化工原理第3章機械分離與固體流態(tài)化

自強不息知行合一第三章機械分離與固體流態(tài)化3.1概述3.1.1非均相混合物3.1.2顆粒與顆粒群的特性3.1.3篩分3.2沉降分離3.2.1重力沉降原理3.2.2重力沉降設備3.2.3離心沉降原理3.2.4離心沉降設備3.3過濾3.3.1概述3.3.2過濾基本方程3.3.3過濾常數(shù)的測定3.3.4濾餅洗滌3.3.5過濾設備及過濾計算離心分離3.4離心分離3.5固體流態(tài)化3.5.1什么是流態(tài)化3.5.2流化床的兩種形態(tài)3.5.3流化床的主要特性3.1概述3.1.1非均相混合物3.1.2顆粒與顆粒群的特性3.1.3篩分3.1.1分離過程在化工中的應用原料反應產(chǎn)物反應過程分離過程副產(chǎn)物如從氣固催化反應器的尾氣中收集催化劑顆粒廢氣、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)的去除以凈化反應原料原料分離過程目的產(chǎn)物副產(chǎn)物尚未反應的原料純度合格的產(chǎn)品反應產(chǎn)物混合物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合物。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。例如固體顆粒和氣體構(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3.1.2混合物的分類非均相物系分散相分散物質(zhì)處于分散狀態(tài)的物質(zhì)如：分散于流體中的固體顆粒、液滴或氣泡連續(xù)相連續(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)液體分離機械分離沉降過濾不同的物理性質(zhì)連續(xù)相與分散相發(fā)生相對運動的方式分散相和連續(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：機械法，使分散質(zhì)與分散相之間發(fā)生相對運動，實現(xiàn)分離。表3-1非均相混合物分離方法氣態(tài)非均相混合物液態(tài)非均相混合物微粒d≤1μm濕法除塵袋濾器靜電除塵細粒d≥10μm離心沉降粗粒d≥75μm重力沉降（慣性分離）懸浮液增濃乳濁液分離固液分離旋風分離器（普通型與高效型）降塵室沉聚旋液分離器離心分離機深層過濾餅層過濾砂濾炭慮真空過濾機壓濾機離心過濾機沉降槽旋液分離器沉降離心機自由沉降干擾沉降顆粒相對于流體運動流體通過顆粒床層流動（1）顆粒的特性----分離固體顆粒群大小（粒徑）形狀表面積球形顆粒

非球形顆粒

直徑dp

當量直徑，如體積當量直徑

deV球形度

3.1.2顆粒與顆粒群的特性自強不息知行合一1）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：球形顆粒自強不息知行合一2）非球形顆粒非球形顆粒的形狀用形狀因數(shù)反映。球形度

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：顆粒的比表面積說明：

相同時，↓，則顆粒越接近球形。非球形顆粒1）粒度分布：某一粒度范圍的質(zhì)量分數(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分布曲線（2）顆粒群的特性2）平均直徑表面積平均直徑

----每個顆粒平均表面積等于全部顆粒的表面積之

和除以顆粒的總數(shù)長度平均直徑體積平均直徑

----每個顆粒平均體積等于全部顆粒的體積之和除以顆粒的總數(shù)體積表面積平均直徑

----每個顆粒的平均比表面積等于全部顆粒的

比表面積平均值（通過顆粒表面進行傳熱傳質(zhì)時，其速率與比表面積成正比）自強不息知行合一（1）篩分原理：根據(jù)固體顆粒大小用篩進行分離的過程。涉及到單個顆粒及顆粒群的特性標準篩：有不同的系列，常用泰勒標準篩。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100目篩：每英寸篩網(wǎng)上有100個孔孔寬=（1/100-0.0042）=0.0058in=0.147mm進行篩分分析時，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，應檢查各粒級的質(zhì)量總和與取樣量的差值（損失），其值不應超過1～2%，否則沒有代表性，應重新取樣篩析。

自強不息知行合一（2）篩的有效性與生產(chǎn)能力分割直徑dc：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，劃分顆粒大小界限的直徑。有效性：小于dc顆粒的通過率與大于dc顆粒的截留率的乘積。理想篩的有效性等于1，實際篩的有效性小于1.篩的生產(chǎn)能力：單位時間單位面積篩表面能處理的物料量。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。3.2沉降分離3.2.1重力沉降原理3.2.2重力沉降設備3.2.3離心沉降原理3.2.4離心沉降設備3.2沉降分離3.2.1重力沉降原理（1）自由沉降極短，通?？梢院雎栽摱蔚念w粒運動速度稱為沉降速度，用u0表示。加速段：等速段：浮力Fb曳力FD

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

中的降落過程（2）重力沉降速度：以球形顆粒為例

設顆粒的密度為ρs，直徑為d，流體的密度為ρ，

重力

浮力

而阻力隨著顆粒與流體間的相對運動速度而變，可仿照流體流動阻力的計算式寫為：(a)顆粒開始沉降的瞬間，速度u=0，因此阻力Fd=0，顆粒開始沉降后，u↑→Fd

↑；u→ut

時，a=0。等速階段中顆粒相對與流體的運動速度ut

稱為沉降速度。當a=0時，u=ut，代入（a）式——沉降速度表達式顆粒沉降的阻力系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系（3）阻力系數(shù)ξ

通過因次分析法得知，ξ值是顆粒與流體相對運動時的雷諾數(shù)Ret的函數(shù)對于球形顆粒的曲線，按Ret值大致分為三個區(qū)：

a)層流區(qū)或托斯克斯(stokes)定律區(qū)（10–4＜Ret<1）

——斯托克斯公式——艾倫公式

c)湍流區(qū)或牛頓定律區(qū)（Nuton）（103＜Ret＜2×105）——牛頓公式

b)過渡區(qū)或艾倫定律區(qū)（Allen）（1＜Ret<103）（4）沉降速度的計算試差法假設沉降屬于層流區(qū)方法：ut

Ret

Ret＜1ut為所求Ret＞1艾倫公式求ut判斷……公式適用為止例3-1：試計算直徑為95μm，密度為3000kg/m3的固體顆粒分別在20℃的水中的自由沉降速度。附錄查得，20℃時水的密度為998.2kg/m3,μ=1.005×10-3Pa.s核算流型

原假設滯流區(qū)正確，求得的沉降速度有效。解：用試差法計算先假設顆粒在滯流區(qū)內(nèi)沉降，（5）

實際沉降在前面介紹的各種沉降速度關(guān)系式中，當顆粒的體積濃度小于0.1%時，理論計算值的偏差在1%以內(nèi)，但當顆粒濃度較高時，由于顆粒間相互作用明顯，便發(fā)生干擾沉降，干擾沉降的速度可以用自由沉降的計算方法計算，但要對流體的密度黏度進行校正。由于壁面效應，實際沉降速度小于自由沉降速度。干擾沉降壁面效應當器壁尺寸遠遠大于顆粒尺寸時，（例如在100倍以上）容器效應可忽略，否則需加以考慮。非球形顆粒的沉降球形度越小，沉降速度越小；顆粒的位向?qū)Τ两邓俣纫灿杏绊?。球形度對于球形顆粒，φs=1，顆粒形狀與球形的差異愈大，球形度φs值愈低。對于非球形顆粒，雷諾準數(shù)Ret中的直徑要用當量直徑de代替。顆粒的球形度愈小，對應于同一Ret值的阻力系數(shù)ξ愈大但φs值對ξ的影響在層流區(qū)并不顯著，隨著Ret的增大，這種影響變大。3.2.2重力沉降設備---用于除去>75m以上顆粒---用于除去>5～10m顆粒（1）降塵室則表明，該顆粒能在降塵室中除去。思考1：為什么氣體進入降塵室后，流通截面積要擴大？從氣流中分離塵粒的重力沉降設備稱為降塵室除塵原理：為了增大停留時間。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？思考3：能夠被100%除去的最小顆粒，必須滿足什么條件？思考4：粒徑比dmin小的顆粒，被除去的百分數(shù)如何計算？思考5：為什么降塵室要做成扁平的？

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!!

降塵室內(nèi)氣體流速不應過高，以免將已沉降下來的顆粒重新?lián)P起。根據(jù)經(jīng)驗，多數(shù)灰塵的分離，可取u<3m/s，較易揚起灰塵的，可取u<1.5m/s。最大處理量------能夠除去最小顆粒時的氣體流量Vs降塵室優(yōu)、缺點結(jié)構(gòu)簡單設備龐大、效率低只適用于分離粗顆粒(直徑75m以上)，或作為預分離設備。

降塵室的計算

設計型操作型已知氣體處理量和除塵要求，求降塵室的大小

用已知尺寸的降塵室處理一定量含塵氣體時，計算可以完全除掉的最小顆粒的尺寸，或者計算要求完全除去直徑dp的塵粒時所能處理的氣體流量。

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2m和6m,氣體處理量為1標m3/s，爐氣溫度為427℃，相應的密度ρ=0.5kg/m3，粘度μ=3.4×10-5Pa.s，固體密度ρS=400kg/m3操作條件下，規(guī)定氣體速度不大于0.5m/s，試求：1．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；3.粒徑為40μm的顆粒的回收百分率；4.欲使粒徑為10μm的顆粒完全分離下來，需在降降塵室內(nèi)設置幾層水平隔板？解：1）降塵室的總高度H2）理論上能完全出去的最小顆粒尺寸

用試差法由ut求dmin。假設沉降在斯托克斯區(qū)

核算沉降流型

∴原假設正確

3、粒徑為40μm的顆粒的回收百分率粒徑為40μm的顆粒定在層流區(qū)，其沉降速度氣體通過降沉室的時間為：

直徑為40μm的顆粒在12s內(nèi)的沉降高度為：

假設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。直徑為40μm的顆粒被回收的百分率為：

4、水平隔板層數(shù)由規(guī)定需要完全除去的最小粒徑求沉降速度，再由生產(chǎn)能力和底面積求得多層降塵室的水平隔板層數(shù)。粒徑為10μm的顆粒的沉降必在層流區(qū)，

取33層

板間距為

（2）增稠器（沉降槽）結(jié)構(gòu)：除塵原理：用于分離液-固混合物與降塵室一樣，沉降槽的生產(chǎn)能力是由截面積來保證的，與其高度無關(guān)。故沉降槽多為扁平狀。

與降塵室相同屬于干擾沉降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，對沉降的干擾、阻力便愈大；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。有時顆粒又會相互聚結(jié)成棉絮狀整團往下沉，這稱為絮凝現(xiàn)象，使沉降加快。這種過程中的沉降速度難以進行理論計算，通常要由實驗決定。因固-液密度相差不是很懸殊，故較難分離，因此，連續(xù)沉降槽的直徑可以大到100m以上，高度卻都在幾米以內(nèi)。

特點：3.2.3離心沉降原理離心沉降速度對照重力場離心加速度ar=2r=ut2/r不是常量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顆粒受力：類似重力沉降速度推導，得：Rer=dur/

1或2層流區(qū)對照重力場數(shù)值約為幾千～幾萬——離心分離因數(shù)離心沉降：

依靠慣性離心力的作用而實現(xiàn)的沉降過程

適于分離兩相密度差較小，顆粒粒度較細的非均相物系。慣性離心力場與重力場的區(qū)別

重力場離心力場力場強度重力加速度gut2/R

方向指向地心

沿旋轉(zhuǎn)半徑從中心指向外周

Fg=mg

作用力

3.2.4離心沉降設備旋風分離器：結(jié)構(gòu)：除塵原理：含塵氣體以切線方向進入，速度為12～25ms-1，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。上部為圓筒形，下部為圓錐形。

能夠從分離器內(nèi)100%分離出來的最小顆粒的直徑，用dc表示。其滿足：幾點假設：假設器內(nèi)氣體速度恒定，且等于進口氣速ui；假設顆粒沉降過程中所穿過的氣流的最大

厚度等于進氣口寬度B；假設顆粒沉降服從斯托克斯公式。uiui臨界粒徑＝旋風分離器：結(jié)論：旋風分離器越細、越長，dc越小N值與進口氣速有關(guān)，對常用形式的旋風分離器，風速1225ms-1范圍內(nèi)，一般可取N=34.5，風速愈大，N也愈大。思考：從上式可見，氣體，入口B，氣旋圈數(shù)N

，進口氣速ui

，臨界粒徑越小旋風分離器：評價旋風分離器性能的兩個主要指標：小好，一般在5002000Pa左右旋風分離器：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℃。假設顆粒在分級器中均作自由沉降。試計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號水流速應該等于20石英的沉降速度。1號碼分級器的水流速：校核：，近似認為處于層流區(qū)。在1號中能夠被分離出來的方鉛礦的最小直徑為：所以，在1號分級器中得到純方鉛礦的粒度范圍為：50.4~100μm（該值也可由水流速度反算）2號分級器中的水流速：在該速度下能被2號中沉降下來的最小石英粒子：因此，在2號中，方鉛礦20~50.4μm；石英39.7~100μm；在3號中能被截下的是20~39.7μm的石英。3.3過濾3.3.1概述3.3.2過濾基本方程3.3.3過濾常數(shù)的測定3.3.4濾餅洗滌3.3.5過濾設備及過濾計算離心分離3.3過濾3.3.1概述

這種過濾是在過濾介質(zhì)內(nèi)部進行的，介質(zhì)表面無濾餅形成。過濾用的介質(zhì)為粒狀床層或素燒（不上釉的）陶瓷筒或板。此法適用于從液體中除去很小量的固體微粒，例如飲用水的凈化。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懸浮液中所含顆粒較多時，常用濾布、濾網(wǎng)做過濾介質(zhì)進行過濾，在濾餅形成以后，濾餅層成為主要的過濾介質(zhì)，過濾阻力隨著濾餅層的加厚而漸增，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、毛細管力重力、壓力、離心力濾漿濾餅過濾介質(zhì)濾液濾餅過濾深層過濾濾漿濾餅過濾介質(zhì)濾液濾餅過濾過濾介質(zhì)多孔性介質(zhì)、耐腐蝕、耐熱并具有足夠的機械強度。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。濾餅的壓縮性顆粒形狀和之間的空隙隨過濾進行而變化為可壓縮濾餅，顆粒為剛性，單位厚度床層阻力恒定為不可壓縮濾餅助濾劑是顆粒細小、粒度分布范圍較窄、堅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。可改善原濾餅的可壓縮性和過于致密的缺點。3.3.2過濾基本方程過濾基本方程—濾液量V/m3～過濾時間/s的關(guān)系----即為流速，單位時間內(nèi)通過單位過濾面積的濾液體積，m/s過濾速度u

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

A------濾液量V～過濾時間的關(guān)系（1）過濾基本方程的推導原型真實速度

u△p1無法用已有物理公式描述等效與簡化簡化模型(a)細管長度le與床層高度L成正比(b)細管的內(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。濾餅內(nèi)，雷諾數(shù)很小，屬層流流動，——哈根-泊謖葉方程由質(zhì)量守恒得：濾餅截面積濾餅體積濾餅的比表面積顆粒的比表面積△p2△p1u思考：影響過濾阻力的因素有哪些？影響過濾速度的因素有哪些？

設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c（m3濾餅/m3濾液），則令濾餅濾液1c思考：濾餅中全是固體物嗎？壓縮指數(shù)0<s<1（可壓縮濾餅）s=0（不可壓縮濾餅）------濾液量V～過濾時間的關(guān)系——過濾基本方程過濾常數(shù)，由實驗測定△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V～過濾時間的關(guān)系影響K的因素：影響qe或Ve

的因素：濾餅性質(zhì)（s、、a）濾漿性質(zhì)（c、）推動力（p）過濾介質(zhì)的性質(zhì)（孔的結(jié)構(gòu)、、r0、厚度）

△pu——濾液量V～過濾時間的關(guān)系（2）恒壓過濾

△pu表觀速度特點：

K為常數(shù)

積分得：

或若過濾介質(zhì)阻力可忽略不計，則

或，過濾速度愈來愈小。恒壓過濾方程——濾液量V～過濾時間的關(guān)系（3）過濾常數(shù)的測定恒壓時：logp~logK作圖求出壓縮指數(shù)s

/q~q圖（4）濾餅洗滌思考：洗滌阻力與哪些因素有關(guān)？與濾餅厚度、濾餅性質(zhì)、洗滌液粘度、介質(zhì)阻力有關(guān)

推動力、阻力不變洗滌速度為常數(shù)。思考：洗滌過程與過濾過程的有何異同？洗滌液量洗滌速度若推動力相同，則：洗滌速度與過濾終了速度的關(guān)系?數(shù)學模型法與因次分析方法的對比數(shù)學模型法因次分析方法對象的認識程度不同機理比較清楚機理不清、輸出與輸出處理方法不同等效、簡化因次一致性原理實驗目的不同確定參數(shù)確定數(shù)學關(guān)系參數(shù)意義不同物理意義/K數(shù)字關(guān)系/a方程物理方程準數(shù)方程（5）過濾設備及過濾計算過濾設備

以壓力差為推動力：如板框壓濾機、葉濾機、回轉(zhuǎn)真空過濾機等；以離心力為推動力：如各種離心機。1)、板框壓濾機濾框、濾板結(jié)構(gòu)：洗板板框壓濾機框非洗板洗板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)：過濾洗滌卸渣、整理重裝思考：對板框壓濾機，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。洗板板框壓濾機框非洗板洗板濾液流出懸浮液入口屬間歇式特點：橫穿洗滌：Lw=2L，Aw=A/2洗板板框壓濾機框非洗板洗板洗滌液流出洗滌液入口生產(chǎn)能力：

操作周期：

單位時間內(nèi)獲得的濾液量或濾餅量。其中：最佳操作周期：

生產(chǎn)能力最大時的操作周期令dQ／dV=0可得：若過濾、洗滌的操作壓力相同濾液＝洗滌液w

介質(zhì)阻力忽略不計——最佳操作周期2）葉濾機屬間歇式置換洗滌：Lw=L，Aw=A濾葉一個操作循環(huán)：過濾、洗滌、卸渣、整理重裝

特點：結(jié)構(gòu)：思考：對葉濾機，下式中V、Ve、A怎么取值？一個濾葉的？還是N個的？均可。密閉加壓葉濾機操作周期：與板框機相同生產(chǎn)能力：與板框機類似最佳操作周期：與板框機相同3）轉(zhuǎn)筒真空過濾機置換洗滌：Lw=L，Aw=A屬連續(xù)式過濾、洗滌、吹松、刮渣轉(zhuǎn)筒---筒的側(cè)壁上覆蓋有金屬網(wǎng)，長、徑之比約為1/22，濾布---蒙在筒外壁上。分配頭---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3040%轉(zhuǎn)速為0.1至23（轉(zhuǎn)/分）

一個操作循環(huán)：特點：結(jié)構(gòu)：

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、洗水罐及鼓風機穩(wěn)定罐相連通，當孔與凹槽相遇，則轉(zhuǎn)筒表面與孔相連接的某段就與相應的罐接通其中：操作周期：生產(chǎn)能力：

轉(zhuǎn)筒真空過濾機在一個操作周期內(nèi)，只有部分面積進行過濾,也可轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)筒的全部面積在部分時間內(nèi)進行過濾。

浸沒分數(shù)（轉(zhuǎn)筒浸入面積占全部轉(zhuǎn)筒面積的分率）若介質(zhì)阻力忽略不計，則

可見：但這類方法受到一定的限制

例題3-4

某板框過濾機有5個濾框,框的尺寸為63563525mm。過濾操作在20℃、恒定壓差下進行，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=0.08m3/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。問轉(zhuǎn)鼓每分鐘多少轉(zhuǎn)才能維持與板框過濾機同樣的生產(chǎn)能力？假設濾餅不可壓縮。以一個框為基準進行計算。濾液量

過濾面積再根據(jù)恒壓過濾方程得：K=4.2410-5m2/sqe=0.0201m3/m2【解】框全充滿所需時間？（框全充滿）改用回轉(zhuǎn)真空過濾機后，壓差不變，故K不變；濾布不變，故qe不變。K=4.2410-5m2/s，qe=0.0201m3/m2過濾面積板框：設轉(zhuǎn)筒每分鐘轉(zhuǎn)n轉(zhuǎn)，則回轉(zhuǎn)真空過濾機生產(chǎn)能力回轉(zhuǎn)真空過濾機：轉(zhuǎn)鼓每分鐘多少轉(zhuǎn)才能維持與板框過濾機同樣的生產(chǎn)能力？3.4離心分離3.4離心分離

利用離心力分離非均相混合物。其設備除前述的旋風（液）分離器外，還有離心機。旋風(液)分離器利用混合物中不同成分所受離心力Fr不同——Fr源自物料以切線方向進入設備離心機——Fr源自設備本身旋轉(zhuǎn)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)鼓直徑、轉(zhuǎn)速，則Fr，分離效果離心機的分離因數(shù)KC

其產(chǎn)生的離心加速度與重力加速度之比常速（KC

<3000）高速（3000<KC

<50000

）超速（KC>500000

）（1）過濾式離心機（2）沉降式離心機（3）分離式離心機轉(zhuǎn)鼓真空過濾機優(yōu)點：自動化程度高，勞動強度小，濾餅厚度可自由調(diào)節(jié)，便于在轉(zhuǎn)鼓表面預涂助濾劑后用于黏、細物料的過濾。缺點：附屬設備度，設備投資費用高，過濾推動力有限，濾餅含液量較大，常達30%。3.轉(zhuǎn)筒真空過濾機圖

三足式離心機1一支腳

2一外殼

3一轉(zhuǎn)鼓

4一電動機

5一皮帶輪圖

臥式刮刀卸料離心機1一進料管

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

活塞推料離心機1一轉(zhuǎn)鼓

2一濾網(wǎng)

3一進料管

4一濾餅5一活塞推進器6一進

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3.5.1流態(tài)化3.5.2流化床的兩種形態(tài)3.5.3流化床的主要特性3.5固體流態(tài)化固體流態(tài)化：將大量固體顆粒懸浮于運動的流體之中，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)稱為固體流態(tài)化。顆粒表面全部暴露湍動劇烈的流體中，強化傳熱、傳質(zhì)和化學反應，得到廣泛應用。缺點是動力消耗大，設備易磨損，顆粒易碎。固體流態(tài)化運用在粉粒狀物料的輸送、混合、加熱或冷卻、干燥、吸附、煅燒和氣固反應等過程中。3.5.1基本概念此時流體的真正速度u<顆粒的沉降速度u0此時u=u0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此時u>u0（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的真實速度小于顆粒的沉降速度，則顆?；旧媳３朱o止不動，顆粒層為固定床。（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。（b）流化床（c）氣力輸送3.5.2流化床的兩種形態(tài)床內(nèi)顆粒的分散狀態(tài)和擾動程度平緩地加大，床層的上界面較為清晰。

（1）散式流化床：兩相密度差小的系統(tǒng)趨于散式流態(tài)化--液固體系（2）聚式流化床：氣固體系乳化相（連續(xù)相、密相）空隙小固體濃度大的氣固均勻混合物氣泡相（稀相）夾帶著少量固體顆粒以氣泡的形式通過床層的不連續(xù)相。兩種不正?，F(xiàn)象騰涌現(xiàn)象溝流現(xiàn)象散式流化床：液固體系聚式流化床：氣固體系騰涌：高徑比太大或氣速過高，形成大氣泡推動顆粒層溝流：更易發(fā)生在大直徑床中，氣體短路。騰通與溝流都會使氣—固兩相接觸不充分、不均勻、流化質(zhì)量不高，使傳熱、傳質(zhì)和化學反應效率下降。在設計和操作流化床時應避免其發(fā)生。聚式流化床的不正?，F(xiàn)象3.5.3流化床的主要特性液體樣特性：

恒定的壓力損失：床層顆粒質(zhì)量不變床內(nèi)流體質(zhì)量變又整個床層受力平衡，即合