質(zhì)的阻力 過濾介質(zhì)的阻力也與其厚

42、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)。 濾液穿過過濾介質(zhì)層的速度關(guān)系式 ：mmRPAddV 式中：P=PC+Pm，代表濾餅與濾布兩側(cè)的總壓強(qiáng)降，稱為過濾壓強(qiáng)差。也稱為過濾設(shè)備的表壓強(qiáng) 。 可用濾液通過串聯(lián)的濾餅與濾布的總壓強(qiáng)降來表示過濾推動(dòng)力，用兩層的阻力之和來表示總阻力。 )()(mmmcRRpRRppAddV(6)設(shè)想以一層厚度為Le的濾餅來代替濾布， meRrL 故（6）式可寫為 ）（7 )()(eeLLrPrLrLPAddV式中：Le過濾介質(zhì)的當(dāng)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(shí)，Le為定值，但同一介質(zhì)在不同的過濾操作中，

43、Le值不同。過濾基本方程式過濾基本方程式 濾餅厚度L與當(dāng)時(shí)已經(jīng)獲得的濾液體積V之間的關(guān)系為： VLAAVL濾餅體積/相應(yīng)的濾液體積之比，無因次，m3/m3 。同理 ：AvVLeeVe過濾介質(zhì)的當(dāng)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(shí)，Ve為定值，但同一介質(zhì)在不同的過濾操作中，Ve值不同。（7）式就可以寫成 )( )(AVVrvPLLrPAddVee)( )(2eeVVrvPALLrPddV過濾速率的一般關(guān)系式 sPrr)(該式適用于不可壓縮濾餅 對可壓縮濾餅,其比阻是兩側(cè)壓強(qiáng)差的函數(shù)， 幾種典型物料壓縮性指數(shù)s見書p174 對于可壓縮

44、濾餅，過濾速率對于可壓縮濾餅，過濾速率 )(12esVVrPAddV過濾基本方程式過濾基本方程式上式稱為過濾基本方程式，表示過濾進(jìn)程中任一瞬間的過濾速率與各有關(guān)因素問的關(guān)系，是過濾計(jì)算及強(qiáng)化過濾操作的基本依據(jù)。該式適用于可壓縮濾餅及不可壓縮濾餅。 應(yīng)用過濾基本方程式時(shí)，需針對操作的具體方式而積分。過濾操作有兩種典型的方式，即恒壓過濾及恒速過濾。有時(shí)，為避免過濾初期因壓強(qiáng)差過高而引起濾液渾濁或?yàn)V布堵塞，可采用先恒速后恒壓的復(fù)合操作方式，過濾開始時(shí)以較低的恒定速率操作，當(dāng)表壓升至給定數(shù)值后，再轉(zhuǎn)入恒壓操作。當(dāng)然，工業(yè)上也有既非便速亦非恒壓的過濾操作，如用離心泵向壓油機(jī)送科漿即屬此例。3.5.3恒壓

45、過濾 恒壓過濾：在恒定壓強(qiáng)差下進(jìn)行的過濾操作。 恒壓過濾時(shí)，濾餅不斷變厚致使阻力逐漸增加。但推動(dòng)力P恒定，過濾速率逐漸變小。 對于一定的懸浮液，,r及均可視為常數(shù)。 rk1令)(12esVVrPAddV則過濾速率變?yōu)椋?(212esVVpkAddV積分得 ：dPkAVVse12)(假定獲得體積為Ve濾液所需的虛擬過濾時(shí)間為e,則積分的邊界條件為： 過濾時(shí)間 濾液體積 0 e 0Ve e+e VeV+Ve)()()(0120eeeseVedPkAVVdVV)()()(12eeeeesVVVeedPkAVVdVV積分兩式，并令 K=2kP1-s 22KAVe222KAVVVe兩式相加，得：)()(

46、22eeKAVV恒壓過濾方程式恒壓過濾方程式 表明：恒壓過濾時(shí)，濾液體積與過濾時(shí)間的關(guān)系為拋物線方程 當(dāng)介質(zhì)阻力可以忽略時(shí)，Ve=0，e=0，過濾方程式則變?yōu)?22KAVAVqAVqee及令eeKq2Kqqqe 22）（）（eeKqq2 恒壓過濾方程恒壓過濾方程K 過濾常數(shù) 由物料特性及過濾壓強(qiáng)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 當(dāng)介質(zhì)阻力可以忽略時(shí)，Kq 2恒壓過濾的濾掖體積與過濾時(shí)間關(guān)系曲線積分上式得恒壓階段的過濾方程式中分別代表轉(zhuǎn)入恒壓操作后所獲得的濾液體積及所經(jīng)歷的過濾時(shí)間。分別代表升壓階段終了瞬間的濾液體積及過濾時(shí)間則式的積分形式為：（參

47、閱例39）恒壓階段的恒壓階段的V關(guān)系關(guān)系：例3-5：過濾一種固體顆體積分?jǐn)?shù)為0.1的懸浮液,濾餅含水的體積分?jǐn)?shù)為0.5,顆粒不可壓縮,經(jīng)實(shí)驗(yàn)測定濾餅比阻為1.31011m-2,水的粘度為1.010-3Pa.s。在壓強(qiáng)差恒為9.8104Pa的條件下過濾,假設(shè)濾布阻力可以忽略,試求：1）每m2過濾面積上獲得1.5m3濾液所需的過濾時(shí)間。2）如將此過濾時(shí)間延長一倍,可再得濾液多少？解：1）過濾時(shí)間33/25. 05 . 0/1 . 0115 . 0/1 . 01mmsmrPKs/10625. 0103 . 1100 . 11081. 92223113401濾布阻力可忽略 Kq 2sKq3221065

48、 . 1 s3752)求過濾時(shí)間加倍時(shí)的濾液量s75037522Kq3312. 2750106m5 . 112. 2qq23/62. 0mm3.5.4恒速過濾與先恒速后恒壓過濾 過濾設(shè)備(如板框壓濾機(jī))內(nèi)部空間的容積是一定的，當(dāng)料漿充滿此空間后，供料體積流量就等于濾液流出的體積流量，即過濾速率。所以，當(dāng)用排量固定的正位移泵向過濾機(jī)供料而未打開支路閥，過濾速率便是恒定的。 這種維持速率恒定的過濾方式稱為恒速過濾。 恒速過濾時(shí)的過濾速度為1正位移泵；支路閥；過濾機(jī)在一定的條件下，式中的均為常數(shù)僅P 對不可壓縮濾餅進(jìn)行恒速過濾時(shí)、其操作壓強(qiáng)差隨過濾時(shí)間成直線增高。所以，實(shí)際上很少采用把恒速過濾進(jìn)行到

49、底的操作方法，而是采用先恒速后桓壓的復(fù)合式操作方法。對于不可壓縮濾餅及q隨而變化，于是得到3.5.5 過濾常數(shù)的測定 恒壓下K、qe、e的測定 實(shí)驗(yàn)原理： 由恒壓過濾方程 )()2eeKqq（微分 Kddqqqe)(2eqKqKq22 對于一定恒壓下過濾的懸浮液，測出延續(xù)的時(shí)間及濾液的累計(jì)量q（按單位面積計(jì)）的數(shù)據(jù)，然后算出一系列的與q的對應(yīng)值qqq000011q11q11q22q1212qq 1212qq 然后在直角坐標(biāo)紙上從/q為縱坐標(biāo)，以q為橫坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)繪，可得到一斜率為2/K，截距為2qe/K的直線。eeKq2求得e壓縮性指數(shù)壓縮性指數(shù)s的測定的測定 由 s

50、pkK12兩端取對數(shù)，得 )2lg()lg()1 (lgkpsKvrk1常數(shù)lgK與lg(p)的關(guān)系在對數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)繪時(shí)應(yīng)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。 （參閱例310）濾餅體積/濾液體積=C恒壓下測得不同時(shí)間下的一系列p,q K值,見書p1803.5.6過濾設(shè)備過濾設(shè)備 板框壓濾機(jī)1）板框壓濾機(jī)的構(gòu)造 由許多塊帶凹凸紋路的濾板與濾框交替排列組裝于機(jī)而構(gòu)成。 濾板和濾框多做成正方形 ，角上均開有小孔，組合后即構(gòu)成供濾漿和洗滌水流通的孔道。濾框的兩側(cè)覆以濾布，圍成容納濾漿及濾餅的空間濾框的兩側(cè)覆以濾布，圍成容納濾漿及濾

51、餅的空間。 濾板的作用：支持濾布和提供濾液流出的通道。 濾板洗滌板：非洗板： 濾框：二鈕 濾板與濾框裝合時(shí)，按鈕數(shù)以1-2-3-2-1-2的順序排列。 三鈕板 一鈕板 板框過濾機(jī)內(nèi)液體流動(dòng)路徑2）板框壓濾機(jī)的操作）板框壓濾機(jī)的操作 板框壓濾機(jī)為間歇操作，每個(gè)操作循環(huán)由裝合、過濾、洗滌、卸餅、清理5個(gè)階段組成。 懸浮液在指定壓強(qiáng)下經(jīng)濾漿通路由濾框角上的孔道并行進(jìn)入各個(gè)濾框， 濾液分別穿過濾框兩側(cè)的濾布，沿濾板板面的溝道至濾液出口排出。 顆粒被濾布截留而沉積在濾布上，待濾餅充滿全框后，停止過濾。 洗滌時(shí)，先將洗滌板上的濾液出口關(guān)閉 ，洗滌水經(jīng)洗水通路從洗滌半角上的孔道并行進(jìn)入各個(gè)洗滌板的兩側(cè)。 洗

52、滌水在壓差的推動(dòng)力下先穿過一層濾布及整個(gè)框厚的濾餅，然后再穿過一層濾布，最后沿濾板（一鈕板）板面溝道至濾液出口排出。稱為橫穿洗滌法橫穿洗滌法，它的特點(diǎn)是洗滌水穿過的途徑正好是過濾終了時(shí)濾液穿過途徑的二倍。板框壓濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，設(shè)備緊湊，過濾面積大而占地小，操作壓強(qiáng)高，濾餅含水少，對各種物料的適應(yīng)能力強(qiáng)。缺點(diǎn)是間歇手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。加壓葉濾機(jī)加壓葉濾機(jī) 葉濾機(jī)是由許多不同寬度的長方形濾葉裝合而成。濾葉由金屬絲網(wǎng)制造，內(nèi)部具有空間，外罩濾布。 葉濾機(jī)也為間歇操作，過濾時(shí)濾葉安裝在能承受內(nèi)壓的密閉機(jī)殼內(nèi)。濾漿用泵送到機(jī)殼內(nèi)，穿過濾布進(jìn)入絲網(wǎng)構(gòu)成的中空部分

53、，然后匯集到下部總管而后流出。顆粒沉積在濾布上，形成濾餅，當(dāng)濾餅積到一定厚度，停止過濾。 洗滌時(shí)，洗水的路徑與濾液相同，這種洗滌方法稱為置換置換洗滌法。洗滌法。 葉濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備緊湊，密閉操作，勞動(dòng)條件較好，每次循環(huán)濾布不用裝卸，勞動(dòng)力較省。 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)1）轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)）轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)是工業(yè)上應(yīng)用最廣的一種連續(xù)操作的過濾設(shè)備。設(shè)備的主體是一個(gè)能轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓筒，圓筒表面有一層金屬網(wǎng)，網(wǎng)上覆蓋濾布，筒的下部進(jìn)入濾漿中，圓筒沿徑向分割成若干扇形格，每個(gè)都有單獨(dú)的孔道通至分配頭上。圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，憑借分配頭的作用使這些孔道依次分別與真空管及壓

54、縮空氣管相通，因而在回轉(zhuǎn)一周的過程中每個(gè)扇形格表面即可順序進(jìn)行過濾、洗滌、吸干、吹松、卸餅等項(xiàng)操作 2）分配頭的結(jié)構(gòu)及工作原理）分配頭的結(jié)構(gòu)及工作原理 分配頭由緊密貼合著的轉(zhuǎn)動(dòng)盤與固定盤構(gòu)成，轉(zhuǎn)動(dòng)盤隨筒體一起旋轉(zhuǎn)，固定盤內(nèi)側(cè)面各凹槽分別與各種不同作用的管道相通。 如圖。 當(dāng)扇形格1開始進(jìn)入濾漿內(nèi)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)盤上相應(yīng)的小孔道與固定盤上的凹槽f相對，從而與真空管道連通，吸走濾液。圖上扇形格1至7所處的位置稱為過濾區(qū)。扇形格轉(zhuǎn)出濾漿槽后，仍與凹槽f相通，繼續(xù)吸干殘留在濾餅中的濾液。扇形格8至10所處的位置稱為吸干區(qū)。扇形格轉(zhuǎn)至12的位置時(shí)，洗滌水噴灑于濾餅上，此時(shí)扇形格與固定盤上的凹槽g相通，經(jīng)另一真空

55、管道吸走洗水。扇形格12、13所處的位置稱為洗滌區(qū)。扇形格11對應(yīng)于固定盤上凹槽f與g之間,不與任何管道相連通，該位置稱為不工作區(qū)。 當(dāng)扇形格有一區(qū)轉(zhuǎn)入另一區(qū)時(shí)，因有不工作區(qū)的存在，使操作區(qū)不致相互串通。扇形格14的位置稱為吸干區(qū)，15為不工作區(qū)。扇形格16、17與固定盤凹槽h相通，在與壓縮空氣管道相連，壓縮空氣從內(nèi)向外穿過濾布而將濾餅吹松，隨后由刮刀將濾餅卸除。扇形格16、17的位置稱為吹松區(qū)及卸料區(qū)，18為不工作區(qū)。如此連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，整個(gè)轉(zhuǎn)筒表面上便構(gòu)成了連續(xù)的過濾操作。 轉(zhuǎn)筒的過濾面積一般為540m2，浸沒部分占總面積的30%40%。轉(zhuǎn)速可在一定范圍內(nèi)調(diào)整，通常為0.13r/min。濾餅厚度

56、一般保持在40mm以內(nèi)，轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)所得濾餅中的液體含量很少低于10%，?？蛇_(dá)30%左右。 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是能連續(xù)自動(dòng)操作，省人力，生產(chǎn)能力大，適用于處理易含過濾顆粒的濃懸浮液。 缺點(diǎn)是附屬設(shè)備較多，投資費(fèi)用高，過濾面積不大。過濾推動(dòng)力有限，不易過濾高溫的懸浮液。 1轉(zhuǎn)筒；2濾餅；3割刀；4轉(zhuǎn)動(dòng)盤；5固定盤；6吸走濾液的真空凹槽；7吸走洗水的真空凹槽；8通入壓縮空氣的凹槽。濾餅洗滌的目的：為了回收濾餅里存留的濾液，或者凈化構(gòu)成濾餅顆粒。洗滌速率： 洗滌時(shí)間：wwwddVV)( 洗滌速率與過濾終了時(shí)的過濾速率有關(guān)，這個(gè)關(guān)系取決于濾液設(shè)備上采用的洗滌方式。3.5.7濾餅的洗滌 單位時(shí)間內(nèi)消耗的

57、洗水容積 ，以 wddV)/(表示。 葉濾機(jī)采用的置換洗滌法，洗水與過濾終了時(shí)的濾液流過的路徑就完全相同。 當(dāng)操作壓強(qiáng)差和洗水與濾液粘度相同時(shí) )(2)()(2,eEwVVKAddVddV終 板框過濾機(jī)采用的是橫穿洗滌法，洗水橫穿兩層濾布及整個(gè)厚度的濾餅，流徑長度約為過濾終了時(shí)濾液流動(dòng)的兩倍。而供洗水流通的面積僅為過濾面積的一半 EeweLLLL)(2)(AAw21當(dāng)操作壓強(qiáng)差和洗水與濾液粘度相同時(shí) )( 221)(1eswLLrPAddVEddV)(41)(82eVVKA當(dāng)洗水粘度、洗水表壓與濾液粘度、過濾壓強(qiáng)差有明顯差異時(shí)，所需的過濾時(shí)間可進(jìn)行校正。)(wwwwPP操作壓強(qiáng)差和洗水與濾液粘

58、度相同時(shí)過濾機(jī)的生產(chǎn)能力 ：單位時(shí)間的濾液體積或?yàn)V渣體積，m3/s間歇過濾機(jī)的計(jì)算間歇過濾機(jī)的計(jì)算 一個(gè)操作周期時(shí)間為DWT生產(chǎn)能力為DWVQ在間歇過濾機(jī)的生產(chǎn)中，總是力求獲得最大的生產(chǎn)能力，因此，對于間歇過濾過程來說，合理選擇每個(gè)循環(huán)中的過濾時(shí)間，可以得到最大的生產(chǎn)能力。3.5.8 過濾機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算由 222KAVVVe恒壓過濾時(shí)，每次過濾所需時(shí)間 VKAVVKAe22221對于葉濾機(jī) ,令a為洗滌液量與濾液量的比值，那么洗滌液量為aV，洗滌時(shí)間為:VKAaVVKAaVVKAaVeew222222)(2DeeDwVKAaVVKAaVKAVVKAVVQ222222222213

59、6003600Q 生產(chǎn)能力 以對V求導(dǎo)，令 0dVd，得22221KAaKAVD 2122222VKAaVKAD生產(chǎn)能力最大的條件如果過濾介質(zhì)阻力可以忽略不計(jì)，可得 )21 (aD時(shí)，生產(chǎn)能力最大 。即 wD。如不進(jìn)行洗滌，則 D時(shí)，生產(chǎn)能力最大。 對于板框壓濾機(jī)，也可用此法求最大生產(chǎn)能力，但是，由于洗滌速率與最終過濾速率不同, 2122222VKAaVKAD2a應(yīng)改為8a。例3-6：用一臺(tái)BMS/635-25板框壓濾機(jī)過濾一種含固體顆粒為25kg/m3的懸浮液，在過濾機(jī)入口處濾漿的表壓為3.39105Pa,已測得在此壓力下K=1.8610-4，qe=0.0282，所用濾布與實(shí)驗(yàn)時(shí)的相同，料漿

60、溫度為25， 每次過濾到濾餅充滿濾框?yàn)橹?，然后用清水洗滌濾餅，洗水溫度及表壓與濾漿相同，體積為濾液體積的8%，每次卸渣，清理，裝合等輔助操作時(shí)間為15min。已知固相顆粒密度為2930kg/m3，又測得濕濾餅的密度為1930kg/m3。求此板框壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力，并討論此板框壓濾機(jī)是否在最佳操作狀態(tài)下操作。解： 總過濾面積 228 .20262625. 0mA濾框總?cè)莘e 3262. 026025. 0625. 0Vm 已知1m3濾餅的質(zhì)量為1930kg，其中含水x kg,水的密度按1000kg/m3考慮。 1100029301930 xxx=518kg1m3濾餅中固相顆粒質(zhì)量為1930-518=