化工原理 第三章 機械分離與固體流態(tài)化 課件

1、第三章 機械分離與固體流態(tài)化第一節(jié) 篩分一、顆粒的特性二、顆粒群的特性三、篩分第二節(jié) 沉降分離一、沉降原理二、沉降設備第三節(jié) 過濾 一、概述二、過濾基本方程三、過濾常數(shù)的測定四、濾餅(l bn)洗滌五、過濾設備及過濾計算習題課第四節(jié) 離心分離 第五節(jié) 固體流態(tài)化一、什么是流態(tài)化二、流化床的兩種形態(tài)三、流化床的主要特性 小結1化工原理電子教案化工原理電子教案(jio n)/目錄目錄精品資料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 機械分離機械分離(fnl)(fnl)與固體流態(tài)化與固體流態(tài)化 非非均均相相物物系系均均相相物物系系分離分離(fn(fnl) l) 懸浮液懸浮液-固

2、固-液混合物液混合物乳濁液乳濁液-液液-液混合物液混合物含塵氣體含塵氣體-氣氣-固混合物固混合物 含霧氣體含霧氣體-氣氣-液混合物液混合物-篩分、沉降、過濾篩分、沉降、過濾-將在下冊中介紹將在下冊中介紹2精品資料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(shi fn)(shi fn)一、顆粒一、顆粒(kl)(kl)的的特性特性-分離固體顆粒群分離固體顆粒群大?。剑┐笮。剑┬螤钚螤畋缺砻娣e比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

3、1 pdVAa6 球球eVda 63精品資料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(shi fn)(shi fn)二、顆粒二、顆粒(kl)(kl)群的群的特性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4精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、顆粒二、顆粒(kl)(kl)群的特性群的特性平均平均(pngjn)(pngjn)直直徑徑 kiikiiikkkLmndnnnnndndndndnd11321332211表面積平均直徑表面積平均直徑 k

4、iikiiiAmndnd112-每個顆粒平均表面積每個顆粒平均表面積等于全部顆粒的表面積之等于全部顆粒的表面積之 和除以顆粒的總數(shù)和除以顆粒的總數(shù)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徑 -每個顆粒平均體積每個顆粒平均體積等于全部顆粒的體積之等于全部顆粒的體積之 和除以顆粒的總數(shù)和除以顆粒的總數(shù)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每個顆粒的平均比表面積等于全部顆粒的等于全部顆粒的 比表面積平均值比表面積平均值 kiiikiiiVAmVAmdndndd13123266 比比表表面面積積 kiiiVmdad115精品資料化工原理化工原理

5、電子教案電子教案/ /第三章第三章三、篩分三、篩分(shi fn)(shi fn)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(wǎng)篩孔大小以每英寸長度篩網(wǎng)上的孔數(shù)表示，稱為上的孔數(shù)表示，稱為“目目”。例如例如(lr)100目的篩即指每目的篩即指每英寸篩網(wǎng)上有英寸篩網(wǎng)上有100個篩孔。個篩孔。目數(shù)越大，篩孔越小。目數(shù)越大，篩孔越小。篩網(wǎng)用金屬絲篩網(wǎng)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到下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疊置起來，最底下置一無孔的盤-底盤。樣底盤。樣品加于頂端的篩上，搖動或振動一定

6、的時間。通過品加于頂端的篩上，搖動或振動一定的時間。通過篩孔的物料稱為篩過物，未能通過的稱為篩留物。篩孔的物料稱為篩過物，未能通過的稱為篩留物。篩留物的直徑等于相鄰兩號篩孔寬度的算術平均值，篩留物的直徑等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曲線。將篩留物取出稱重，可得樣品質量分率分布曲線。標準篩標準篩篩分篩分返回目錄返回目錄6精品資料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) 沉降沉降(chnjing)(chnjing)分離分離一、沉降一、沉降(chnjing)(chnjing)原理原理rmamg或或 sgm 42220du 0 DbcFF

7、F合合外外力力0421220 dumgs 1 1、自由沉降、自由沉降極短，通?？梢院雎詷O短，通常可以忽略該段的顆粒運動速度稱為該段的顆粒運動速度稱為沉沉降速度，降速度，用用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：重力沉降速度：以球形顆粒為例以球形顆粒為例 7精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章1 1、自由、自由(zyu)(zyu)沉降沉降Re0=du0/ 1或2 層流(cn li)區(qū)024162023 udgdss 340g

8、dus 如圖如圖3-2中的實線所示。中的實線所示。 0Re24 1820gdus -斯托克斯定律斯托克斯定律 8精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章1 1、自由、自由(zyu)(zyu)沉降沉降離心離心(lxn)(lxn)沉降速度沉降速度 A B ur r1 O C r2 r ut 顆粒在旋轉流場中的運動 u rcmaF 離離心心力力srbamF 浮浮力力AuFrD22 曳曳力力 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

9、作為勻速沉降時，加速度很小，可近似作為勻速沉降處理降處理顆粒受力：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 9精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章1 1、自由、自由(zyu)(zyu)沉降沉降 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 層流層流(cn li)區(qū)區(qū)對照重力場數(shù)值約為幾千幾萬數(shù)值約為幾千幾萬 1820gdus -離心分離因數(shù)離心分離因數(shù)10精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三

10、章第三章2、實際、實際(shj)沉降沉降由于干擾作用，實際由于干擾作用，實際(shj)沉降沉降速度小于自由沉降速度。速度小于自由沉降速度。由于壁面效應，實際沉降速度小于自由沉降速度。由于壁面效應，實際沉降速度小于自由沉降速度。v 干擾沉降干擾沉降 v 非球形顆粒的沉降非球形顆粒的沉降 v 壁面效應壁面效應 球形度越小，沉降速度越小球形度越小，沉降速度越?。活w粒的位向對沉降速度也有影響顆粒的位向對沉降速度也有影響。11精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、沉降二、沉降(chnjing)(chnjing)設備設備 液液固固體體系系沉沉降降槽槽氣氣固固體體系系降降塵塵室室 離

11、心沉降設備離心沉降設備重力沉降設備重力沉降設備 液液固固體體系系旋旋液液分分離離器器氣氣固固體體系系旋旋風風分分離離器器-用于除去用于除去(ch q)75m以上顆粒以上顆粒-用于除去用于除去510 m 顆粒顆粒12精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章1 1重力重力(zhngl)(zhngl)沉降設備沉降設備 氣氣體體 氣氣體體 進進口口 出出口口 集集灰灰斗斗 L B 含塵氣體含塵氣體 u H u0 顆粒在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高高度度降塵降塵(jingchn)室室則表明，該顆粒能在降塵室中則表明，

12、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室為什么氣體進入降塵室后，流通截面積要擴大？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？結構：結構：除塵原理：除塵原理：為了增大停留時間。為了增大停留時間。13精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章降塵降塵(jingchn)(jingchn)室室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%除去除去(ch q)，必須滿足，必須滿足什么條件？什么條件？00uHt 思考思考4：能夠被能夠被100%除去的最小顆粒，必須除

13、去的最小顆粒，必須滿足什么條件？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(shù)如何計算？被除去的百分數(shù)如何計算？14精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章降塵降塵(jingchn)(jingchn)室室思考思考(sko)2(sko)2：為什么降塵室要做：為什么降塵室要做成扁平的？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000uABLuBHuVs 0uHuL 多多層

14、層降降塵塵室室 可見，降塵室最大處可見，降塵室最大處理量與底面積、沉降速理量與底面積、沉降速度有關度有關, ,而與降塵室而與降塵室高度無關。高度無關。 故降塵室多做成扁平故降塵室多做成扁平的。的。 注意注意! 降塵室內(nèi)氣體流速不應過高，以免將已沉降塵室內(nèi)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(jù)經(jīng)驗，多數(shù)灰降下來的顆粒重新?lián)P起。根據(jù)經(jīng)驗，多數(shù)灰塵的分離，可取塵的分離，可取u3m/s，較易揚起灰塵的，較易揚起灰塵的，可取可取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Vs15精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章降

15、塵降塵(jingchn)(jingchn)室室降塵降塵(jingchn)室優(yōu)、缺室優(yōu)、缺點點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75 m以上以上)，或作為預，或作為預分離設備。分離設備。 16精品資料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（沉降增稠器（沉降(chnjing)(chnjing)槽）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)式沉降槽請點擊請點擊(din j)(din j)觀看動畫觀看動畫結構：結構：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

16、與降塵室一樣，沉與降塵室一樣，沉降槽的生產(chǎn)能力是降槽的生產(chǎn)能力是由截面積來保證的，由截面積來保證的，與其高度無關。故與其高度無關。故沉降槽多為扁平狀。沉降槽多為扁平狀。 與降塵室相同與降塵室相同17精品資料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（沉降增稠器（沉降(chnjing)(chnjing)槽）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，其表觀粘度愈大，對愈往下顆粒濃度愈高，其表觀粘度愈大，對沉降的干擾、阻力便愈大；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，結果小顆粒被加速而沉降很快的大顆粒又會把

17、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。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)象，使沉降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。加快。u這種過程中的沉降速度難以進行理論計算，通常要由實驗決定。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。u因固因固- -液密度相差不是很懸殊液密度相差不是很懸殊(xunsh)(xunsh)，故較難分離，因此，連續(xù)沉降，故較難分離，因此，連續(xù)沉降槽的直徑可以大到槽的直徑可以大到100 m100 m以上，高度卻都在幾米以內(nèi)。以上，高度卻都在幾米以內(nèi)。 特點：特點：請點擊觀看動畫請點擊觀

18、看動畫18精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章2 2離心沉降離心沉降(chnjing)(chnjing)設備設備旋風旋風(xu(xu nfng)nfng)分離器：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結構：結構：除塵原理：除塵原理： 含塵氣體以切線方向進入，速度為含塵氣體以切線方向進入，速度為1225 m s-1，按螺旋形路線向器底旋轉，接近底部，按螺旋形路線向器底旋轉，接近底部后轉而向上，成為氣芯，然后從頂部的中央后轉而向上，成為氣芯，然后從頂部的中央排氣管排出。氣流中所夾帶的塵粒在隨氣流排氣管

19、排出。氣流中所夾帶的塵粒在隨氣流旋轉的過程中逐漸趨向器壁，碰到器壁后落旋轉的過程中逐漸趨向器壁，碰到器壁后落下，自錐形底落入灰斗（未繪出）。下，自錐形底落入灰斗（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。 19精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章旋風旋風(xunfng)(xunfng)分離器分離器imuNr 2 停停留留時時間間停停留留時時間間 = 沉沉降降時時間間 r 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 能夠從分離器內(nèi)能夠從分離器內(nèi)100%分離出來的最小顆粒的分離出來的最小顆粒的直徑直徑(zhjng)，用

20、，用dc表示。其滿足：表示。其滿足：沉沉降降時時間間 rruB 幾點假設：幾點假設：v假設器內(nèi)氣體速度恒定，且等于進口氣速假設器內(nèi)氣體速度恒定，且等于進口氣速ui；v假設顆粒沉降過程中所穿過的氣流的最大假設顆粒沉降過程中所穿過的氣流的最大 厚度等于進氣口寬度厚度等于進氣口寬度B；v假設顆粒沉降服從斯托克斯公式。假設顆粒沉降服從斯托克斯公式。uiui臨界粒徑臨界粒徑miscmtscrrudrudu 1818)(2222 20精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章旋風旋風(xunfng)(xunfng)分離器分離器22182iscmimudBruNr sicNuBd 9 B 凈

21、化氣體凈化氣體 含塵含塵 氣體氣體 A D 塵粒塵粒 標準型旋風分離器結論結論(jiln)：旋風分離器越細、越長，：旋風分離器越細、越長，dc越越小小 N值與進口氣速有關，對常用形式的旋風分離器，風速值與進口氣速有關，對常用形式的旋風分離器，風速12 25 m s-1范圍內(nèi)，一般可取范圍內(nèi)，一般可取N =3 4.5，風速愈大，風速愈大，N也愈大。也愈大。 思考：思考：從上式可見，氣體從上式可見，氣體 ，入口，入口B ，氣旋圈數(shù)，氣旋圈數(shù)N ，進口氣速進口氣速ui ，臨界粒徑越小，臨界粒徑越小，why？21精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章旋風旋風(xunfng)(xun

22、fng)分離器分離器評價旋風分離器性能的兩個(lin )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量分率小好，一般在小好，一般在500500 2000Pa2000Pa左右左右22精品資料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，直徑與旋風分離器相比，直徑(zhjng)小、錐形部分長。小、錐形

23、部分長。請點擊請點擊(din j)(din j)觀看觀看動畫動畫結構：結構：返回目錄返回目錄23精品資料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(gul) (gul) 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一、概述一、概述(i (i sh)sh)深層過濾深層過濾 這種過濾是在過濾這種過濾是在過濾介質內(nèi)部進行的，介介質內(nèi)部進行的，介質表面無濾餅形成。質表面無濾餅形成。過濾用的介質為粒狀過濾用的介質為粒狀床層或素燒（不上釉床層或素燒（不上釉的）陶瓷筒或板。的）陶瓷筒或板。 此法適用于從液體中此法適用于從液體中除去很小量的固體微粒，除去很小量的固體微

24、粒，例如飲用水的凈化。例如飲用水的凈化。24精品資料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、概述(i sh)(i sh)濾漿濾餅(l bn)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25精品資料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、概述(i sh)(i sh)濾漿濾餅過濾介質濾液濾餅過濾濾餅過濾工業(yè)用過濾介質工業(yè)用過濾介質(jizh)(jizh)主要有：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

25、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。26精品資料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、概述(i sh)(i sh)濾漿濾餅過濾介質濾液濾餅過濾濾餅過濾濾餅濾餅(l bn)(l bn)的壓的壓縮性：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。 27精品資料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、概述(i sh)(i sh)濾漿濾餅過濾介質濾液濾餅過濾濾餅過濾 使用時，可預涂，也可以混入待使用時，可預涂，也可以混入待濾的濾漿中一起過濾。濾的

26、濾漿中一起過濾。 助濾劑能形成結構疏松、而且?guī)字鸀V劑能形成結構疏松、而且?guī)缀跏遣豢蓧嚎s的濾餅乎是不可壓縮的濾餅(l bn)(l bn)?？?。可改善原濾餅改善原濾餅(l bn)(l bn)的可壓縮性和的可壓縮性和過于致密的缺點。過于致密的缺點。 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。28精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、過濾二、過濾(gul)(gul)基本方程基本方程 L u V -濾液量濾

27、液量V過濾過濾(gul)時間時間的的關系關系-即為流速，即為流速，單位時間內(nèi)通過單位時間內(nèi)通過單位過濾面積的濾液體積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，流動阻力也隨之逐漸增大，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。故所以過濾過程屬于不穩(wěn)定的流動過程。故 A29精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、過濾二、過濾(gul)(gul)基本方程基本方程-濾液量濾液量V過濾時間過濾時間(shjin)的關系的關系 L le u de u 流體在固定床內(nèi)流動的簡化模型

28、 (1)細管長度細管長度le與床層高度與床層高度L成正比成正比(2)細管的內(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。1、過濾基本方程的推導、過濾基本方程的推導簡化模型簡化模型：假定：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(nèi)內(nèi)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表顆粒的比表面積面積30精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案

29、/ /第三章第三章二、過濾二、過濾(gul)(gul)基本方程基本方程-濾液濾液(ly)量量V過濾時間過濾時間的關系的關系221udlpweef L le u u de u 流體在固定床內(nèi)流動的簡化模型 eR64 濾餅內(nèi)，雷諾數(shù)很小，屬層流流動，濾餅內(nèi)，雷諾數(shù)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A31精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、過濾二、過濾(gul)(gul)基本方程基本方程 LpaKu 122031

30、2 Lrp 1 ddqAddVu 過濾阻力過濾阻力過濾推動力過濾推動力 eLrpLrpu 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-濾液濾液(ly)量量V過濾時間過濾時間的關系的關系 2322012 maKr比比阻阻，單單位位令令 思考：思考：影響過濾阻力的因素有哪些？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？32精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、過濾基本二、過濾基本(jbn)(jbn)方程方程-濾液量濾液量V過濾時間過濾時間(shjin)的關系的關系 eVVcrpA A

31、ddV 設每獲得單位體積濾液時，被截留在過濾介質上的濾餅體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積為c（m3濾餅濾餅/m3濾液），則濾液），則 sprr 0令令 AddV esVVcrAp 01AcVL AcVLee eLLrpu 濾濾餅餅濾濾液液1c思考：思考：濾餅中全是固體物嗎？濾餅中全是固體物嗎？壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)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）33精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、過濾基本二、過濾基本(jbn)(jbn)方程方程 crpKs012 令令 eVVKAddV 22 eqqKddq 2 -過濾基

32、本過濾基本(jbn)方程方程過濾常數(shù)，過濾常數(shù)，由實驗測定由實驗測定 pu思考：思考：影響影響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 的關系的關系34精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、過濾基本二、過濾基本(jbn)(jbn)方程方程-濾液量濾液量V過濾時間過濾時間(shjin)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

33、、過濾介質的性質（孔的結構、 、r0、厚度）、厚度） pu35精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、過濾二、過濾(gul)(gul)基本方程基本方程-濾液濾液(ly)量量V過濾時間過濾時間的的關系關系 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 表觀速度表觀速度特點：特點： K為常數(shù)為常數(shù) 積分得：積分得： 或或 Kqqqe 22若過濾介質阻力可忽略不計，則若過濾介質阻力可忽略不計，則 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36精

34、品資料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(shù)三、過濾常數(shù)(chngsh)(chngsh)的測定的測定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作圖求出壓縮作圖求出壓縮(y su)指數(shù)指數(shù)s /qq圖37精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章四、濾餅四、濾餅(l bn)(l bn)洗滌洗滌 洗滌液 w p Lw u 表觀速度 洗洗滌滌速速度度洗滌阻力洗滌阻力洗滌推動力洗滌推動力

35、wAddV 思考思考(sko)：洗滌：洗滌阻力與哪些因素有關？阻力與哪些因素有關？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(shù)。洗滌速度為常數(shù)。wwwddVV 洗滌液量思考：思考：洗滌過程與過濾過程的有何異同？洗滌過程與過濾過程的有何異同？wwLrp wAwV 常數(shù)常數(shù)38精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章四、濾餅四、濾餅(l bn)(l bn)洗滌洗滌 洗滌液 p u 表觀速度 eeVVKAAddV 2 其其中中若推動力相同若推動力相同(xin tn)，則：則：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

36、關系? ?wwewLLAddVAddV 過過濾濾終終了了阻阻力力洗洗滌滌阻阻力力 LrpAddVe wAddV wwLrp 39精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章五、過濾五、過濾(gul)(gul)設備及過濾設備及過濾(gul)(gul)計算計算 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(gul(gul)設設備備 40精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章五、過濾五、過濾(gul)(gul)設備及過濾設備及過濾

37、(gul)(gul)計算計算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結構結構(jigu)：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10 60塊不等，塊不等，過濾面積約為過濾面積約為2 80m2 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角均濾框和濾板的左上角與右上角均有孔。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，有誤，應將應將“濾液進口濾液進口”改為改為“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

38、改為向左方向41精品資料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一個操作(cozu)循環(huán)：循環(huán)：過濾過濾(gul)(gul)濾液流出濾液流出懸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、整理重裝思考：思考：對板框壓濾機，下式中對板框壓濾機，下式中V、Ve、A怎么取值？半個框的？一個框的？怎么取值？半個框的？一個框的？還是還是N個框的？個框的？均可。均可。42精品資料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

39、、板框壓濾機屬間歇式屬間歇式特點特點(tdin)：橫穿橫穿(hn chun)洗滌：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 wwwewLALAddVddV 43精品資料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(chǎn)能力生產(chǎn)能力(shn chn (shn chn nn l)nn l)： 操作操作(cozu)

40、(cozu)周期：周期： 單位時間內(nèi)獲得的濾液量或濾餅量單位時間內(nèi)獲得的濾液量或濾餅量 。222KAVVVe 其中：其中：wwwddVV Rwc RwcVVQ 44精品資料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 入口入口最佳最佳(zu ji)(zu ji)操作周期：操作周期： 生產(chǎn)能力最大時的操作生產(chǎn)能力最大時的操作(cozu)周周期期令令dQdV=0可得：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

41、Roptc 2, 45精品資料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置換(zhhun)(zhhun)洗滌：洗滌：Lw=L Lw=L ，Aw=AAw=A濾葉濾葉一個一個(y )操作操作循環(huán)：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 造結構：結構：請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫 222KAVVVe 思考：思考：對葉濾機，下式中對葉濾機，下式中V、Ve、A怎么取值？怎么取值？一個濾葉的？還是一個濾葉的？還是N個的？個的？均可。均可。? ewAddVAddV ? ewddVddV 46精

42、品資料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 操作操作(cozu)(cozu)周周期：期： 濾 漿 濾 液 濾 葉 的 構 造與板框機相同與板框機相同(xin tn)生產(chǎn)能力：生產(chǎn)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47精品資料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、轉筒真空(zhnkng)(zhnkng)過濾機過濾機置換置換(zhhun)(zhhun)洗滌：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、

43、洗滌、吹松、刮渣轉筒轉筒-筒的側壁上覆蓋有金屬網(wǎng)，長、徑之比約為筒的側壁上覆蓋有金屬網(wǎng)，長、徑之比約為1/2 2，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30 40%轉速為轉速為0.1至至2 3（轉（轉/分）分） 一個操作循環(huán)：一個操作循環(huán)：特點：特點：結構：結構：請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫48精品資料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、轉筒真空(zhnkng)(zhnkng)過濾機過濾機 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)

44、卸渣區(qū)卸渣區(qū)Tn 1操操作作周周期期nVTVQ 222KAVVVe 其中其中(qzhng)：操作周期：操作周期： 生產(chǎn)能力：生產(chǎn)能力： 思考：思考：對轉筒真空過濾機，上式中對轉筒真空過濾機，上式中V、Ve、A、 怎么取值？按過濾區(qū)？還是按整個怎么取值？按過濾區(qū)？還是按整個轉筒？轉筒？均可。均可。按整個轉筒?。喊凑麄€轉筒取：V，Ve，A， = T按過濾區(qū)?。喊催^濾區(qū)?。?V， Ve， A， = TT 式式中中， n 浸沒分數(shù)浸沒分數(shù)（轉筒浸（轉筒浸入面積占全部轉筒入面積占全部轉筒面積的分率）面積的分率）49精品資料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、轉筒真空(zh

45、nkng)(zhnkng)過濾機過濾機 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 22 若介質若介質(jizh)(jizh)阻力忽略不阻力忽略不計，則計，則 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 50精品資料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(shù)、恒定壓差下進行，過濾常數(shù)K=4.2410-5m2/s，qe=0.0201m3/m2，濾

46、餅體積與濾液體積之，濾餅體積與濾液體積之比比c=0.08 m3/m3，濾餅不洗滌，卸渣、重整等輔助，濾餅不洗滌，卸渣、重整等輔助(fzh)時間時間為為10分鐘。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，所用濾布與前相同，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。轉筒直徑為過濾壓差也相同。轉筒直徑為1m，長度為，長度為1m，浸入角度為，浸入角度為120。問轉鼓每分鐘多少轉才能維持與板框過濾機同樣的生產(chǎn)。問轉鼓每分鐘多少轉才能維持與板框過濾機同樣的生產(chǎn)能力？能力？ 假設濾餅不可壓縮。假設濾餅不可壓縮。51精品資料化工原理化工原理

47、電子教案電子教案/ /第三章第三章以一個以一個(y )(y )框為基準進行計算?？驗榛鶞蔬M行計算。30101. 0025. 0635. 0635. 0mV 餅餅濾液濾液(ly)(ly)量量 cVV餅餅 23/156. 0806. 0126. 0mm Kqqqe 222806. 0635. 0635. 022mAA側側 過濾面積過濾面積再根據(jù)恒壓過濾方程得：再根據(jù)恒壓過濾方程得：K=4.24 10-5m2/sqe=0.0201m3/m2AVq 3126. 008. 00101. 0m min0 .129 .7211024. 40201. 0156. 02156. 02522 sKqqqe 思考：

48、思考：以以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）52精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章 smVQD/10773. 460100 .12126. 05534 改用回轉真空過濾機后，壓差改用回轉真空過濾機后，壓差(y ch)不變，故不變，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.

49、 434 設轉筒每分鐘轉設轉筒每分鐘轉n轉，則回轉轉，則回轉(huzhun)真空過濾機生產(chǎn)真空過濾機生產(chǎn)能力能力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(chǎn)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(chǎn)能力？53精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章mprsprn 17. 010875. 2166. 010773. 43454精品資料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。其設備利用離心力分離非均相混合物。其設備(shbi)

50、除除前述的旋風（液）分離器外，還有離心機前述的旋風（液）分離器外，還有離心機 。55精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章第五節(jié)第五節(jié) 固體固體(gt)(gt)流態(tài)化流態(tài)化 固體流態(tài)化運用在粉粒狀物料的輸送、混合、加熱或冷固體流態(tài)化運用在粉粒狀物料的輸送、混合、加熱或冷卻、干燥卻、干燥(gnzo)(gnzo)、吸附、煅燒和氣、吸附、煅燒和氣固反應等過程中。固反應等過程中。 (a)固定床 (b)流化床 (c)氣力輸送 浮力浮力 曳力曳力 u （真正速度）（真正速度） 重力重力 u（表觀速度） 一、什么是流態(tài)化？此時流體的真正速度 u u056精品資料化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、流化床的兩種形態(tài)二、流化床的兩種形態(tài)(xngti)(xngti) 聚 式 流 化 床 床內(nèi)顆粒的分散狀態(tài)和擾動程度平緩床內(nèi)顆粒的分散狀態(tài)和擾動程度平緩(pnghun)(pnghun)地加大，床地加大，床層的上界面較為清晰。層的上界面較為清晰。 散式流化床：液固體系散式流化床：液固體系聚式流化床：氣固體系聚式流