機械分離與固體流態(tài)化

（一）離心沉降原理知識回顧：（二）離心沉降設備1.旋風分離器2.旋液分離器長江大學機械工程學院1.過濾原理知識回顧：一、過濾的基本原理2.過濾介質(zhì)支撐濾餅和截留固體顆粒的多孔物質(zhì)。3.過濾方法深層過濾、濾餅過濾4.濾餅的洗滌回收濾餅中殘留的濾液或除去濾餅中的可溶性鹽。長江大學機械工程學院二、過濾設備板框壓濾機;葉濾機;轉(zhuǎn)筒真空過濾機知識回顧：

1-2–3–2–1–2–3–2-1濾漿/洗液過濾過程：置換洗滌：濾液長江大學機械工程學院

1-2–3–2–1–2–3–2-1洗液廢洗液洗滌過程：橫穿洗滌：知識回顧：洗滌厚度與過濾厚度，洗滌面積與過濾面積之間的關系？長江大學機械工程學院3.3過濾3.3.1過濾的基本原理3.3.2過濾設備3.3.3過濾的基本理論3.3.4濾餅的洗滌3.3.5過濾計算長江大學機械工程學院3.3.3過濾的基本理論過濾計算的目的：求V與θ之間的關系顆粒床層→一組平行細管→流體通道細管內(nèi)表面之和＝床層顆粒的全部表面積細管的總體積＝床層全部空隙體積（a）濾餅假設：（b）簡化模型一、顆粒床層的物理模型長江大學機械工程學院二、過濾的基本參數(shù)

孔隙率ε：空隙體積/濾餅總體積

比表面積α：顆粒總表面積/顆?？傮w積

孔道平均長度le：∝床層厚度L——濾餅厚度3.3.3過濾的基本理論u1＝濾液體積流量濾餅空隙率×濾餅截面積

濾液虛擬管中流速u1長江大學機械工程學院孔道（細管）當量直徑dede＝4×流通截面積濕潤周邊長lele×＝4×細管的流動空間細管的全部內(nèi)表面積＝4×濾餅體積×孔隙率比表面積×顆粒體積＝4×濾餅體積×孔隙率比表面積×濾餅體積×（1-孔隙率）＝4×εα（1-ε）3.3.3過濾的基本理論長江大學機械工程學院三、過濾速度及其表達＝濾液體積流量濾餅截面積

u—瞬時過濾速度；A—濾餅層總截面積；θ—過慮時間；V—濾液體積；q——單位過濾面積所得的濾液量。3.3.3過濾的基本理論說明：u1與u的關系1.定義長江大學機械工程學院2.過程推動力——慮漿側和濾液側的壓差濾餅壓降過濾介質(zhì)壓降3.3.3過濾的基本理論P1P2長江大學機械工程學院3.?p1的表達——Hagen-Poiseuille方程3.3.3過濾的基本理論＝推動力阻力r——濾餅的比阻長江大學機械工程學院4.過濾介質(zhì)的阻力近似：介質(zhì)阻力折合成厚度為Le的濾餅阻力5.總推動力與總阻力3.3.3過濾的基本理論長江大學機械工程學院6.過濾速度的表達形式認為濾餅不可壓縮時：系數(shù)：c——獲得單位體積濾液所得濾餅體積對于過濾介質(zhì)：Ve：濾出厚度為Le的一層濾餅所獲得的濾液量3.3.3過濾的基本理論長江大學機械工程學院認為濾餅可壓縮時：3.3.3過濾的基本理論或者：長江大學機械工程學院四、恒壓過濾方程式恒壓過濾方程式：或：3.3.3過濾的基本理論忽略過濾介質(zhì)阻力：或：對于一定的懸浮液，μ，r0，c均為常數(shù)，故K也為常數(shù)。長江大學機械工程學院過濾常數(shù)K,qe（或Ve）的影響因素過濾計算必須在過濾常數(shù)具備的條件下進行。從理論上直接計算過濾常數(shù)比較困難，用實驗方法測定。操作壓力濾餅及顆粒的性質(zhì)濾漿的濃度濾液的性質(zhì)過濾介質(zhì)的性質(zhì)五、過濾常數(shù)的測定3.3.3過濾的基本理論長江大學機械工程學院微分用增量代替3.3.3過濾的基本理論斜率：2/K,截距2qe/K方法一：方法二：作θ/q～q圖，直線斜率:1/K，截距:2qe/K長江大學機械工程學院例1：在實驗室內(nèi)用一片過濾面積為0.05m2的濾葉在36kpa（絕）下進行吸濾（大氣壓為101kpa）。在300s內(nèi)共吸出400cm3濾液，再過600s，又吸出400cm3濾液。（1）試估算過濾常數(shù)K、qe；（2）估算再收集400cm3濾液所需的時間。長江大學機械工程學院解：方法一：θ/s300900q/m3·m-28×10-316×10-3θ/q/s·m-137.5×10356.25×103長江大學機械工程學院方法二：θ/s300900q/m3·m-28×10-316×10-3△θ/△q/s·m-137.5×10375×103哪一種計算方法正確？長江大學機械工程學院θ/s300900q/m3·m-28×10-316×10-3θ/q/s·m-137.5×10356.25×103θ/s300900q/m3·m-28×10-316×10-3△θ/△q/s·m-1

37.5×103

75×103△θ/△q/s·m-1

37.5×103

75×103長江大學機械工程學院（2）當V=1200cm3時，q＝V/A=2.4×10-2m3/m2長江大學機械工程學院3.3.4濾餅的洗滌一、洗滌速率二、洗滌時間長江大學機械工程學院目的：回收濾餅中濾液，或除去濾餅中可溶性雜質(zhì)；方法：恒壓洗滌，壓差為過濾的最終壓差；特點：洗滌速率恒定（濾餅厚度不變，阻力恒定）計算內(nèi)容：使用一定量洗滌液時所需要的洗滌時間。3.3.4濾餅的洗滌長江大學機械工程學院洗滌速率洗滌推動力洗滌阻力=——單位時間內(nèi)通過濾餅層的洗滌液體積3.3.4濾餅的洗滌長江大學機械工程學院假設μw≈μ，△p=△pw板框式壓濾機葉濾機——置換洗滌LW=L,AW=Aδ＝1置換洗滌橫穿洗滌LW=L,AW=Aδ＝1LW=2L,LWe=2Le,AW=A/2δ＝1/4長江大學機械工程學院洗滌時間3.3.4濾餅的洗滌長江大學機械工程學院設洗滌液量與濾液量成正比，即VW=JV3.3.4濾餅的洗滌(a)葉濾機洗滌時間(b)板框壓濾機洗滌時間（橫穿洗滌）長江大學機械工程學院例2：在試驗裝置中過濾鈦白（TiO2）的水懸浮液，過濾壓力為3kgf/cm2（表壓），求得過濾常數(shù)如下：qe=0.01m3/m2,K=5×10-5m2/s，又測出濾渣體積與濾液體積之比c=0.08m3/m3?，F(xiàn)要用工業(yè)壓濾機過濾同樣的料液，過濾壓力及所用濾布亦與實驗時相同。壓濾機型號為BMY33/810-45。機械工業(yè)部標準TH39-62規(guī)定：B代表板框式，M代表明流，Y代表采用液壓壓緊裝置。這一型號設備濾框空處長與寬均為810mm，厚度為45mm，共有26個框，過濾面積為33㎡，框內(nèi)總容量為0.760m3。試計算：（1）過濾進行到框內(nèi)全部充滿濾渣所需要過濾時間；（2）過濾后用相當于濾液量1/10的清水進行橫穿洗滌，求洗滌時間；（3）洗滌后卸渣、清理、裝合等共需要40分鐘，求每臺壓濾機的生產(chǎn)能力，分別以每小時平均可得多少TiO2濾渣計。長江大學機械工程學院解（1）一個操作周期可得濾液體積虛擬濾液體積：由過濾方程式：過濾時間：長江大學機械工程學院（2）最終過濾速率由過濾基本方程微分求得：洗滌速率為最終過濾速率的1/4。洗滌水量為：洗滌時間：終了終了能否用計算洗滌時間？長江大學機械工程學院總結一、過濾的基本理論1.顆粒床層的物理模型（a）濾餅（b）簡化模型長江大學機械工程學院2.過濾的基本參數(shù)基本概念：孔隙率ε/比表面積α/孔道平均長度le孔道（細管）當量直徑dede＝4×εα（1-ε）u1＝濾液體積流量濾餅空隙率×濾餅截面積濾液虛擬管中流速u1總結長江大學機械工程學院3.過濾速度及其表達總結＝推動力阻力de＝4×εα（1-ε）長江大學機械工程學院或：忽略過濾介質(zhì)阻力：或：4.恒壓過濾方程式總結長江大學機