化工原理非均相物系分離

1、2.1 概述概述2.2 顆粒沉降顆粒沉降2.3 過濾過濾2.4 非均相物系分離非均相物系分離(fnl)過程強(qiáng)化與展望過程強(qiáng)化與展望化工原理化工原理精品資料第第2章章 非均相物系分離非均相物系分離(fnl)1、掌握的內(nèi)容、掌握的內(nèi)容 沉降原理；自由沉降過程；重力沉降原理；自由沉降過程；重力(zhngl)沉降速度及計(jì)算；沉降速度及計(jì)算；降塵室的計(jì)算。過濾基本方程及其應(yīng)用；過濾常數(shù)及計(jì)算；恒壓降塵室的計(jì)算。過濾基本方程及其應(yīng)用；過濾常數(shù)及計(jì)算；恒壓過濾方程及應(yīng)用。板框過濾機(jī)基本結(jié)構(gòu)、洗滌時(shí)間及生產(chǎn)能力的過濾方程及應(yīng)用。板框過濾機(jī)基本結(jié)構(gòu)、洗滌時(shí)間及生產(chǎn)能力的計(jì)算。計(jì)算。 2、熟悉的內(nèi)容、熟悉的內(nèi)容

2、離心沉降過程及分析；旋風(fēng)分離器原理、結(jié)構(gòu)及分離性能。離心沉降過程及分析；旋風(fēng)分離器原理、結(jié)構(gòu)及分離性能。過濾介質(zhì)種類及選用。過濾介質(zhì)種類及選用。3、了解的內(nèi)容、了解的內(nèi)容 顆粒與顆粒群的特性；回轉(zhuǎn)真空過濾的特點(diǎn)、計(jì)算及應(yīng)用；顆粒與顆粒群的特性；回轉(zhuǎn)真空過濾的特點(diǎn)、計(jì)算及應(yīng)用；離心機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及應(yīng)用；非均相混合物分離過程的強(qiáng)化離心機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及應(yīng)用；非均相混合物分離過程的強(qiáng)化 。精品資料過濾過濾(gul)2.1 概述概述(i sh)混合物混合物均相混合物：不存在相界面均相混合物：不存在相界面非均相混合物：存在相界面非均相混合物：存在相界面機(jī)械分離機(jī)械分離沉降分離沉降分離氣態(tài)非均相物系氣態(tài)非均相物

3、系液態(tài)非均相物系液態(tài)非均相物系機(jī)械分離方法機(jī)械分離方法遵循流體力學(xué)基本規(guī)律進(jìn)行分離遵循流體力學(xué)基本規(guī)律進(jìn)行分離離心沉降離心沉降重力沉降重力沉降離心過濾離心過濾重力過濾重力過濾加壓過濾和真空過濾加壓過濾和真空過濾精品資料2.1.1非均相物系分離在工業(yè)中的應(yīng)用非均相物系分離在工業(yè)中的應(yīng)用（1）回收分散相）回收分散相（2）凈化連續(xù)）凈化連續(xù)(linx)相相（3）環(huán)境保護(hù)和安全生產(chǎn)）環(huán)境保護(hù)和安全生產(chǎn)2.1 概述概述(i sh)精品資料2.2.1 顆粒在流體顆粒在流體(lit)中的沉降過程中的沉降過程2.2.2 重力沉降與設(shè)備重力沉降與設(shè)備2.2.3 離心沉降及設(shè)備離心沉降及設(shè)備2.2 顆粒顆粒(kl

4、)沉降沉降精品資料顆粒在流體力場(chǎng)中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)顆粒在流體力場(chǎng)中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)(xin du yn dn)時(shí)受時(shí)受到到3個(gè)力作用。個(gè)力作用。Fd FFb mgF 1、質(zhì)量、質(zhì)量(zhling)力：力： 重力場(chǎng)：重力場(chǎng)： 離心力：離心力：2mrF 2、浮力：、浮力： 重力場(chǎng)：重力場(chǎng)：gmFsb 離心力：離心力：2rmFsb3、曳力：、曳力：221uAFd2.2.1 顆粒在流體中的沉降過程顆粒在流體中的沉降過程maF aVFpb精品資料曳力曳力(Drag)表面曳力和形體曳力表面曳力和形體曳力 （補(bǔ)充內(nèi)容（補(bǔ)充內(nèi)容(nirng)） 流體沿固體壁面流過的阻力分為兩類：表面阻力（即表流體沿固體壁面流過的阻力分為

5、兩類：表面阻力（即表面摩擦阻力）和形體阻力（邊界層分離產(chǎn)生旋渦），繞流時(shí)顆面摩擦阻力）和形體阻力（邊界層分離產(chǎn)生旋渦），繞流時(shí)顆粒受到流體的總曳力粒受到流體的總曳力 ，即：，即：=表面表面(biomin)曳力曳力+形體曳力形體曳力 dF表面力表面力 表面相切表面相切剪力剪力 WdAW表面垂直表面垂直壓力壓力ppdA剪力剪力壓力壓力2.2.1 顆粒在流體中的沉降過程顆粒在流體中的沉降過程精品資料流動(dòng)方向流動(dòng)方向(fngxing)上總表面力：上總表面力：由剪力由剪力產(chǎn)生產(chǎn)生(chnshng)的的由壓力由壓力產(chǎn)生的產(chǎn)生的AWAdAdApFsincosAWAAdAdAgzdAsincoscosAAWA

6、dAghdAdAcossincos形體形體曳力曳力表面表面曳力曳力顆粒所受顆粒所受的浮力的浮力2.2.1 顆粒在流體中的沉降過程顆粒在流體中的沉降過程精品資料 流體對(duì)固體顆粒作繞流運(yùn)動(dòng)時(shí)，在流動(dòng)方向上對(duì)顆粒施流體對(duì)固體顆粒作繞流運(yùn)動(dòng)時(shí)，在流動(dòng)方向上對(duì)顆粒施加加(shji)一個(gè)總曳力，其數(shù)值等于表面曳力和形體曳力之和。一個(gè)總曳力，其數(shù)值等于表面曳力和形體曳力之和。AWAddAdAFsincos注：理想流體和無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的流體，其總曳力注：理想流體和無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的流體，其總曳力Fd=0，但是顆粒，但是顆粒仍有浮力仍有浮力(fl)作用在其上。作用在其上。說明：說明：1、 ，其問題較為復(fù)雜，難以，其問題較

7、為復(fù)雜，難以理論計(jì)算求出。理論計(jì)算求出。),(顆粒形態(tài)與定向pdduF2、幾何形狀對(duì)稱的固體顆粒幾何形狀對(duì)稱的固體顆粒：在：在流動(dòng)垂直方向上的流動(dòng)垂直方向上的Fd=02.2.1 顆粒在流體中的沉降過程顆粒在流體中的沉降過程精品資料3、幾何形狀不對(duì)稱、幾何形狀不對(duì)稱(duchn)的固體顆粒：在流動(dòng)垂直方向的固體顆粒：在流動(dòng)垂直方向上的上的FD不等于不等于0曳力系數(shù)曳力系數(shù)(Drag coefficient)對(duì)光滑圓球?qū)饣瑘A球析因分析：析因分析： ，與顆粒形狀，與顆粒形狀(xngzhun)和定向無關(guān)。和定向無關(guān)。 ),(= pdudFF2d21uAF)(RettdutRe2.2.1 顆粒在流體中

8、的沉降過程顆粒在流體中的沉降過程精品資料 與與 關(guān)系關(guān)系(gun x)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果見圖的實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果見圖 。tRe2.2.1 顆粒在流體顆粒在流體(lit)中的沉降過程中的沉降過程精品資料對(duì)于對(duì)于(duy)球形顆粒球形顆粒( )12Re10t4tdduF3Re24t，層流，層流(cn li)區(qū)，斯托克斯區(qū)，斯托克斯(Sokes)定律區(qū)定律區(qū) ，也稱，也稱爬流區(qū)，其爬流區(qū)，其3t10Re2，阿侖，阿侖(Allen)區(qū)區(qū) ，6 . 0tRe5 .185t3102Re10，牛頓，牛頓(Newton)定律區(qū)定律區(qū) ，44. 0注意注意： 定義與第定義與第1章不同，判別流型章不同，判別流型 值亦不同！

9、值亦不同！tReRe過濾區(qū)過濾區(qū) ，湍流區(qū)湍流區(qū) ，2.2.1 顆粒在流體中的沉降過程顆粒在流體中的沉降過程精品資料分散相顆粒在重力作用下與周圍連續(xù)相流體發(fā)生分散相顆粒在重力作用下與周圍連續(xù)相流體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)(xin du yn dn)而實(shí)現(xiàn)分離的過程，而實(shí)現(xiàn)分離的過程，稱為重力沉降（稱為重力沉降（gravity settling）。）。前提：前提：s1、重力沉降速度、重力沉降速度概念：是指顆粒相對(duì)于周圍流體概念：是指顆粒相對(duì)于周圍流體(lit)的沉降運(yùn)動(dòng)速的沉降運(yùn)動(dòng)速度。度。2.2.2 重力沉降及設(shè)備重力沉降及設(shè)備精品資料影響因素：顆粒的形狀、大小、密度以及流體的密度和黏度影響因素：

10、顆粒的形狀、大小、密度以及流體的密度和黏度等。等。研究對(duì)象：形狀、大小不隨流動(dòng)而變的球形顆粒研究對(duì)象：形狀、大小不隨流動(dòng)而變的球形顆粒（1）球形顆粒的自由沉降速度計(jì)算）球形顆粒的自由沉降速度計(jì)算顆粒在重力沉降過程中不受周圍顆粒和器壁的影響稱為自由顆粒在重力沉降過程中不受周圍顆粒和器壁的影響稱為自由沉降（沉降（free settling）。）。顆粒濃度大，顆粒間距顆粒濃度大，顆粒間距(jin j)小，在沉降過程中，因顆粒之小，在沉降過程中，因顆粒之間的相互影響而使顆粒不能正常沉降的過程稱為干擾沉降間的相互影響而使顆粒不能正常沉降的過程稱為干擾沉降（hindered settling）。）。2.2

11、.2 重力沉降重力沉降(chnjing)及設(shè)備及設(shè)備精品資料Fd Fg Fb gdmgFsg36重力重力(zhngl)：浮力浮力(fl)：gdgdgmFsssb3366曳力：曳力：221uAFd對(duì)于球形顆粒：對(duì)于球形顆粒：sdm3612.2.2 重力沉降及設(shè)備重力沉降及設(shè)備精品資料根據(jù)牛頓根據(jù)牛頓(ni dn)第二定律，在重力場(chǎng)中。第二定律，在重力場(chǎng)中。ddududgdgdmaFFFFssdbg32233621466243)(udgddusss靜止流體中顆粒的沉降過程可分為兩個(gè)階段靜止流體中顆粒的沉降過程可分為兩個(gè)階段(jidun)：加速階段：加速階段(jidun)和等速階段和等速階段(jid

12、un)。忽略不計(jì)忽略不計(jì)2.2.2 重力沉降及設(shè)備重力沉降及設(shè)備精品資料tuuudduddu，此時(shí)恒定曳力項(xiàng), 0043)(2tudgddusss3)(4dgust即：即：)()(Rettdu式中：式中：沉降速度（沉降速度（settling velocity）或）或終端終端(zhn dun)速度速度（terminal velocity）2.2.2 重力沉降重力沉降(chnjing)及設(shè)備及設(shè)備精品資料將不同將不同(b tn)的的 數(shù)值代入得：數(shù)值代入得：2Re10,t4pd當(dāng)，層流，層流(cn li)區(qū)，斯托克斯區(qū)，斯托克斯(Sokes)定律區(qū)定律區(qū) ，阿侖阿侖(Allen)區(qū)區(qū) ，5t310

13、2Re10,pd當(dāng)，牛頓，牛頓(Newton )定律區(qū)定律區(qū) ，18)(2gdust714. 06 . 04 . 06 . 1)(781. 0gdustgdust)(74. 1與與u無關(guān)。無關(guān)。3t10Re22.2.2 重力沉降及設(shè)備重力沉降及設(shè)備精品資料沉降速度的計(jì)算沉降速度的計(jì)算(j sun)與應(yīng)用與應(yīng)用計(jì)算計(jì)算(j sun)3)(4dgust)(tud解方程組，非線性，需試差求解解方程組，非線性，需試差求解(qi ji)方法方法：首先假定在斯托克斯定律區(qū)，取：首先假定在斯托克斯定律區(qū)，取 ，再校驗(yàn)，再校驗(yàn)Ret500；否則，就是阿侖區(qū)，取；否則，就是阿侖區(qū)，取tRe2444. 06 .

14、0Re5 .18t2.2.2 重力沉降及設(shè)備重力沉降及設(shè)備精品資料例例2-1 計(jì)算自由沉降計(jì)算自由沉降(chnjing)速度。速度。解：（解：（1）20水，設(shè)沉降水，設(shè)沉降(chnjing)在斯托克斯定律區(qū)，在斯托克斯定律區(qū)，得：得：smgdust/1023. 21001. 11881. 99982650105018)(33262tRe校驗(yàn)2110. 01001. 19981023. 21050Re336ttduRet2，所以計(jì)算，所以計(jì)算(j sun)有效，沉降速度為有效，沉降速度為2.2310-3m/s。（2）20空氣，計(jì)算方法與上面一樣，不再講了?？諝?，計(jì)算方法與上面一樣，不再講了。2.

15、2.2 重力沉降及設(shè)備重力沉降及設(shè)備精品資料（2）影響重力沉降速度）影響重力沉降速度ut的因素的因素(yn s) 若在斯托克斯定律區(qū)：若在斯托克斯定律區(qū)：18)(2gduPPttsu) 1 (。，dudt尤其注意影響最大,)2(但是液體無影響，ut)3(tttu：Tu：Tu液體氣體)4(問題：問題：1、氣體先冷后降塵，還是、氣體先冷后降塵，還是(hi shi)相反？相反？2、液體先冷后降塵，還是、液體先冷后降塵，還是(hi shi)相反？相反？2.2.2 重力沉降及設(shè)備重力沉降及設(shè)備精品資料其它對(duì)沉降速度的影響其它對(duì)沉降速度的影響顆粒形狀顆粒形狀 ：非球形：曳力系數(shù)比同體積球形顆：非球形：曳力

16、系數(shù)比同體積球形顆粒為大，粒為大， ut減少見圖減少見圖2-2所示。所示。干擾干擾(gnro)沉降沉降 ：相鄰顆粒的運(yùn)動(dòng)改變了原：相鄰顆粒的運(yùn)動(dòng)改變了原來單個(gè)顆粒周圍的流場(chǎng)，顆粒沉降相互干擾來單個(gè)顆粒周圍的流場(chǎng)，顆粒沉降相互干擾(gnro)。濃度高時(shí)，。濃度高時(shí)， ut減少減少端效應(yīng)：近壁或底部，端效應(yīng)：近壁或底部，F(xiàn)d增加增加(zngji)， ut減減少。少。Dduutt1 . 212.2.2 重力沉降及設(shè)備重力沉降及設(shè)備精品資料2、重力沉降設(shè)備、重力沉降設(shè)備基礎(chǔ)：顆粒在外力作用下產(chǎn)生沉降運(yùn)動(dòng)，具有兩相基礎(chǔ)：顆粒在外力作用下產(chǎn)生沉降運(yùn)動(dòng)，具有兩相 為前提。懸浮顆粒的直徑越大，兩相的密度為前提

17、。懸浮顆粒的直徑越大，兩相的密度(md)差差越大，使用沉降分離方法的效果就越好。越大，使用沉降分離方法的效果就越好。s 根據(jù)作用于顆粒上的外力不同，沉降分離設(shè)備根據(jù)作用于顆粒上的外力不同，沉降分離設(shè)備(shbi)可分為重力沉降和離心沉降兩大類。可分為重力沉降和離心沉降兩大類。2.2.2 重力沉降及設(shè)備重力沉降及設(shè)備精品資料（1）降塵室（）降塵室（dust-settling chamber）：借重力沉）：借重力沉降從氣流中除去塵粒的設(shè)備。降從氣流中除去塵粒的設(shè)備。過程分析：如圖過程分析：如圖2-4所示所示降塵室：氣體作水平流動(dòng)降塵室：氣體作水平流動(dòng)(lidng)原理：分離含塵氣體中顆粒的重力沉降

18、設(shè)備。原理：分離含塵氣體中顆粒的重力沉降設(shè)備。2.2.2 重力重力(zhngl)沉降及設(shè)備沉降及設(shè)備精品資料 室大：降塵室的容積一般室大：降塵室的容積一般(ybn)較大，氣體在其中較大，氣體在其中的流速的流速1%）的場(chǎng)合。）的場(chǎng)合。2.3.1 概述概述(i sh)精品資料（2）深層過濾）深層過濾(deep bed filtration) 過濾介質(zhì)一般為介質(zhì)層較厚的濾床類（如沙層、硅藻過濾介質(zhì)一般為介質(zhì)層較厚的濾床類（如沙層、硅藻土等）。小于介質(zhì)孔隙的顆?？蛇M(jìn)入到介質(zhì)內(nèi)部，在土等）。小于介質(zhì)孔隙的顆粒可進(jìn)入到介質(zhì)內(nèi)部，在長而曲折的孔道中被截留并附著于介質(zhì)之上。長而曲折的孔道中被截留并附著于介質(zhì)之

19、上。 深層過濾無濾餅形成，主要用于凈化含固量很少深層過濾無濾餅形成，主要用于凈化含固量很少（0.1%）的流體）的流體(lit)，如水的凈化、煙氣除塵等。，如水的凈化、煙氣除塵等。 如下圖如下圖2.3.1 概述概述(i sh)精品資料2、過濾介質(zhì)、過濾介質(zhì)（1）織物介質(zhì)：即棉、毛、麻或各種合成材料）織物介質(zhì)：即棉、毛、麻或各種合成材料(cilio)制成的織物，也稱為濾布。制成的織物，也稱為濾布。（2）多孔固體介質(zhì)（一般要能夠再生的才行）：多）多孔固體介質(zhì)（一般要能夠再生的才行）：多孔陶瓷、多孔塑料、多孔玻璃等。孔陶瓷、多孔塑料、多孔玻璃等。（3）堆積介質(zhì)：細(xì)紗、木炭、碎石等。）堆積介質(zhì)：細(xì)紗、木

20、炭、碎石等。2.3.1 概述概述(i sh)精品資料3、濾餅與助濾劑、濾餅與助濾劑 （1）壓縮性）壓縮性不可壓縮性濾餅：剛性。不可壓縮性濾餅：剛性。 床層壓差增加床層壓差增加 空隙空隙(kngx)結(jié)構(gòu)不變即空隙結(jié)構(gòu)不變即空隙(kngx)率率不變不變可壓縮性濾餅可壓縮性濾餅 床層壓差增加床層壓差增加 空隙空隙(kngx)率減少率減少 流動(dòng)阻力大大增加流動(dòng)阻力大大增加 助濾劑來增加其過濾速率助濾劑來增加其過濾速率 。2.3.1 概述概述(i sh)精品資料（2）助濾劑（filter aid） 助濾劑是一種堅(jiān)硬而形狀不規(guī)則的小顆粒，即不可壓縮的粉狀或纖維固體，能形成結(jié)構(gòu)疏松而且?guī)缀跏遣豢蓧嚎s的濾餅。

21、常用作助濾劑的物質(zhì)有：硅藻土、珍珠巖、炭粉、石棉粉等。助濾劑的加法有兩種： 直接以一定比例(bl)加到濾漿中一起過濾。若過濾的目的是回收固體物此法便不適用。 將助濾劑預(yù)先涂在濾布上，然后再進(jìn)行過濾。此法稱為預(yù)涂。2.3.1 概述概述(i sh)精品資料4 4、過濾過程、過濾過程(guchng)(guchng)的特點(diǎn)的特點(diǎn)（1）爬流）爬流：。采用康尼方程確定（2）非定態(tài)過程）非定態(tài)過程(guchng)：，L）（不斷增加床層厚度濾餅厚度濾液通過速率一定)(L， 不過，由于濾餅厚度的增加是比較緩慢的，過濾不過，由于濾餅厚度的增加是比較緩慢的，過濾操作可作為操作可作為擬定定態(tài)擬定定態(tài)處理。處理。2.3

22、.1 概述概述精品資料補(bǔ)充內(nèi)容補(bǔ)充內(nèi)容物理模型物理模型因?yàn)榱鲃?dòng)呈爬流狀態(tài)因?yàn)榱鲃?dòng)呈爬流狀態(tài)阻力與床層表面積成正比，所阻力與床層表面積成正比，所以床層可簡化為無數(shù)平行的彎彎曲曲的毛細(xì)管以床層可簡化為無數(shù)平行的彎彎曲曲的毛細(xì)管慮擬慮擬細(xì)管，其簡化的機(jī)理細(xì)管，其簡化的機(jī)理(j l)模型如下。模型如下。LuLeu表觀速度2.3.2 過濾過濾(gul)基本方程式基本方程式精品資料 也就是將床層中的不規(guī)則通道簡化成長度為也就是將床層中的不規(guī)則通道簡化成長度為Le的一組平等細(xì)管。的一組平等細(xì)管。規(guī)定：規(guī)定： 細(xì)管的內(nèi)表面細(xì)管的內(nèi)表面(biomin)積等于床層顆粒的全部積等于床層顆粒的全部表面表面(biomi

23、n)； 細(xì)管的全部流動(dòng)空間等于顆粒床層的空隙體積。細(xì)管的全部流動(dòng)空間等于顆粒床層的空隙體積。 根據(jù)上述假定，可求得這些虛擬細(xì)管的當(dāng)量直根據(jù)上述假定，可求得這些虛擬細(xì)管的當(dāng)量直徑徑de2.3.2 過濾過濾(gul)基本方程式基本方程式精品資料管組濕潤周邊管組流通截面積4ed床層顆粒的全部表面積床層空隙體積4VV4)1 (42.3.2 過濾過濾(gul)基本方程式基本方程式精品資料 結(jié)論結(jié)論(jiln)(jiln)：按簡化模型，流體通過固定床的壓降等同：按簡化模型，流體通過固定床的壓降等同于流體通過一組當(dāng)量直徑為于流體通過一組當(dāng)量直徑為dede，長度為，長度為LeLe的細(xì)管的壓降。的細(xì)管的壓降。數(shù)

24、學(xué)模型數(shù)學(xué)模型221udLheef)1 (4,11eduuuu23)1 (8uLphef2.3.2 過濾過濾(gul)基本方程式基本方程式精品資料單位單位(dnwi)床層高度的虛擬壓強(qiáng)降：床層高度的虛擬壓強(qiáng)降：23)1 (8uLLLpeeeeLLLLLL實(shí)際床層高度 ，但，即常數(shù)e8LL 細(xì)管細(xì)管(x un)長度長度將其并入將其并入 中得中得23)1 (uLp固定床的壓降的數(shù)學(xué)模型固定床的壓降的數(shù)學(xué)模型2.3.2 過濾基本方程式過濾基本方程式精品資料稱為模型參數(shù)稱為模型參數(shù)(cnsh)，也可稱為固定床的流動(dòng)摩擦系數(shù)。，也可稱為固定床的流動(dòng)摩擦系數(shù)。模型的檢驗(yàn)和模型參數(shù)的估算模型的檢驗(yàn)和模型參數(shù)

25、的估算（1） 康采尼（康采尼（Kozeny）對(duì)此進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)）對(duì)此進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)(fxin)在流速較低在流速較低 ，Re/2時(shí)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能較好地符合下式時(shí)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能較好地符合下式 eR k為床層雷諾數(shù)其值康尼常數(shù)eR, 0 . 5，k2.3.2 過濾基本方程式過濾基本方程式精品資料)1 (4eR1uude)0 . 5()1 (322kukLp此式適用此式適用(shyng)條件，條件， Re/2（2）歐根（）歐根（Ergun）關(guān)聯(lián)）關(guān)聯(lián)(gunlin)式：式：Re/=（0.17420）29. 0eR17. 423322)1 (29. 0)1 (17. 4uuLp2.3.2 過濾基

26、本方程式過濾基本方程式精品資料對(duì)于對(duì)于(duy)(duy)均勻顆粒，均勻顆粒， 代入上式得：代入上式得：23232)()1 (75. 1)()1 (150ududLpevevevd6歐根方程歐根方程(fngchng)上式第一項(xiàng)可忽略時(shí)上式第二項(xiàng)可忽略時(shí)條件，：61000eR620eR)25001 (61eR歐根方程的誤差約歐根方程的誤差約為為25%，且不適，且不適用于細(xì)長物體和瓷用于細(xì)長物體和瓷環(huán)等塔用填料環(huán)等塔用填料2.3.2 過濾基本方程式過濾基本方程式精品資料（3）影響壓降的主要）影響壓降的主要(zhyo)因素因素),(uLp。LppLp，異常敏感對(duì)影響最大其中,152.3.2 過濾過濾

27、(gul)基本方程式基本方程式精品資料因次分析因次分析(fnx)(fnx)和數(shù)學(xué)模型法的比較和數(shù)學(xué)模型法的比較方法方法關(guān)鍵關(guān)鍵對(duì)過程認(rèn)識(shí)程對(duì)過程認(rèn)識(shí)程度度實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康囊虼畏忠虼畏治鑫鰯?shù)學(xué)模數(shù)學(xué)模型型能否能否(nn fu)如數(shù)如數(shù)列出影響過程的主要列出影響過程的主要因素因素不甚了解，不甚了解，過程如同過程如同“黑箱黑箱”尋找各無因次數(shù)尋找各無因次數(shù)群間函數(shù)關(guān)系群間函數(shù)關(guān)系對(duì)復(fù)雜過程的合理簡化；對(duì)復(fù)雜過程的合理簡化；精髓：精髓：(1)緊緊抓住過程緊緊抓住過程特征，特征，(2)研究目的的特研究目的的特殊性殊性深刻理解過程特深刻理解過程特殊性殊性檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷暮侠頇z驗(yàn)?zāi)Ｐ偷暮侠硇圆y(cè)定模型參性并測(cè)定模

28、型參數(shù)數(shù)2.3.2 過濾基本方程式過濾基本方程式精品資料4.5.1 過濾過濾(gul)過程的數(shù)學(xué)描述過程的數(shù)學(xué)描述物料物料(w lio)衡算衡算 4. 流體通過顆粒層的流動(dòng)流體通過顆粒層的流動(dòng)懸浮液含因量懸浮液含因量 懸浮液固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)kg：kg/懸浮液固體體積分?jǐn)?shù)33/m：m兩者的關(guān)系式：兩者的關(guān)系式： PP/1/ （）精品資料4.5.1 過濾過程的數(shù)學(xué)過濾過程的數(shù)學(xué)(shxu)描述描述4. 流體流體(lit)通過顆粒層的通過顆粒層的流動(dòng)流動(dòng)固體體積衡算固體體積衡算 1VLA懸（）總物料體積衡算總物料體積衡算 VVLA懸11VLqA一般懸浮液中顆粒的體積分?jǐn)?shù)一般懸浮液中顆粒的體積分?jǐn)?shù) qL1

29、注：當(dāng)注：當(dāng) 一定時(shí)，一定時(shí)， qL 精品資料1 1、過濾基本方程、過濾基本方程(fngchng)(fngchng)表述表述 液體在濾餅空隙中的流動(dòng)液體在濾餅空隙中的流動(dòng)(lidng)多處于康采尼公式適多處于康采尼公式適用的低雷諾數(shù)范圍用的低雷諾數(shù)范圍 ,由康采尼公式得由康采尼公式得 Re2ukLp322)1 ( ddqLpKu1)1 (2231Lq將將代入上式可得：代入上式可得： qpKddq)1 (23令濾餅比阻：令濾餅比阻：231K ar（）2.3.2 過濾基本方程式過濾基本方程式精品資料所以所以(suy)(suy)：)()(qrpqrpddq過程的阻力過程的推動(dòng)力 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)(yudin

30、)(yudin)：同歐姆定律，串聯(lián)：同歐姆定律，串聯(lián)時(shí)，推動(dòng)力及阻力分別具有加和性。如時(shí)，推動(dòng)力及阻力分別具有加和性。如右圖右圖濾餅：濾餅：qrpddq1介質(zhì)：介質(zhì)：eqrpddq2)(21eqqrppddq)(eqqrpddq2.3.2 過濾基本方程式過濾基本方程式精品資料令過濾令過濾(gul)(gul)常數(shù)：常數(shù)：rK2所以所以(suy)，過濾速率方程：，過濾速率方程：)(2eqqKddq)(22eVVKAddq或或過濾速率基本方程過濾速率基本方程式中：式中： 為形成與過濾阻力相等的濾餅層所得的濾液量。為形成與過濾阻力相等的濾餅層所得的濾液量。AqVee2.3.2 過濾基本方程式過濾基本方

31、程式精品資料（2）過濾過濾(gul)常數(shù)常數(shù)rK2),(rK過濾常數(shù)過濾常數(shù)(chngsh)的主要影響因素：的主要影響因素：（1）當(dāng)）當(dāng) 不變時(shí)不變時(shí)(一定的懸浮液一定的懸浮液), rconstK 不變constK 變化可能變化變化rsrr0)(00物性不可壓縮rr，s8 . 02 . 0，s可壓縮2.3.2 過濾基本方程式過濾基本方程式精品資料srr0rK2012rKs2.3.2 過濾過濾(gul)基本方程式基本方程式精品資料兩種典型操作兩種典型操作(cozu)(cozu)方式方式恒壓過濾恒壓過濾(gul)(gul)：恒壓差，變速率：恒壓差，變速率恒速過濾：恒恒速過濾：恒速率速率，變壓差，變

32、壓差復(fù)合操作：先恒速后恒壓。復(fù)合操作：先恒速后恒壓。2.3.2 過濾基本方程式過濾基本方程式2、恒壓過濾方程、恒壓過濾方程11022ssdqdVpLKk pddr ，阻力 ， P一定， 或，為常數(shù)e002qKqqdqd（）Kqqqe22222KAVVVe或恒壓過濾方程恒壓過濾方程精品資料2.3.2 過濾過濾(gul)基本方程式基本方程式3、恒速過濾、恒速過濾(gul)基本方程式基本方程式dqqdqLpdd 常數(shù)，濾餅，阻力，為使為常數(shù)，。)(2)(2eeqqKqconstqqKddq22Kqqqe222AKVVVe或恒速過濾方程恒速過濾方程精品資料4 4、先恒速后恒壓方程、先恒速后恒壓方程(f

33、ngchng)(fngchng)先恒速度先恒速度(sd)(sd)到到 ，再恒壓，再恒壓11,q11e2qqKqqdqd（）221e112qqq qqK（）（） （）2221e112VVV VVKA（）（）（）或或先恒速后恒壓過濾方程先恒速后恒壓過濾方程111qV、 、前面先恒速階段的單位面積濾液量、濾液量、過濾前面先恒速階段的單位面積濾液量、濾液量、過濾時(shí)間時(shí)間 整個(gè)過濾過程（兩個(gè)階段）累計(jì)的單位面積濾液量、整個(gè)過濾過程（兩個(gè)階段）累計(jì)的單位面積濾液量、濾液量過濾時(shí)間濾液量過濾時(shí)間 qV、 、2.3.2 過濾基本方程式過濾基本方程式精品資料5、過濾常數(shù)、過濾常數(shù)(chngsh)K的測(cè)定的測(cè)定（

34、1）恒壓）恒壓Kqqqe22eqKqKq21此式表明，在恒壓過濾此式表明，在恒壓過濾(gul)時(shí)（時(shí)（ ）與）與 之間具有線性關(guān)之間具有線性關(guān)系系,直線的斜率為直線的斜率為 ,截距為截距為 qqK1Kqe2eeqKqKK2,12.3.2 過濾基本方程式過濾基本方程式精品資料（2）若恒壓前，已得）若恒壓前，已得 ,則則11,q221e112qqq qqK（）（） （）eqKqqKqq2)(1111)(2)(11111qqKqqKqqe或 作作eeqKqqK，K，qqqq)(21)(1111截距斜率直線例例2-32.3.2 過濾過濾(gul)基本方程式基本方程式精品資料例例2-42.3.2 過濾過

35、濾(gul)基本方程式基本方程式精品資料按產(chǎn)生壓差按產(chǎn)生壓差的方式的方式(fngsh)(fngsh)不同分類不同分類壓濾和吸濾：壓濾和吸濾：e.g.e.g.葉濾機(jī)、板框葉濾機(jī)、板框壓濾機(jī)、回轉(zhuǎn)壓濾機(jī)、回轉(zhuǎn)(huzhun)(huzhun)真空過真空過濾機(jī)等。濾機(jī)等。離心過濾：離心過濾：e.g.有各種間歇卸渣和連有各種間歇卸渣和連續(xù)卸渣離心機(jī)。續(xù)卸渣離心機(jī)。1 1、板框壓濾機(jī)（板框壓濾機(jī)（plate-and-frame filter press）：）：間歇操作間歇操作 通過直接給懸浮液加壓，迫使其穿過過濾介質(zhì)來通過直接給懸浮液加壓，迫使其穿過過濾介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)過濾的目的。其歷史最久且已有超過實(shí)現(xiàn)過濾的

36、目的。其歷史最久且已有超過100種以上種以上的結(jié)構(gòu)，最為常見的是的結(jié)構(gòu)，最為常見的是板框式壓濾機(jī)板框式壓濾機(jī)。2.3.3 過濾設(shè)備過濾設(shè)備精品資料1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu) 由交替排列的濾板、由交替排列的濾板、濾框與夾于板框之間的濾框與夾于板框之間的濾布疊合組裝壓緊而成。濾布疊合組裝壓緊而成。板框數(shù)視工藝要求在機(jī)板框數(shù)視工藝要求在機(jī)座長度范圍內(nèi)可靈活調(diào)座長度范圍內(nèi)可靈活調(diào)節(jié)。組裝后，在板框的節(jié)。組裝后，在板框的四角位置形成四角位置形成(xngchng)連通的流道，連通的流道，由機(jī)頭上的閥門控制懸由機(jī)頭上的閥門控制懸浮液、濾液及洗液的進(jìn)浮液、濾液及洗液的進(jìn)出。出。濾液料漿清洗水洗滌液開啟關(guān)閉閥門漿料清洗水2

37、.3.3 過濾過濾(gul)設(shè)備設(shè)備精品資料板板過濾操作：過濾階段懸浮液從通道進(jìn)入濾框，濾液在壓力下穿過濾操作：過濾階段懸浮液從通道進(jìn)入濾框，濾液在壓力下穿過濾框兩邊的濾布、沿濾布與濾板凹凸表面之間形成的溝道過濾框兩邊的濾布、沿濾布與濾板凹凸表面之間形成的溝道(u do)流下，既可單獨(dú)由每塊濾板上設(shè)置的出液旋塞排出，流下，既可單獨(dú)由每塊濾板上設(shè)置的出液旋塞排出，稱為明流式；也可匯總后排出，稱為暗流式。稱為明流式；也可匯總后排出，稱為暗流式?？蚩虬灏蹇蚩虬灏逑礈煜礈?xd)(xd)板板非洗滌板非洗滌板懸浮液懸浮液濾液濾液非洗滌板非洗滌板2、操作、操作2.3.3 過濾設(shè)備過濾設(shè)備精品資料洗滌操作洗

38、滌操作(cozu)：洗滌液由洗：洗滌液由洗滌板上的通道進(jìn)入其兩側(cè)與濾滌板上的通道進(jìn)入其兩側(cè)與濾布形成的凹凸空間，穿過濾布、布形成的凹凸空間，穿過濾布、濾餅和濾框另一側(cè)的濾布后排濾餅和濾框另一側(cè)的濾布后排出。洗滌液的行程（包括濾餅出。洗滌液的行程（包括濾餅和濾布）約為過濾終了時(shí)濾液和濾布）約為過濾終了時(shí)濾液行程的行程的2倍，故洗滌速率約為過倍，故洗滌速率約為過濾終了速率的濾終了速率的1/2 ，而流通面積，而流通面積卻為其卻為其1/2。洗滌液洗滌液洗出液洗出液框 板板 框框 板板洗滌板洗滌板非洗滌板非洗滌板板板非洗滌板非洗滌板 洗滌終了，若有必要可引入壓縮空氣使濾餅脫濕后再折開洗滌終了，若有必要可

39、引入壓縮空氣使濾餅脫濕后再折開過濾過濾(gul)機(jī)卸出濾餅，結(jié)束一次過濾機(jī)卸出濾餅，結(jié)束一次過濾(gul)操作。然后清操作。然后清洗、整理、重新組裝、準(zhǔn)備下一次操作。洗、整理、重新組裝、準(zhǔn)備下一次操作。 2.3.3 過濾設(shè)備過濾設(shè)備精品資料 濾板和濾框可為鑄鐵、碳鋼、不銹鋼、塑料及木材等，濾板和濾框可為鑄鐵、碳鋼、不銹鋼、塑料及木材等，聚乙烯和聚丙烯是目前聚乙烯和聚丙烯是目前(mqin)(mqin)較為廣泛使用的材料。較為廣泛使用的材料。 常用規(guī)格的板框其厚度為常用規(guī)格的板框其厚度為2560mm2560mm，邊框長為，邊框長為0.22.0m0.22.0m， 框數(shù)由生產(chǎn)所需定，由數(shù)個(gè)至上百個(gè)不等

40、?？驍?shù)由生產(chǎn)所需定，由數(shù)個(gè)至上百個(gè)不等。 板框壓濾機(jī)的操作壓強(qiáng)一般在板框壓濾機(jī)的操作壓強(qiáng)一般在0.31.0Mpa0.31.0Mpa之間。之間。 3 3、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，過濾面積大并可承受較高的壓優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，過濾面積大并可承受較高的壓差。差。 缺點(diǎn)：間歇式操作，所費(fèi)的裝、折、清洗時(shí)間較長，缺點(diǎn)：間歇式操作，所費(fèi)的裝、折、清洗時(shí)間較長，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率較低。勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率較低。 板框式壓濾機(jī)主要用于含固量較多的懸浮液過濾。板框式壓濾機(jī)主要用于含固量較多的懸浮液過濾。 2.3.3 過濾過濾(gul)設(shè)備設(shè)備精品資料XASL /630-UBXASL /630-UB系列系列XAZ /2000-UBXAZ /2000-UB系列系列XAZ /800-UBXAZ /800-UB系系2.3.3 過濾過濾(gul)設(shè)備設(shè)備精品資料板框壓濾機(jī)工作原理圖。板框壓濾機(jī)工作原理圖。二、其它二、其它(