第一章流体通过颗粒层的流动2

复习:

颗粒床层的特性

单颗粒的特性球形颗粒比表面积非球形颗粒:体积等效表面积等效比表面积等效ψ-形状系数床层特性空隙率床层比表面流体通过固定床的压降几何边界复杂，无法解析解，要靠实验数学模型法主要步骤：(1)原型→简化的物理模型(2)物理模型→建立数学模型(3)实验—检验模型，测定模型参数床层高度表观速度简化模型过程特征：(1)爬流，表面剪切力为主，形体力（压差力）为次(2)空隙中实际速度与空隙大小有关简化原则：模型与原型(1)表面积要相等(2)空隙容积相等将原型简化成一组平行细管细管直径de解数学模型细管层流得实验得康采尼方程适用范围：Re'<2床层雷诺数宽范围：细管实验验证Re'用

粘性项惯性项Re’<3时，可忽略惯性项Re‘>100，可忽略粘性项影响因素分析：(1)物性；(2)操作；(3)设备。空隙率的影响最大两种实验规划方法的比较量纲分析法：对过程无须有深刻理解，“黑箱”法(1)析因实验(2)无量纲化(3)测定性实验数学模型法：对过程有深刻理解，能将过程大幅度简化(1)简化模型(2)解析解(3)验证性实验1.4过滤原理及设备

1.4.1过滤原理最简单的过滤操作：布氏漏斗悬浮液中固体颗粒被过滤介质截留，清液在压差下通过多孔过滤介质，使固液分离。过滤介质缝隙并不需要比颗粒小—“架桥现象”深层过滤:固体颗粒并不形成滤饼而是沉积于较厚的过滤介质内部。滤饼的洗涤1.5.5常用过滤设备1.叶滤机2.板框压滤机1.5过滤过程计算1.5.1物料衡算悬浮液含固量表示方法:质量分数w，kg固体/kg悬浮液体积分数φ，m3固体/m3悬浮液固体清液取1kg悬浮液取1m3悬浮液滤层厚L-V关系例1有一板框压滤机，框的边长为450mm，厚度为25mm，有20个框。用来过滤含固体w=0.025的水-固悬浮液，滤饼含水40%(质量分率），ρp=2100kg/m3，试计算当滤饼充满滤框时所得的滤液量。解：1.5.2过滤速率过滤特点:

①滤饼中流体流动很慢

②非定态压差一定时，τ↑，u↓串联过程：速率相同过滤基本方程或1.5.3过滤基本方程的应用

1.恒速过滤流量一定，若起始τ=0，q=0,则q=uτ例2某过滤机恒速操作，τ(min)=10+10+10(1)V(l)=4+?+?(2)共滤了30min后，用Vw=0.2V总的洗涤液量洗涤，速率不变，则τ(w)=？(3)每次过滤洗涤后，所需装卸时间τ(min)=为20min，求：生产能力解：(1)由于速度恒定，V=4+4+4=12升(2)

(3)2.恒压过滤例3某叶滤机恒压操作，τ(min)=10+10+10(1)V(l)=4+2+?(2)共滤了30min后，用Vw=0.2V总的洗涤液量洗涤，ΔP洗=ΔP滤，μ洗液=μ滤液，则τ(w)=？(3)每次过滤洗涤后，所需装卸时间τ(min)=为20min，求：生产能力解：(1)由恒压方程代入数据求KA2，Ve

得Ve=1升，KA2=2.4升2/分

(2)洗涤过程定态，饼厚为过滤终了的饼厚（叶滤机）当ΔP洗=ΔP滤，μ洗液=μ滤液时，(3)例4某叶滤机恒压过滤操作，过滤介质阻力可忽略，过滤终了V=0.5m3，τ=1h，滤液粘度是水的四倍。现用水洗涤，Vw=0.05m3，则τw=？解：例5一板框压滤机在恒压下进行过滤，水悬浮液含固量0.1kg固体/kg悬浮液，滤饼空隙率ε=0.4，ρp=5000kg/m3，qe=0，若过滤10分钟，则得滤液1.2m3，试问：(1)当τ=1h，V=？(2)过滤1小时后的滤饼体积；(3)过滤1小时后，用0.1V的水洗涤，τw=？(操作压强不变)解：(1)(2)(3)例6拟用一板框过滤机在0.3MPa压差下恒压过滤某悬浮液。已知K=7×10-5m2/s，qe=0.015m3/m2，现要求每一操作周期得到10m3滤液，过滤时间为0.5h，滤饼不可压缩，悬浮液Φ=0.015(m3固体/m3悬浮液)，滤饼空隙率=0.5，试问:(1)需要多大过滤面积；(2)如操作压差提高到0.8MPa，恒压操作。现有一