化工原理第3章機(jī)械分離與固體流態(tài)化

1、自強(qiáng)不息 知行合一第三章第三章 機(jī)械分離機(jī)械分離與固體流態(tài)化與固體流態(tài)化3.1 3.1 概述概述3.1.1 3.1.1 非均相混合物非均相混合物3.1.2 3.1.2 顆粒與顆粒群的特性顆粒與顆粒群的特性3.1.3 3.1.3 篩分篩分3.23.2 沉降分離沉降分離3.2.1 3.2.1 重力沉降原理重力沉降原理3.2.2 3.2.2 重力沉降設(shè)備重力沉降設(shè)備3.2.3 3.2.3 離心沉降原理離心沉降原理3.2.4 3.2.4 離心沉降設(shè)備離心沉降設(shè)備3.33.3 過濾過濾 3.3.1 3.3.1 概述概述3.3.2 3.3.2 過濾基本方程過濾基本方程3.3.3 3.3.3 過濾常數(shù)的測定

2、過濾常數(shù)的測定3.3.4 3.3.4 濾餅洗滌濾餅洗滌3.3.5 3.3.5 過濾設(shè)備及過濾計(jì)算離心分離過濾設(shè)備及過濾計(jì)算離心分離3.43.4 離心分離離心分離3.53.5 固體流態(tài)化固體流態(tài)化3.5.1 3.5.1 什么是流態(tài)化什么是流態(tài)化3.5.2 3.5.2 流化床的兩種形態(tài)流化床的兩種形態(tài)3.5.3 3.5.3 流化床的主要特性流化床的主要特性3.1 3.1 概述概述3.1.1 非均相混合物非均相混合物3.1.2 顆粒與顆粒群的特性顆粒與顆粒群的特性3.1.3 篩分篩分.1分離過程在化工中的應(yīng)用原料反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)過程分離過程副產(chǎn)物如從氣固催化反應(yīng)器的尾氣中收集催化劑顆粒廢

3、氣、廢液中有害物質(zhì)除去，以減少環(huán)境污染如原料氣中顆粒雜質(zhì)的去除以凈化反應(yīng)原料原料分離過程目的產(chǎn)物副產(chǎn)物尚未反應(yīng)的原料純度合格的產(chǎn)品反應(yīng)產(chǎn)物混合物混合物 均相混合物均相混合物 非均相混合物非均相混合物 物系內(nèi)部各處物料性質(zhì)均勻而且不存在相界面的混物系內(nèi)部各處物料性質(zhì)均勻而且不存在相界面的混合物。合物。例如：互溶溶液及混合氣體例如：互溶溶液及混合氣體 分離方法：傳質(zhì)分離過程，相間的遷移過程分離方法：傳質(zhì)分離過程，相間的遷移過程物系內(nèi)部有隔開兩相的界面存在且界面兩側(cè)的物料物系內(nèi)部有隔開兩相的界面存在且界面兩側(cè)的物料性質(zhì)截然不同的混合物。性質(zhì)截然不同的混合物。例如例如固體顆粒和氣體構(gòu)成的含塵氣體固體顆

4、粒和氣體構(gòu)成的含塵氣體固體顆粒和液體構(gòu)成的懸浮液固體顆粒和液體構(gòu)成的懸浮液 不互溶液體構(gòu)成的乳濁液不互溶液體構(gòu)成的乳濁液 液體顆粒和氣體構(gòu)成的含霧氣體液體顆粒和氣體構(gòu)成的含霧氣體3.1.2混合物的分類混合物的分類非均相物系非均相物系分散相分散相 分散物質(zhì)分散物質(zhì) 處于分散狀態(tài)的物質(zhì)處于分散狀態(tài)的物質(zhì) 如：分散于流體中的固體顆粒、液滴或氣泡如：分散于流體中的固體顆粒、液滴或氣泡 連續(xù)相連續(xù)相連續(xù)相介質(zhì)連續(xù)相介質(zhì) 包圍著分散相物質(zhì)且處于連續(xù)狀態(tài)的流體包圍著分散相物質(zhì)且處于連續(xù)狀態(tài)的流體 如：氣態(tài)非均相物系中的氣體如：氣態(tài)非均相物系中的氣體 液態(tài)非均相物系中的連續(xù)液體液態(tài)非均相物系中的連續(xù)液體 分離

5、分離機(jī)械機(jī)械分離分離 沉降沉降 過濾過濾 不同的物理性質(zhì)不同的物理性質(zhì) 連續(xù)相與分散相連續(xù)相與分散相發(fā)生相對運(yùn)動的方式發(fā)生相對運(yùn)動的方式 分散相和連續(xù)相分散相和連續(xù)相 非均相物系分離的依據(jù)：分散相與連續(xù)相之間的物理性質(zhì)的差異。如密度、顆粒外徑等。非均相物系的分離方法：機(jī)械法，使分散質(zhì)與分散相之間發(fā)生相對運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)分離。表表3-1 非均相混合物分離方法非均相混合物分離方法氣態(tài)非均相混合物氣態(tài)非均相混合物液態(tài)非均相混合物液態(tài)非均相混合物微粒微粒d1m濕法除塵濕法除塵袋濾器袋濾器靜電除塵靜電除塵細(xì)粒細(xì)粒d10m離心沉降離心沉降粗粒粗粒d75m重力沉降重力沉降（慣性分離）（慣性分離）懸浮液增濃懸浮液增

6、濃乳濁液分離乳濁液分離固液分離固液分離旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器（普通型與高（普通型與高效型）效型）降塵室降塵室沉聚沉聚旋液分離器旋液分離器離心分離機(jī)離心分離機(jī)深層過濾深層過濾餅層過濾餅層過濾砂濾砂濾炭慮炭慮真空過濾機(jī)真空過濾機(jī)壓濾機(jī)壓濾機(jī)離心過濾機(jī)離心過濾機(jī)沉降槽沉降槽旋液分離器旋液分離器沉降離心機(jī)沉降離心機(jī)自由沉降自由沉降干擾沉降干擾沉降顆粒相對于流體運(yùn)動顆粒相對于流體運(yùn)動流體通過顆粒床層流動流體通過顆粒床層流動（1）顆粒的特性-分離固體顆粒群分離固體顆粒群大?。剑┐笮。剑┬螤钚螤畋砻娣e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(dāng)量直徑，如體積當(dāng)量直徑當(dāng)量直徑，如體積當(dāng)

7、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 1 pdVAa6 球球eVda 63.1.2 顆粒與顆粒群的特性顆粒與顆粒群的特性自強(qiáng)不息 知行合一1）球形顆粒球形顆粒形狀勻稱，只用直徑dp就可表明其大小。面積：體積：比表面積：2pAd36pVd6pAaVd球球形顆粒自強(qiáng)不息 知行合一2）非球形顆粒非球形顆粒的形狀用形狀因數(shù)反映。球形度球形度 表明顆粒形狀接近于球形的程度； ，則顆粒越接近于球形。球形顆粒球形顆粒：顆粒的比表面積顆粒的比表面積說明說明： 相同時， ，則顆粒越接近球形。與顆粒等體積的球形顆粒的表面積顆粒的表面積1aVa236=eVmAamVd顆粒表面積()顆粒

8、體積()非球形顆粒1 1 ）粒度分布：某一粒度范圍的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨粒度的變化關(guān)系，稱為顆粒群的粒度分布）粒度分布：某一粒度范圍的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨粒度的變化關(guān)系，稱為顆粒群的粒度分布頻率分布曲線為某一粒度范圍的顆粒的質(zhì)量分率與其平均直徑的關(guān)系，累計(jì)分布曲線為等于及小于某一直徑的顆粒所占的質(zhì)量分率 圖 顆粒大小的頻率分布曲線和累計(jì)分布曲線（2 2）顆粒群的特性）顆粒群的特性2 2） 平均直徑平均直徑 kiikiiikkkLmndnnnnndndndndnd11321332211表面積平均直徑表面積平均直徑 kiikiiiAmndnd112-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

9、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和除以顆粒的等于全部顆粒的體積之和除以顆粒的總數(shù)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（通過顆粒表面進(jìn)行傳熱傳質(zhì)時，其比表面積平均值（通過顆粒表面進(jìn)行傳熱傳質(zhì)時，其 速率與比表面積成正比）速率與比表面積成正比） kiiikiiiVAmVAmdndndd13123266 比比表表面面積積 kiiiV自強(qiáng)不息 知行合一（1）篩分原

10、理：根據(jù)固體顆粒大小用篩進(jìn)行分離的過程。涉及到單個顆粒及顆粒群的特性標(biāo)準(zhǔn)篩：有不同的系列，常用泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩。篩號（目數(shù)）：每英寸長度篩網(wǎng)上的篩孔數(shù)目；篩過物：通過篩孔的物料量；篩留物：截留于篩面上的物料量。3.1.3篩分例例100100目篩：目篩：每英寸篩網(wǎng)上有每英寸篩網(wǎng)上有100100個孔個孔孔寬孔寬= =（1/100-0.00421/100-0.0042） =0.0058in=0.147mm =0.0058in= 進(jìn)行篩分分析時，將幾個篩子按篩孔大小的次序從上到下疊置起來，篩孔尺寸最大的放在最上面，篩孔尺寸最小的放在最下面，在它底下放一無孔的底盤。 將稱量過的顆粒樣品放在上部篩子上，有規(guī)則地

11、搖動一定時間，較小的顆粒通過各個篩的篩孔依次往下落。 稱量各層篩網(wǎng)上的顆粒量，即得篩分分析的基本數(shù)據(jù)。篩析操作完成后，應(yīng)檢查各粒級的質(zhì)量總和與取樣量的差值（損失），其值不應(yīng)超過12%，否則沒有代表性，應(yīng)重新取樣篩析。 自強(qiáng)不息 知行合一（2）篩的有效性與生產(chǎn)能力l分割直徑分割直徑d dc c：理想的篩要求做到篩流物中最小的顆：理想的篩要求做到篩流物中最小的顆粒剛好大于篩過物中的最大的顆粒，劃分顆粒大小粒剛好大于篩過物中的最大的顆粒，劃分顆粒大小界限的直徑。界限的直徑。l有效性：有效性：小于小于d dc c顆粒的通過率與大于顆粒的通過率與大于d dc c顆粒的截留顆粒的截留率的乘積。理想篩的有效

12、性等于率的乘積。理想篩的有效性等于1 1，實(shí)際篩的有效性，實(shí)際篩的有效性小于小于1.1.l篩的生產(chǎn)能力篩的生產(chǎn)能力：單位時間單位面積篩表面能處理的：單位時間單位面積篩表面能處理的物料量。物料量。l提高篩的搖動或振動速率可以提高其生產(chǎn)能力，但提高篩的搖動或振動速率可以提高其生產(chǎn)能力，但有效性下降。有效性下降。3.23.2 沉降分離沉降分離3.2.1 3.2.1 重力沉降原理重力沉降原理3.2.2 3.2.2 重力沉降設(shè)備重力沉降設(shè)備3.2.3 3.2.3 離心沉降原理離心沉降原理3.2.4 3.2.4 離心沉降設(shè)備離心沉降設(shè)備3.2 沉降分離3.2.1重力沉降原理rmamg 或或 sgm 422

13、20du （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(yùn)動速度稱為該段的顆粒運(yùn)動速度稱為沉降速沉降速度，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(zhì)量力質(zhì)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（2 2）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 設(shè)顆粒的密度為設(shè)顆粒的密度為s，直徑為直徑為d，流體的密度為流體的密度為， 重力重力 gdFsg36浮力浮力 gdFb36而阻力隨著顆粒與流體間的相對運(yùn)動速度而變，可而阻力隨著顆粒與流體間的相對運(yùn)動速度而變，可仿

14、照流體流動阻力的計(jì)算式寫為仿照流體流動阻力的計(jì)算式寫為 ：22uAFd24dA對球形顆粒 2422udFdmaFFFadudgdgdss3223362466(a)顆粒開始沉降的瞬間，速度顆粒開始沉降的瞬間，速度u=0，因此阻力因此阻力Fd=0，顆粒開始沉降后，顆粒開始沉降后，u Fd ；u ut 時，時，a=0 。等速階段中顆粒相對與流體的運(yùn)動速度等速階段中顆粒相對與流體的運(yùn)動速度ut 稱為沉降速度。稱為沉降速度。當(dāng)當(dāng)a=0時，時，u=ut，代入（代入（a）式式024662233tsudgdgd沉降速度表達(dá)式沉降速度表達(dá)式 3)(顆粒沉降的阻力系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系顆粒沉降的阻力系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系

15、),(Re tf（3）阻力系數(shù)）阻力系數(shù) 通過因次分析法得知，通過因次分析法得知，值是顆粒與流體相對運(yùn)值是顆粒與流體相對運(yùn)動時的雷諾數(shù)動時的雷諾數(shù)Ret的函數(shù)的函數(shù) 對于球形顆粒的曲線，按對于球形顆粒的曲線，按Ret值大致分為三個區(qū)：值大致分為三個區(qū)： a) 層流區(qū)或托斯克斯層流區(qū)或托斯克斯(stokes)定律區(qū)（定律區(qū)（10 4Ret1） tRe24斯托克斯公式斯托克斯公式艾倫公式 c) 湍流區(qū)或牛頓定律區(qū)（Nuton）（103Ret 2105） 牛頓公式 b) 過渡區(qū)或艾倫定律區(qū)（Allen）（1Ret75 m以上顆粒以上顆粒-用于除去用于除去510 m 顆粒顆粒（1）降塵室 氣氣 體體

16、氣氣 體體 進(jìn)進(jìn) 口口 出出 口口 集集 灰灰 斗斗 L B 含含 塵塵 氣氣 體體 u H u0 顆顆 粒粒 在在 降降 塵塵 室室 中中 的的 運(yùn)運(yùn) 動動 t 停停留留時時間間 0 沉沉降降時時間間0 t若若uL0u高高度度則表明，該顆粒能在降塵室中除去。則表明，該顆粒能在降塵室中除去。思考1：為什么氣體進(jìn)入降塵室后，流通截面積要擴(kuò)大？從氣流中分離塵粒的重力沉降設(shè)備從氣流中分離塵粒的重力沉降設(shè)備稱為降塵室稱為降塵室除塵原理：除塵原理：為了增大停留時間。為了增大停留時間。0uHuL 即即思考2：要想使某一粒度的顆粒在降塵室中被100%除去，必須滿足什么條件？00uHt 思考3：能夠被100%

17、除去的最小顆粒，必須滿足什么條件？0 t 0min1818AVgLgHudsss L u B 氣氣 體體 u0 H 顆顆 粒粒 在在 降降 塵塵 室室 中中 的的 運(yùn)運(yùn) 動動 思考4：粒徑比dmin小的顆粒，被除去的百分?jǐn)?shù)如何計(jì)算？1820gdus000uABLuBHuVs 思考5：為什么降塵室要做成扁平的？L u B氣氣 體體 ut H 顆顆 粒粒 在在 降降 塵塵 室室 中中 的的 運(yùn)運(yùn) 動動000uABLuBHuVs 多多 層層 降降 塵塵 室室 可見，降塵室最大處理量與底面積、沉降速度有關(guān),而與降塵室高度無關(guān)。 故降塵室多做成扁平的。 注意注意! 降塵室內(nèi)氣體流速不應(yīng)過高，以免將已沉降

18、下降塵室內(nèi)氣體流速不應(yīng)過高，以免將已沉降下來的顆粒重新?lián)P起。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，多數(shù)灰塵的分離，來的顆粒重新?lián)P起。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，多數(shù)灰塵的分離，可取可取u3m/s，較易揚(yáng)起灰塵的，可取，較易揚(yáng)起灰塵的，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Vs0uHuL降塵室優(yōu)、缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單設(shè)備龐大、效率低設(shè)備龐大、效率低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(yù)分離設(shè)，或作為預(yù)分離設(shè)備。備。 降塵室的計(jì)算降塵室的計(jì)算 設(shè)計(jì)型設(shè)計(jì)型操作型操作型已知?dú)怏w處理量和除塵要求，已知?dú)怏w處理量和除塵要求，求降塵室求降塵室的大小的大小

19、用已知尺寸的降塵室處理一定量含塵氣用已知尺寸的降塵室處理一定量含塵氣體時，計(jì)算體時，計(jì)算可以完全除掉的最小顆粒的可以完全除掉的最小顆粒的尺寸尺寸，或者計(jì)算要求，或者計(jì)算要求完全除去直徑完全除去直徑dp的塵的塵粒時所能處理的氣體流量。粒時所能處理的氣體流量。 例例3-2：擬采用降塵室除去常壓爐氣中的球形塵粒。降塵室的寬和長分別為：擬采用降塵室除去常壓爐氣中的球形塵粒。降塵室的寬和長分別為2m和和6m,氣體處氣體處理量為理量為1標(biāo)標(biāo)m3/s，爐氣溫度為爐氣溫度為427，相應(yīng)的密度，相應(yīng)的密度=0.5kg/m3，粘度粘度=3.410-5Pa.s，固體密固體密度度S=400kg/m3操作條件下，規(guī)定氣

20、體速度不大于操作條件下，規(guī)定氣體速度不大于0.5m/s，試求：試求：1降塵室的總高度降塵室的總高度H，m；2理論上能完全分離下來的最小顆粒尺寸；理論上能完全分離下來的最小顆粒尺寸；3. 粒徑為粒徑為40m的顆粒的回收百分率；的顆粒的回收百分率；4. 欲使粒徑為欲使粒徑為10m的顆粒完全分離下來，需在降降塵室內(nèi)設(shè)置幾層水平隔板？的顆粒完全分離下來，需在降降塵室內(nèi)設(shè)置幾層水平隔板？解：解：1）降塵室的總高度）降塵室的總高度HsmtVVS/564.2273427273127327330buVHS5.02564.2m564.22）理論上能完全出去的最小顆粒尺寸）理論上能完全出去的最小顆粒尺寸 blVu

21、stsm/214.062564.2用試差法由用試差法由ut求求dmin。假設(shè)沉降在斯托克斯區(qū)假設(shè)沉降在斯托克斯區(qū) gudst18min807.95.04000214.0104.3185m51078.5核算沉降流型核算沉降流型 1182.01014.35.0214.01078.5Re55ttdu原假設(shè)正確原假設(shè)正確 3、粒徑為、粒徑為40m的顆粒的回收百分率的顆粒的回收百分率粒徑為粒徑為40m的顆粒定在層流區(qū)的顆粒定在層流區(qū) ，其沉降速度，其沉降速度 smgdust/氣體通過降沉室的時間為：氣體通過降沉室的時間為： suHt12214.0564.2直徑為直徑為40m的顆粒在的顆粒在12s內(nèi)的沉降

22、高度為：內(nèi)的沉降高度為： muHt234.112103.0 假設(shè)顆粒在降塵室入口處的爐氣中是均勻分布的，則假設(shè)顆粒在降塵室入口處的爐氣中是均勻分布的，則顆粒在降塵顆粒在降塵室內(nèi)的沉降高度與降塵室高度之比約等于該尺寸顆粒被分離下來的百分室內(nèi)的沉降高度與降塵室高度之比約等于該尺寸顆粒被分離下來的百分率率。直徑為直徑為40m的顆粒被回收的百分率為：的顆粒被回收的百分率為： %13.48%100564.2234.1HH4、水平隔板層數(shù)、水平隔板層數(shù) 由規(guī)定需要完全除去的由規(guī)定需要完全除去的最小粒徑最小粒徑求沉降速度求沉降速度， 再再由生產(chǎn)能力和底面積由生產(chǎn)能力和底面積求得多層降塵室的求得多層降塵室的水

23、平隔板層數(shù)水平隔板層數(shù)。 粒徑為粒徑為10m的顆粒的沉降必在層流區(qū)，的顆粒的沉降必在層流區(qū)， smgdust/1041.6104.318807.95.0400010118362521tSbluVn1104.662564.233.32取33層 板間距為板間距為 1nH（2）增稠器（沉降槽） 加加 料料清清 液液 溢溢 流流水水 平平清清 液液擋擋 板板 耙耙 稠稠 漿漿 連 續(xù) 式 沉 降 槽結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：除塵原理：除塵原理：用于分離液用于分離液- -固混合物固混合物與降塵室一樣，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(guān)。故與其高度無關(guān)。故

24、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(jié)果小顆粒被加速而沉降很快的大顆粒又會把沉降慢的小顆粒向下拉，結(jié)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(jié)成棉絮狀整團(tuán)往下沉，這稱為絮凝現(xiàn)象，使沉降有時顆粒又會相互聚結(jié)成棉絮狀整團(tuán)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(jìn)行理論計(jì)算，通常要由實(shí)驗(yàn)決定

25、。這種過程中的沉降速度難以進(jìn)行理論計(jì)算，通常要由實(shí)驗(yàn)決定。u因固因固- -液密度相差不是很懸殊，故較難分離，因此，連續(xù)沉降槽的直徑液密度相差不是很懸殊，故較難分離，因此，連續(xù)沉降槽的直徑可以大到可以大到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(diǎn)：特點(diǎn)：3.2.3 離心沉降原理離心沉降速度 A B ur r1 O C r2 r ut 顆粒 在旋 轉(zhuǎn)流 場中 的運(yùn) 動 u rcmaF 離離心心力力srbamF 浮浮力力AuFrD22 曳曳力力 34rsradu 對照重力場離心加速度離心加速度ar= 2r=ut2/r不是常量不是常量沉降過程沒有勻速段，但在小顆粒沉

26、降時，加速沉降過程沒有勻速段，但在小顆粒沉降時，加速度很小，可近似作為勻速沉降處理度很小，可近似作為勻速沉降處理顆粒受力：顆粒受力：類似重力沉降速度推導(dǎo)，得： 340gdus A B ur r1 O C r2 r ut 顆 粒 在 旋 轉(zhuǎn) 流 場 中 的 運(yùn) 動 u rRe24 rudrdadutssrsrgaKcC Rer=dur / 1或或2 層流區(qū)層流區(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)離心沉降：離心沉降： 依靠慣性離心力的作用而實(shí)現(xiàn)的沉降過程依靠慣性離心力的作用而實(shí)現(xiàn)的沉降過程 適于分離兩相密度差較小，顆粒粒

27、度較細(xì)的非均相物系。適于分離兩相密度差較小，顆粒粒度較細(xì)的非均相物系。 慣性離心力場與重力場的區(qū)別慣性離心力場與重力場的區(qū)別 重力場重力場離心力場離心力場力場強(qiáng)度力場強(qiáng)度重力加速度重力加速度gut2/R 方向方向指向地心指向地心 沿旋轉(zhuǎn)半徑從中心指向外周沿旋轉(zhuǎn)半徑從中心指向外周 Fg=mg RumFtC2作用力作用力 3.2.4離心沉降設(shè)備旋風(fēng)分離器： B 凈凈 化化 氣氣 體體 含含 塵塵 氣氣 體體 A D 塵塵 粒粒 標(biāo) 準(zhǔn) 型 旋 風(fēng) 分 離 器結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：除塵原理：除塵原理： 含塵氣體以切線方向進(jìn)入，速度為含塵氣體以切線方向進(jìn)入，速度為1225 m s-1，按螺旋形路線向器底旋轉(zhuǎn)，接

28、近底部后轉(zhuǎn)而向上，成按螺旋形路線向器底旋轉(zhuǎn)，接近底部后轉(zhuǎn)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旋轉(zhuǎn)的過程中逐漸趨向器壁，碰到帶的塵粒在隨氣流旋轉(zhuǎn)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。器壁后落下，自錐形底落入灰斗。上部為圓筒形，下部為圓錐形。上部為圓筒形，下部為圓錐形。 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 凈凈 化化 氣氣 體體 含含 塵塵 氣氣 體體 A D 塵塵 粒粒 標(biāo) 準(zhǔn) 型 旋 風(fēng) 分 離 器 能夠從分離器內(nèi)能夠從分離器內(nèi)100%分離出來

29、的最小顆粒的直徑，用分離出來的最小顆粒的直徑，用dc表示。表示。其滿足：其滿足：沉沉 降降 時時 間間 rruB 幾點(diǎn)假設(shè)：幾點(diǎn)假設(shè)：v假設(shè)器內(nèi)氣體速度恒定，且等于進(jìn)口氣速假設(shè)器內(nèi)氣體速度恒定，且等于進(jìn)口氣速ui；v假設(shè)顆粒沉降過程中所穿過的氣流的最大假設(shè)顆粒沉降過程中所穿過的氣流的最大 厚度等于進(jìn)氣口寬度厚度等于進(jìn)氣口寬度B；v假設(shè)顆粒沉降服從斯托克斯公式。假設(shè)顆粒沉降服從斯托克斯公式。uiui臨界粒徑臨界粒徑miscmtscrrudrudu 1818)(2222 旋風(fēng)分離器：22182iscmimudBruNr sicNuBd 9 B 凈凈 化化 氣氣 體體 含含 塵塵 氣氣 體體 A D

30、 塵塵 粒粒 標(biāo) 準(zhǔn) 型 旋 風(fēng) 分 離 器結(jié)論：結(jié)論：旋風(fēng)分離器越細(xì)、越長，旋風(fēng)分離器越細(xì)、越長，dc越小越小 N值與進(jìn)口氣速有關(guān)，對常用形式的旋風(fēng)分離器，風(fēng)速值與進(jìn)口氣速有關(guān)，對常用形式的旋風(fēng)分離器，風(fēng)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(fēng)速愈大，風(fēng)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(jìn)口，進(jìn)口氣速氣速ui ，臨界粒徑越小臨界粒徑越小旋風(fēng)分離器：評價旋風(fēng)分離器性能的兩個主要指標(biāo)：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

31、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：某一種顆粒cpcpdddd總 效 率 ： 被 分 離 出 來 的 顆 粒 占 全 部 顆 粒 的 質(zhì) 量 分 率小好，一般在5002000Pa左右旋風(fēng)分離器： 例題3-3 石英和方鉛礦的混合球形顆粒在如圖所示的水力分級器中進(jìn)行分離。兩者的密度分別為2650kg/m3和7500kg/m3，且粒度范圍均為 。水溫為20。假設(shè)顆粒在分級器中均作自由沉降。試計(jì)算能夠得到純石英和純方鉛礦的粒度范圍及三個分級器中的水流速度解：1、2、3號分級器直徑逐漸增大而三者中上升水流量均相同，所以水在三者中流速逐漸減小。水在1號中的速度最大，可將密度小的石英顆

32、粒全部帶走，于是1號底部可得到純方鉛礦。但是，也有部分小顆粒的方鉛礦隨同全部石英被帶走。在2號分級器，控制水流速度，將全部方鉛礦全部沉降下來，但也有部分大顆粒石英會沉降下來。在3號分級器，控制水流速度，可將全部小石英粒子全部沉降下來。 綜上所述，1號分級器的作用在于要帶走所有石英粒子（最大為100），因此1號的水流速應(yīng)該等于100石英的沉降速度；2號的作用在于截下全部方鉛礦（最小為20），因此2號的水流速應(yīng)該等于20方鉛礦的沉降速度；3號的作用在于截下全部石英粒子（最小為20），因此3號水流速應(yīng)該等于20石英的沉降速度。1號碼分級器的水流速：smgdul/1096. 810005. 11881

33、. 9)2 .9982650()10100(18)(33262石校核：89. 010005. 1182 .9981096. 810100Re336lldu，近似認(rèn)為處于層流區(qū)。在1號中能夠被分離出來的方鉛礦的最小直徑為：2/1min)(）（力石ddl所以，在1號分級器中得到純方鉛礦的粒度范圍為：50.4100mmd4 .502 .99875002 .99826501002/1min（該值也可由水流速度反算）2號分級器中的水流速：smgdul/1041. 110005. 11881. 9)2 .9987500()1020(18)(33262力在該速度下能被2號中沉降下來的最小石英粒子：7 .39

34、202 .99826502 .9987500)(2/12/1mindd）（石力因此，在2號中，方鉛礦2050.4m；石英39.7100m；smgdu/10583. 310005. 11881. 9)2 .9982650()1020(18)(332623石在3號中能被截下的是2039.7m的石英。3.33.3 過濾過濾 3.3.1 概述概述3.3.2 過濾基本方程過濾基本方程3.3.3 過濾常數(shù)的測定過濾常數(shù)的測定3.3.4 濾餅洗滌濾餅洗滌3.3.5 過濾設(shè)備及過濾計(jì)算過濾設(shè)備及過濾計(jì)算 離心分離離心分離3.3 過濾 濾濾餅餅過過濾濾深深層層過過濾濾兩兩種種過過濾濾方方式式3.3.1概述概述

35、這種過濾是在過濾介質(zhì)內(nèi)這種過濾是在過濾介質(zhì)內(nèi)部進(jìn)行的，介質(zhì)表面無濾餅形部進(jìn)行的，介質(zhì)表面無濾餅形成。過濾用的介質(zhì)為粒狀床層成。過濾用的介質(zhì)為粒狀床層或素?zé)ú簧嫌缘模┨沾赏不蚧蛩責(zé)ú簧嫌缘模┨沾赏不虬濉０濉?此法適用于從液體中除去很此法適用于從液體中除去很小量的固體微粒，例如飲用水小量的固體微粒，例如飲用水的凈化。的凈化。深層過濾深層過濾過濾是用某種多孔物質(zhì)作為介質(zhì)來處理懸浮液以實(shí)現(xiàn)固液分離的一種單元操作濾漿濾餅過濾介質(zhì)濾液濾餅過濾兩種過濾方式深層過濾濾餅過濾當(dāng)懸浮液中所含顆粒較多當(dāng)懸浮液中所含顆粒較多時，常用濾布、濾網(wǎng)做過時，常用濾布、濾網(wǎng)做過濾介質(zhì)進(jìn)行過濾，在濾餅濾介質(zhì)進(jìn)行過濾，在濾餅形

36、成以后，濾餅層成為主形成以后，濾餅層成為主要的過濾介質(zhì)，過濾阻力要的過濾介質(zhì)，過濾阻力隨著濾餅層的加厚而漸增隨著濾餅層的加厚而漸增，濾液濾出的速率亦漸減，濾液濾出的速率亦漸減 濾餅過濾與深層過濾的主要區(qū)別：1 .過濾介質(zhì)：粒狀床層孔道 濾餅層2. 推動力：靜電、分子間力、毛細(xì)管力 重力、壓力、離心力濾漿濾餅過濾介質(zhì)濾液濾餅過濾濾餅過濾深層過濾深層過濾濾漿濾餅過濾介質(zhì)濾液濾餅過濾濾餅過濾過濾介質(zhì)過濾介質(zhì)多孔性介質(zhì)、耐腐蝕、耐熱并具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。工業(yè)用過濾介質(zhì)主要有：棉、麻、絲、毛、合成纖維、金屬絲等編織成的濾布。濾餅的壓縮性濾餅的壓縮性顆粒形狀和之間的空隙隨過濾進(jìn)行而變化為可壓縮濾餅，顆粒為

37、剛性，單位厚度床層阻力恒定為不可壓縮濾餅助濾劑助濾劑 是顆粒細(xì)小、粒度分布范圍較窄、堅(jiān)硬而懸浮性好的顆粒狀或纖維固體，如硅藻土、纖維粉末、活性炭、石棉。使用時，可預(yù)涂，也可以混入待濾的濾漿中一起過濾。 助濾劑能形成結(jié)構(gòu)疏松、而且?guī)缀跏遣豢蓧嚎s的濾餅?？筛纳圃瓰V餅的可壓縮性和過于致密的缺點(diǎn)。 3.3.2 過濾基本方程 L u 過濾基本方程過濾基本方程濾液量濾液量V/m3過濾時間過濾時間 /s的關(guān)系的關(guān)系-即為流速，即為流速，單位時間內(nèi)通過單位過單位時間內(nèi)通過單位過濾面積的濾液體積，濾面積的濾液體積，m/s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

38、隨之逐漸增大，所以過濾餅過濾過程中，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。故濾過程屬于不穩(wěn)定的流動過程。故 A-濾液量濾液量V過濾時間過濾時間 的關(guān)系的關(guān)系 L le u de u 流 體 在 固 定 床 內(nèi) 流 動 的 簡 化 模 型 （1）過濾基本方程的推導(dǎo)原型原型真實(shí)速度真實(shí)速度 u u p1221udlpweef 無法用已有物理公式描述等效與簡化簡化模型簡化模型(a)細(xì)管長度細(xì)管長度le與床層高度與床層高度L成正比成正比(b)細(xì)管的內(nèi)表面積等于全部顆粒的表面積，細(xì)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

39、流動空間等于床層中顆粒之間的全部空隙體積。221udlpweef 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 哈根哈根-泊謖葉方程泊謖葉方程 uu AuuA 由質(zhì)量守恒得：由質(zhì)量守恒得：濾餅截面積濾餅截面積潤潤濕濕周周邊邊流流通通截截面面積積 4ed 1444aVaVB細(xì)細(xì)管管的的全全部部內(nèi)內(nèi)表表面面積積細(xì)細(xì)管管的的流流動動空空間間 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顆粒的比表面比表面積積LKle0 LpaKu 1220312 Lrp 1 ddqAddVu 過過濾濾阻阻力力過過濾濾推推動動力力 eLrpL

40、rpu 22 介介質(zhì)質(zhì)阻阻力力）（濾濾餅餅阻阻力力過過濾濾總總推推動動力力 eLLrpu p2 p1u 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？ eVVcrpA AddV 設(shè)每獲得單位體積濾液時，被截留在過濾介質(zhì)上的設(shè)每獲得單位體積濾液時，被截留在過濾介質(zhì)上的濾餅體積為濾餅體積為c c（m m3 3濾餅濾餅/m/m3 3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

41、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）-濾液量濾液量V過濾時間過濾時間 的關(guān)系的關(guān)系 crpKs012 令令 eVVKAddV 22 eqqKddq 2 過濾基本方程過濾基本方程過濾常數(shù)，由實(shí)過濾常數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測定驗(yàn)測定 pu思考：影響K的因素有哪些？ 影響Ve或qe的因素有哪些？濾液量濾液量V過濾時間過濾時間 的關(guān)系的關(guān)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(zhì)（濾餅性質(zhì)（s、 、a）濾漿性質(zhì)（濾漿性質(zhì)（c、 ）推動力（推動力（ p）過濾介質(zhì)的性

42、質(zhì)（孔的結(jié)構(gòu)、過濾介質(zhì)的性質(zhì)（孔的結(jié)構(gòu)、 、r0、厚度）、厚度） pu濾液量濾液量V過濾時間過濾時間 的關(guān)系的關(guān)系 222KAVVVe （2 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(diǎn)：特點(diǎn)： K為常數(shù)為常數(shù) 積分得：積分得： 或或 Kqqqe 22若過濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)，則若過濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)，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濾液量濾液量V過濾時間過濾時間 的關(guān)系的關(guān)系（3）過濾常數(shù)的測定eqKqKq21 1500 1000 q 50

43、0 0 0 0.025 0.05 0.075 q 斜率 1/K截 距 2qe/KCpsK log)1(log crpKs012 恒壓時： Kqqqe 22log plogK作圖求出壓縮作圖求出壓縮指數(shù)指數(shù)s /qq圖（4）濾餅洗滌 洗 滌 液 w p Lw u 表 觀 速 度 洗洗滌滌阻阻力力洗洗滌滌推推動動力力 wAddV 思考：思考：洗滌阻力與哪些因洗滌阻力與哪些因素有關(guān)？素有關(guān)？與濾餅厚度、濾餅與濾餅厚度、濾餅性質(zhì)、性質(zhì)、洗滌液粘度、介質(zhì)洗滌液粘度、介質(zhì)阻力有關(guān)阻力有關(guān) p推動力、阻力不變推動力、阻力不變p洗滌速度為常數(shù)。洗滌速度為常數(shù)。wwwddVV思考：洗滌過程與過濾過程的有何異同？

44、wwLrp wAwV 常常數(shù)數(shù)洗滌液量洗滌液量洗滌速度洗滌速度 洗 滌 液 p u 表 觀 速 度 eeVVKAAddV 2 其其中中若推動力相同，則：p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? ?wwewLLAddVAddV 過過濾濾終終了了阻阻力力洗洗滌滌阻阻力力 LrpAddVewAddV wwLrp 數(shù)學(xué)模型法與因次分析方法的對比數(shù)學(xué)模型法與因次分析方法的對比數(shù)學(xué)模型法因次分析方法對象的認(rèn)識程度不同機(jī)理比較清楚機(jī)理不清、輸出與輸出處理方法不同等效、簡化因次一致性原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟煌_定參數(shù)確定數(shù)學(xué)關(guān)系參數(shù)意義不同物理意義/K數(shù)字關(guān)系/a方程物理方程準(zhǔn)數(shù)方程（5）過濾設(shè)備及

45、過濾計(jì)算過濾過濾設(shè)備設(shè)備 以壓力差為推動力：如板框壓濾機(jī)、葉濾機(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)。1)、板框壓濾機(jī)濾框、濾板 非非洗洗板板洗洗板板結(jié)構(gòu)：洗洗板板板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)框框非非洗洗板板洗洗板板1060塊不等，過濾面積約為280m2 濾框和濾板的左上角與右上角均有孔。 一個操作循環(huán)：過濾222KAVVVe洗滌卸渣、整理重裝思考：對板框壓濾機(jī)，下式中V、Ve、A怎么取值？半個框的？一個框的？還是N個框的？均可。洗板板框壓濾機(jī)框非洗板洗板濾液流出懸浮液入口屬間歇式屬間歇式特點(diǎn)：特點(diǎn)：橫穿洗滌：橫穿洗滌：Lw=2L， Aw=A/2wwewLLAddVAddV 洗洗板板板框

46、壓濾機(jī)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 板板 框框 懸懸浮浮液液 入入口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： 操作周期：操作周期： 單位時間內(nèi)獲得的濾液量或?yàn)V餅量單位時間內(nèi)獲得的濾液量或?yàn)V餅量 。222KAVVVe 其中：其中：wwwddVV Rwc RwcVVQ 板板 框框 懸懸 浮浮 液液 入入 口口最佳操作周期：最佳操作周期： 生產(chǎn)能力最大時的操作周期生產(chǎn)能力最大時的操作周期令令dQdV=0可得：可得：wR 若過濾、洗滌的操作壓力相同

47、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(zhì)阻力忽略不計(jì)介質(zhì)阻力忽略不計(jì)最佳操作周期 RVQ 2max Roptc 2, 2）葉濾機(jī)屬間歇式屬間歇式置換洗滌：置換洗滌：Lw=L ，Aw=A濾葉濾葉一個操作循環(huán)：一個操作循環(huán)：過濾、洗滌、卸渣、整理重裝過濾、洗滌、卸渣、整理重裝 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 濾 漿 濾 液 濾 葉 的 構(gòu) 造結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 222KAVVVe 思考：對葉濾機(jī)，下式中V、Ve、A怎么取值？一個濾葉的？還是N個的？均可。均可。? ewAddVAddV ? ewddVddV 密閉加壓葉濾機(jī)Rwc 操作周期： 濾 漿 濾 液 濾 葉 的 構(gòu) 造與板框機(jī)相同生產(chǎn)能力： 與板

48、框機(jī)類似RwcVVQ 最佳操作周期： Roptc 2, 與板框機(jī)相同3）轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)置換洗滌：置換洗滌：Lw=L ，Aw=A屬連續(xù)式屬連續(xù)式過濾、洗滌、吹松、刮渣過濾、洗滌、吹松、刮渣轉(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。蒙在筒外壁上。分配頭分配頭-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） 一個操作循環(huán)：一個操作循環(huán)：特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)上的轉(zhuǎn)筒過過濾濾區(qū)區(qū)洗洗滌滌區(qū)區(qū)吹

49、吹干干區(qū)區(qū)卸卸渣渣區(qū)區(qū) 轉(zhuǎn)動盤上的孔與轉(zhuǎn)筒表面的某一段相通，凹槽通過管道分別與濾液罐、洗水罐及鼓風(fēng)機(jī)穩(wěn)定罐相連通，當(dāng)孔與凹槽相遇，則轉(zhuǎn)筒表面與孔相連接的某段就與相應(yīng)的罐接通 回 轉(zhuǎn) 真 空 過 濾 機(jī) 上 的 轉(zhuǎn) 筒過過 濾濾 區(qū)區(qū)洗洗 滌滌 區(qū)區(qū)吹吹 干干 區(qū)區(qū)卸卸 渣渣 區(qū)區(qū)nVTVQ 222KAVVVe 其中：操作周期：操作周期：生產(chǎn)能力：生產(chǎn)能力： 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)在一個操作周期內(nèi)，只有部分面積進(jìn)行過濾 ,也可轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)筒的全部面積在部分時間內(nèi)進(jìn)行過濾。 n 浸沒分?jǐn)?shù)（轉(zhuǎn)筒浸入面積占全部轉(zhuǎn)筒面積的分率）1Tn操作周期n AT 式式中中， 回 轉(zhuǎn) 真 空 過 濾 機(jī) 上 的 轉(zhuǎn) 筒過過 濾濾

50、 區(qū)區(qū)洗洗 滌滌 區(qū)區(qū)吹吹 干干 區(qū)區(qū)卸卸 渣渣 區(qū)區(qū)nKAV 22 若介質(zhì)阻力忽略不計(jì)，則若介質(zhì)阻力忽略不計(jì)，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 例題3-4 某板框過濾機(jī)有5個濾框,框的尺寸為63563525mm。過濾操作在20、恒定壓差下進(jìn)行，過濾常數(shù)K=4.2410-5m2/s，qe=0.0201m3/m2，濾餅體積與濾液體積之比c=0.08 m3/m3，濾餅不洗滌，卸渣、重整等輔助時間為10分鐘。試求框全充滿所需時間?，F(xiàn)改用一臺回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)過濾濾漿，所用濾布與前相同，過濾壓差也相同。轉(zhuǎn)筒直徑為1m，長度為1m，浸入角度為120。

51、問轉(zhuǎn)鼓每分鐘多少轉(zhuǎn)才能維持與板框過濾機(jī)同樣的生產(chǎn)能力？假設(shè)濾餅不可壓縮。以一個框?yàn)榛鶞?zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。以一個框?yàn)榛鶞?zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。30101.0025.0635.0635.0mV 餅餅濾液量濾液量 cVV餅餅 23/156.0806.0126.0mm Kqqqe 222806.0635.0635.022mAA側(cè)側(cè) 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 【解解】 框全充滿所需時間？框全充滿所

52、需時間？（框全充滿）（框全充滿） smVQD/10773.460100.12126.05534 改用回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)后，壓差不變，故改用回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)后，壓差不變，故K不變；不變；濾布不變，故濾布不變，故qe不變。不變。K=4.24 10-5m2/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/10773.434 設(shè)轉(zhuǎn)筒每分鐘轉(zhuǎn)設(shè)轉(zhuǎn)筒每分鐘轉(zhuǎn)n轉(zhuǎn)，則回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)生產(chǎn)能力轉(zhuǎn)，則回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)生產(chǎn)能力nKAVVVe 222 回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)：回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)：3166.0mV 轉(zhuǎn)鼓每分鐘多

53、少轉(zhuǎn)才能維持與板框過濾機(jī)同樣的生產(chǎn)能力？轉(zhuǎn)鼓每分鐘多少轉(zhuǎn)才能維持與板框過濾機(jī)同樣的生產(chǎn)能力？3.43.4 離心分離離心分離3.4 離心分離 利用離心力分離非均相混合物。其設(shè)備除前述的旋風(fēng)（液）利用離心力分離非均相混合物。其設(shè)備除前述的旋風(fēng)（液）分離器外，還有離心機(jī)分離器外，還有離心機(jī) 。旋風(fēng)旋風(fēng)( (液液) )分離器分離器利用混合物中不同成分所受離心力利用混合物中不同成分所受離心力F Fr r不同不同F(xiàn) Fr r源自物料以切線方向進(jìn)入設(shè)備源自物料以切線方向進(jìn)入設(shè)備離心機(jī)離心機(jī)F Fr r源自設(shè)備本身旋轉(zhuǎn)源自設(shè)備本身旋轉(zhuǎn)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓222242mrnnmrmrmaFrr轉(zhuǎn)鼓直徑、

54、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)鼓直徑、轉(zhuǎn)速 ，則，則F Fr r ，分離效果，分離效果 離心機(jī)的分離因數(shù)離心機(jī)的分離因數(shù)KC 其產(chǎn)生的離心加速度與重力加速度之比其產(chǎn)生的離心加速度與重力加速度之比常速（常速（ KC 3000）高速（高速（ 3000KC 500000 ） （1 1）過濾式離心機(jī)）過濾式離心機(jī) （2 2）沉降式離心機(jī)）沉降式離心機(jī) （3 3）分離式離心機(jī)）分離式離心機(jī) 轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)優(yōu)點(diǎn)：自動化程度高，勞動強(qiáng)度小，濾餅厚度可自由調(diào)節(jié)，便于在轉(zhuǎn)鼓表面預(yù)涂助濾劑后用于黏、細(xì)物料的過濾。缺點(diǎn)：附屬設(shè)備度，設(shè)備投資費(fèi)用高，過濾推動力有限，濾餅含液量較大，常達(dá)30%。 3. 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)圖 三足式離心機(jī)1一支腳

55、2一外殼 3一轉(zhuǎn)鼓 4一電動機(jī) 5一皮帶輪圖 臥式刮刀卸料離心機(jī)1一進(jìn)料管 2一轉(zhuǎn)鼓 3一濾網(wǎng) 4一外殼 5一濾餅 6一濾液 7一沖洗管 8一刮刀 9一溜槽 10一液壓缸 圖圖 活塞推料離心機(jī)活塞推料離心機(jī)1一轉(zhuǎn)鼓 2一濾網(wǎng) 3一進(jìn)料管 4一濾餅 5一活塞推進(jìn)器 6一進(jìn) 料斗.7一濾液出口 8一沖洗管 9-固體排出 10一洗水出口3.5 固體流態(tài)化固體流態(tài)化3.5.1 流態(tài)化流態(tài)化3.5.2 流化床的兩種形態(tài)流化床的兩種形態(tài)3.5.3 流化床的主要特性流化床的主要特性3.5 固體流態(tài)化p 固體流態(tài)化：將大量固體顆粒懸浮于運(yùn)動的流體之中，從而使顆粒具有類似于流體的某些表觀特性，這種流固接觸狀態(tài)稱

56、為固體流態(tài)化。p 顆粒表面全部暴露湍動劇烈的流體中，強(qiáng)化傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)，得到廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)是動力消耗大，設(shè)備易磨損，顆粒易碎。 固體流態(tài)化運(yùn)用在粉粒狀物料的輸送、混合、加熱固體流態(tài)化運(yùn)用在粉粒狀物料的輸送、混合、加熱或冷卻、干燥、吸附、煅燒和氣或冷卻、干燥、吸附、煅燒和氣 固反應(yīng)等過程中。固反應(yīng)等過程中。 (a )固 定 床 (b )流 化 床 (c )氣 力 輸 送 浮浮 力力 曳曳 力力 u （ 真真 正正 速速 度度 ） 重重 力力 u（ 表 觀 速 度 ） 3.5.1 基本概念此時流體的真正速度 u （1） 固定床階段 流體通過顆粒床層的表觀速度u較低，使顆?？障吨辛黧w的真實(shí)速度 小于顆粒的沉降速度 ，則顆粒基本上保持靜止不動，顆粒層為固定床。1u0u（a）固定床 （b）流化床 （c）氣力輸送 （2）流化床階段 在一定的表觀速度下，顆粒床層膨脹到一定程度后將不再膨脹，此時顆粒懸浮于流體中，床層有一個明顯的上界面，與沸騰水的表面相似，這種床層稱為流化床。（3）顆粒輸送階段 如果繼續(xù)提高流體的表觀速度u，使真實(shí)速度 大于顆粒的沉降速度 ，則顆粒將被氣流所帶走，此時床層上界面消失，這種狀態(tài)稱為氣力輸送。1u0u（b）流化床）流化床（c）氣力輸送）氣力輸送3.5.2 流化床的兩種形態(tài) 聚 式 流 化 床 床內(nèi)顆粒的分散狀態(tài)和擾動程度平緩地加大，床層的上