化工原理第二章搅拌沉降过滤及流态化山东大学期末考试知识点复习

第二章搅拌沉降过滤及流态化一、重要公式二、主要内容联系图三、本章要点指导1．关于沉降速度的计算根据斯托克斯公式、牛顿公式、艾伦公式等计算固体颗粒的沉降速度时，必须先知道流动状态，而Rep中又包含着沉降速度ut，所以构成了试差计算。计算时，先假设流动状态，选公式计算出沉降速度ut，然后再计算出Rep检验流动状态是否与假设相同。如果相同则计算正确；如果不同，则要另选公式重新计算。无论是重力沉降还是离心沉降，颗粒直径dp密度ρp及流体密度ρ、黏度μ对沉降速度都有影响。可根据沉降速度的计算公式分析这些因素对沉降速度的影响。对于离心沉降，流体的旋转速度(进口速度)、旋转半径对沉降速度的影响是很显著的。2．关于降尘室生产能力的计算降尘室的生产能力只与降尘室的底面积有关，而与降尘室的高度无关。因此，为提高生产能力，可将降尘室做成多层以增大底面积，从而达到提高生产能力之目的。但是降尘室的高度也应考虑，高度选取的原则是气流在通道中流动时的雷诺准数要小于1400～2000，以防止沉降下来的颗粒被气流卷起而被带走。3．关于过滤的计算在进行过滤计算时，要注意以下几个问题。(1)过滤常数，是物系(滤饼、滤浆和滤液)性质及过滤操作参数对过滤的影响。式中的△p是过滤压差(推动力，准确地说应是虚拟压强差)是操作因素，s是滤饼的压缩指数(不可压缩滤饼s=0)，r0是滤饼的比阻，μ是滤液的黏度，φ是滤浆的体积分数(m3固体／m3悬浮液)。(2)Ve及τe是假想的或虚拟的滤液量及过滤时间，在实际操作中是不存在的。它反映了过滤介质的性质，即过滤介质的阻力相当于过滤了τe时间得到Ve体积滤液而产生的滤饼阻力。(3)恒压过滤方程中的V及τ是从一开始过滤起计算的，其计算的基准为V=0，τ=0。不能在过滤过程中取中间的一段时间代人过滤方程计算滤液量。(4)关于洗涤速率的计算。计算洗涤速率时，要注意两点假设，一是洗涤压力与过滤终了的压力相同，其次是洗液的性质与滤液的性质相同。否则，要依据压力和液体黏度对洗涤速率的影响进行校正。(5)当忽略介质阻力时，欲获得最大的生产能力，最佳的操作时间为τ+τW=τD(即过滤时间τ和洗涤时间τW之和等于辅助操作时间τD)。其成立的条件，应是首先以τD固定下来为前提，即在辅助操作时间τD一定的条件下，获得最大生产能力时应取的过滤时间τ和洗涤时间τW，而不是由过滤时间r和洗涤时间τW来确定辅助时间τD。(6)提高过滤机生产能力的措施。这个问题可根据过滤速率的影响因素进行分析。①提高过滤推动力△p设滤饼不可压缩，K∝△p，提高△p可使过滤常数K提高，在相同过滤时间中可获得更多的滤液。但在真空转筒式过滤机操作中，由于受真空度的影响，△p的提高是有限的。②提高滤浆的温度提高滤浆的温度可使滤液黏度下降，从而提高过滤常数K。③增加过滤面积A增加A可提高生产能力，这对板框式过滤机是十分方便的。④对于转筒式连续过滤机，可以提高转速，使滤饼变薄，减小阻力，来提高生产能力。但也应注意到，提高转速后，洗涤及吸干时间变短会使滤饼质量下降；同时滤饼变薄也会使卸饼困难。四、本章注意点(1)自由沉降与自由落体不同。自由沉降是指颗粒在沉降过程中不受流体中其他颗粒的干扰，由于颗粒与流体间存在相对运动，不能忽略流体对颗粒产生的阻力；而自由落体是指在真空中，物体受重力作用而自由下落，所以自由落体不存在流体对物体的阻力。(2)沉降速度u1是当颗粒在流体中沉降时所受到的重力、浮力和阻力之和为零时，颗粒做匀速沉降运动时的速度，其值与流体、颗粒密度、颗粒直径及流动形态等因素有关。(3)温度对u1的影响，由层流时u1计算式可知，黏度μ增加，u1减小；否则反之。而气体的黏度随温度升高而增大，故温度高的气体除尘较低温气体除尘困难。(4)流体与颗粒间的相对速度与沉降速度不同，两者使用了不同的参照系，沉降速度使