化工原理第三章第一节2014

1、序号班级实验小组实验名称日期1轻化1201 第1组流体力学综合实验周六上午第11周（11.15）2轻化1201第2组柏努力方程仪实验3轻化1202,第1组传热综合实验4轻化1201，第2组流体力学综合实验周六下午第11周（11.15）5轻化1201，第1组柏努力方程仪实验6轻化1202，第2组传热综合实验7轻化1202第1组流体力学综合实验周日上午第11周（11.16）8轻化1202第2组柏努力方程仪实验9轻化1201,第1组传热综合实验10轻化1202，第2组流体力学综合实验周日下午第11周（11.16）11轻化1202，第1组柏努力方程仪实验12轻化1201，第2组传热综合实验13轻化12

2、03第1组流体力学综合实验周六上午第12周（11.22）14轻化1203第2组柏努力方程仪实验15轻化1204,第1组传热综合实验16轻化1203，第2组流体力学综合实验周六下午第12周（11.22）17轻化1203，第1组柏努力方程仪实验18轻化1204，第2组传热综合实验19轻化1204，第1组流体力学综合实验周日上午第12周（11.23）20轻化1204，第2组柏努力方程仪实验21轻化1203，第1组传热综合实验22轻化1204，第2组流体力学综合实验周日下午第12周（11.23）23轻化1204，第1组柏努力方程仪实验24轻化1203，第2组传热综合实验地点：实训中心3楼C区关于报名参

3、加2014年华北地区化工原理竞赛的通知 为在华北地区高校营造良好的学习化工原理课程的氛围，加强对学生创新能力、工程能力和团队协作意识的培养，为学生提供展示自我的机会，促进校际交流，拟定于2014年12月举办华北地区高校化工原理竞赛。本次竞赛由化工教学指导委员会责任校天津大学主办。 这次竞赛邀请河北省、天津市高校参加，面向学习过化工原理课程的在校本科生，本次比赛主要为笔试，内容涵盖化工原理理论部分与实验部分。竞赛命题范围包括：流体流动、流体输送机械、传热、吸收、蒸馏（含塔设备）、干燥。 竞赛设立一等、二等、三等奖若干名，优秀指导教师若干名并向获奖者颁发获奖荣誉证书。 报名截止时间为2014年11

4、月10日。第三章 非均相物系分离非均相分离气固液固重力沉降离心沉降过滤气液液液除沫器分层器过滤：在外力作用下，使悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固、液分离的操作。实现过滤操作的外力: 可以是重力，压差或惯性离心力，在化工生产过程中应用最多的是以压强差为推动力的过滤。一过滤操作的原理滤液过滤介质滤饼滤浆第二节 过 滤架桥现象 固体颗粒成饼层状沉积于过滤介质表面，在过滤介质表面形成滤饼。 二、过滤方式：饼层过滤和深层过滤1.饼层过滤 在饼层过滤中，真正发挥截留颗粒作用的主要是滤饼层而不是过滤介质。特点： 在饼层过滤过程中，滤饼会不断增厚。过滤的阻力随之增加，在推

5、动力不变下，过滤速度会愈来愈小。悬浮液中的颗粒直径小于床层孔道直径。过滤介质较厚,介质内流道曲折。2. 深床过滤悬浮液滤液过滤介质过滤介质表面不生成滤饼。整个过滤过程中过滤阻力不变。适于处理颗粒含量很小的悬浮液。 膜过滤作为一种新型的过滤技术近年来发展很快,膜过滤是利用膜孔隙的选择透过性进行两相分离的技术,以膜两侧的流体压差为推动力,使溶剂,无机离子,小分子等透过膜,而截留微粒及大分子.膜过滤又分为微滤和超滤,微滤截留0.5-50m的颗粒,超滤截留0.05-10m的颗粒,而常规过滤截流50m以上的微粒.3.膜过滤织物介质(又称滤布)： 指由棉、毛、丝、麻等天然纤维及合成纤维制成的织物，以及由玻

6、璃丝、金属丝等织成的网。堆积介质： 由各种固体颗粒(砂、木炭、石棉、硅藻土)或非编织纤维等堆积而成，多用于深床过滤中。多孔固体介质： 具有很多微细孔道的固体材料，如多孔陶瓷、多孔塑料及多孔金属制成的管或板，能截拦13m的微细颗粒。多孔膜： 用于膜过滤的各种有机高分子膜和无机材料膜。1. 性能要求a.多孔性;b.物化性能稳定,耐热,耐化学腐蚀;c.足够的机械强度,使用寿命长;d.价格便宜.三.过滤介质2. 过滤介质的种类 不可压缩滤饼: 颗粒坚硬，则当滤饼两侧的压强差增大时，颗粒的形状和颗粒间的空隙不会发生明显变化，这类滤饼称为不可压缩滤饼。 可压缩滤饼 颗粒刚性差，滤饼中的固体颗粒受压会发生变

7、形，这种滤饼为可压缩滤饼。四滤饼的压缩性和助滤剂助滤剂：是某种质地坚硬而能形成疏松饼层的固体颗粒或纤维状物质，将其混入悬浮液或预涂于过滤介质上，可以改善饼层的性能，使滤液得以畅流。加入方式：预涂法直接混合法（1）化学稳定性，不与悬浮液发生化学反应，不溶于液相中。 (2) 过滤压强差范围内,具有不可压缩性.对助滤剂的基本要求：一. 滤液通过饼层的流动特点（1）非定态过程（2）滞流流动第二节 过滤基本方程式二.基本概念1.孔隙率:单位体积床层的空隙体积,以表示。 过滤基本方程式：某一时刻下过滤速度与过滤推动力、阻力关系的方程式。 例如,2m3滤饼的孔隙体积为1.2m3,孔隙率是多少?直径为 0.3

8、mm的球形颗粒,比表面又是多少?2. 比表面:单位体积颗粒所具有的表面积，以a表示。3. 过滤速度:单位时间通过单位过滤面积的滤液量,以u表示(m/s)4. 过滤速率:单位时间获得的滤液体积称为过滤速率，单位为m3/s三.过滤速率及速度方程式滤饼与过滤介质两侧压差滤饼阻力R=rL过滤介质阻力Rm=rLe虚拟滤饼厚度滤饼比阻，反映了颗粒及颗粒床层的特性过滤过程中的物料衡算问题:按体积计算: 滤浆体积=滤液体积+滤饼体积滤浆中液相体积=滤液体积+滤饼中液相体积（孔隙体积） 滤浆中固相体积=滤饼中固相体积按质量计算: 滤浆质量=滤液质量+滤饼质量滤浆中液相质量=滤液质量+滤饼中液相质量 滤浆中固相质

9、量=滤饼中固相质量例1.直径为0.1mm的球形颗粒状物质悬浮于水中,用过滤方法予以分离,过滤中形成不可压缩滤饼,其孔隙率0.6,求滤饼的比阻r,又知此悬浮液中固相所占的体积分率为10%,求每平方米过滤面积上获得0.5m3滤液时的滤饼阻力R。解:(1)比阻rr=1.333*1010 1/m2(2)滤饼阻力R 由:R=rL 滤液体积+滤饼中水的体积=料浆中水的体积滤液体积=0.5m3 滤饼中水的体积=1*L*=0.6L 料浆中水的体积=料浆体积*液相体积分率=(0.5+1*L)*(1-10%)带入计算,有:L=0.1667m R=2.22*104 1/m 若每获得1m3滤液所形成的滤饼体积为m3，

10、则：3. 过滤基本方程式LA=V同理 ：Ve过滤介质的当量滤液体积，或称虚拟滤液体积，m3 Ve为过滤介质阻力常数，若滤饼不可压缩，则Ve为定值。 可压缩滤饼的的比阻是两侧压强差的函数， s滤饼的压缩性指数，无因次。s=01,对于不可压缩滤饼， s=0。r单位压力差下滤饼的比阻，1/(m2Pas) ；过滤基本方程式适用于可压缩滤饼及不可压缩滤饼。 典型物料的压缩指数 物料硅藻土碳酸钙太白(絮凝)高岭土滑石粘土硫酸锌氢氧化铝s0.010.190.270.330.510.560.60.690.9就加速过滤过程而言，可采取如下途径：1. 减小滤饼阻力（1）改变悬浮液中颗粒的聚集状态（2）改变滤饼结构

11、（3）采用机械的、水力的或电场人为地干扰（或限制）滤饼的增厚。2. 减小滤液流动阻力 适当提高悬浮液温度以降低滤液粘度。3. 提高压差4. 增加过滤面积四. 强化过滤的途径第三节 恒压过滤 恒压过滤：在恒定压强差下进行的过滤操作。 恒压过滤时，滤饼不断变厚致使阻力逐渐增加。但推动力P恒定，过滤速率逐渐变小。 令k表征过滤物料特性的常数，（m4/N.s）。 积分得 ：边界条件为： 过滤时间(+e) 滤液体积(V+Ve) 0 e 0Ve e+e VeV+Ve或 ：积分两式：两式相加，得：恒压过滤时，滤液体积与过滤时间的关系为抛物线 当介质阻力可以忽略时，Ve=0，e=0，过滤方程式则变为： 令令

12、K=2kP1-s恒压过滤方程式K 过滤常数 由物料特性及过滤压强差所决定 ，m2/s e和qe 介质常数 反映过滤介质阻力大小 ，s及m3/m2 当介质阻力可以忽略时，恒压过滤方程式图中曲线Ob段表示实际的过滤时间与实际的滤液体积V之间的关系，而OeO段则表示与介质阻力相对应的虚拟过滤时间e与虚拟滤液体积Ve之间的关系。 + eV+ VeVVV+ Ve+ eeOeObVe例.在9.81*103Pa的恒定压差下过滤某水悬浮液,已知当每平方米过滤面积上获得1m3滤液时,此时滤饼的厚度为0.33m,并已知此滤饼比阻为1.33*1010 1/m2(滤饼不可压缩),水的粘度=1.010-3 Pas,过滤

13、介质阻力可忽略。求: (1)每平方米过滤面积上获得1.5m3滤液所需的过滤时间;(2)若将此过滤时间延长一倍,可再得滤液多少?解: (1)由于介质的阻力可忽略,则恒压过滤方程变为:V 2=KA2 或q2=K 单位面积上所得的滤液量:由滤饼不可压缩,故代入可得:K=4.42*10-3m2/s所以(2)过滤时间加倍时增加的滤液量过滤时间加倍,实际过滤时间为则增加的滤液量即每平方米过滤面积上可再得0.62m2 滤液.第四节 恒速过滤和先恒速后恒压的过滤一、恒速过滤恒速过滤时的过滤速度为： 不可压缩滤饼二.先恒速后恒压的操作实际过滤操作中多采用先恒速后恒压的复合式操作方式。 滤浆滤液恒压阶段： 积分: V-VR及-R分别为转入恒压操作后所获得的滤液体积及所经历的过滤时间。恒压阶段的过滤方程。 四、过滤常数的测定 1、恒压下K、qe、e的测定 由恒压过滤方程 对于一定恒压下过滤的悬浮液，测出延续的时间及滤液的累计量q（按单位面积计）的数据，然后算出一系列的与q的对应值。q0000然后在直角坐标纸上从/q为纵坐标，以q为横坐标进行标绘，可得到一斜率为2/K，截距为2qe /K的直线。求得/q斜率2