非均相物系分離理論P(yáng)PT

1、關(guān)于非均相物系分離理論第一張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月均相物系(honogeneous system): 均相混合物。物系內(nèi)部各處均勻且無(wú)相界面。如溶液和混合氣體都是均相物系。自然界的混合物分為兩大類：非均相物系(non-honogeneous system): 非均相混合物。物系內(nèi)部有隔開不同相的界面存在，且界面兩側(cè)的物料性質(zhì)有顯著差異。如：懸浮液、乳濁液、泡沫液屬于液態(tài)非均相物系，含塵氣體、含霧氣體屬于氣態(tài)非均相物系。第一節(jié) 概述第二張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月非均相物系的分離原理：在非均相物系中，分散物質(zhì)和分散介質(zhì)組成由于非均相物的兩相間的密度等物理特性差異較

2、大，因此常采用機(jī)械方法進(jìn)行分離。按兩相運(yùn)動(dòng)方式的不同，機(jī)械分離大致分為沉降和過(guò)濾兩種操作。第三張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月過(guò)濾介質(zhì): 過(guò)濾采用的多孔物質(zhì)； 濾漿: 所處理的懸浮液； 濾液: 通過(guò)多孔通道的液體； 濾餅或?yàn)V渣: 被截留的固體物質(zhì)。 以某種多孔物質(zhì)為介質(zhì)，在外力的作用下，使懸浮液中的液體通過(guò)介質(zhì)的孔道，而固體顆粒被截留在介質(zhì)上，從而實(shí)現(xiàn)固液分離的單元操作。 第二節(jié)過(guò) 濾一、過(guò)濾操作的基本概念1 過(guò)濾(filtration) 第四張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月濾漿濾餅過(guò)濾介質(zhì)濾液過(guò)濾操作示意圖 (濾餅過(guò)濾)深床過(guò)濾第五張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6

3、月織物介質(zhì)(又稱濾布) ： 由棉、毛、麻、絲等天然纖維及合成纖維制成的織物，以及玻璃絲、金屬絲等織成的網(wǎng)；過(guò)濾介質(zhì)的分類：堆積介質(zhì) 由各種固體顆粒（細(xì)砂、硅藻土等）堆積而成， 多用于深床過(guò)濾；多孔固體介質(zhì) 這類介質(zhì)具有很多細(xì)微孔道，如多孔陶瓷、多孔塑料等。多用于含少量細(xì)微顆粒的懸浮液，2 過(guò)濾介質(zhì) 第六張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.過(guò)濾推動(dòng)力懸浮液自身壓強(qiáng)差，重力懸浮液的側(cè)加壓過(guò)濾介質(zhì)的側(cè)抽真空離心力第七張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4.過(guò)濾阻力介質(zhì)阻力：可視為平變，且一般過(guò)濾初較明顯濾餅阻力:濾餅厚度：隨過(guò)濾進(jìn)行而增加濾餅特性：顆粒形狀、大小，粒大多情況下，過(guò)濾阻

4、力主要取決于濾餅阻力。第八張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 對(duì)于顆粒層中不規(guī)則的通道，可以簡(jiǎn)化成由一組當(dāng)量直徑為de的細(xì)管，而細(xì)管的當(dāng)量直徑可由床層的空隙率和顆粒的比表面積來(lái)計(jì)算。二、過(guò)濾的基本理論1 濾液通過(guò)餅層的流動(dòng)第九張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月顆粒床層的特性可用空隙率、當(dāng)量直徑等物理量來(lái)描述?？障堵剩?jiǎn)挝惑w積床層中的空隙體積稱為空隙率。比表面積：?jiǎn)挝惑w積顆粒所具有的表面積稱為比表面積。2 顆粒床層的特性第十張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月依照第一章中非圓形管的當(dāng)量直徑定義，當(dāng)量直徑為：式中 de床層流道的當(dāng)量直徑，m故對(duì)顆粒床層直徑應(yīng)可寫出：第十一張，

5、PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 濾液通過(guò)餅層的流動(dòng)常屬于滯流流型，可以仿照?qǐng)A管內(nèi)滯流流動(dòng)的泊稷葉公式(哈根方程)來(lái)描述濾液通過(guò)濾餅的流動(dòng)，則濾液通過(guò)餅床層的流速與壓強(qiáng)降的關(guān)系為：式中 u1 濾液在床層孔道中的流速，m/s； L 床層厚度，m, pc 濾液通過(guò)濾餅層的壓強(qiáng)降，pa； 阻力與壓強(qiáng)降成正比，因此可認(rèn)為上式表達(dá)了過(guò)濾操作中濾液流速與阻力的關(guān)系。第十二張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月床層空隙中的濾液流速u1床層截面積計(jì)算的濾液平均流速u第十三張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 上式中的比例常數(shù)K與濾餅的空隙率、顆粒形狀、排列及粒度范圍諸因素有關(guān)。對(duì)于顆粒床層內(nèi)的

6、滯流流動(dòng)，K值可取為5。第十四張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月R濾餅阻力，1/m, 其計(jì)算式為： 對(duì)于不可壓縮濾餅，濾餅層中的空隙率可視為常數(shù)，顆粒的形狀、尺寸也不改變，因而比表面a 亦為常數(shù)，則有式中 r濾餅的比阻，1/m2, 其計(jì)算式為：R=rL4 濾餅阻力 第十五張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月式中 V 濾液量，m3； 過(guò)濾時(shí)間，s； A 過(guò)濾面積，m2。過(guò)濾速率為：任一瞬間的過(guò)濾速度為：過(guò)濾速度: 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位過(guò)濾面積的濾液體積， m3/m2s。過(guò)濾速率: 單位時(shí)間內(nèi)獲得的濾液體積，m3/s。3 過(guò)濾速率 第十六張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月比阻r

7、 單位厚度濾餅的阻力； 在數(shù)值上等于粘度為1Pas的濾液以1m/s的平均流速通過(guò)厚度為1m 的濾餅層時(shí)所產(chǎn)生的壓強(qiáng)降； 比阻反映了顆粒特性(形狀、尺寸及床層空隙率)對(duì)濾液流動(dòng)的影響； 床層空隙率愈小及顆粒比表面a愈大，則床層愈致密，對(duì)流體流動(dòng)的阻滯作用也愈大。第十七張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 通常把過(guò)濾介質(zhì)的阻力視為常數(shù)，仿照濾液穿過(guò)濾餅層的速度方程則可寫出濾液穿過(guò)過(guò)濾介質(zhì)層的速度關(guān)系式：式中 pm 過(guò)濾介質(zhì)上、下游兩側(cè)的壓強(qiáng)差，Pa； Rm 過(guò)濾介質(zhì)阻力，l/m 由于很難劃定過(guò)濾介質(zhì)與濾餅之間的分界面，更難測(cè)定分界面處的壓強(qiáng)，在操作過(guò)程中總是把過(guò)濾介質(zhì)與濾餅聯(lián)合起來(lái)考慮。5

8、過(guò)濾介質(zhì)的阻力 第十八張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 通常，濾餅與濾布的面積相同。所以兩層中的過(guò)濾速度應(yīng)相等，則： 上式表明，可用濾液通過(guò)串聯(lián)的濾餅與濾布的總壓強(qiáng)降來(lái)表示過(guò)濾推動(dòng)力，用兩層的阻力之和來(lái)表示總阻力。式中：p 濾餅與濾布兩側(cè)的總壓強(qiáng)差，稱為過(guò)濾壓強(qiáng)差。第十九張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 假設(shè)：厚度為L(zhǎng)e的濾餅產(chǎn)生的阻力與濾布相同，而過(guò)程仍能完全按照原來(lái)的速率進(jìn)行，則：rLe=Rm 在一定的操作條件下，以一定介質(zhì)過(guò)濾一定懸浮液時(shí)，Le為定值；但同一介質(zhì)在不同的過(guò)濾操作中，Le值不同。式中Le過(guò)濾介質(zhì)的當(dāng)量濾餅厚度，或稱虛擬濾餅厚度，m。 第二十張，PPT共九

9、十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月式中：v 濾餅體積與相應(yīng)的濾液體積之比，無(wú)因次。LA=vV 若每獲得1m3濾液所形成的濾餅體積為vm3，則任一瞬間的濾餅厚度L與當(dāng)時(shí)已經(jīng)獲得的濾液體積V之間的關(guān)系為： 同理，如生成厚度為L(zhǎng)e的濾餅所應(yīng)獲得的濾液體積以Ve來(lái)表示，則式中Ve過(guò)濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積，或稱虛擬濾液體積，m3。 三、過(guò)濾基本方程式 第二十一張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 注意：在一定的操作條件下，以一定介質(zhì)過(guò)濾一定的懸浮液時(shí)，Ve為定值，但同一介質(zhì)在不同的過(guò)濾操作中，Ve不同。上式適用于不可壓縮濾餅。 第二十二張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月對(duì)于可壓縮濾餅其比阻r與壓強(qiáng)

10、差有關(guān)。 上式稱為過(guò)濾基本方程式，它對(duì)各種過(guò)濾情況均適用。式中 r單位壓強(qiáng)下濾餅的比阻，1/m2 p過(guò)濾壓強(qiáng)差，pa s 濾餅的壓縮性指數(shù)，無(wú)因此。一般情況下， s=01。對(duì)于不可壓縮濾餅，s=0。根據(jù)上兩式可得r=r(p)s 第二十三張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月定義：過(guò)濾操作在恒定壓強(qiáng)下進(jìn)行時(shí)稱為恒壓過(guò)濾。濾餅不斷變厚； 阻力逐漸增加； 推動(dòng)力p 恒定； 過(guò)濾速率逐漸變小。過(guò)濾操作的兩種典型方式：恒壓過(guò)濾和恒速過(guò)濾。特點(diǎn)：四、恒壓過(guò)濾 第二十四張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月對(duì)于一定的懸浮液，若、r及v可視為常數(shù)，令 (V+Ve )dV=kA2p1-sd 式中：k 表

11、征過(guò)濾物料特性的常數(shù)，m4/（Ns）。 過(guò)濾基本方程可寫成：恒壓過(guò)濾方程式的推導(dǎo) 第二十五張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月積分條件 =0, V=0; =e ,V=Ve; =,V=V(1)和(2)式都稱為恒壓過(guò)濾方程式。令K=2kp1-s 當(dāng) =0 時(shí)，則V=0(V+Ve )2=KA2(+e ) （1）Ve2=KA2eV2+2VVe=KA2 （2）第二十六張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月又令 q=V/A，qe=Ve/A 恒壓過(guò)濾方程式中的K 稱為過(guò)濾常數(shù)，由物料特性及過(guò)濾壓強(qiáng)差決定。 恒壓過(guò)濾時(shí)V 的關(guān)系 ooee +e +ebV+VeVV+VeVVe (q+qe )2=K(

12、+e) q2+2qqe=K 上兩式也稱為恒壓過(guò)濾方程式。 第二十七張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月若維持過(guò)濾速率恒定，這樣的過(guò)濾操作方式稱為恒速過(guò)濾。 恒速過(guò)濾時(shí)q-（或V- ）關(guān)系為一直線。 q=uR V=uRA 恒速過(guò)濾時(shí)的過(guò)濾速度為：五、 恒速過(guò)濾 第二十八張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 在一定的操作條件下，、r、v、uR、qe均為常數(shù)，故有：對(duì)不可壓縮濾餅，由過(guò)濾基本方程可寫出： 上式表明：對(duì)于不可壓縮濾餅進(jìn)行恒速過(guò)濾時(shí)，其壓強(qiáng)差隨過(guò)濾時(shí)間成直線增加。所以，在實(shí)踐中很少采用完全恒速過(guò)濾的方法。 p=rvuR2+rvuRqe=a+b 第二十九張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)

13、作于2022年6月先恒速后恒壓過(guò)濾是工業(yè)中常用的一種過(guò)濾方法。 在過(guò)濾時(shí)間從0到R 時(shí)，計(jì)算方法與恒速過(guò)濾相同。而從時(shí)間R 到 時(shí)，得到的濾液量從VR到V，故積分式為：操作過(guò)程： 開始，從0到R 時(shí)，采用恒速過(guò)濾，可在阻力還不太高時(shí)獲得較多的濾液。 從R到時(shí)，改為恒壓過(guò)濾，以免壓強(qiáng)過(guò)高。 六、先恒速后恒壓過(guò)濾 第三十張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月積分并將K=2kp1-s 代入得 兩式中V為獲得的總濾液量，而不是恒壓階段獲得的濾液量。第三十一張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月幾種操作方式下的過(guò)濾方程恒壓過(guò)濾恒速過(guò)濾先恒速后恒壓(V+Ve)2=KA2( +)eq=uR (V2-

14、VR2)+2Ve(V-VR)=KA2(-R)V2+2VVe=KA2 V=uRA (q2-qR2)+2qe(q-qR)=K(-R) (q+qe )2=K(+e)p=a+bq2+2qqe=K 第三十二張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月上式表明：d/dq與q成直線關(guān)系，直線斜率為2/K，截距為2qe/K2(q+qe )dq=Kd (q+qe )2=K (+e )微分上式得qd/dt2qe/K由斜率=2/K，求出K; 由截距=2qe/K ，求出qe； 由q2+2qqe=K， =0，q=0，求出e= qe2/K。測(cè)定時(shí)采用恒壓試驗(yàn)，恒壓過(guò)濾方程為： 七、過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定 第三十三張，PPT共九十七

15、頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 采用/q代替d/dq，在過(guò)濾面積一定時(shí)，記錄下時(shí)間和累計(jì)的濾液量V，并由此計(jì)算一系列q值，然后作圖，求出直線斜率和截距。最后算出過(guò)濾常數(shù)K和qe。 q/t2qe/K注意：橫坐標(biāo)q的取值。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理第三十四張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月lgK=(1-s)lg(p)+lg(2k) 以lg(p)為橫坐標(biāo)，lg(K)為縱坐標(biāo)作直線，從而求出斜率(1-s)，截距l(xiāng)g(2k)，進(jìn)而算出s和k。K=2kp1-s 濾餅的壓縮性指數(shù)s及物料特性常數(shù)k需在不同壓強(qiáng)差下對(duì)指定物料進(jìn)行試驗(yàn)，求得若干過(guò)濾壓強(qiáng)差下的K，然后對(duì)K-p數(shù)據(jù)加以處理，即可求得s 值。lg(p)lg(K)

16、lg(2k)q/t2qe/K壓縮指數(shù)s的測(cè)定 第三十五張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三十六張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三十七張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 工業(yè)上使用的典型過(guò)濾設(shè)備：按操作方式分類：間歇過(guò)濾機(jī)、連續(xù)過(guò)濾機(jī)按操作壓強(qiáng)差分類：壓濾、吸濾和離心過(guò)濾板框壓濾機(jī)（間歇操作） 轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)（連續(xù)操作） 過(guò)濾式離心機(jī)八、過(guò)濾設(shè)備 第三十八張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月結(jié)構(gòu)：濾板、濾框、夾緊機(jī)構(gòu)、機(jī)架等組成。 濾板：凹凸不平的表面，凸部用來(lái)支撐濾布，凹槽是濾液的流道。濾板右上角的圓孔，是濾漿通道；左上角的圓孔，是洗水通道。洗滌板：左上角的

17、洗水通道與兩側(cè)表面的凹槽相通， 使洗水流進(jìn)凹槽； 非洗滌板：洗水通道與兩側(cè)表面的凹槽不相通。1 板框壓濾機(jī) 第三十九張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 為了避免這兩種板和框的安裝次序有錯(cuò)，在鑄造時(shí)常在板與框的外側(cè)面分別鑄有一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)小鈕。非洗滌板為一鈕板，框帶兩個(gè)鈕板，框帶兩個(gè)鈕，洗滌板為三鈕板。濾框：濾漿通道：濾框右上角的圓孔 洗水通道：濾框左上角的圓孔第四十張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四十一張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，占地面積小，過(guò)濾面積大。 可根據(jù)需要增減濾板的數(shù)量，調(diào)節(jié)過(guò)濾能力。 對(duì)物料的適應(yīng)能力較強(qiáng)，由于操作壓力較高（3

18、10kg/cm2 ），對(duì)顆粒細(xì)小而液體粘度較大的濾漿，也能適用。 間歇操作，生產(chǎn)能力低，卸渣清洗和組裝階段需用人力操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，所以它只適用于小規(guī)模生產(chǎn)。 近年出現(xiàn)了各種自動(dòng)操作的板框壓濾機(jī)，使勞動(dòng)強(qiáng)度得到減輕。板框壓濾機(jī)的特點(diǎn)：第四十二張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)筒，扇形格(18格)； 濾室； 分配頭； 動(dòng)盤(18個(gè)孔，分別與扇形格的18個(gè)通道相連)； 定盤(三個(gè)凹槽：濾液真空凹槽、洗水真空凹槽、壓縮空氣凹槽，分別將動(dòng)盤的18個(gè)孔道分成三個(gè)通道)； 金屬網(wǎng)； 濾布； 濾漿槽。工作過(guò)程2 轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)（rotary-drum vacuum filter）第四十三張，

19、PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月110987654321817161514131112動(dòng)盤轉(zhuǎn)筒及分配頭的結(jié)構(gòu)定盤18格分成6個(gè)工作區(qū) 1區(qū)(17格)：過(guò)濾區(qū)； 2區(qū)(810格)：濾液吸干區(qū)； 3區(qū)(1213格)：洗滌區(qū)； 4區(qū)(14格)：洗后吸干區(qū)； 5區(qū)(16格)：吹松卸渣區(qū)； 6區(qū)(17格)：濾布再生區(qū)。過(guò)濾區(qū)(12區(qū))，f 槽; 洗滌區(qū)(34區(qū))，g槽 ; 干燥卸渣區(qū)(56區(qū))，h 槽;f 槽h 槽g 槽第四十四張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月自動(dòng)連續(xù)操作； 適用于處理量大，固體顆粒含量較多的濾漿； 真空下操作，其過(guò)濾推動(dòng)力較低(最高只有1atm)，對(duì)于濾餅阻力較大的物料

20、適應(yīng)能力較差。 轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，藉分配頭的作用，能使轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中，每個(gè)小過(guò)濾室可依次進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、吸干、吹松卸渣等項(xiàng)操作。整個(gè)轉(zhuǎn)筒圓周在任何瞬間都劃分為:特點(diǎn)：工作過(guò)程 過(guò)濾區(qū); 洗滌區(qū); 干燥卸渣區(qū)。第四十五張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月結(jié)構(gòu)：1.懸筐式離心機(jī)(suspended-basket centrifuge) 轉(zhuǎn)鼓濾餅濾布濾網(wǎng)離心過(guò)濾機(jī)工作原理圖轉(zhuǎn)鼓(上有小孔，亦稱懸框)； 濾網(wǎng)； 濾布； 機(jī)架。 原理： 由于離心力作用，液體產(chǎn)生徑向壓差，通過(guò)濾餅、濾網(wǎng)及濾筐而流出。3 離心過(guò)濾機(jī)（centrifugal filter）第四十六張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年

21、6月設(shè)備名稱主要結(jié)構(gòu)工作過(guò)程特點(diǎn)、適用性生產(chǎn)能力計(jì)算板框壓濾機(jī)濾板、濾框、夾緊機(jī)構(gòu)、機(jī)架裝合、過(guò)濾、洗滌、卸渣、整理加壓過(guò)濾，推動(dòng)力較大 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低； 過(guò)濾面積大，能耗少； 讀為間歇操作，推動(dòng)力較大； 洗滌時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低。應(yīng)用范圍廣。對(duì)原料的適應(yīng)性強(qiáng)轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)筒(濾網(wǎng)、濾布)、分配頭、濾漿槽過(guò)濾、洗滌、吹干、卸渣真空過(guò)濾，推動(dòng)力較小； 連續(xù)化生產(chǎn)，自動(dòng)化程度高，推動(dòng)力小，濾餅濕度大，設(shè)備投資高 適于粒度中等，粘度不太大的物料離心過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)鼓(濾網(wǎng)、濾布)、機(jī)架過(guò)濾、洗滌、卸渣等離心過(guò)濾，推動(dòng)力最大； 濾液濕度小。應(yīng)用廣泛，適應(yīng)性強(qiáng)。儀設(shè)備成本高，過(guò)濾面積小。(q+qe )2=K(

22、+e)幾種過(guò)濾設(shè)備的比較第四十七張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月式中V過(guò)濾終了時(shí)所得濾液體積，m3由恒壓過(guò)濾方程知，過(guò)濾終了時(shí)的過(guò)濾速率為：洗滌速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)消耗的洗滌液體積。 由于洗滌液中不含固相，洗滌過(guò)程中濾餅厚度不變。若在恒壓下洗滌，則它既是恒壓洗滌又是恒速洗滌。九、過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力 1 洗滌速率的計(jì)算第四十八張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月若洗滌液粘度和洗滌時(shí)的壓差與濾液粘度和過(guò)濾壓差相比差異較大，則應(yīng)校正，校正后的洗滌速率為若洗滌用的壓差與過(guò)濾相同，洗滌液粘度與濾液粘度大致相等： 對(duì)于轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)，洗滌速率與過(guò)濾終了速率相等對(duì)于板框過(guò)濾機(jī)，洗滌速率等于過(guò)濾終了

23、速率的1/4第四十九張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月生產(chǎn)能力: 單位時(shí)間內(nèi)獲得的濾液體積。對(duì)于間歇過(guò)濾機(jī)，一個(gè)過(guò)濾循環(huán)包括過(guò)濾、洗滌、卸渣、清理、重裝等步驟。通常把卸渣、清理、重裝等所用的時(shí)間合在一起稱為輔助時(shí)間D 。一個(gè)循環(huán)時(shí)間T=+W+D 。其中只有過(guò)濾時(shí)間真正用于過(guò)濾。2 間歇過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力第五十張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月式中 V 一個(gè)操作循環(huán)內(nèi)所獲得的濾液體積，m3； Q 生產(chǎn)能力，m3/h； T 一個(gè)循環(huán)時(shí)間。 T=+W+D 如果以濾液量Q 表示生產(chǎn)能力，則有第五十一張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 浸沒(méi)度 ：轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)的轉(zhuǎn)筒表面浸入濾漿中的

24、分?jǐn)?shù) 以轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)為例，轉(zhuǎn)筒在任何時(shí)候總有一部分表面浸沒(méi)在濾漿中進(jìn)行過(guò)濾。 有效過(guò)濾時(shí)間：某一瞬時(shí)開始進(jìn)入濾漿中的轉(zhuǎn)筒表面，經(jīng)過(guò)過(guò)濾區(qū)，最后從濾漿中出來(lái)，這一段時(shí)間為該表面旋轉(zhuǎn)一周的有效過(guò)濾時(shí)間。3 連續(xù)過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力第五十二張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月由于轉(zhuǎn)筒式真空過(guò)濾機(jī)為恒壓操作，則有 轉(zhuǎn)鼓每轉(zhuǎn)一周得到的濾液體積為：(V+Ve)2=KA2(+e) 過(guò)濾時(shí)間 為: 假設(shè)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為n r/min，則轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為: T=60/n第五十三張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月按每小時(shí)計(jì)的濾液生產(chǎn)能力為：若忽略濾布阻力，則e=0、Ve=0，則上式簡(jiǎn)化為： 注意：提高轉(zhuǎn)速可增

25、加生產(chǎn)能力，但若轉(zhuǎn)速太高，則每周期中過(guò)濾時(shí)間減至很短，濾餅層很薄，難于卸除，也不利于洗滌，而且功率消耗大，反而不經(jīng)濟(jì)。合適的轉(zhuǎn)速需由實(shí)驗(yàn)確定，以得到合適厚度的濾餅，使成本最低。第五十四張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例：用轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)過(guò)濾某種懸浮液，料漿處理量為20m3/h。已知每得1m3濾液可得濾餅0.04m3，要求轉(zhuǎn)筒的浸沒(méi)度為0.35，過(guò)濾表面上濾餅厚度不低于5mm。現(xiàn)測(cè)得過(guò)濾常數(shù)為K=810-4m2/s，qe=0.01m3/m2。試求過(guò)濾機(jī)的過(guò)濾面積和轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速。解：以1min為基準(zhǔn)，v=0.04, =0.35 第五十五張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月濾餅體積 0

26、.3210.04=0.01284 m3/min將n及 代入上式，得：A=2.771m2 n = 0.927 r/min第五十六張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 定義：沉降力場(chǎng)：重力、離心力。 在某種力場(chǎng)的作用下，利用分散物質(zhì)與分散介質(zhì)的密度差異，使之發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而分離的單元操作。 沉降操作分類：重力沉降、離心沉降。第三節(jié) 沉降第五十七張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月圖 流體繞過(guò)顆粒的流動(dòng)uFdFd與顆粒運(yùn)動(dòng)的方向相反 當(dāng)流體相對(duì)于靜止的固體顆粒流動(dòng)時(shí)，或者固體顆粒在靜止流體中移動(dòng)時(shí)，由于流體的粘性，兩者之間會(huì)產(chǎn)生作用力，這種作用力通常稱為曳力（drag force)或阻力。

27、只要顆粒與流體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生阻力。對(duì)于一定的顆粒和流體，只要相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度相同，流體對(duì)顆粒的阻力就一樣。一、顆粒運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力第五十八張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 流體密度； 流體粘度； dp顆粒的當(dāng)量直徑； A 顆粒在運(yùn)動(dòng)方向上的投影面積； u 顆粒與流體相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。 阻力系數(shù)，是雷諾數(shù)Re的函數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定。顆粒所受的阻力Fd可用下式計(jì)算第五十九張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 層流區(qū)（斯托克斯Stokes區(qū)，10-4Re1） 注意：其中斯托克斯區(qū)的計(jì)算式是準(zhǔn)確的，其它兩個(gè)區(qū)域的計(jì)算式是近似的。過(guò)渡區(qū)（艾侖Allen區(qū)，1Re103）湍流區(qū)（牛頓Newton

28、區(qū)，103Re105）圖中曲線大致可分為三個(gè)區(qū)域，各區(qū)域的曲線可分別用不同的計(jì)算式表示為：第六十張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 自由沉降（free settling）： 單個(gè)顆粒在流體中沉降，或者顆粒群在流體中分散得較好而顆粒之間互不接觸互不碰撞的條件下沉降。 二、重力沉降 重力沉降(gravity settling)：由地球引力作用而發(fā)生的顆粒沉降過(guò)程，稱為重力沉降。1 沉降速度1.1 球形顆粒的自由沉降第六十一張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月根據(jù)牛頓第二定律，顆粒的重力沉降運(yùn)動(dòng)基本方程式應(yīng)為:u重力 Fg阻力 Fd浮力 Fbp為顆粒密度第六十二張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)

29、作于2022年6月 隨著顆粒向下沉降，u逐漸增大，du/d 逐漸減少。 當(dāng)u增到一定數(shù)值ui時(shí)，du/d =0。顆粒開始作勻速沉降運(yùn)動(dòng)。上式表明：顆粒的沉降過(guò)程分為兩個(gè)階段：沉降速度（terminal velocity） ：也稱為終端速度，勻速階段顆粒相對(duì)于流體的運(yùn)動(dòng)速度。 當(dāng)du/d =0時(shí)，令u= ut，則可得沉降速度計(jì)算式加速階段； 勻速階段。第六十三張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 將不同流動(dòng)區(qū)域的阻力系數(shù)分別代入上式，得球形顆粒在各區(qū)相應(yīng)的沉降速度分別為： 層流區(qū)（Re1）過(guò)渡區(qū)（1Re500）湍流區(qū)（500Re5 m，dpc50=12 m 。主要技術(shù)參數(shù)第八十三張，PPT

30、共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例：溫度為20，壓力為0.101Mpa，流量為2.5m3/s的含塵空氣，用標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器除塵。粉塵密度為2500kg/m3，試計(jì)算臨界粒徑。選擇合適的旋風(fēng)分離器，使之能100%的分離出6.5m以上的粉塵。并計(jì)算壓損。解： 20，0.101Mpa時(shí)空氣的： =1.21kg/m3，=1.8110-5Pas1、確定進(jìn)口氣速：ui=20m/s (15-20m/s)2、計(jì)算D和b：流量 V=Aui=Bhu B=D/5,h=3D/5 2.5=(D/5)(3D/5)20 D=1.041m 取 D=1100 mm 旋風(fēng)分離器的選用第八十四張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6

31、月此時(shí)3、 求dpc 第八十五張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4、求p5、 求D，使dpc=6.5 m第八十六張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月B=0.175，D=5B ，h=3D/5=3B=0.525，取ui=17m/s x=1.6，取x=2 D=5B=0.875，取D=800mm6、 校核所以，所選分離器適用。由 V=bhu，b=D/5，h=3D/5，得 第八十七張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月由于分離器各部分的尺寸都是D的倍數(shù)，所以只要進(jìn)口氣速ui相同，不管多大的旋風(fēng)分離器，其壓力損失都相同。壓力損失相同時(shí)，小型分離器的b=D/5值較小，則小型分離器的臨界粒徑

32、較小。旋風(fēng)分離器的使用 第八十八張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月灰塵凈化氣體含塵氣體結(jié)構(gòu) 濾袋、骨架、機(jī)殼、清灰裝置、灰斗、排灰閥。2. 工作過(guò)程含塵氣體進(jìn)入袋濾器； 氣體通過(guò)濾袋，經(jīng)頂部排出； 灰塵被截留； 聚集一定厚度灰塵后，壓縮空氣通入，濾袋振動(dòng)，灰塵落下； 灰塵經(jīng)過(guò)排灰閥排除。 壓縮空氣骨架濾袋機(jī)殼清灰裝置排灰閥灰斗清灰原則 及時(shí)清灰； 不徹底清灰。袋濾器 第八十九張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 利用離心力的作用，使懸浮液中固體顆粒增稠或使粒徑不同及密度不同的顆粒進(jìn)行分級(jí)。結(jié)構(gòu)和工作原理： 與旋風(fēng)分離器相似。4 旋液分離器(hydraulic cyclone)第九

33、十張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月懸浮液從圓筒上部的切向進(jìn)口進(jìn)入器內(nèi)，旋轉(zhuǎn)向下流動(dòng)。工作過(guò)程：液流中的顆粒受離心力作用，沉降到器壁，并隨液流下降到錐形底的出口，成為較稠的懸浮液而排出，稱為底流。澄清的液體或含有較小較輕顆粒的液體，則形成向上的內(nèi)旋流，經(jīng)上部中心管從頂部溢流管排出，稱為溢流。第九十一張，PPT共九十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 液體的粘度約為氣體的50倍，液體的(p-)比氣體的小，懸浮液的進(jìn)口速度也比含塵氣體的小，所以同樣大小和密度的顆粒， 沉降速度遠(yuǎn)小于含塵氣體在旋風(fēng)分離器中的沉降速度。 要達(dá)到同樣的臨界粒徑要求，則旋液分離器的直徑要比旋風(fēng)分離器小很多。 特點(diǎn)旋液分離器