化工原理第三章第一節(jié)2014

1、序號(hào)班級(jí)實(shí)驗(yàn)小組實(shí)驗(yàn)名稱日期1輕化1201 第1組流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)周六上午第11周（11.15）2輕化1201第2組柏努力方程儀實(shí)驗(yàn)3輕化1202,第1組傳熱綜合實(shí)驗(yàn)4輕化1201，第2組流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)周六下午第11周（11.15）5輕化1201，第1組柏努力方程儀實(shí)驗(yàn)6輕化1202，第2組傳熱綜合實(shí)驗(yàn)7輕化1202第1組流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)周日上午第11周（11.16）8輕化1202第2組柏努力方程儀實(shí)驗(yàn)9輕化1201,第1組傳熱綜合實(shí)驗(yàn)10輕化1202，第2組流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)周日下午第11周（11.16）11輕化1202，第1組柏努力方程儀實(shí)驗(yàn)12輕化1201，第2組傳熱綜合實(shí)驗(yàn)13輕化12

2、03第1組流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)周六上午第12周（11.22）14輕化1203第2組柏努力方程儀實(shí)驗(yàn)15輕化1204,第1組傳熱綜合實(shí)驗(yàn)16輕化1203，第2組流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)周六下午第12周（11.22）17輕化1203，第1組柏努力方程儀實(shí)驗(yàn)18輕化1204，第2組傳熱綜合實(shí)驗(yàn)19輕化1204，第1組流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)周日上午第12周（11.23）20輕化1204，第2組柏努力方程儀實(shí)驗(yàn)21輕化1203，第1組傳熱綜合實(shí)驗(yàn)22輕化1204，第2組流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)周日下午第12周（11.23）23輕化1204，第1組柏努力方程儀實(shí)驗(yàn)24輕化1203，第2組傳熱綜合實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：實(shí)訓(xùn)中心3樓C區(qū)關(guān)于報(bào)名參

3、加2014年華北地區(qū)化工原理競(jìng)賽的通知 為在華北地區(qū)高校營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)化工原理課程的氛圍，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力、工程能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)的培養(yǎng)，為學(xué)生提供展示自我的機(jī)會(huì)，促進(jìn)校際交流，擬定于2014年12月舉辦華北地區(qū)高校化工原理競(jìng)賽。本次競(jìng)賽由化工教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)責(zé)任校天津大學(xué)主辦。 這次競(jìng)賽邀請(qǐng)河北省、天津市高校參加，面向?qū)W習(xí)過化工原理課程的在校本科生，本次比賽主要為筆試，內(nèi)容涵蓋化工原理理論部分與實(shí)驗(yàn)部分。競(jìng)賽命題范圍包括：流體流動(dòng)、流體輸送機(jī)械、傳熱、吸收、蒸餾（含塔設(shè)備）、干燥。 競(jìng)賽設(shè)立一等、二等、三等獎(jiǎng)若干名，優(yōu)秀指導(dǎo)教師若干名并向獲獎(jiǎng)?wù)哳C發(fā)獲獎(jiǎng)榮譽(yù)證書。 報(bào)名截止時(shí)間為2014年11

4、月10日。第三章 非均相物系分離非均相分離氣固液固重力沉降離心沉降過濾氣液液液除沫器分層器過濾：在外力作用下，使懸浮液中的液體通過多孔介質(zhì)的孔道，而固體顆粒被截留在介質(zhì)上，從而實(shí)現(xiàn)固、液分離的操作。實(shí)現(xiàn)過濾操作的外力: 可以是重力，壓差或慣性離心力，在化工生產(chǎn)過程中應(yīng)用最多的是以壓強(qiáng)差為推動(dòng)力的過濾。一過濾操作的原理濾液過濾介質(zhì)濾餅濾漿第二節(jié) 過 濾架橋現(xiàn)象 固體顆粒成餅層狀沉積于過濾介質(zhì)表面，在過濾介質(zhì)表面形成濾餅。 二、過濾方式：餅層過濾和深層過濾1.餅層過濾 在餅層過濾中，真正發(fā)揮截留顆粒作用的主要是濾餅層而不是過濾介質(zhì)。特點(diǎn)： 在餅層過濾過程中，濾餅會(huì)不斷增厚。過濾的阻力隨之增加，在推

5、動(dòng)力不變下，過濾速度會(huì)愈來愈小。懸浮液中的顆粒直徑小于床層孔道直徑。過濾介質(zhì)較厚,介質(zhì)內(nèi)流道曲折。2. 深床過濾懸浮液濾液過濾介質(zhì)過濾介質(zhì)表面不生成濾餅。整個(gè)過濾過程中過濾阻力不變。適于處理顆粒含量很小的懸浮液。 膜過濾作為一種新型的過濾技術(shù)近年來發(fā)展很快,膜過濾是利用膜孔隙的選擇透過性進(jìn)行兩相分離的技術(shù),以膜兩側(cè)的流體壓差為推動(dòng)力,使溶劑,無機(jī)離子,小分子等透過膜,而截留微粒及大分子.膜過濾又分為微濾和超濾,微濾截留0.5-50m的顆粒,超濾截留0.05-10m的顆粒,而常規(guī)過濾截流50m以上的微粒.3.膜過濾織物介質(zhì)(又稱濾布)： 指由棉、毛、絲、麻等天然纖維及合成纖維制成的織物，以及由玻

6、璃絲、金屬絲等織成的網(wǎng)。堆積介質(zhì)： 由各種固體顆粒(砂、木炭、石棉、硅藻土)或非編織纖維等堆積而成，多用于深床過濾中。多孔固體介質(zhì)： 具有很多微細(xì)孔道的固體材料，如多孔陶瓷、多孔塑料及多孔金屬制成的管或板，能截?cái)r13m的微細(xì)顆粒。多孔膜： 用于膜過濾的各種有機(jī)高分子膜和無機(jī)材料膜。1. 性能要求a.多孔性;b.物化性能穩(wěn)定,耐熱,耐化學(xué)腐蝕;c.足夠的機(jī)械強(qiáng)度,使用壽命長(zhǎng);d.價(jià)格便宜.三.過濾介質(zhì)2. 過濾介質(zhì)的種類 不可壓縮濾餅: 顆粒堅(jiān)硬，則當(dāng)濾餅兩側(cè)的壓強(qiáng)差增大時(shí)，顆粒的形狀和顆粒間的空隙不會(huì)發(fā)生明顯變化，這類濾餅稱為不可壓縮濾餅。 可壓縮濾餅 顆粒剛性差，濾餅中的固體顆粒受壓會(huì)發(fā)生變

7、形，這種濾餅為可壓縮濾餅。四濾餅的壓縮性和助濾劑助濾劑：是某種質(zhì)地堅(jiān)硬而能形成疏松餅層的固體顆?；蚶w維狀物質(zhì)，將其混入懸浮液或預(yù)涂于過濾介質(zhì)上，可以改善餅層的性能，使濾液得以暢流。加入方式：預(yù)涂法直接混合法（1）化學(xué)穩(wěn)定性，不與懸浮液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不溶于液相中。 (2) 過濾壓強(qiáng)差范圍內(nèi),具有不可壓縮性.對(duì)助濾劑的基本要求：一. 濾液通過餅層的流動(dòng)特點(diǎn)（1）非定態(tài)過程（2）滯流流動(dòng)第二節(jié) 過濾基本方程式二.基本概念1.孔隙率:單位體積床層的空隙體積,以表示。 過濾基本方程式：某一時(shí)刻下過濾速度與過濾推動(dòng)力、阻力關(guān)系的方程式。 例如,2m3濾餅的孔隙體積為1.2m3,孔隙率是多少?直徑為 0.3

8、mm的球形顆粒,比表面又是多少?2. 比表面:單位體積顆粒所具有的表面積，以a表示。3. 過濾速度:單位時(shí)間通過單位過濾面積的濾液量,以u(píng)表示(m/s)4. 過濾速率:單位時(shí)間獲得的濾液體積稱為過濾速率，單位為m3/s三.過濾速率及速度方程式濾餅與過濾介質(zhì)兩側(cè)壓差濾餅阻力R=rL過濾介質(zhì)阻力Rm=rLe虛擬濾餅厚度濾餅比阻，反映了顆粒及顆粒床層的特性過濾過程中的物料衡算問題:按體積計(jì)算: 濾漿體積=濾液體積+濾餅體積濾漿中液相體積=濾液體積+濾餅中液相體積（孔隙體積） 濾漿中固相體積=濾餅中固相體積按質(zhì)量計(jì)算: 濾漿質(zhì)量=濾液質(zhì)量+濾餅質(zhì)量濾漿中液相質(zhì)量=濾液質(zhì)量+濾餅中液相質(zhì)量 濾漿中固相質(zhì)

9、量=濾餅中固相質(zhì)量例1.直徑為0.1mm的球形顆粒狀物質(zhì)懸浮于水中,用過濾方法予以分離,過濾中形成不可壓縮濾餅,其孔隙率0.6,求濾餅的比阻r,又知此懸浮液中固相所占的體積分率為10%,求每平方米過濾面積上獲得0.5m3濾液時(shí)的濾餅阻力R。解:(1)比阻rr=1.333*1010 1/m2(2)濾餅阻力R 由:R=rL 濾液體積+濾餅中水的體積=料漿中水的體積濾液體積=0.5m3 濾餅中水的體積=1*L*=0.6L 料漿中水的體積=料漿體積*液相體積分率=(0.5+1*L)*(1-10%)帶入計(jì)算,有:L=0.1667m R=2.22*104 1/m 若每獲得1m3濾液所形成的濾餅體積為m3，

10、則：3. 過濾基本方程式LA=V同理 ：Ve過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積，或稱虛擬濾液體積，m3 Ve為過濾介質(zhì)阻力常數(shù)，若濾餅不可壓縮，則Ve為定值。 可壓縮濾餅的的比阻是兩側(cè)壓強(qiáng)差的函數(shù)， s濾餅的壓縮性指數(shù)，無因次。s=01,對(duì)于不可壓縮濾餅， s=0。r單位壓力差下濾餅的比阻，1/(m2Pas) ；過濾基本方程式適用于可壓縮濾餅及不可壓縮濾餅。 典型物料的壓縮指數(shù) 物料硅藻土碳酸鈣太白(絮凝)高嶺土滑石粘土硫酸鋅氫氧化鋁s0.010.190.270.330.510.560.60.690.9就加速過濾過程而言，可采取如下途徑：1. 減小濾餅阻力（1）改變懸浮液中顆粒的聚集狀態(tài)（2）改變?yōu)V餅結(jié)構(gòu)

11、（3）采用機(jī)械的、水力的或電場(chǎng)人為地干擾（或限制）濾餅的增厚。2. 減小濾液流動(dòng)阻力 適當(dāng)提高懸浮液溫度以降低濾液粘度。3. 提高壓差4. 增加過濾面積四. 強(qiáng)化過濾的途徑第三節(jié) 恒壓過濾 恒壓過濾：在恒定壓強(qiáng)差下進(jìn)行的過濾操作。 恒壓過濾時(shí)，濾餅不斷變厚致使阻力逐漸增加。但推動(dòng)力P恒定，過濾速率逐漸變小。 令k表征過濾物料特性的常數(shù)，（m4/N.s）。 積分得 ：邊界條件為： 過濾時(shí)間(+e) 濾液體積(V+Ve) 0 e 0Ve e+e VeV+Ve或 ：積分兩式：兩式相加，得：恒壓過濾時(shí)，濾液體積與過濾時(shí)間的關(guān)系為拋物線 當(dāng)介質(zhì)阻力可以忽略時(shí)，Ve=0，e=0，過濾方程式則變?yōu)椋?令令

12、K=2kP1-s恒壓過濾方程式K 過濾常數(shù) 由物料特性及過濾壓強(qiáng)差所決定 ，m2/s e和qe 介質(zhì)常數(shù) 反映過濾介質(zhì)阻力大小 ，s及m3/m2 當(dāng)介質(zhì)阻力可以忽略時(shí)，恒壓過濾方程式圖中曲線Ob段表示實(shí)際的過濾時(shí)間與實(shí)際的濾液體積V之間的關(guān)系，而OeO段則表示與介質(zhì)阻力相對(duì)應(yīng)的虛擬過濾時(shí)間e與虛擬濾液體積Ve之間的關(guān)系。 + eV+ VeVVV+ Ve+ eeOeObVe例.在9.81*103Pa的恒定壓差下過濾某水懸浮液,已知當(dāng)每平方米過濾面積上獲得1m3濾液時(shí),此時(shí)濾餅的厚度為0.33m,并已知此濾餅比阻為1.33*1010 1/m2(濾餅不可壓縮),水的粘度=1.010-3 Pas,過濾

13、介質(zhì)阻力可忽略。求: (1)每平方米過濾面積上獲得1.5m3濾液所需的過濾時(shí)間;(2)若將此過濾時(shí)間延長(zhǎng)一倍,可再得濾液多少?解: (1)由于介質(zhì)的阻力可忽略,則恒壓過濾方程變?yōu)?V 2=KA2 或q2=K 單位面積上所得的濾液量:由濾餅不可壓縮,故代入可得:K=4.42*10-3m2/s所以(2)過濾時(shí)間加倍時(shí)增加的濾液量過濾時(shí)間加倍,實(shí)際過濾時(shí)間為則增加的濾液量即每平方米過濾面積上可再得0.62m2 濾液.第四節(jié) 恒速過濾和先恒速后恒壓的過濾一、恒速過濾恒速過濾時(shí)的過濾速度為： 不可壓縮濾餅二.先恒速后恒壓的操作實(shí)際過濾操作中多采用先恒速后恒壓的復(fù)合式操作方式。 濾漿濾液恒壓階段： 積分: V-VR及-R分別為轉(zhuǎn)入恒壓操作后所獲得的濾液體積及所經(jīng)歷的過濾時(shí)間。恒壓階段的過濾方程。 四、過濾常數(shù)的測(cè)定 1、恒壓下K、qe、e的測(cè)定 由恒壓過濾方程 對(duì)于一定恒壓下過濾的懸浮液，測(cè)出延續(xù)的時(shí)間及濾液的累計(jì)量q（按單位面積計(jì)）的數(shù)據(jù)，然后算出一系列的與q的對(duì)應(yīng)值。q0000然后在直角坐標(biāo)紙上從/q為縱坐標(biāo)，以q為橫坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)繪，可得到一斜率為2/K，截距為2qe /K的直線。求得/q斜率2