化工原理課件非均相物系分離全

化工原理課件非均相物系分離全第1頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一3.1概述3.1.1混合物的分類混合物均相混合物（均相物系）非均相混合物（非均相物系）物系內(nèi)部各處組成均勻且不存在相界面物系內(nèi)部有隔開兩相的界面存在且界面兩側(cè)的物料性質(zhì)截然不同例如：溶液及混合氣體例如：含塵氣體、懸浮液等第2頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一非均相物系分散相（分散物質(zhì)）：處于分散狀態(tài)的物質(zhì),如固體顆粒、液滴、氣泡連續(xù)相（分散介質(zhì)）：包圍著分散物質(zhì)而處于連續(xù)狀態(tài)的物質(zhì)第3頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一3.1.2非均相物系的分類根據(jù)連續(xù)相的狀態(tài)分：液態(tài)非均相物系：固、液、氣分散在液相中。懸浮液、乳濁液、泡沫液氣態(tài)非均相物系：固、液分散在氣相中。含塵氣體、含霧氣體第4頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一3.1.3非均相物系的分離目的

回收有用的分散相凈化連續(xù)相環(huán)境保護(hù)的需要第5頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一3.1.4非均相物系的分離方法1、沉降：顆粒相對于流體運動。重力沉降離心沉降2、過濾：流體相對于固體顆粒床層運動。重力過濾加壓過濾真空過濾離心過濾第6頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一3.2.2顆粒床的特性由顆粒堆積而成的顆粒層稱為顆粒床層。第7頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一1、床層的空隙率

單位體積床層所具有的空隙體積(m3/m3)。

空隙率通過實驗測得一般亂堆床層的空隙率大致在0.47~0.70之間第8頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一2、床層的比表面積

單位體積床層所具有的顆粒的表面積稱為床層的比表面積。

ab=(1-ε)aab—床層比表面積；a—顆粒的比表面積；ε—床層空隙率。第9頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一3.3顆粒的沉降3.3.1重力沉降3.3.2

重力沉降分離設(shè)備3.3.3

離心沉降3.3.4

離心沉降設(shè)備第10頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一3.3.1重力沉降1、球形顆粒的自由沉降與干擾沉降自由沉降:顆粒在流體中沉降時，不受其它顆?；蚱鞅诘挠绊?。

干擾沉降以下討論自由沉降過程。第11頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一2、球形顆粒的自由沉降速度設(shè)直徑為dp、密度為ρp的光滑球形顆粒在密度為ρ，粘度為μ的靜止流體中作自由沉降。顆粒受力：FbFgFd重力浮力阻力u↑則Fd↑第12頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)牛頓第二定律可知↑↓↑上式稱為重力沉降速度基本方程式。

第13頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一3、沉降速度實用公式因次分析曳力系數(shù)ξ與ReP的關(guān)系：(1)圓球(2)圓盤(3)圓柱10-410-310-210-11.01010210310410510610-11.010102103105RePξ

(1)

(2)

(3)第14頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一①層流區(qū)（Stokes定律區(qū)，Re0<2）

②過渡區(qū)（Allen定律區(qū)，2<Re0<1000）

③湍流區(qū)（Newton定律區(qū)，1000<Re0<2×105）第15頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一4、強(qiáng)化重力沉降的方法增加顆粒的直徑，加凝聚劑、助附著劑減小流體的密度、粘度ρ↓μ↓→ut↑

減μ——對于液體μ=f(T)T↑μ↓

對于氣體μ=f(T)T↓μ↓第16頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一6、沉降速度的影響因素顆粒的體積濃度顆粒的體積濃度小于0.2%時，理論計算值的偏差在1%以內(nèi)；顆粒濃度較高時便發(fā)生干擾沉降,需要根據(jù)濃度進(jìn)行修正。器壁效應(yīng)顆粒形狀的影響當(dāng)容器尺寸D遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于顆粒尺寸dp時(100倍以上)，器壁效應(yīng)可忽略，否則需加以考慮。同一種固體物質(zhì)，球形或近球形顆粒比同體積非球形顆粒的沉降快一些。實際計算時非球形顆粒的大小可用當(dāng)量直徑表示。顆粒大小的影響顆粒直徑＜0.5um時，沉降受到流體分子布朗運動的影響。第17頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一3.3.2重力沉降分離設(shè)備1、降塵室第18頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一工作原理氣體入室減速顆粒的沉降運動&隨氣體運動，合速度：拋物線沉降運動時間<氣體停留時間分離所需沉降時間θt=H/ut在室內(nèi)停留時間θ=L/u分離滿足的條件：流道面積擴(kuò)大第19頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一

說明：（1）不同直徑d的顆粒ut不同，相應(yīng)的θt不同。

d

，ut

容易除去。（2）當(dāng)某直徑的顆粒滿足θt

≤θ時，它能夠被完全（100%）地分離；當(dāng)某直徑的顆粒滿足θt＞θ時，它不是不能被分離，仍然可以被分離，只不過是不能被完全分離。第20頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一（3）能(100%)被除去的最小顆粒直徑

最低沉降速度~能被分離的最小粒徑第21頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一

（4）最大處理量（生產(chǎn)能力）

Vmax≤ut·Lb=utA0①Vmax為某一粒徑能100%被去除的最大處理量，即沉降速度ut應(yīng)按需要完全分離下來的最小顆粒計算；②Vmax與(100%去除的)d,A0有關(guān)，而與H無關(guān)。第22頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一

多層降塵室清潔氣流含塵氣流擋板隔板降塵室一般用水平隔板做成多層，間距為40～100mm。多層降塵室生產(chǎn)能力(n層水平隔板)：

VS≤(n+1)ut·Lb第23頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一〖說明〗氣流速度u不應(yīng)太高，以免干擾顆粒的沉降或把已經(jīng)沉降下來的顆粒重新卷起。為此，應(yīng)保證氣體流動的雷諾準(zhǔn)數(shù)處于滯流范圍之內(nèi)；降塵室結(jié)構(gòu)簡單，流動阻力小，但體積龐大，分離效率低，通常僅適用于分離直徑大于50μm的顆粒，用于過程的預(yù)除塵。多層降塵室雖能分離細(xì)小的顆粒，并節(jié)省地面，但出灰麻煩。

第24頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一（1）一球形石英顆粒，在空氣中按斯托克斯定律沉降，若空氣溫度由20℃升至50℃，則其沉降速度將

。（2）在除去某粒徑的顆粒時，若降塵室的高度增加一倍，則沉降時間

，氣流速度

，生產(chǎn)能力

。

課堂練習(xí)（3）在滯流（層流）區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的

次方成正比；在湍流區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的

次方成正比。第25頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一【例】采用降塵室回收常壓爐氣中所含球形固體顆粒。降塵室底面積為10㎡，寬和高均為2m。操作條件下氣體密度為0.75kg/m3，粘度為2.610-5Pas，顆粒密度為3000kg/m3。降塵室的生產(chǎn)能力為3m3/s。試求：（1）理論上可完全回收的最小顆粒直徑；（2）粒徑為40m的顆粒的回收百分率；（3）如將降塵室改為多層以完全回收10m的顆粒，在原降塵室內(nèi)需設(shè)置多少層水平隔板及板間距。第26頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一解：（1）理論上可完全回收的最小顆粒直徑在降塵室中能完全被分離出的最小顆粒的沉降速度為假設(shè)沉降在層流區(qū)，用Stokes公式求最小顆粒直徑第27頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一核算沉降流型假設(shè)成立，求得的最小粒徑有效。（2）粒徑為40m的顆粒的回收百分率假設(shè)顆粒在爐氣中的分布是均勻的，則在氣體的停留時間內(nèi)顆粒沉降的高度與降塵室的高度之比即為該尺寸顆粒被分離下來的分率。第28頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一由于各種尺寸的顆粒在降塵室內(nèi)的停留時間均相同，故40m的顆粒的回收率也可用其沉降速度ut’與69.1m的顆粒的沉降速度ut之比來確定，在層流區(qū)（3）需設(shè)置水平隔板層數(shù)及板間距由上面計算可知，10m的顆粒的沉降必在層流區(qū)，可用stokes公式計算沉降速度第29頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一需設(shè)置水平隔板層數(shù)板間距核算氣體在多層降塵室內(nèi)的流型：若忽略隔板厚度所占的空間，則氣體的流速為第30頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一即氣體在降塵室的流動為層流，設(shè)計合理。第31頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一3.3.3離心沉降離心沉降：依靠慣性離心力的作用從而實現(xiàn)沉降的過程。離心沉降效率較重力沉降效率高。對于兩相密度差較小或顆粒粒徑較小的情況，應(yīng)采用離心分離。

第32頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一1、離心沉降速度流體作圓周運動時，形成慣性離心力場。當(dāng)顆粒在距中心r處旋轉(zhuǎn)時，其切向速度uT，徑向速度ur。慣性離心力場強(qiáng)度：

uT2/r軌跡：逐漸擴(kuò)大的螺旋線r1r2ArCBuruuT顆粒在旋轉(zhuǎn)流體中的運動第33頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一uTurrFcFbFDdp，p的球形顆粒受力分析：離心力向心力阻力（方向向外）（方向向內(nèi)）（方向向內(nèi)）第34頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一當(dāng)三個力達(dá)到平衡時：Fc-Fb-FD=0第35頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一2、離心沉降速度與重力沉降速度的比較

表達(dá)式：重力沉降速度公式中的重力加速度改為離心加速度數(shù)值：1）重力沉降速度基本上為定值2）離心沉降速度為絕對速度在徑向上的分量，數(shù)值隨顆粒在離心力場中的位置而變。第36頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一3、離心分離因數(shù)同一顆粒在同種介質(zhì)中的離心沉降速度與重力沉降速度的比值。第37頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一3.3.4離心沉降設(shè)備氣固

旋風(fēng)分離器液固旋液分離器第38頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一旋風(fēng)分離器

1、結(jié)構(gòu)

:主體的上部為圓筒形,下部為圓錐形,中央有一升氣管。矩形切線入口。旋風(fēng)分離器尺寸及操作原理示意圖（各部分尺寸——按比例以D為基準(zhǔn)）2、工作原理氣流旋轉(zhuǎn)向下螺旋運動到錐口向上螺旋運動（氣芯）頂部中央排氣口第39頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一顆粒器壁與氣流分離，滑落離心力第40頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一41第41頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一評價指標(biāo)總效率粒級效率分離效果壓強(qiáng)降臨界直徑分離效率3、旋風(fēng)分離器的性能第42頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一1）臨界粒徑定義：理論上在旋風(fēng)分離器中能被完全分離下來的最小顆粒。計算公式的推導(dǎo)：第43頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一假設(shè)：（1）氣流嚴(yán)格按螺旋形路線作等速運動，其切向速度等于進(jìn)口氣速ui；（2）顆粒向器壁沉降時，必須穿過厚度等于進(jìn)氣寬度B的氣流層，方能達(dá)到器壁而被分離；（3）顆粒的流動類型為滯流。Stokes公式可用，旋轉(zhuǎn)半徑取rm（平均旋轉(zhuǎn)半徑）顆粒沉降速度第44頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一〖說明〗D↑或B=D/4↑，則dC↑，η↓

設(shè)備尺寸（直徑、進(jìn)氣口寬度）不能太大，以維持較高的分離效率。

多級旋風(fēng)分離器V↑或

ui↑，則dC↓，η↑

B一定時，提高氣流量或提高進(jìn)口氣速，可提高分離效率，但進(jìn)口阻力增加，同時湍流狀況增大，易帶起灰塵，所以一般不采用此法。當(dāng)氣體處理量大時，使用若干小尺寸旋風(fēng)分離器并聯(lián)使用。對于標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器，一般取Ｎ＝５

第45頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一第46頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一

課堂練習(xí)（1）沉降操作是指在某種

中利用分散相和連續(xù)相之間的

差異，使之發(fā)生相對運動而實現(xiàn)分離的操作過程。沉降過程有

沉降和

沉降兩種方式。（2）旋風(fēng)分離器性能的好壞，主要以

來衡量。

越小，說明分離性能越好。第47頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一3.4過濾3.4.1

過濾的基本概念3.4.2

過濾基本方程式3.4.3

過濾設(shè)備3.4.4

過濾計算第48頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一1、過濾操作3.4.1過濾的基本概念以某種多孔物質(zhì)為介質(zhì)，在外力的作用下，使懸浮液中的液體通過介質(zhì)的孔道，固體顆粒被截留在介質(zhì)上，從而實現(xiàn)固/液分離的操作。過程推動力：重力；壓力(差)；離心力操作目的：獲得固體或清凈的液體洗滌——回收濾餅中殘存的濾液或除去其雜質(zhì)第49頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一2、過濾方式（1）濾餅過濾：固體沉積物在介質(zhì)表面堆積、架橋而形成濾餅層。濾餅層是有效過濾層。適用于：處理固體含量較高的混懸液。第50頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一（2）深層過濾：過濾介質(zhì)是較厚的粒狀介質(zhì)的床層，過濾時懸浮液中的顆粒沉積在床層內(nèi)部的孔道壁面上，而不形成濾餅。適用于：生產(chǎn)量大而懸浮顆粒粒徑小、含量微或是粘軟的絮狀物。第51頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一3、過濾介質(zhì)

——支撐濾餅或截留顆粒，使濾液通過。要求：1）多孔性，孔道大小合適（既對流體的阻力小，又能截住要分離的顆粒）；2）具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；3）化學(xué)穩(wěn)定性好（耐腐蝕、耐熱、抗老化）；4）價格便宜。第52頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一

過濾介質(zhì)種類：①織物介質(zhì)

—濾布(織物、網(wǎng))，截留的粒徑5μm以上，工業(yè)應(yīng)用廣泛②多孔固體介質(zhì)—具有微細(xì)孔道的固體，截留粒徑1～3μm的微細(xì)粒子③堆積介質(zhì)—固體顆?；蚶w維等堆積，適用于深層過濾④微孔膜—由高分子材料制成的薄膜狀多孔介質(zhì)。適用于濾除0.02～10μm的混懸微粒。第53頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一4、濾餅的壓縮性和助濾劑（1）濾餅的壓縮性濾餅不可壓縮濾餅:可壓縮濾餅:顆粒有一定的剛性，所形成的濾餅并不因所受的壓力差而變形。顆粒較軟，所形成的濾餅在壓差的作用下變形，使濾餅中的流動通道變小，阻力增大。第54頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一（2）助濾劑助濾劑—具有一定剛性的顆粒或纖維狀的固體。加入助濾劑可減少可壓縮濾餅的流動阻力。加入方法預(yù)涂用助濾劑配成懸浮液，在正式過濾前用它進(jìn)行過濾，在過濾介質(zhì)上形成一層由助濾劑組成的濾餅。將助濾劑混在濾漿中一起過濾預(yù)混第55頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一1、顆粒床層的物理模型與基本參數(shù)顆粒床層一組平行細(xì)管—流體通道①細(xì)管內(nèi)表面=床層顆粒的全部表面②細(xì)管的總體積=床層空隙體積3.4.2過濾基本方程式合理簡化本質(zhì)近似第56頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一基本參數(shù)①空隙率：床層的空隙體積/床層的總體積②比表面積a：顆粒表面積/顆粒體積③孔道(細(xì)管)平均長度l：

床層厚度L第57頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一④孔道(細(xì)管)當(dāng)量直徑de：第58頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一2、過濾速度及其表達(dá)

1）定義A—濾餅層總截面積；—過濾時間；V—濾液體積第59頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一濾液流速u1:u1與u的關(guān)系第60頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一因此，過濾速度①恒壓降速:l(L)，如pc不變，則u②恒速升壓:l(L)，如u不變，則pc說明：第61頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一3）濾餅的阻力對不可壓縮濾餅，其形狀、大小不變，故ε、a為常數(shù)，則式中：R－濾餅的阻力，1/m

r－濾餅的比阻，1/m2推動力阻力第62頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一過濾推動力：促成濾液流動的因素，即壓強(qiáng)差ΔpC過濾阻力：μrL=μR濾液本身的粘性：μ濾餅阻力：R=rL第63頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一4）過濾介質(zhì)的阻力濾餅壓降過濾介質(zhì)壓降相應(yīng)的總阻力也等于兩層阻力之和。設(shè)想過濾介質(zhì)相當(dāng)于厚度為Le的一層濾餅則過濾介質(zhì)阻力為總推動力Le—過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾餅厚度總阻力＝

μR＋μRm＝μrL＋μrLe第64頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一過濾截面積不變，則以整個截面積計算的濾液通過濾餅層和過濾介質(zhì)的速度相等，即當(dāng)量濾餅層厚度，m

上式表明：可用濾液通過串聯(lián)的濾餅與濾布的總壓強(qiáng)降表示過濾推動力，用兩層的阻力之和表示總阻力。第65頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一

5）過濾基本方程式υ

V=AL系數(shù)：υ—獲取單位體積濾液所得濾餅體積Ve—當(dāng)量濾液體積，與Le對應(yīng)的濾液體積若每獲得1m3濾液形成的濾餅體積為vm3，則每獲得Vm3濾液形成的濾餅體積為vVm3第66頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一不可壓縮濾餅:其中濾餅的壓縮指數(shù)s=0~1，對于不可壓縮濾餅s=0可壓縮濾餅:r是壓強(qiáng)差的函數(shù)，可表示為——過濾基本方程式第67頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一3、恒壓過濾方程式

υ、r’、與時間無關(guān),Ve、A、p常數(shù)第68頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一與過濾介質(zhì)阻力相對應(yīng)的虛擬濾液體積為Ve，假定需要過濾時間為θe，此階段實際獲得濾液V=0，則上式簡化為積分限：時間0～θe，體積：0～Ve（1）第69頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一在有效過濾階段，Ve、θe為常數(shù)，積分積分限：時間θe～θe＋θ，體積：Ve～Ve＋V（1）和（2）相加得——恒壓過濾方程式，表明恒壓過濾時濾液體積與過濾時間的關(guān)系為一拋物線。（2）第70頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一總結(jié)：恒壓過濾方程式以絕對濾液量為基準(zhǔn)以相對濾液量為基準(zhǔn)(V+Ve)2=KA2(θ＋θe)V2+2VeV

=KA2θVe2=KA2θe(q+qe)2=K(θ＋θe)q2+2qeq

=Kθqe2=Kθe過濾介質(zhì)阻力忽略V2=KA2θq2=KθK—過濾常數(shù)，由物料特性和過濾壓強(qiáng)差決定；qe、θe—介質(zhì)常數(shù)，反映過濾介質(zhì)阻力的大小第71頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一對于不可壓縮濾餅對于不可壓縮濾餅進(jìn)行恒速過濾時，其操作壓強(qiáng)差隨過濾時間成直線增高。因此，可采用先恒速后恒壓的復(fù)合式操作。第72頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一原理一過濾方程同除以Kq/q~q作圖，直線斜率=1/K，截距=2qe/K恒壓過濾下連續(xù)測定，q5、過濾常數(shù)的實驗測定

（1）恒壓下K、qe、θ

e的測定

第73頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一對過濾方程進(jìn)行微分微分用增量代替連續(xù)測定，q算出一系列及對應(yīng)q/q~q作圖，直線斜率=2/K，截距=2qe/K原理二第74頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一（2）壓縮性指數(shù)s的測定

原理兩邊取對數(shù)：對一定物料k、s為常數(shù)，故此式表明lgK與lg△p為直線關(guān)系，其斜率為(1-s)，截距為lg(2k)。因此在不同壓強(qiáng)差下進(jìn)行恒壓過濾，測得對應(yīng)的K值，即可根據(jù)上式通過作圖法或最小二乘法求出s。第75頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一（1）恒壓過濾時，濾漿溫度降低，則濾液粘度

，過濾速率

。

（2）恒壓過濾操作，一個周期中，過濾時間為τ，獲濾液量為V，現(xiàn)將過濾壓差增加一倍，其他條件不變，則過濾時間變?yōu)?/p>

。（設(shè)濾餅不可壓縮且介質(zhì)阻力不計）

課堂練習(xí)第76頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一（4）已知q為單位過濾面積所得濾液體積V/S，qe為Ve/S，Ve為過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積（濾液體積為Ve時所形成的濾餅層的阻力等于過濾介質(zhì)的阻力），在恒定過濾時，測得，過濾常數(shù)K＝

，qe=

。（3）在恒壓過濾時，如過濾介質(zhì)的阻力忽略不計，且面積恒定，則所得的濾液量與過濾時間的

次方成正比，而對一定的濾液量則需要的過濾時間與過濾面積的

次方成

比。第77頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一【例】用過濾面積為0.04m2的小型板框壓濾機(jī)恒壓過濾含固體10%（質(zhì)量％）的濾漿，濾餅不可壓縮，濾餅含水量20%。過濾時間分別為0，38.2s，114.4s時的濾液量分別為0，0.004m3，0.008m3。若在相同條件下處理濾漿10t/h。需要多大的過濾面積？濾液密度為1000kg/m3。

第78頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一解：將已知條件代入得解得第79頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一10噸懸浮液中含液體：10×1000（1-0.1）/1000=9m39m3的液體有一部分滯留在濾餅中，設(shè)滯留在濾餅中的液體x噸計算得x=0.25t=0.25m3因此，濾液量V為V=9-0.25=8.75m3第80頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一將恒壓過濾方程

變形為第81頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一操作方式壓濾機(jī)吸濾機(jī)離心過濾機(jī)間歇過濾機(jī)連續(xù)過濾機(jī)壓強(qiáng)差3.4.3

過濾設(shè)備常用：板框過濾機(jī)、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)第82頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一1、板框過濾機(jī)

最普遍使用的一種過濾機(jī)由許多塊濾板與濾框交替排列組合而成。第83頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一第84頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一主要工作部件:濾板（過濾板1和洗滌板3）濾框2組裝:1-2-3-2-1-2-3-2-1-2-3-2-1濾布—框的兩側(cè)第85頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一第86頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一

過濾：濾漿由總管入框框內(nèi)形成濾餅濾液穿過餅和布經(jīng)每板上旋塞排出(明流)或從板流出的濾液匯集于某總管排出(暗流)

洗滌：洗滌液由總管入板濾布濾餅濾布非洗滌板排出工作原理：第87頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一過濾過程洗滌過程1232112321第88頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一過濾階段第89頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一橫穿洗滌：洗滌面=(1/2)過濾面積洗水路徑=2倍過濾終了時過濾路徑第90頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一說明:①間歇操作——過濾、洗滌、卸渣、整理、裝合②主要優(yōu)缺點:結(jié)構(gòu)簡單、過濾面積較大、濾餅的含水量少、操作壓強(qiáng)高、適應(yīng)能力強(qiáng)。效率較低，勞動強(qiáng)度大。第91頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一代號例：BMS20/635-25B：板框壓濾機(jī)M：明流S：手動壓緊20：過濾面積，㎡635：框內(nèi)邊長，mm25：框厚，mm第92頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一洗滌液行程與濾液相同。洗滌面積=過濾面積置換洗滌：2、加壓葉濾機(jī)第93頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一第94頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一葉濾機(jī)的優(yōu)缺點

優(yōu)點：1、過濾推動力大；2、單位地面所容過濾面積大；3、濾餅洗滌充分；4、勞動強(qiáng)度較低，操作環(huán)境較好（密閉空間）。

缺點：構(gòu)造復(fù)雜，造價較高。

適用場合：固體含量少,需要產(chǎn)品主要是液體。第95頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一3、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理第96頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一第97頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一第98頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一第99頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一②當(dāng)位于水噴頭下，對應(yīng)濾餅、濾布—對應(yīng)管—

轉(zhuǎn)動盤孔——凹槽1—洗水真空管—洗水通道—洗滌③吹氣管—凹槽3—轉(zhuǎn)動盤孔—

對應(yīng)管—濾布—濾餅

—壓縮空氣通道—吹松④遇到刮刀

—卸渣⑤兩凹槽之間的空白處：沒有通道

——停工—兩區(qū)不致串通

工作過程①當(dāng)浸入濾漿中時，對應(yīng)濾布—對應(yīng)管—轉(zhuǎn)動盤孔—凹槽2—濾液真空管—濾液通道—過濾第100頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一優(yōu)點：能連續(xù)自動操作，節(jié)省人力，生產(chǎn)能力大，適用于處理大而容易過濾的料漿。缺點：附屬設(shè)備較多，投資費用高，過濾面積不大。過濾推動力有限，不能過濾高溫的懸浮液，洗滌不充分。第101頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一

3.4.4過濾計算

1、間歇過濾機(jī)的計算

1）操作周期與生產(chǎn)能力

操作周期總時間總時間過濾時間洗滌時間卸渣、清理、裝合設(shè)計和操作計算要基于C生產(chǎn)能力：一個操作周期中，單位時間(以小時計)內(nèi)得到的濾液或濾餅體積第102頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一已知K，qe，由過濾方程，F(xiàn)VFQ

2）洗滌速率和洗滌時間洗滌速率：單位時間內(nèi)通過濾餅層的洗滌液體積。影響洗滌速率的因素可根據(jù)過濾基本方程式來分析。m3濾液/hm3濾餅/h第103頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一(1)葉濾機(jī)的洗滌速率和洗滌時間——置換洗滌洗滌速率恒定濾餅厚度不變假定：洗滌液與濾液相同；洗滌p與過濾時相同第104頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一(2)板框壓濾機(jī)的洗滌速度和洗滌時間——橫穿洗滌洗滌時間第105頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一2、連續(xù)過濾機(jī)的計算1）操作周期與過濾時間

轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)，每分n周，則C=60/n—每圈用時轉(zhuǎn)筒表面浸入分?jǐn)?shù)：一個周期中任何部分表面經(jīng)歷過濾時間第106頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一【例】用26個框的BMS20/635-25板框壓濾機(jī)過濾每升水含25克顆粒的懸浮液,過濾壓力為3.39×105Pa時，測得過濾常數(shù)K=1.678×10-4m2/s,qe=0.0217m3/m2。洗滌時，水溫、壓力與過濾時相同，其體積為濾液體積的8％。輔助操作時間為15min。已知固體密度為2930kg/m3，濕濾餅密度為1930kg/m3。求板框壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力。

第107頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一解：過濾面積A=(0.635)2×2×26=21m2濾框總?cè)莘e=(0.635)2×0.025×26=0.262m3懸浮液過濾濕餅Vc濾液V干餅水25g/1L水第108頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一懸浮液中每升水含25克顆粒濾餅中各量關(guān)系解上述兩個方程式得第109頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一代入恒壓過濾方程式過濾時間對于板框壓濾機(jī)第110頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一洗滌時間生產(chǎn)能力第111頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一【例】有一轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)，轉(zhuǎn)速為2分鐘轉(zhuǎn)一周，生產(chǎn)能力為4m3/h，現(xiàn)將生產(chǎn)能力增大到5m3/h，試問轉(zhuǎn)速應(yīng)增大到多少？濾餅厚度為原來的多少倍？

第112頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一解：生產(chǎn)能力與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為

濾餅厚l與濾餅體積的關(guān)系第113頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一第三章小結(jié)第114頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一要求：1、理解均相混合物與非均相混合物的基本概念2、理解重力沉降與離心沉降的概念以及適用的范圍3、掌握沉降速度（特別是層流區(qū)）的計算4、掌握降塵室內(nèi)顆粒分離出來的條件5、理解過濾操作的基本原理、基本方程式6、掌握恒壓過濾基本方程式及應(yīng)用7、掌握過濾常數(shù)的測定8、掌握過濾設(shè)備的工作原理及計算第115頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一知識結(jié)構(gòu)圖非均相分離顆粒沉降過濾重力沉降離心沉降基本理論設(shè)備及過濾計算過濾速率基本方程式恒壓過濾方程式恒速過濾方程式間歇過濾機(jī)的計算連續(xù)過濾機(jī)的計算重力沉降速度強(qiáng)化重力沉降方法能去除的最小顆粒直徑生產(chǎn)能力第116頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一重力沉降速度u0

層流區(qū)(Stokes區(qū))

第117頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一強(qiáng)化重力沉降的方法（1）增加顆粒的直徑，加凝聚劑、助附著劑（2）減小流體的密度、粘度

減μ——對于液體T↑

對于氣體T↓第118頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一能(100%)被除去的最小顆粒直徑最大處理量（生產(chǎn)能力）第119頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一過濾基本方程式不可壓縮濾餅可壓縮濾餅第120頁，共131頁，2023年，2月20日，星期一