第三章機(jī)械分離

知識(shí)目標(biāo)：掌握沉降分離和過濾操作的基本概念和原理掌握機(jī)械分離設(shè)備的類型、結(jié)構(gòu)及相關(guān)計(jì)算能力目標(biāo)：能根據(jù)生產(chǎn)工藝要求合理選擇分離方法、設(shè)備類型及尺寸掌握過濾操作的強(qiáng)化措施第三章機(jī)械分離第三章機(jī)械分離分離

懸浮液（固-液混合物）乳濁液（液-液混合物）含塵氣體、含霧氣體（固-氣、液-氣混合物）

------沉降、過濾混合物均相混合物內(nèi)部各點(diǎn)均勻且不存在相界面，如互溶液體及氣體混合物。

3.1概述第三章流體輸送機(jī)械沉降：顆粒相對(duì)于流體而運(yùn)動(dòng)的過程稱為沉降。實(shí)現(xiàn)沉降操作的作用力可以是重力，或慣性離心力。故沉降過程有重力沉降和離心沉降兩種。3.2沉降過程自由沉降第三章流體輸送機(jī)械3.2.1重力沉降加速段極短，通常可以忽略等速段的顆粒運(yùn)動(dòng)速度稱為沉降速度，用ut表示。沉降分兩個(gè)階段：加速段、等速段ut1)重力沉降速度第三章流體輸送機(jī)械1或2滯流區(qū)/斯托克斯區(qū)過渡區(qū)、湍流區(qū)ut的計(jì)算參見教材p146如何求？(3-24)P145圖3-2ζ-Ret的關(guān)系第三章流體輸送機(jī)械2)沉降速度的計(jì)算試差法試差過程：①

設(shè)沉降處于滯流區(qū)/斯托克斯區(qū)②由滯流區(qū)計(jì)算式求ut③校核＜1、2第三章流體輸送機(jī)械3)重力沉降設(shè)備——降塵室沉降設(shè)備第三章流體輸送機(jī)械降塵室則表明，該顆粒能在降塵室中完全被除去。則表明，該顆粒剛好能完全除去。？第三章流體輸送機(jī)械100%除去的條件:降塵室生產(chǎn)能力:第三章流體輸送機(jī)械思考：如何提高生產(chǎn)能力？第三章流體輸送機(jī)械降塵室特點(diǎn)：第三章流體輸送機(jī)械增稠器（沉降槽）第三章流體輸送機(jī)械3.2、離心沉降3.2.1離心沉降速度

重力加速度(g)為常數(shù)離心加速度不是常量向心力Fb阻力FD重力Fc=mg浮力Fb阻力FD區(qū)別：第三章流體輸送機(jī)械第三章流體輸送機(jī)械離心分離因素：離心沉降的效果遠(yuǎn)高于重力沉降的分離效果。當(dāng)處理相同（氣固）混合物且沉降處于滯流區(qū)，同種顆粒：P155當(dāng)R=0.4m,uT=20m/s時(shí)，Kc=102一般Kc=5~2500第三章流體輸送機(jī)械旋風(fēng)分離器：構(gòu)造圖3-7標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器尺寸p156操作原理切向進(jìn)入速度10~25m/s，外旋、內(nèi)旋。3.2.2、離心沉降設(shè)備第三章流體輸送機(jī)械評(píng)價(jià)旋風(fēng)分離器性能的兩個(gè)主要指標(biāo)：P158圖3-9可查粒級(jí)效率分割直徑d50第三章流體輸送機(jī)械3.3、影響沉降的因素由于干擾作用，實(shí)際沉降速度小于自由沉降速度。由于壁面效應(yīng)，實(shí)際沉降速度小于自由沉降速度。干擾沉降

非球形顆粒的沉降壁面效應(yīng)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?。第三章流體輸送機(jī)械例3-1某除塵室高2m、寬2m、長(zhǎng)5m，用于礦石焙燒爐的爐氣除塵。礦塵的密度為4500kg/m3，其形狀近于圓球。操作條件下氣體流量為25000m3/h，氣體密度為0.6kg/m3、粘度為3×10-5Pas

。試求理論上能完全除去的最小礦粒直徑。

解：降塵室能完全除去的最小顆粒的沉降速度為：假定沉降在層流區(qū):

校核:第三章流體輸送機(jī)械例3-2:有一玉米淀粉水懸浮液，溫度20℃，淀粉顆粒平均直徑為15μm，淀粉顆粒吸水后的密度為1020kg，試求顆粒的沉降速度。解：假定沉降在層流區(qū)進(jìn)行

已知：查出20℃的水:校核:計(jì)算有效第三章流體輸送機(jī)械概述過濾基本方程式恒壓過濾方程式濾餅洗滌過濾設(shè)備及過濾計(jì)算

第二節(jié)過濾第三章流體輸送機(jī)械一、概述深層過濾濾漿濾餅過濾介質(zhì)濾液濾餅過濾推動(dòng)力：重力、壓力、離心力

過濾：流體相對(duì)于顆粒而運(yùn)動(dòng)的過程稱為過濾。

第三章流體輸送機(jī)械濾餅過濾濾漿濾餅過濾介質(zhì)濾液濾餅過濾過濾介質(zhì)：要求：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)中常用過濾介質(zhì)主要有：

織物介質(zhì):如棉、麻、絲、毛、合成纖維、金屬絲等編織成的濾布。多孔性固體介質(zhì):如素瓷板或管、

燒結(jié)金屬等。濾餅層起到了主要的過濾介質(zhì)的作用。第三章流體輸送機(jī)械濾漿濾餅過濾介質(zhì)濾液濾餅過濾濾餅的壓縮性：

空隙結(jié)構(gòu)易變形的濾餅為可壓縮濾餅。

助濾劑：質(zhì)地堅(jiān)硬，能形成疏松餅層的固體顆粒。（如硅藻土、碳酸鈣等）第三章流體輸送機(jī)械二、過濾基本方程式p166-170過濾過程流動(dòng)的特點(diǎn)：流體在過濾時(shí)同一截面上的流速分布很不均勻且流速較小過程不穩(wěn)定V—θ關(guān)系層流濾液(V)△p第三章流體輸送機(jī)械1、過濾基本方程的推導(dǎo)p166-170簡(jiǎn)化模型：濾餅內(nèi)，雷諾數(shù)很小，屬層流流動(dòng)，于是：第三章流體輸送機(jī)械ε：孔隙率α:比表面積m2/m3第三章流體輸送機(jī)械---單位時(shí)間內(nèi)通

過單位過濾面

積的濾液體積即過濾速度△p2△p1u表觀速度r：比阻—濾流通量比阻的含義？第三章流體輸送機(jī)械

設(shè)每獲得單位體積濾液時(shí)，被截留在過濾介質(zhì)上的濾餅體積為υ（m3濾餅/m3濾液），則

代入過濾速度表達(dá)式中：第三章流體輸送機(jī)械影響K的因素：影響qe或Ve

的因素：濾餅性質(zhì)（、a）濾漿性質(zhì)（ν、）推動(dòng)力（p）過濾介質(zhì)的性質(zhì)（孔的結(jié)構(gòu)、、r、厚度）△pu表觀速度第三章流體輸送機(jī)械比阻r:(3-44)P167ε：孔隙率α:比表面積m2/m3S:可壓縮指數(shù)S=0~1濾餅不可壓縮:S=0

υ：每獲得單位體積濾液時(shí)，被截留在過濾介質(zhì)上的濾餅體積為。濾液(V)△p第三章流體輸送機(jī)械過濾基本方程式:V：濾液量；θ：過濾時(shí)間；A：過濾面積；△p：過濾壓力差。Ve：虛擬濾液量；過濾速率：濾液(V)△p(3-53)p170虛擬濾液量(Ve)虛擬濾餅層高度p166-170第三章流體輸送機(jī)械過濾基本方程式:第三章流體輸送機(jī)械-----過濾基本方程過濾常數(shù)濾餅不可壓縮時(shí)s=0第三章流體輸送機(jī)械2、恒壓過濾方程式p170-171K為常數(shù)

積分得：

或若過濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)—恒壓過濾方程式—恒壓過濾方程式注意：V/q、θ均為累計(jì)量。(3-57)p171(3-57a)p171第三章流體輸送機(jī)械過濾過程的特點(diǎn)是什么？什么是比阻？其影響因素是什么？影響過濾速率的影響有哪些？第三章流體輸送機(jī)械寫出過濾的基本方程式寫出恒壓過濾方程式寫出過濾常數(shù)K的表達(dá)式何謂比阻p166-171第三章流體輸送機(jī)械例3-3.在100KPa的恒壓下過濾某懸浮液，溫度30℃，過濾面積為40m2，并已知濾渣的比阻為，υ值為0.05。過濾介質(zhì)的阻力忽略不計(jì)，濾渣為不可壓縮，試求：(1)要獲得10m3濾液需要多少過濾時(shí)間？(2)若僅將過濾時(shí)間延長(zhǎng)一倍，可以再獲得多少濾液？(3)若僅將過濾壓差增加一倍，同樣獲得10m3濾液時(shí)需要多少過濾時(shí)間？溫度為30℃時(shí)，濾液粘度為0.8007cp.解：（1）求過濾時(shí)間過濾介質(zhì)阻力可以忽略不計(jì)，濾渣為不可壓縮的恒壓過濾方程為：第三章流體輸送機(jī)械（2）求過濾時(shí)間延長(zhǎng)一倍時(shí)增加的濾液量

故增加的濾液量為:第三章流體輸送機(jī)械（3）求過濾壓差增加一倍，獲得10m3濾液所需時(shí)間

即過濾時(shí)間為原來的一半。

第三章流體輸送機(jī)械恒壓過濾方程式：過濾過濾介質(zhì)阻力可忽略第三章流體輸送機(jī)械四、過濾設(shè)備及過濾計(jì)算過濾設(shè)備

三、過濾常數(shù)的測(cè)定第三章流體輸送機(jī)械1、板框過濾機(jī)濾框、濾板結(jié)構(gòu)：洗板板框壓濾機(jī)框非洗板洗板濾液流出懸浮液入口1060塊不等，過濾面積約為280m2

洗滌液流出洗滌液入口一個(gè)操作循環(huán)：過濾、洗滌、卸渣、整理重裝

屬間歇式特點(diǎn)：橫穿洗滌：Lw=2LAw=(1/2)A第三章流體輸送機(jī)械屬間歇式置換洗滌：Lw=L，Aw=A2、葉濾機(jī)濾葉結(jié)構(gòu)：一個(gè)操作循環(huán)：過濾、洗滌、卸渣、整理重裝

特點(diǎn)：第三章流體輸送機(jī)械置換洗滌：Lw=L屬連續(xù)式過濾、洗滌、吹松、刮渣3、回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒---筒的側(cè)壁上覆蓋有金屬網(wǎng)，長(zhǎng)、徑之比約為1/22，濾布---蒙在筒外壁上。分配頭---轉(zhuǎn)動(dòng)盤、固定盤

構(gòu)造：一個(gè)操作循環(huán)：浸沒于濾漿中的過濾面積約占全部面積的3040%轉(zhuǎn)速為0.13（轉(zhuǎn)/分）

特點(diǎn)：第三章流體輸送機(jī)械五、濾餅的洗滌

1、洗滌目的3、洗滌速率4、洗滌時(shí)間

洗滌速率與過濾終了時(shí)的過濾速率有關(guān)，這個(gè)關(guān)系取決于濾液設(shè)備上采用的洗滌方式。2、特點(diǎn)洗滌時(shí)推動(dòng)力、阻力不變，洗滌速率為常數(shù)。單位時(shí)間內(nèi)消耗的洗滌液體積，以表示。第三章流體輸送機(jī)械洗滌速率與過濾速率(終了)間的關(guān)系

若推動(dòng)力相同:濾液與洗滌液粘度相同:板框過濾機(jī)（橫穿洗滌法）：葉濾機(jī)（置換洗滌法）：Lw=L，Aw=ALw=2L，Aw=(1/2)A第三章流體輸送機(jī)械板框過濾機(jī)(橫穿洗滌法)：葉濾機(jī)置換洗滌法：4、洗滌時(shí)間第三章流體輸送機(jī)械六、過濾機(jī)的生產(chǎn)能力

其中過濾時(shí)間：1、間歇式過濾機(jī)：其中洗滌時(shí)間：輔助時(shí)間:θD第三章流體輸送機(jī)械2、連續(xù)過濾機(jī)：（濾布阻力可以忽略時(shí)）A：過濾面積K：過濾常數(shù)Ψ：浸沒度n：轉(zhuǎn)速第三章流體輸送機(jī)械例3-4、某板框壓