化工原理1非均相混合物的分离

1第三章、非均相混合物分离及固体(gùtǐ)流态化 通过本章学习，掌握沉降、过滤、固体流态化及气力输送等过程的原理、计算方法、典型(diǎnxíng)设备的结构特性，能够根据生产工艺的要求，合理选择设备。学习目的与要求精品资料2概述(ɡàishù)物系中存在(cúnzài)相界面的混合物就是非均相混合物非均相混合物分散相或分散物质：处于分散状态的物质（如分散在流体中的固体颗粒、液滴、气泡等）连续相或分散介质：包围着分散相而处于连续状态的物质（如气态非均相混合物中的气体、液态非均相混合物中的液体）。精品资料3概述(ɡàishù)机械分离(fēnlí)方法过滤

机械分离方法，即利用非均相混合物中两相的物理性质（如密度、颗粒形状、尺寸等）的差异，使两相之间发生相对运动而使其分离。

沉降精品资料4概述(ɡàishù)非均相混和物分离的应用：（1）收集分散物质(wùzhì)。（2）净化分散介质。（3）环境保护。精品资料5第三章、非均相混合物分离(fēnlí)及固体流态化3.1沉降分离原理(yuánlǐ)及设备3.1.1

颗粒相对于流体的运动精品资料6 一、颗粒的特性1.球形颗粒：球形颗粒的尺寸由直径(zhíjìng)d确定。3d

6V

2S

d

S

6V

da

比表面积体积(tǐjī)表面积精品资料7

SSps

述其特性(tèxìng) （1）球形度s （3－4）颗粒(kēlì)的表 面积与该颗粒体积相等的球体的表面积非球形颗粒

s

1球形颗粒s

1

一、颗粒的特性2.

非球形颗粒：需要形状和大小两个参数来描精品资料8体积(tǐjī)当量直径3Vp

6de

比表面积当量(dāngliàng)直径6ada

da

sde两者关系

一、颗粒的特性（2）颗粒的当量直径精品资料desa

93de

62Sp

6

sde非球形颗粒的特性(tèxìng)，即 体积

表面积比表面积一、颗粒(kēlì)的特性Vp=精品资料10二、球形颗粒(kēlì)的自由沉降图3-1沉降(chénjiàng)颗粒的受力情况精品资料11重力(zhònglì)浮力阻力(zǔlì)

6

6

d

3Sgd

3gFg

Fb

u2

2Fd

A

二、

球形颗粒的自由沉降颗粒受到三个力阻力系数或

曳力系数精品资料12二、球形颗粒(kēlì)的自由沉降 根据牛顿第二运动定律 分析(fēnxī)颗粒运动情况：加速度最大加速度u

0

uu

utu

ut阻力

加速度=0

加速度=0加速段

匀速段精品资料13沉降速度 匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度称为沉降速度，由于该速度是加速段终了时颗粒相对于流体的运动速度，故又称为“终端(zhōnɡduān)速度”，也可称为自由沉降速度。ut4gd(s

)

3ut

（3-15）二、球形颗粒的自由(zìyóu)沉降精品资料 三、阻力系数（曳力系数） 通过量纲分析可知(kězhī)，是颗粒与流体相对运动时雷诺数Ret和球形度s的函数 fRet,sdutρ

μRet

随Ret及s变化的实验测定(cèdìng)结果见图3-2。 14精品资料15图3-2Ret关系(guānxì)曲线精品资料16

24Ret

（3-17）d

2(s

)g

18ut

（3-20） 三、阻力系数（曳力系数）对球形颗粒Ret关系曲线大致可分为(fēnwéi)三个区域 104Ret1爬流（又称蠕动流Creepingflow）滞流区或斯托克斯(Stokes)定律区精品资料171

Ret

103过渡(guòdù)区或艾仑（Allen）定律区

18.5Ret

0.6

Ret

0.6d(s

)g

ut

0.27（3-18）（3-21）三、阻力(zǔlì)系数（曳力系数）精品资料18（3-19）（3-22）

0.44d(s

)g

ut

1.74 三、阻力系数（曳力系数）103Ret2105湍流区或牛顿(niúdùn)（Newton）定律区精品资料19滞流区湍流(tuānliú)区过渡(guòdù)区表面摩擦阻力形体阻力三、

阻力系数（曳力系数）精品资料20四、影响(yǐngxiǎng)沉降速度的因素自由(zìyóu)沉降干扰沉降沉降过程中，任一颗粒的沉降不因其它颗粒的存在而受到干扰

如果分散相的体积分率较高，颗粒间有明显的相互作用，容器壁面对颗粒沉降的影响不可忽略，这时的沉降称为干扰沉降或受阻沉降。精品资料21在实际沉降操作(cāozuò)中，影响沉降速度的因素有：1、颗粒的体积分数2、器壁效应3、颗粒(kēlì)形状的影响四、

影响沉降速度的因素精品资料22第三章、非均相混合物分离(fēnlí)及固体流态化3.1沉降分离原理(yuánlǐ)及设备3.1.1

颗粒相对于流体的运动3.1.2

重力沉降精品资料23 一、重力(zhònglì)沉降速度的计算1、试差法假设(jiǎshè)沉降属于某一流型计算沉降速度核算Ret精品资料沉降速度的计算(jìsuàn)1）试差法假设沉降(chénjiàng)属于层流区方法：ut

Ret

Ret＜1

ut为所求Ret＞1

艾伦公式求ut判断……公式适用为止2)摩擦数群法

精品资料已知直径(zhíjìng)的球形颗粒的沉降速度：K≤2.62，斯托克斯定律(dìnglǜ)区；2.62＜K＜69.1，艾仑定律(dìnglǜ)区；K≥69.1，牛顿定律(dìnglǜ)区。令K精品资料例：试计算直径为95μm，密度(mìdù)为3000kg/m3的固体颗粒分别在20℃的空气和水中的自由沉降速度。解：1）在20℃水中的沉降。用试差法计算先假设颗粒在滞流区内沉降，附录查得，20℃时水(shíshuǐ)的密度为998.2kg/m3,μ=1.005×10-3Pa.s精品资料核算(hésuàn)流型原假设滞流区正确，求得的沉降速度有效。2）20℃的空气中的沉降速度用摩擦数群法计算20℃空气：ρ=⒈205kg/m3，μ=⒈81×10-5Pa.s根据无因次数(cìshù)K值判别颗粒沉降的流型精品资料2.61＜K<69.1，沉降在过渡(guòdù)区。用艾伦公式计算沉降速度。精品资料29二、重力沉降(chénjiàng)设备1、降尘(jiàngchén)室降尘室是依靠重力沉降从气流中分离出固体颗粒的设备精品资料二、重力(zhònglì)沉降设备图3-4降尘室示意图气流水平(shuǐpíng)通过降尘室速度

30沉降速度精品资料

31Hutt

t或

l

Hu

ut气体通过(tōngguò)降尘室的时间为 l u 欲使颗粒被分离出来，则降尘(jiàngchén)室高 沉降速度

降尘室长气流水平通过

降尘室速度

二、重力沉降设备位于降尘室最高点的颗粒沉降到室底所需的时间为精品资料qv,s

Hbu

qv,s

=

blut整理(zhěnglǐ)得降尘(jiàngchén)室生 产能力（3-30）

理论上降尘室的生产能力只与其沉降面积及颗粒的沉降速度有关，而与降尘室高度H无关。

32

二、重力沉降设备根据降尘室的生产能力，气体在降尘室内的水平通过速度为精品资料为：Vs

n1blut（3-30a） 二、重力沉降设备对设置(shèzhì)了n层水平隔板的降尘室，其生产能力精品资料34 降尘室结构简单，流动阻力小，但体积庞大，分离效率低，通常只适用(shìyòng)于分离粒度大于50m的粗粒，一般作为(zuòwéi)预除尘使用。多层降尘室虽能分离较细的颗粒且节省占地面积，但清灰比较麻烦。二、重力沉降设备精品资料2．沉降(chénjiàng)槽 沉降槽是利用重力沉降来提高悬浮液浓度 并同时得到澄清液体的设备。3．分级(fēnjí)器 利用重力沉降可将悬浮液中不同粒度的颗粒进行粗略的分离，或将两种不同密度的颗粒进行分类，这样的过程统称为分级(fēnjí)，实现分级(fēnjí)操作的设备称为分级(fēnjí)器。 35二、重力沉降设备精品资料36双锥分级(fēnjí)器二、重力(zhònglì)沉降设备精品资料37重力(zhònglì)沉降分级器二、重力(zhònglì)沉降设备精品资料1第三章、非均相混合物分离(fēnlí)及固体流态化3.1沉降分离原理(yuánlǐ)及设备3.1.1

颗粒相对于流体的运动3.1.2

重力沉降3.1.3

离心沉降精品资料离心(líxīn)沉降：依靠惯性离心力的作用而实现的沉降过程适于分离两相密度差较小，颗粒粒度(lìdù)较细的非均相物系。惯性离心力场与重力场的区别重力场离心力场力场强度重力加速度guT2/R

（可变）方向指向地心

沿旋转半径从中心指向外周

Fg=mg

作用力

3.3.2离心沉降精品资料1、离心(líxīn)沉降速度ur惯性(guànxìng)离心力=浮力（向心力）=阻力=

三力达到平衡，则：精品资料平衡时颗粒在径向上相对于流体的运动速度ur便是(biànshì)此位置上的离心沉降速度。表达式：重力沉降速度公式中的重力加速度改为离心加速度数值：重力沉降速度基本上为定值离心沉降速度为绝对速度在径向上的分量(fènliàng)，随颗粒在离心力场中的位置而变。离心沉降速度与重力沉降速度的比较精品资料阻力(zǔlì)系数：层流时同一颗粒(kēlì)在同一种介质中的离心沉降速度与重力沉降速度的比值为：比值Kc就是粒子所在位置上的惯性离心力场强度与重力场强度之比称为离心分离因数。例如；当旋转半径R=0.4m，切向速度uT=20m/s时，求分离因数。一般离心设备Kc在5～2500之间，高速离心机Kc可达几万～数十万。精品资料5二、离心沉降(chénjiàng)设备1.旋风(xuànfēng)分离器（1）旋风分离器的结构与操作原理精品资料6

9BNesuidc

①临界(línjiè)粒径旋风(xuànfēng)分离器的 进气口宽度旋风分离器的

进口气速

气流的有效旋

转圈数临界粒径是判断旋风分离器分离效率高低的重要依据。临界粒径越小，说明旋风分离器的分离性能越好。

二、离心沉降设备（2）旋风分离器的性能精品资料C1

C2

C10

②分离(fēnlí)效率 总效率η0piC1i

C2i

C

1i粒级效率(xiàolǜ)ηpi

7二、离心沉降设备精品资料8粒级效率(xiàolǜ)恰为50%的颗粒直径，称为分割粒径。分割(fēngē)粒径d50

0.27

Dui(s

)d50

二、离心沉降设备

粒级效率曲线

通过实测旋风分离器进、出气流中所含尘粒的浓度及粒度分布，可得粒级效率与颗粒直径di的对应关系曲线，该曲线称为粒级效率曲线。精品资料

2iu

2③压力降

p

阻力系数标准(biāozhǔn)旋风分离器为8④影响旋风(xuànfēng)分离器性能的因素操作温度，颗粒密度、粒径、进口气速度及粉尘浓度等情况。 11二、离心沉降设备精品资料12（3）旋风(xuànfēng)分离器类型二、离心沉降(chénjiàng)设备XLT/A型精品资料13XLP/B型二、离心(líxīn)沉降设备精品资料14XLK型(扩散式)二、离心(líxīn)沉降设备精品资料15（4）旋风(xuànfēng)分离器的选用首先(shǒuxiān)应根据系统的物性，结合各型设备的特点，选定旋风分离器的类型；

然后依据含尘气的体积流量，要求达到的分离效率，允许的压力降计算决定旋风分离器的型号与个数。二、离心沉降设备精品资料162.

旋液分离器 旋液分离器又称水力旋流器，是利用离心沉降原理从悬浮液中分离固体颗粒的设备，它的结构与操作(cāozuò)原理和旋风分离器类似。二、离心沉降(chénjiàng)设备精品资料第三章、非均相混合物 分离(fēnlí)及固体流态化3.2过滤(guòlǜ)分离原理及设备3.2.1

流体通过固体颗粒床层的流动一、固体颗粒群的特性

17精品资料21

床层体积(tǐjī)-颗粒体积(tǐjī) 床层体积(tǐjī) 二、固体颗粒床层的特性1.床层的空隙(kòngxì)率 空隙(kòngxì)率以ε表示，即精品资料222.床层的自由(zìyóu)截面积 床层截面上未被颗粒(kēlì)占据的流体可以自由通过的面积，称为床层的自由截面积。3.

床层的比表面积床层的比表面积是指单位体积床层中具有的颗粒与流体接触的表面积。若忽略床层中颗粒间相互重叠的接触面积。二、固体颗粒床层的特性精品资料23 二、固体颗粒床层的特性 aba(1)床层的比表面积也可用颗粒的堆积密度(mìdù)估算，即

颗粒(kēlì)的堆 积密度颗粒的真

实密度精品资料244.床层的当量(dāngliàng)直径二、固体颗粒(kēlì)床层的特性简化模型是将床层中不规则的通道假设成长定：（1）细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙容积；（2）细管的内表面积等于颗粒床层的全部表面积。度为

L，当量直径为

deb的一组平行细管，并且规精品资料deb

25deb

4床层流动空间细管(xìɡuǎn)的全部内表面积

（1－）a（3-49） 二、固体颗粒床层的特性依照非圆形管当量(dāngliàng)直径的定义，可推出精品资料26三、流体(liútǐ)通过固体颗粒床层（固定床）的压降流体(liútǐ)通过固定床的压力降主要有两方面：一是流体与颗粒表面间的摩擦作用产生的压力降。二是流动过程中，孔道截面积突然扩大和突然缩小以及流体对颗粒的撞击产生的压力降。精品资料27'2uPf

L(1)a

3

debu1

Reb

ua(1)床层雷诺数 （3-52）床层的摩擦(mócā)系数，是床层雷诺数的函数(hánshù)

三、流体通过固体颗粒床层

（固定床）的压降

采用计算床层当量直径时所用的简化模型，将流体通过床层的流动看作流体通过一组当量直径为deb的平行细管流动，可得到其压力降为：精品资料(1)2a

u(1)

u

(1)u150

3

2

1.75

32

3Pf

L

5

2

2

(sde)

(sde)Pf

L康采尼（Kozeny）方程(fāngchéng)Reb

2欧根（Ergun）方程(fāngchéng)0.17

Reb

330（3-55）（3-58）

28三、流体通过固体颗粒床层（固定床）的压降精品资料第三章、非均相混合物 分离(fēnlí)及固体流态化3.2过滤分离原理(yuánlǐ)及设备3.2.1

流体通过固体颗粒床层的流动

3.2.2

过滤操作的原理

29精品资料30 过滤是在外力作用下，使悬浮液中的液体通过(tōngguò)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。过滤(guòlǜ)精品资料31图3-17过滤(guòlǜ)操作示意图动画16精品资料32 一、过滤(guòlǜ)方式 1．饼层过滤(guòlǜ)√ 2．深床过滤(guòlǜ) 3．膜过滤(guòlǜ)饼层过滤(guòlǜ)时发生“架桥”现象图3-18精品资料33 二、过滤介质 （1）对过滤介质的性能要求 具有足够的机构强度和尽可能小的流动阻 力，同时，还应具有相应的化学稳定性，耐腐蚀 性和耐热性。应用于食品和生物制品过滤的介质 还应考虑(kǎolǜ)无毒，不易滋生微生物，易清洗消毒 等。（2）工业上常用的过滤介质的种类 ①织物介质(又称滤布)②堆积介质③多孔固体(gùtǐ)介质④多孔膜精品资料34三、滤饼(lǜbǐnɡ)的压缩性和助滤剂不可(bùkě)压缩滤饼可压缩滤饼

当滤饼两侧的压力差增大时，颗粒的形状和颗粒间的空隙不会发生明显变化，单位厚度床层的流动阻力可视作恒定。

当滤饼两侧的压力差增大时，颗粒的形状和颗粒间的空隙会有明显的改变，单位厚度饼层的流动阻力随压力差增大而增大。精品资料35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(wùzhì)，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。三、滤饼(lǜbǐnɡ)的压缩性和助滤剂精品资料36练

习

题

目思考题作业题:

4、51.分析影响旋风分离器临界(línjiè)粒径的因素。2.选择旋风分离器时应该依据哪些性能指标?3.过滤的方式有哪些？饼层过滤时，真正(zhēnzhèng)起过滤作用的是什么？精品资料第三章、非均相混合物 分离(fēnlí)及固体流态化3.2过滤(guòlǜ)分离原理及设备3.2.1

流体通过固体颗粒床层的流动3.2.2

过滤操作的原理3.2.3

过滤基本方程式

1精品资料5a

(1)pcL2 一、滤液通过饼层的流动（1）非定态过程（2）滞流流动——可用康采尼公式(gōngshì)描述(

)

32

2u

(3-59)精品资料u

5a

(1)pcL5a

(1)ApcL3过滤(guòlǜ)速率 二、过滤速率与过滤速度(sùdù) 过滤速度(sùdù)单位时间通过单位过滤面积的滤液体积，单位m/s。

32

2(

)

dVAd单位时间获得的滤液体积，单位为m3/s。(

)

32

2dVd(3-59a)(3-59b)精品资料5a

(1)223r

三、滤饼(lǜbǐnɡ)的阻力滤饼(lǜbǐnɡ)的比阻反映了颗粒形状、尺寸(chǐcun)及床层的空隙率对滤液流动的影响，为单位厚度床层的阻力，单位1/m2。 4(3-60)精品资料pc

pcrLR5滤饼(lǜbǐnɡ)的阻力R

rL单位(dānwèi)1/m。

dVAd

(

)

(

)因此速度=推力阻力(3-62)(3-61)三、滤饼的阻力精品资料dV

pmAd

Rm6 四、过滤介质的阻力仿照(fǎngzhào)式3-61可以写出滤液穿过过滤介质层的速度关系式： (3-62)过滤(guòlǜ)介质阻力,1/m 。精品资料c

m

p

p

dV

p

(

)

m

m

Ad

R

R

(R

R

7五、过滤(guòlǜ)基本方程式)

假设过滤介质对滤液流动(liúdòng)的阻力相当于厚度为Le的滤饼层的阻力，即把过滤介质与滤饼联合起来考虑rLe

Rm当量滤饼厚度虚拟滤饼厚度精品资料8 一定(yīdìng)操作条件下，以一定(yīdìng)介质过滤一定(yīdìng)悬浮液时，Le为定值；但同一介质在过滤不同悬浮液的操作中，Le值不同。五、过滤(guòlǜ)基本方程式rLe

Rm精品资料9V

AL

滤饼体积(tǐjī)与相应的滤液体积(tǐjī) 之比，m3/m3 五、过滤基本方程式 则上式变为 dVpp Ad(rLrLe)r(LLe) 任一瞬间的滤饼厚度与当时已经获得的滤液(lǜyè)体积之间的关系为：精品资料10Ve

ALe

同理有过滤(guòlǜ)介质的当量滤液体积，虚拟滤液体积所以(suǒyǐ)dV

A2p

d

r(V

Ve)（3-69）五、过滤基本方程式精品资料V

Aq

Ve

Aqe

dq

pd

r(qqe)令则有（3-69a）

11五、过滤(guòlǜ)基本方程式单位过滤面积所得滤液(lǜyè)体积单位过滤面积所得当量滤液体积精品资料r

r(p)s（3-70） 滤饼(lǜbǐnɡ)的压缩性指 数，量纲为一。一般情况下，s=0～1。对于不可压缩滤饼(lǜbǐnɡ)，s=0。几种典型物料的压缩性指数值，列于表3－2中。 12 五、过滤基本方程式 对可压缩滤饼(lǜbǐnɡ)，比阻在过滤过程中不再是常数，它是两侧压力差的函数。精品资料dV

A

pd

r(V

Ve)pdqd

r(qqe

)2

1s

1s过滤(guòlǜ)基本方程式 或（3-71）（3-71a）

13 五、过滤基本(jīběn)方程式最后可得精品资料dV

kA2p1sddq

kp1sdk

1r对于一定(yīdìng)的悬浮液，k可视为常数。令：

V

Ve(qqe

)过滤(guòlǜ)基本方程式（3-73）（3-73a）

14（3-72）五、过滤基本方程式精品资料第三章、非均相混合物 分离(fēnlí)及固体流态化3.2过滤分离原理(yuánlǐ)及设备3.2.1

流体通过固体颗粒床层的流动3.2.2

过滤操作的原理3.2.3

过滤基本方程式

3.2.4

恒压过滤

15精品资料 恒压过滤 在恒定压力差下进行的过滤操作称为恒压过滤。恒压过滤时，滤饼不断变厚使得阻力逐渐增加，但推动力恒定，因而过滤速率(sùlǜ)逐渐变小。K是由物料(wùliào)特性及过滤压力差所决定的，恒压过滤时其为常数，称为过滤常数，其单位为m2/s。 16K

2kp1s令：精品资料恒压过滤(guòlǜ)方程式V2VeVKAq

2qeq

K

dq

Kd

2(qqe

) dVKA2 d2(VVe)积分(jīfēn)，得到2

22(3-76)(3-76a)

17或

恒压过滤恒压过滤时过滤基本方程式变为：精品资料V

KA

q

K

18当过滤(guòlǜ)介质阻力可以忽略时，恒压过滤(guòlǜ)方程式2

22恒压过滤精品资料过滤(guòlǜ)常数介质(jièzhì)常数VeqeK

19由实验测定恒压过滤精品资料第三章、非均相混合物 分离(fēnlí)及固体流态化3.2过滤分离原理(yuánlǐ)及设备

3.2.1

流体通过固体颗粒床层的流动

3.2.2

过滤操作的原理

3.2.3

过滤基本方程式

3.2.4

恒压过滤3.2.5

恒速过滤与先恒速后恒压的过滤

20精品资料Ru常数(chángshù)21恒速过滤(guòlǜ)

恒速过滤是维持过滤速率恒定的过滤方式。在这种情况下，由于随着过滤的进行，滤饼不断增厚，过滤阻力不断增大，要维持过滤速率不变，必须不断增大过滤的推动力——压力差。dV

V

qAd

A

恒速过滤与先恒速后恒压的过滤精品资料2b

ruRqea

ruR

2

p

a

b令： 于是(yúshì)对不可压缩滤饼进行恒速过滤时，其操作(cāozuò)压力差随过滤时间成直线增高。 22

恒速过滤与先恒速后恒压的过滤代入过滤基本方程式，得到

p

ruR

ruRqe精品资料23图3-19先恒速后恒压过滤(guòlǜ)装置 恒速过滤(guòlǜ)与先恒速后恒压的过滤(guòlǜ)先恒速后恒压精品资料24(

R) 积。转入恒压操作后所经历(jīnglì)的过滤时间。 恒速过滤与先恒速后恒压的过滤恒压阶段(jiēduàn)的过滤方程 222 R (VVR)转入恒压操作后所得的滤液体精品资料25第三章、非均相混合物分离(fēnlí)及固体流态化3.2过滤(guòlǜ)分离原理及设备3.2.1

流体通过固体颗粒床层的流动3.2.2

过滤操作的原理3.2.3

过滤基本方程式3.2.4

恒压过滤3.2.5

恒速过滤与先恒速后恒压的过滤3.2.6

过滤常数的测定精品资料q

2qeq

K

1

2 一、恒压下K,Ve(qe)的测定 过滤常数通常是在相同(xiānɡtónɡ)条件下，用相同(xiānɡtónɡ)物料，在小型实验设备上进行恒压过滤实验而获得。将恒压过滤(guòlǜ)方程式qe

qq

K

K

2

2直线的斜率为

，截距为

qe。

K

262变换为精品资料2

K

k

p

27二、压缩性指数(zhǐshù)s的测定先求出若干过滤(guòlǜ)压力差下的K值，然后对K－Δp数据加以处理1s上式两端取对数，得lgK

1slgplg2kK与Δp的关系在双对数坐标上标绘时应是直线，直线的斜率为(1-s)，截距为lg(2k)。精品资料28第三章、非均相混合物分离(fēnlí)及固体流态化3.2过滤分离原理(yuánlǐ)及设备3.2.1

流体通过固体颗粒床层的流动3.2.2

过滤操作的原理3.2.3

过滤基本方程式3.2.4

恒压过滤3.2.5

恒速过滤与先恒速后恒压的过滤3.2.6

过滤常数的测定3.2.7

过滤设备精品资料29一、板框压滤机精品资料30一、板框压滤机精品资料31一、板框压滤机精品资料32一、板框压滤机动画17精品资料33二、加压叶滤机动画27精品资料34三、转筒真空(zhēnkōng)过滤机精品资料35练

习

题

目思考题作业题:

6、7、81.从过滤基本方程式分析提高过滤速率的措施。2.板框压滤机与叶滤机的洗涤方式有什么(shénme)差别？3.试分析过滤压力差对过滤常数的影响。精品资料1第三章、非均相混合物分离(fēnlí)及固体流态化3.2过滤(guòlǜ)分离原理及设备3.2.1

流体通过固体颗粒床层的流动3.2.2

过滤操作的原理3.2.3

过滤基本方程式3.2.4

恒压过滤3.2.5

恒速过滤与先恒速后恒压的过滤3.2.6

过滤常数的测定3.2.7

过滤设备3.2.8

滤饼的洗涤精品资料d2

VW

dV(

)WW

滤饼的洗涤 洗涤滤饼的目的是回收滞留在颗粒缝隙间 的滤液(lǜyè)，或净化构成滤饼的颗粒。洗涤速率单位时间内消耗的洗水容积 dV ()W洗涤(xǐdí)时间精品资料dV

dV

KA(

)

(

)

W

E

32d

d

2(V

Ve) 对于连续式过滤机及叶滤机等所采用的是置换(zhìhuàn)洗涤法洗涤速率大致等于过滤终了时的过滤速率，即滤饼(lǜbǐnɡ)的洗涤精品资料dV

1

dV

KA(

)W

(

)E

42d

4

d

8(V

Ve)12AA

W

因此(yīncǐ) 滤饼的洗涤(xǐdí)板框压滤机采用的是横穿洗涤(xǐdí)法， LLeW2LLeE精品资料(

)(

)

W

p

W

W

5 若洗水黏度、洗水表(shuǐbiǎo)压与滤液黏度、过滤压力差有明显差异时，依照过滤基本方程式，洗涤时间应做如下修正：

pW滤饼(lǜbǐnɡ)的洗涤精品资料6 第三章、非均相混合物 分离及固体流态化3.2过滤分离原理及设备3.2.1流体通过固体颗粒床层的流动(liúdòng)3.2.2过滤操作的原理3.2.3过滤基本方程式3.2.4恒压过滤3.2.5恒速过滤与先恒速后恒压的过滤3.2.6过滤常数的测定3.2.7过滤设备3.2.8滤饼的洗涤3.2.9过滤机的生产能力(shēnɡchǎnnénɡlì)精品资料Q

7则生产能力(shēnɡchǎnnénɡlì)的计算式为W

D3600V

T

3600Vθθ

θ 一、间歇过滤机的生产能力一个操作(cāozuò)周期的总时间为 TwD卸渣、清理、装合等辅助操

作时间过滤时间洗涤时间精品资料8 二、连续(liánxù)过滤机的生产能力 连续(liánxù)过滤机（以转筒真空过滤机为例）的特点是过滤、洗涤、卸饼等等操作在转筒表面的不同区域内同时进行。任何一块表面在转筒回转一周过程中都只有部分时间进行过滤操作。 一个操作周期就是转筒旋转一周所用时间：60

nT

转筒转速(zhuànsù)精品资料60ψ

nθ

ψT

浸没(jìnméi)度代入恒压过滤(guòlǜ)方程，得每小时所得滤液体积，即生产能力为： 22 9

二、连续过滤机的生产能力

在一个过滤周期内，转筒表面上任何一块过滤面积所经历的过滤时间均为：精品资料102Q

60n

KA60ψ

n

465A

Kn

ψ 二、连续过滤机的生产能力当滤布阻力可以(kěyǐ)忽略时，Ve=0，则上式简化为：精品资料11第三章、非均相混合物 分离(fēnlí)及固体流态化3.2离心机3.3.1一般(yībān)概念精品资料12一般(yībān)概念 离心机是利用惯性(guànxìng)离心力分离非均相混合物的机械。它既可用于沉降操作，也可用于过滤操作。离心机精品资料13过滤(guòlǜ)式沉降式分离式分离(fēnlí)方式间歇式连续式

立式

卧式

操作方式转鼓轴线的方向

一般概念离心机的分类精品资料14分离(fēnlí)因数常速离心机高速(ɡāosù)离心机超速离心机3Kc

3103103

Kc

5104

Kc

5104一般概念精品资料 第三章、非均相混合物 分离(fēnlí)及固体流态化3.3离心机3.3.13.3.2一般概念 离心机的结构(jiégòu)与操作简介（自学）

三足式离心机动画18

15精品资料16 第三章、非均相混合物 分离(fēnlí)及固体流态化3.4固体流态化3.4.1流态化的基本概念精品资料 一、流态化现象 当流体由下向上通过固体颗粒床层时，随流速的增加，会出现以下(yǐxià)几种情况固定床阶段(jiēduàn)流化床阶段(jiēduàn)稀相输送床阶段(jiēduàn)气速增加

动画19

17精品资料18图3-31不同流速(liúsù)时床层的变化一、流态化现象(xiànxiàng)精品资料二、两种不同流化(liúhuà)形式散式流化(liúhuà)

散式流化亦称均匀流化。其特点是固体颗粒均匀地分散在流化介质中。随流速增大，颗粒间的距离均匀增大，床层逐渐膨胀而没有气泡产生，并保持稳定的上界面。通常，两相密度差小的系统趋向于散式流化。大多数液－固流化呈现“散式流化”。散式流化19精品资料20式流化(liúhuà)。聚式流化(liúhuà)

二、两种不同流化形式聚式流化

床层内分为两相，一相是

空隙小而固体浓度大的气固均

匀混合物构成的连续相，称为

乳化相；另一相则是夹带有少

量固体颗粒而以气泡形式通过

床层的不连续相，称为气泡

相。对于密度差较大的气－固

流化系统，一般趋向于形成聚精品资料21三、流化床的主要(zhǔyào)特点具有液体的某些(mǒuxiē)性质精品资料22系统颗粒混和均匀，温度、浓度分布(fēnbù)均匀强化了颗粒与流体间的传热、传质易于连续自动操作颗粒易磨损反混，颗粒(kēlì)在床层内的停留时间不均三、流化床的主要特点精品资料23 第三章、非均相混合物 分离(fēnlí)及固体流态化3.4固体流态化3.4.13.4.2流态化的基本概念流化床的流体力学(liútǐlìxué)特性精品资料24一、流化床的压降1.理想(lǐxiǎng)流化床图3-33理想情况下Δp-u关系(guānxì)曲线精品资料252.实际(shíjì)流化床图3-34气体流化床实际(shíjì)Δp-u关系曲线一、流化床的压降精品资料26二、流化床的不正常(zhèngcháng)现象1.腾涌(ténɡyǒnɡ)现象图3-35

腾涌发生后Δp-u关系曲线精品资料272.沟流现象(xiànxiàng)图3-36沟流发生(fāshēng)后Δp-u关系曲线二、流化床的不正常现象精品资料28三、流化床的操作(cāozuò)范围流化床的操作(cāozuò)范围应在临界流化速度和带出速度之间。1．临界流化速度umf实验测定：实验装置如右图精品资料29三、流化床的操作(cāozuò)范围可得到(dédào)如图3-34的曲线临界流化速度精品资料d

p

(s

)g30 三、流化床的操作(cāozuò)范围经验关联式计算：对于(duìyú)小颗粒对于大颗粒umf2

16502mfud

p(s

)g

24.5精品资料312．带出速度(sùdù) 当流化床内气速达到颗粒(kēlì)的沉降速度时，大量颗粒(kēlì)会被流体带出器外，因此，颗粒(kēlì