第三章非均相物系的分離及固體流態(tài)化

1、第三章 機(jī)械分離和固體流態(tài)化教學(xué)要求教學(xué)要求 3-0概述概述 3-1顆粒及顆粒床層顆粒及顆粒床層 的特性的特性3-2沉降分離沉降分離3-3過濾過濾 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化2/45教學(xué)要求重重 點(diǎn)點(diǎn): 沉降速率的計(jì)算；過濾基本方程及恒壓過濾計(jì)算沉降速率的計(jì)算；過濾基本方程及恒壓過濾計(jì)算。覆蓋內(nèi)容：覆蓋內(nèi)容：顆粒及顆粒群的顆粒及顆粒群的性質(zhì)性質(zhì)（體積、表面積、比表面積、（體積、表面積、比表面積、空隙率及平均自由截面積）；沉降的基本概念（重力沉降、離空隙率及平均自由截

2、面積）；沉降的基本概念（重力沉降、離心沉降、自由沉降和干擾沉降）；心沉降、自由沉降和干擾沉降）；沉降速度的計(jì)算沉降速度的計(jì)算；旋風(fēng)分離；旋風(fēng)分離器的器的性能參數(shù)性能參數(shù)（臨界直徑、分離效率、粒級率、分割直徑）；（臨界直徑、分離效率、粒級率、分割直徑）；降沉室的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)，旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分離原理及設(shè)計(jì)降沉室的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)，旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分離原理及設(shè)計(jì)方法。過濾操作的基本概念，方法。過濾操作的基本概念，過濾基本方程及計(jì)算過濾基本方程及計(jì)算（濾液量、（濾液量、過濾時間、洗滌時間和生產(chǎn)能力）；常用過濾設(shè)備（板筐壓濾過濾時間、洗滌時間和生產(chǎn)能力）；常用過濾設(shè)備（板筐壓濾機(jī)、葉濾機(jī)和回轉(zhuǎn)真空過濾

3、機(jī)）的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；過濾常數(shù)的測定機(jī)、葉濾機(jī)和回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)）的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；過濾常數(shù)的測定方法方法。材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化3/453-0 概述混合物分類混合物分類機(jī)械分離機(jī)械分離有明顯相界面；不同相間有有明顯相界面；不同相間有明顯的物理化學(xué)性質(zhì)差異。明顯的物理化學(xué)性質(zhì)差異。施加外力施加外力發(fā)生相對運(yùn)動發(fā)生相對運(yùn)動均相物系均相物系非均相物系非均相物系重力沉降重力沉降離心沉降離心沉降重力過濾重力過濾加壓過濾加壓過濾真空過濾真空過濾離心過濾離心過濾沉降沉降過濾過濾懸浮液懸浮液(液液

4、固混合物）固混合物）乳濁液（液乳濁液（液液混合物）液混合物）含塵氣體、含霧氣體含塵氣體、含霧氣體目的目的回收有價值的分散物質(zhì)回收有價值的分散物質(zhì)凈化分散介質(zhì)以滿足生凈化分散介質(zhì)以滿足生產(chǎn)工藝要求產(chǎn)工藝要求環(huán)境保護(hù)和安全生產(chǎn)環(huán)境保護(hù)和安全生產(chǎn)材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化4/453-1 顆粒及顆粒床層和特性3.1.1 顆粒的特性顆粒的特性一一 、單一顆粒的大小和形狀、單一顆粒的大小和形狀球形顆粒球形顆粒36dV2dSda6直徑直徑( d ) ：非球形顆粒非球形顆粒當(dāng)量直徑當(dāng)量直徑

5、3Pev6VdPesSdPeaa6d22226)(616esevpevevevesppeapddSSddddVSda體積相同時，球形顆粒的表面積最小，體積相同時，球形顆粒的表面積最小，1。材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化5/453-1 顆粒及顆粒床層和特性二、顆粒群的特性二、顆粒群的特性粒度分布的測量與定量表示粒度分布的測量與定量表示篩號或篩號或稱目數(shù)稱目數(shù)篩分分析結(jié)果圖示法篩分分析結(jié)果圖示法分布函數(shù)分布函數(shù)頻率函數(shù)頻率函數(shù)篩過量篩過量篩余量篩余量粒度分布的篩分分析粒度分布的篩分

6、分析ipiipiiFdmmdF顆?？傎|(zhì)量的顆粒質(zhì)量直徑小于分布函數(shù)曲線分布函數(shù)曲線頻率函數(shù)曲線頻率函數(shù)曲線ipiiiiifdddxf1材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化6/453-1 顆粒及顆粒床層和特性pipipdpiddpiiddfFdddFf0)()(材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化7/453-1 顆粒及顆粒床層和特性床層體積床層體積顆粒體積顆粒體積床層體積床層

7、體積 -平均直徑平均直徑 設(shè)所有顆粒的形狀系數(shù)相等設(shè)所有顆粒的形狀系數(shù)相等,按比表面積相等按比表面積相等,則則iiadx1d 11或或iiiiadxGGdd三、粒子的密度三、粒子的密度 真密度真密度(s):kg/m3 堆積密度堆積密度(b): kg/m33-1-2 顆粒床層的特性顆粒床層的特性一、床層空隙率一、床層空隙率顆粒直徑顆粒直徑 顆粒分布顆粒分布 床層半徑床層半徑自由截面沿半徑的不均勻自由截面沿半徑的不均勻壁效應(yīng)壁效應(yīng)床層直徑顆粒直徑材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化8/4

8、53-1 顆粒及顆粒床層和特性二、二、 床層的比表面積床層的比表面積單位體積床層具有的顆粒表面積單位體積床層具有的顆粒表面積aab)1 (三三 床層的各向同性床層的各向同性自由截面與床層高度無關(guān)自由截面與床層高度無關(guān) 空隙率與床層高度無關(guān)空隙率與床層高度無關(guān)材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化9/453-2 沉降分離maFFFFDbc沉降操作：在外力場作用下，利用分散相與連續(xù)相間的密度沉降操作：在外力場作用下，利用分散相與連續(xù)相間的密度差異，使之發(fā)生相對運(yùn)動而實(shí)現(xiàn)分離的操作過程。分為

9、：重差異，使之發(fā)生相對運(yùn)動而實(shí)現(xiàn)分離的操作過程。分為：重力沉降、離心沉降。力沉降、離心沉降。3.2.1 3.2.1 重力沉降重力沉降浮力浮力 Fb 曳力曳力 FD質(zhì)量力質(zhì)量力 Fc 顆粒在流體中沉降時受力cssadgd3366或或gd36AutD22自由沉降自由沉降材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化10/453-2 沉降分離一、重力沉降速度一、重力沉降速度042)(6223ptDsdugd Dpptgdu 34 182gduppt Re24 D 110:4etRStokes區(qū)310

10、1:etRAllen區(qū)6 . 05 .18etDR6 . 0)(27. 0etpptRgdu5310210:etRNuwton區(qū)44. 0Dgduppt)(74. 1材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化11/453-2 沉降分離 二、影響沉降的因素二、影響沉降的因素大顆粒的實(shí)際沉降速度小于自由沉降大顆粒的實(shí)際沉降速度小于自由沉降速度；小顆粒的沉降速度增大。速度；小顆粒的沉降速度增大。實(shí)際沉降速度小于自由沉降速度實(shí)際沉降速度小于自由沉降速度Dduutt1 . 21在在Stokes區(qū)，器

11、壁的影響：區(qū)，器壁的影響：顆粒濃度顆粒濃度顆粒的球形度顆粒的球形度壁面效應(yīng)壁面效應(yīng)材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化12/453-2 沉降分離三、沉降速度的計(jì)算三、沉降速度的計(jì)算試差法試差法摩擦數(shù)群法摩擦數(shù)群法材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化13/453-2 沉降分離323234)(:KRgdKetp令Stokes區(qū)：區(qū)：K69.13213)(4tpetugR由已知數(shù)

12、據(jù)計(jì)算etetetRRR曲線查出由1tetpuRd 選擇相應(yīng)公式計(jì)算選擇相應(yīng)公式計(jì)算ut 停停留留時時間間uL三、重力沉降設(shè)備三、重力沉降設(shè)備降塵室降塵室 t 沉沉降降時時間間tu高高度度材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化14/453-2 沉降分離氣氣體體 氣氣體體進(jìn)進(jìn)口口 出出口口 集集灰灰斗斗 降降塵塵室室 L B 氣體氣體 u H ut 顆粒在降塵室中的運(yùn)動顆粒在降塵室中的運(yùn)動 ttuH t ttsuABLuBHuV底材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化

13、學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化15/453-2 沉降分離特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備龐大、效率低，適合分離特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備龐大、效率低，適合分離75m以上以上的顆粒的顆粒沉降槽沉降槽材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化16/453-2 沉降分離 A B ur r1 O C r2 r uT u 顆粒在旋轉(zhuǎn)流場中的運(yùn)動 TTmaF :離心力pTbamF:浮力AuFRDD2:2曳力RuduDTppr342 3.2.2 離心沉降離心沉降

14、比較：沉降速度的大小、方向比較：沉降速度的大小、方向一、一、離心沉降速度離心沉降速度材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化17/453-2 沉降分離RudRdaduTppppTppRgauuTtr2tDRe24二、離心分離因子二、離心分離因子三、構(gòu)造及操作原理三、構(gòu)造及操作原理旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化18/45 B 凈

15、化氣體凈化氣體 含塵含塵 氣體氣體 A D 塵粒塵粒 標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器3-2 沉降分離rruB四、四、 旋風(fēng)分離器的性能旋風(fēng)分離器的性能臨界直徑臨界直徑條件：條件：假設(shè)：假設(shè)：1)假設(shè)氣體速度恒定，且等于進(jìn)口氣假設(shè)氣體速度恒定，且等于進(jìn)口氣速速ui；2)假設(shè)顆粒沉降過程中所穿過的氣流假設(shè)顆粒沉降過程中所穿過的氣流的最大厚度等于進(jìn)氣口寬度的最大厚度等于進(jìn)氣口寬度B；3)假設(shè)顆粒假設(shè)顆粒沉降服從斯托克斯公式。沉降服從斯托克斯公式。iemuNR2sicNuBd9影響因素：設(shè)備類型及尺寸、操作溫度及流速、顆粒密度影響因素：設(shè)備類型及尺寸、操作溫度及流速、顆粒密度材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)

16、工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化19/453-2 沉降分離分離效率分離效率總效率總效率1201ccc121iiiiccc0iix分效率（粒級效率）分效率（粒級效率）分割直徑分割直徑 d50對標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器對標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器piuDd27. 050501iifd d粒級效率曲線粒級效率曲線材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化20/453-2 沉降分離0.4 1.023456 7

17、 8 9f1f50cdddd或id/dc材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化21/453-2 沉降分離旋風(fēng)分離器的阻力損失旋風(fēng)分離器的阻力損失旋風(fēng)分離器的特點(diǎn)：流量大、壓頭低。旋風(fēng)分離器的特點(diǎn)：流量大、壓頭低。(1) (1) 氣體的膨脹或壓縮引起的不可逆機(jī)械能損失；氣體的膨脹或壓縮引起的不可逆機(jī)械能損失；(2) (2) 消耗于氣流旋轉(zhuǎn)的加速度損失；消耗于氣流旋轉(zhuǎn)的加速度損失；(3) (3) 摩擦阻力損失以及各個部位的局部阻力損

18、失等。摩擦阻力損失以及各個部位的局部阻力損失等。212ipu 阻力系數(shù)阻力系數(shù) 主要由旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)決定。常用型號的旋風(fēng)分主要由旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)決定。常用型號的旋風(fēng)分離器離器 值在值在 5.05.08.0 8.0 之間；之間；入口氣速入口氣速 ，分離效率，分離效率 ，但阻力，但阻力，不經(jīng)濟(jì)。，不經(jīng)濟(jì)。壓降一般控制在壓降一般控制在 0.52kPa 0.52kPa 左右左右( (入口氣速入口氣速 151525m/s)25m/s)，采取，采取縮小直徑、多臺并聯(lián)的方式滿足分離效率與大氣量的要求?？s小直徑、多臺并聯(lián)的方式滿足分離效率與大氣量的要求。 材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教

19、研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化22/453-2 沉降分離五、旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)和形式五、旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)和形式改進(jìn)目的：提高分離效率、降低壓強(qiáng)降改進(jìn)目的：提高分離效率、降低壓強(qiáng)降 采用細(xì)而長的器身采用細(xì)而長的器身延延長長氣氣體體的的停停留留時時間間長長提提高高離離心心力力細(xì)細(xì)減小渦流的影響減小渦流的影響 采用帶有旁路分離室或采用異形進(jìn)氣管的旋風(fēng)分采用帶有旁路分離室或采用異形進(jìn)氣管的旋風(fēng)分離器可以改善上渦流的影響離器可以改善上渦流的影響 材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均

20、相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化23/453-3 過濾3-3-1 3-3-1 過濾過濾操作的基本概念操作的基本概念 深床過濾 一一 、過濾方式、過濾方式推動力：重力、壓力差、慣性離心力推動力：重力、壓力差、慣性離心力餅層過濾餅層過濾：架橋現(xiàn)象架橋現(xiàn)象濾餅濾餅過濾過濾深床過濾：不形成濾餅，顆粒沉積于較厚的床層內(nèi)部深床過濾：不形成濾餅，顆粒沉積于較厚的床層內(nèi)部過濾的兩種方式過濾的兩種方式特性特性：多孔性介質(zhì)：多孔性介質(zhì) 要求要求：耐腐蝕、耐熱、足夠的機(jī)械強(qiáng)度。：耐腐蝕、耐熱、足夠的機(jī)械強(qiáng)度?？椢锝橘|(zhì)：最小直徑為織物介質(zhì)：最小直徑為565 m；堆積介質(zhì)：深床過濾堆積介質(zhì)：深床過濾

21、多孔性固體介質(zhì)：如素瓷板或管、燒結(jié)金屬等多孔性固體介質(zhì)：如素瓷板或管、燒結(jié)金屬等; ;能攔截直徑為能攔截直徑為13 m的小顆粒的小顆粒。二、過濾介質(zhì)：過濾介質(zhì)：材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化24/453-3 過濾三三 、濾餅的壓縮性和助濾劑、濾餅的壓縮性和助濾劑 可壓縮濾餅可壓縮濾餅 不可壓縮濾餅不可壓縮濾餅助濾劑：助濾劑：要求：剛性顆粒；化學(xué)穩(wěn)定性；不可壓縮性要求：剛性顆粒；化學(xué)穩(wěn)定性；不可壓縮性常用：不可壓縮的粉狀或纖維狀固體如硅藻土、纖維粉末、常用：不可壓縮的粉狀或纖維狀

22、固體如硅藻土、纖維粉末、活性炭、石棉。活性炭、石棉。使用：可預(yù)涂，也可以混入待濾的濾漿中一起過濾。使用：可預(yù)涂，也可以混入待濾的濾漿中一起過濾。材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化25/453-3 過濾3-3-2 過濾基本方程式過濾基本方程式一、濾液通過餅層的流動一、濾液通過餅層的流動床層的簡化物理模型床層的簡化物理模型 u u L le de 濾液在濾餅層中流動的簡化模型 顆粒床層中不規(guī)則的通道顆粒床層中不規(guī)則的通道長度長度 le 平行細(xì)管平行細(xì)管原則：流通截面積原則：流通截面積=

23、 =床層自由截面積床層自由截面積 、細(xì)管表面積、細(xì)管表面積= =床層表面積床層表面積材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化26/453-3 過濾)1 (444aadbeb床層顆粒的全部表面積床層空隙體積212ebebuLpd對并聯(lián)管路：對并聯(lián)管路：1uu2221331(1)128eebebpaauLLuuLLLd 固定床流動摩擦系數(shù)固定床流動摩擦系數(shù)bfRe 14(1)ebbud uRea 床層雷諾數(shù)床層雷諾數(shù)材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室

24、化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化27/453-3 過濾bKRe 223(1)bpaKuLK 康采尼常數(shù)，康采尼常數(shù)，= 5.0 康采尼（康采尼（Kozeny）方程）方程歐根（歐根（Ergun）關(guān)聯(lián)式：）關(guān)聯(lián)式：Reb=（0.17420）4.170.29bRe 0.11.0101000.010.11.010100100010000bRe與管內(nèi)與管內(nèi) Re 關(guān)系不同的是，關(guān)系不同的是， Reb 的變化是一條連續(xù)光滑曲線，的變化是一條連續(xù)光滑曲線，說明流體在顆粒床層中由滯流到湍說明流體在顆粒床層中由滯流到湍流是漸變過程，這反映了顆粒床層流是漸變過程，這反映了顆

25、粒床層對流體速度分布的均化作用。對流體速度分布的均化作用。22332111501.75beaeapuuLdd 歐根歐根 (Ergun) 方程方程材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化28/453-3 過濾Reb 2.8 (Rep 28023(1)1.75beapuLd過濾過濾 Reb2，采用，采用KozenyKozeny方程進(jìn)行描述，方程進(jìn)行描述，K K值可取為值可取為5 5 AddVLpauc22315過濾速度過濾速度二、過濾速率二、過濾速率LpAaddVc22315材料與化學(xué)工程學(xué)

26、院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化29/453-3 過濾三、濾餅的阻力三、濾餅的阻力比阻比阻：rLR 濾餅阻力濾餅阻力：LrpucddqAddV過濾阻力過濾阻力過濾推動力過濾推動力 四、過濾介質(zhì)的阻力四、過濾介質(zhì)的阻力過濾介質(zhì)上、下游兩側(cè)的壓強(qiáng)差，過濾介質(zhì)上、下游兩側(cè)的壓強(qiáng)差，p pa a過濾介質(zhì)的阻力，過濾介質(zhì)的阻力，1/m1/mRpRpAddVcmm介質(zhì)阻力）介質(zhì)阻力）（濾餅阻力（濾餅阻力過濾總推動力過濾總推動力 eLLrpmmRpAddV材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研

27、室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化30/453-3 過濾vVVrpAeAddV五、過濾基本方程式五、過濾基本方程式AvVL/AvVLee/壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)s=s=0.20.2 0.80.8（可壓縮濾餅）（可壓縮濾餅）s=0s=0（不可壓縮濾餅）（不可壓縮濾餅）比阻sprr,令令A(yù)ddVvVVrApes,1故故spKvrk112k ,，令令：獲得單位體積濾液時，被截留在過濾介質(zhì)上的濾餅體獲得單位體積濾液時，被截留在過濾介質(zhì)上的濾餅體積為積為（m3濾餅濾餅/m3濾液）濾液）材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與

28、工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化31/453-3 過濾eqqKddq2eVVKAddV22-過濾基本方程過濾常數(shù)則有：則有：3-3-3 恒壓過濾恒壓過濾恒定壓強(qiáng)差恒定壓強(qiáng)差:, V, L,:, V, L,過濾速率逐漸變小。過濾速率逐漸變小。對一定的懸浮液，對一定的懸浮液，K K可視為常數(shù)。則可視為常數(shù)。則: :222KAVVVe材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化32/453-3 過濾 3-3-4 3-3-4 恒速過濾和先恒速后恒壓過

29、濾恒速過濾和先恒速后恒壓過濾特點(diǎn)：過濾速率為常數(shù)，特點(diǎn)：過濾速率為常數(shù)，K K不為常數(shù)不為常數(shù)常數(shù)常數(shù)ReUqAVVVKAAddV2一、恒速過濾一、恒速過濾eRRrvqUrvUp.2eR2ReRqrvUb ,rvUabap qUvr式中：均為常數(shù)，于是有：、在一定條件下，材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化33/453-3 過濾二、先恒速后恒壓過濾二、先恒速后恒壓過濾恒速過濾的時間為恒速過濾的時間為 R R，得濾液，得濾液V VR R，恒速結(jié)束的壓差為，恒速結(jié)束的壓差為 P PR R

30、。RV(dV/d) PesVVPkAddV12RRdPkAdVVVsVVe12)()()(2)(222RReRKAVVVVVsPkK12令：材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化34/453-3 過濾eqKqKq21222KAVVVe 1500 1000 q 500 0 0 0.025 0.05 0.075 q /qq 圖 斜率 1/K截距2qe/K3-3-5 3-3-5 過濾常數(shù)的測定過濾常數(shù)的測定一、恒壓下一、恒壓下K K、q qe e、 e e的測定的測定eeKq2斜率斜率K,截

31、距截距qe材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化35/453-3 過濾CpsK log)1(logvrpKs,12求 出 壓 縮指數(shù) s 二、壓縮性指數(shù)二、壓縮性指數(shù)s s的測定的測定3-3-6 3-3-6 濾餅的洗滌濾餅的洗滌特點(diǎn)：洗滌推動力、阻力不變，洗滌速度為常數(shù)特點(diǎn)：洗滌推動力、阻力不變，洗滌速度為常數(shù) 洗滌阻力洗滌推動力wAddV材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化

32、36/453-3 過濾wwwwwwewLALALrpALrpAAddVAddV,wwwddVV洗滌時間洗滌時間 ww 洗滌速度與過濾終了速度的關(guān)系洗滌速度與過濾終了速度的關(guān)系推動力相等推動力相等材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化37/453-3 過濾3-3-7 3-3-7 過濾設(shè)備過濾設(shè)備以壓力差為推動力：如葉濾機(jī)、板框壓濾機(jī)、回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)等；以離心力為推動力：如各種離心機(jī)一、一、板框過濾機(jī)板框過濾機(jī)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): :濾框、濾板（洗滌板、過濾板）濾框、濾板（洗滌板、過濾板）材料與化學(xué)

33、工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化38/453-3 過濾輔助時間洗滌時間過濾時間操作周期Dw操作特點(diǎn)操作特點(diǎn)生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力DwVVQ單位時間獲得的濾液量單位時間獲得的濾液量222KAVVVe其中其中：洗滌速率洗滌速率操作條件與過濾終了相同，則：操作條件與過濾終了相同，則：)(8412eEwVVKAddVddV間隙操作，操作循環(huán)：過濾、洗滌、卸渣、整理重裝構(gòu)成間隙操作，操作循環(huán)：過濾、洗滌、卸渣、整理重裝構(gòu)成材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理

34、化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化39/453-3 過濾二、二、葉濾機(jī)葉濾機(jī)三、三、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)5671234IIIIIIa.轉(zhuǎn)動盤b.固定盤轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)筒筒的側(cè)壁上覆蓋有金屬網(wǎng)，長、徑之比約為筒的側(cè)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；分配頭蒙在筒外壁上；分配頭轉(zhuǎn)動盤、固定盤轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為0.1至至2 3（轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)/分）。分）。材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非

35、均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化40/453-3 過濾操作特點(diǎn)操作特點(diǎn)連續(xù)操作，過濾、洗滌、吹松、刮渣等構(gòu)成。連續(xù)操作，過濾、洗滌、吹松、刮渣等構(gòu)成。置換洗滌：置換洗滌：Lw=L生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力Q Q：Tn 1操操作作周周期期nVTVQ 222KAVVVe其中：其中：浸沒分?jǐn)?shù)浸沒分?jǐn)?shù) ，則，則Tn nKAV 22 忽略介質(zhì)阻力時：忽略介質(zhì)阻力時：nKAnKnAQ Qn, 材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化41/453-3 過濾例例.在在3105Pa的壓強(qiáng)差下對

36、鈦白粉在水中的懸浮液進(jìn)行過濾實(shí)驗(yàn)，測得過的壓強(qiáng)差下對鈦白粉在水中的懸浮液進(jìn)行過濾實(shí)驗(yàn)，測得過濾常數(shù)濾常數(shù)K=5 10 5m2/S、qe=0.01m3/m2，又測得濾餅體積和濾液體積之比為，又測得濾餅體積和濾液體積之比為v=0.08?，F(xiàn)擬用有?，F(xiàn)擬用有38個框的個框的BMY50/810-25型的板框壓濾機(jī)處理該料漿，過型的板框壓濾機(jī)處理該料漿，過濾的推動力及濾布與實(shí)驗(yàn)相同。求：濾的推動力及濾布與實(shí)驗(yàn)相同。求：1）過濾至框內(nèi)全部充滿濾餅所需要的）過濾至框內(nèi)全部充滿濾餅所需要的時間；時間；2）過濾完畢，用）過濾完畢，用0.1倍濾液量的清水進(jìn)行洗滌。洗滌時間是多少；倍濾液量的清水進(jìn)行洗滌。洗滌時間是多

37、少；3）若每次卸渣、重裝等全部輔助操作時間為若每次卸渣、重裝等全部輔助操作時間為15min，以濾餅計(jì)的每臺過濾機(jī)的，以濾餅計(jì)的每臺過濾機(jī)的生產(chǎn)能力是多少。生產(chǎn)能力是多少。解：解：1）過濾時間）過濾時間3327913. 708. 06233. 06233. 0025. 081. 081. 03886.4981. 081. 0238mvVVmVmAcc濾液體積：濾餅體積：過濾面積：材料與化學(xué)工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室化學(xué)工程與工藝教研室化工原理化工原理非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化42/453-3 過濾sqqqKmmAVqe551)01. 01563. 021563. 0(1051)2(11563. 086.49913. 7252