第一章流體通過顆粒層的流動2

復習:

顆粒床層的特性

單顆粒的特性球形顆粒比表面積非球形顆粒:體積等效表面積等效比表面積等效ψ-形狀系數(shù)床層特性空隙率床層比表面流體通過固定床的壓降幾何邊界復雜，無法解析解，要靠實驗數(shù)學模型法主要步驟：(1)原型→簡化的物理模型(2)物理模型→建立數(shù)學模型(3)實驗—檢驗模型，測定模型參數(shù)床層高度表觀速度簡化模型過程特征：(1)爬流，表面剪切力為主，形體力（壓差力）為次(2)空隙中實際速度與空隙大小有關簡化原則：模型與原型(1)表面積要相等(2)空隙容積相等將原型簡化成一組平行細管細管直徑de解數(shù)學模型細管層流得實驗得康采尼方程適用范圍：Re'<2床層雷諾數(shù)寬范圍：細管實驗驗證Re'用

粘性項慣性項Re’<3時，可忽略慣性項Re‘>100，可忽略粘性項影響因素分析：(1)物性；(2)操作；(3)設備?？障堵实挠绊懽畲髢煞N實驗規(guī)劃方法的比較量綱分析法：對過程無須有深刻理解，“黑箱”法(1)析因?qū)嶒?2)無量綱化(3)測定性實驗數(shù)學模型法：對過程有深刻理解，能將過程大幅度簡化(1)簡化模型(2)解析解(3)驗證性實驗1.4過濾原理及設備

1.4.1過濾原理最簡單的過濾操作：布氏漏斗懸浮液中固體顆粒被過濾介質(zhì)截留，清液在壓差下通過多孔過濾介質(zhì)，使固液分離。過濾介質(zhì)縫隙并不需要比顆粒小—“架橋現(xiàn)象”深層過濾:固體顆粒并不形成濾餅而是沉積于較厚的過濾介質(zhì)內(nèi)部。濾餅的洗滌1.5.5常用過濾設備1.葉濾機2.板框壓濾機1.5過濾過程計算1.5.1物料衡算懸浮液含固量表示方法:質(zhì)量分數(shù)w，kg固體/kg懸浮液體積分數(shù)φ，m3固體/m3懸浮液固體清液取1kg懸浮液取1m3懸浮液濾層厚L-V關系例1有一板框壓濾機，框的邊長為450mm，厚度為25mm，有20個框。用來過濾含固體w=0.025的水-固懸浮液，濾餅含水40%(質(zhì)量分率），ρp=2100kg/m3，試計算當濾餅充滿濾框時所得的濾液量。解：1.5.2過濾速率過濾特點:

①濾餅中流體流動很慢

②非定態(tài)壓差一定時，τ↑，u↓串聯(lián)過程：速率相同過濾基本方程或1.5.3過濾基本方程的應用

1.恒速過濾流量一定，若起始τ=0，q=0,則q=uτ例2某過濾機恒速操作，τ(min)=10+10+10(1)V(l)=4+?+?(2)共濾了30min后，用Vw=0.2V總的洗滌液量洗滌，速率不變，則τ(w)=？(3)每次過濾洗滌后，所需裝卸時間τ(min)=為20min，求：生產(chǎn)能力解：(1)由于速度恒定，V=4+4+4=12升(2)

(3)2.恒壓過濾例3某葉濾機恒壓操作，τ(min)=10+10+10(1)V(l)=4+2+?(2)共濾了30min后，用Vw=0.2V總的洗滌液量洗滌，ΔP洗=ΔP濾，μ洗液=μ濾液，則τ(w)=？(3)每次過濾洗滌后，所需裝卸時間τ(min)=為20min，求：生產(chǎn)能力解：(1)由恒壓方程代入數(shù)據(jù)求KA2，Ve

得Ve=1升，KA2=2.4升2/分

(2)洗滌過程定態(tài)，餅厚為過濾終了的餅厚（葉濾機）當ΔP洗=ΔP濾，μ洗液=μ濾液時，(3)例4某葉濾機恒壓過濾操作，過濾介質(zhì)阻力可忽略，過濾終了V=0.5m3，τ=1h，濾液粘度是水的四倍。現(xiàn)用水洗滌，Vw=0.05m3，則τw=？解：例5一板框壓濾機在恒壓下進行過濾，水懸浮液含固量0.1kg固體/kg懸浮液，濾餅空隙率ε=0.4，ρp=5000kg/m3，qe=0，若過濾10分鐘，則得濾液1.2m3，試問：(1)當τ=1h，V=？(2)過濾1小時后的濾餅體積；(3)過濾1小時后，用0.1V的水洗滌，τw=？(操作壓強不變)解：(1)(2)(3)例6擬用一板框過濾機在0.3MPa壓差下恒壓過濾某懸浮液。已知K=7×10-5m2/s，qe=0.015m3/m2，現(xiàn)要求每一操作周期得到10m3濾液，過濾時間為0.5h，濾餅不可壓縮，懸浮液Φ=0.015(m3固體/m3懸浮液)，濾餅空隙率=0.5，試問:(1)需要多大過濾面積；(2)如操作壓差提高到0.8MPa，恒壓操作?，F(xiàn)有一