過濾與沉降PPT精品文檔

1、甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾1第三章 沉降與過濾 (Settling and filtration)甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾2概述概述第一節(jié)重力沉降第一節(jié)重力沉降第二節(jié)過濾第二節(jié)過濾第三節(jié)離心沉降第三節(jié)離心沉降甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾3概概 述述一. 非均相物系的分離 混合物有：均相混合物(物系)：物系內(nèi)部各處物料性質(zhì)均勻，無相界面無相界面。 例：混合氣體、 溶液。非均相混

2、合物(物系)：物系內(nèi)部有隔開的相界面存在相界面存在，而在相 界面兩側(cè)的物料性質(zhì)截然不同的物系。 例：含塵氣體、懸浮液、乳濁液、泡沫液。氣態(tài)非均相物系氣態(tài)非均相物系液態(tài)非均相物系液態(tài)非均相物系甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾4許多化工生產(chǎn)過程中，要求分離非均相物系。非均相物系 分散相分散相(分散物質(zhì))：處于分散狀態(tài)的物質(zhì)。氣體中塵 粒、懸浮液中的顆粒、乳濁液中的液滴。 連續(xù)相連續(xù)相(分散介質(zhì))：包圍著分散相，處于連續(xù)狀態(tài)的 物質(zhì)。含塵氣體中的氣體、懸浮液中的液體。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件

3、第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾5均相混合物的分離： 吸收、蒸餾。非均相混合物的分離：分散相、連續(xù)相物理性質(zhì)不同(不同) 機械方法：沉降、過濾。 非均相物系分離的目的分離的目的：（1）回收分散物質(zhì)（分散相）（2）凈制分散介質(zhì)（連續(xù)相）（3）勞動保護和環(huán)境衛(wèi)生等。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾6含塵氣體和懸浮液的分離：含塵氣體和懸浮液的分離：沉降分離法沉降分離法：使氣體或液體中的固體顆粒受重力、離心力 或慣性力作用而沉降的方法；過濾分離法過濾分離法：利用氣體或液體能通過過濾介質(zhì)而固體顆粒不能 穿過過濾介質(zhì)的性質(zhì)進行分離的，

4、如袋濾法含塵氣體的分離還有含塵氣體的分離還有:液體洗滌除塵法液體洗滌除塵法：使含塵氣體與水或氣體液體接觸，洗去 固體顆粒的方法。電除塵法電除塵法：使含塵氣體在高壓電場內(nèi)受電場力的作用而 沉降分離的方法。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾7二顆粒與流體相對運動時所受的阻力二顆粒與流體相對運動時所受的阻力曳力曳力/阻力：阻力：當(dāng)流體以一定速度繞過靜止的固體顆粒流動時， 由于流體具有黏性，對顆粒產(chǎn)生的作用力；或 當(dāng)固體顆粒在靜止流體中移動時，流體對顆粒 的作用力 兩種力的性質(zhì)相同 只要有相對運動的存在，就有阻力就存在，只要相對運只要有

5、相對運動的存在，就有阻力就存在，只要相對運動速度相同，阻力就相同動速度相同，阻力就相同甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾8沉降沉降(settling)：在某種力(重力、離心力)作用下，利用連續(xù)相與分散相的密度差異，使之發(fā)生相對運動而分離的操作。重力沉降：重力沉降：由地球引力(重力)作用而發(fā)生的沉降過程。一沉降速度一沉降速度球形顆粒的自由沉降球形顆粒的自由沉降第一節(jié)第一節(jié) 重力沉降重力沉降自由沉降：自由沉降：單個顆粒在流體中沉降，或者顆粒群在流體中 充分地分散，顆粒之間互不接觸，互不碰撞的 條件 下的沉降。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ?/p>

6、電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾9 將表面光滑、剛性的球形顆粒置于靜止的流體中。 顆粒：P、d、m ; 流體：、; P FbFggdFpg63gdFb6363dVp其中，顆粒的體積為其中，顆粒的體積為設(shè)顆粒初速度為0，受力情況分析：球的體積？浮力計算公式？甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾10FbFg2422udFd 當(dāng)兩個力之和不為0，則有加速度存在，當(dāng)顆粒下沉?xí)r，顆粒受到流體向上的阻力Fd，令u為顆粒與流體的相對運動速度：Fd根據(jù)牛頓第二定律：根據(jù)牛頓第二定律：maFFFbdg甘肅

7、煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾11隨著顆粒向下沉降，u，F(xiàn)d，a。當(dāng)u增加到一定數(shù)值u0時，du/d=a=0。于是顆粒開始作勻速沉降運動。3)(40gdup 可見，顆粒的沉降過程分為兩個階段兩個階段：起初為加速階段加速階段，而后為勻速階段勻速階段。 對于小顆粒，在勻速階段中，顆粒相對于流體的運動速度，稱為沉降速度-加速階段忽略不計。 a=0，勻速運動 uo所以，得：甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾12求實驗證明、實驗證明、 是是Re的函的函oduRe和和 Re0

8、的關(guān)系可有實驗測得、關(guān)系如下圖所示的關(guān)系可有實驗測得、關(guān)系如下圖所示甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾13阻力系數(shù)Re0關(guān)系圖甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾14dguPo3/122254/)(03. 3dguPo上三式中：上三式中： 在層流區(qū)和過渡區(qū)中，在層流區(qū)和過渡區(qū)中，uo還和黏度還和黏度有關(guān)液體的黏度約有關(guān)液體的黏度約為氣體的為氣體的50倍，故顆粒在液體中沉降速度比在氣體中小得多倍，故顆粒在液體中沉降速度比在氣體中小得多1820Pgdu甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；?/p>

9、工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾15已知球形顆粒直徑，要計算沉降速度時，由于已知球形顆粒直徑，要計算沉降速度時，由于ut為待求量，為待求量，所以所以Re值是未知量。需要用試差法進行計算值是未知量。需要用試差法進行計算ut 。 例如，當(dāng)顆粒直徑較小時，例如，當(dāng)顆粒直徑較小時，結(jié)束計算假設(shè)沉降屬于層流區(qū)屬于層流區(qū)斯托克斯式Reu否選擇相應(yīng)計算式選擇相應(yīng)計算式直到所求直到所求ut計算出的計算出的Re符合于所用計算式的流型范圍為止。符合于所用計算式的流型范圍為止。沉降速度的計算沉降速度的計算甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n

10、件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾16 smdguPPt/157. 01010102251000250081. 94225433/133223/12甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾17、影響沉降速度的其它因素、影響沉降速度的其它因素 顆粒形狀顆粒形狀 壁效應(yīng)壁效應(yīng)(3) (3) 干擾沉降干擾沉降 測定非球形粒的沉降速度，用沉降速度公式測定非球形粒的沉降速度，用沉降速度公式計算出粒徑。此時，非球形顆粒的直徑，計算出粒徑。此時，非球形顆粒的直徑，稱為當(dāng)量球徑。稱為當(dāng)量球徑。當(dāng)顆?？拷鞅诔两禃r，由于器壁的影響，其當(dāng)顆?？拷鞅?/p>

11、沉降時，由于器壁的影響，其沉降速度較自由沉降速度小，這種影響稱為沉降速度較自由沉降速度小，這種影響稱為壁效應(yīng)。壁效應(yīng)。當(dāng)非均相物系中的顆粒較多，顆粒之間相互當(dāng)非均相物系中的顆粒較多，顆粒之間相互距離較近時，顆粒沉降會受到其它顆粒的影響，距離較近時，顆粒沉降會受到其它顆粒的影響，這種沉降稱為干擾沉降。這種沉降稱為干擾沉降。干擾沉降速度比自由沉降小。干擾沉降速度比自由沉降小。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾18二.降塵室 利用重力沉降從含塵氣體中分離出塵粒的設(shè)備。利用重力沉降從含塵氣體中分離出塵粒的設(shè)備。 預(yù)分離器，粒徑大于預(yù)分離

12、器，粒徑大于50m。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾19（1 1）停留時間與沉降時間）停留時間與沉降時間 氣體入室減速顆粒的沉降運動+隨氣體運動沉降運動時間氣體停留時間分離uuoLH所需沉降時間=H/uo在室內(nèi)停留時間=L/u分離滿足的條件：uLuHo甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾20含塵氣體的最大處理量 為： V=AOUO 含塵氣體的處理量為沉降室的底面積含塵氣體的處理量為沉降室的底面積乘以沉降速度，而與沉降高度無關(guān)，因此，乘以沉降速度，而與沉降高度無關(guān)，

13、因此，沉降室一般做成扁平形狀的，為了增大處沉降室一般做成扁平形狀的，為了增大處理量，可做成多層，稱為多層隔板降塵室。理量，可做成多層，稱為多層隔板降塵室。由此可知甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾21（2）能被沉降室完全分離出來的顆粒最小直徑AqgugdVspctppc)(1818可分為三類計算問題：三類計算問題：(1) 已知氣體處理量qVs, 物性數(shù)據(jù)(, , p ), 臨界粒徑 dpc , 求底面積A；已知底面積A, 物性數(shù)據(jù), 臨界粒徑 dpc , 求氣體處理量qVs ；(2) 已知氣體處理量qVs, 物性數(shù)據(jù) , 底面積

14、A, 求臨界粒徑 dpc ；由層流區(qū)的計算式甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾22例例3-2 用高用高2m 、寬、寬2.5m、長、長5m的重力降塵室分離空氣中的粉塵。的重力降塵室分離空氣中的粉塵。在操作條件下空氣的密度為在操作條件下空氣的密度為0.779kg/m3，黏度為，黏度為2.5310-5Pa.s，流量為流量為5.0104m3/h。粉塵的密度為。粉塵的密度為2000 kg/m3。試求粉塵的臨。試求粉塵的臨界粒徑。界粒徑。解：已知空氣流量解：已知空氣流量qvs，密度，密度，黏度，黏度，粉塵的密度，粉塵的密度p，降塵室的寬度降

15、塵室的寬度W，長度，長度L, 可知：可知：smWLquSVtc/11. 155 . 23600/100 . 54假設(shè)沉降處于過渡區(qū)：假設(shè)沉降處于過渡區(qū)：甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾234 . 51053. 2779.110. 11058. 1Re1581058. 1100 . 281. 94779. 01053. 222511. 1422542253443/ 123253/ 1223/ 122tcpcptcptcpcudmmgugud校核流型：故屬于過渡區(qū)，與假設(shè)相符。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原

16、理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾24 重力沉降是自由沉降，沉降時間很長，效率不高，而且只能是初步分離，當(dāng)沉淀中含夜量較少時，沉降方法不適用，這是就要采用過濾甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾25第二節(jié)第二節(jié) 過過 濾濾懸浮液懸浮液濾渣濾渣過濾介質(zhì)過濾介質(zhì)濾液濾液圖圖3-17 過濾示意圖過濾示意圖過濾：在外力的作用下，懸浮液中的液體通過多孔介質(zhì)的孔道過濾：在外力的作用下，懸浮液中的液體通過多孔介質(zhì)的孔道而固體顆粒被截留下來，而固體顆粒被截留下來， 從而實現(xiàn)固、液分離的操作。從而實現(xiàn)固、液分離的操作。過濾術(shù)語：過濾術(shù)語

17、：濾漿濾漿過濾操作所處理的懸浮液過濾操作所處理的懸浮液過濾介質(zhì)過濾介質(zhì)所用的多孔物質(zhì)所用的多孔物質(zhì)濾液濾液通過介質(zhì)孔道的液體通過介質(zhì)孔道的液體濾餅或濾渣濾餅或濾渣被截留的物質(zhì)被截留的物質(zhì)過濾目的：從懸浮液中分離出固體顆粒。過濾目的：從懸浮液中分離出固體顆粒。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾26一、懸浮液的過濾一、懸浮液的過濾.兩種過濾方式兩種過濾方式工業(yè)上，基本上有兩種：工業(yè)上，基本上有兩種：深層過濾深層過濾和和濾餅過濾濾餅過濾。（1）深層過濾深層過濾：粒狀床層孔道(如砂層)為有效過濾介質(zhì)。 當(dāng)懸浮液中所含顆粒很小，且含量很少

18、時（固相體積分率1%），常用濾布、濾網(wǎng)做過濾介質(zhì)進行過濾。當(dāng)粒徑大于過濾介質(zhì)孔徑時，顯然會形成濾餅；當(dāng)粒徑小于過濾介質(zhì)孔徑時，通過“架橋現(xiàn)象”也會形成濾餅。隨著濾餅的增厚，濾餅層就成為有效的過濾介質(zhì)濾餅層就成為有效的過濾介質(zhì)，所以這種過濾稱為濾餅過濾濾餅過濾。 常用于化工生產(chǎn)，本章只討論濾餅過濾濾餅過濾。懸浮液濾液圖3-18 架橋現(xiàn)象甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾28甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾292. 過濾介質(zhì)過濾介質(zhì) 作用：使液體通過而固體顆粒截留住

19、要求：具有多孔性（適宜的孔徑、比顆粒小，或可形成架橋）、 阻力小； 具有化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性和耐熱性； 因過濾介質(zhì)是濾餅的支承物，應(yīng)具有足夠的機械強度。工業(yè)中常用的過濾介主要有三種：(1) 織物介質(zhì)：由纖維、金屬絲等編織而成的濾布和濾網(wǎng)，使用 最廣。 (2) 堆積介質(zhì)：由砂、木炭等堆積而成的床層，用于深層過濾。 (3) 多孔介質(zhì)：由多孔陶瓷、多孔金屬和多孔塑料制成的管和板。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾303、助濾劑、助濾劑目的：目的： 防止過濾介質(zhì)孔道堵塞，或降低可壓縮濾餅的過濾阻力。助濾劑：助濾劑：一種堅硬的粉狀或纖維狀

20、的固體，能形成疏松結(jié)構(gòu)。 加助濾劑和方法有預(yù)涂法預(yù)涂法和預(yù)混法預(yù)混法。要求：要求：作助濾劑的物質(zhì)應(yīng)能較好地懸浮于料液中，且顆粒大小 合適，助濾劑中還不應(yīng)含有可溶于濾液的物質(zhì)，以免污染 濾液。常用的助濾劑有常用的助濾劑有: 硅藻土、珍珠巖粉、碳粉 和石棉粉等。【注意注意】：當(dāng)濾餅是產(chǎn)品時不能使用助濾劑。：當(dāng)濾餅是產(chǎn)品時不能使用助濾劑。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾314、懸浮液量、固體量、濾液量與、懸浮液量、固體量、濾液量與濾渣量的關(guān)系濾渣量的關(guān)系濾液量濾液量 懸浮液中所含液體量懸浮液中所含液體量 濾液，密度濾液，密度 ，體積

21、，體積 V懸浮液懸浮液 液體液體 濕濾渣，密度濕濾渣，密度c 干渣，密度干渣，密度p甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾32二 過濾基本方程式 過濾基本方程式過濾基本方程式主要描述濾液量隨時間的變化關(guān)系， 即V的關(guān)系。 過濾速度：過濾速度：單位時間通過單位面積的濾液體積，可表示為濾液體積，可表示為 dV/Ad ，m/s。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾33過濾阻力過濾推動力過濾速度過濾推動力過濾推動力壓力差懸浮液懸浮液濾餅濾餅過濾介過濾介質(zhì)質(zhì)濾液濾液pcpmpLp

22、1p2pmcppp過濾阻力過濾阻力=濾餅阻力+過濾介質(zhì)阻力PC：餅層壓差；Pm：過濾介質(zhì)壓差RC Rm甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾34圓管內(nèi)層流流動時：圓管內(nèi)層流流動時： 哈根哈根-泊謖葉方程泊謖葉方程232dlup232/cpul d 過濾過程中，濾液通過 濾餅濾餅 的流速較低，其流動一般處于層流層流狀態(tài).l濾餅中毛細(xì)孔道的平均長度。d毛細(xì)孔道平均直徑，為定值。u 液體在通道內(nèi)的流速。p 液體在濾渣層前后的壓力差。 液體的粘度，定值。流體在層流流動時直管阻力損失計算公式甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工

23、原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾35AddVu 濾液在濾餅層毛細(xì)孔道內(nèi)的流速濾液在濾餅層毛細(xì)孔道內(nèi)的流速u 過濾速度過濾速度dV/Adt2/32dlpuc將兩式代入將兩式代入得：得：令令 ，232drldpAddVc.322則有：則有：lrpAddVc甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾36推動力：推動力： pclrr：比例系數(shù)比例系數(shù)，稱為濾餅的比阻，濾餅的比阻，表示單位過濾面積 上濾餅為1m3 (即Vc/A=1)時的阻力，由實驗測定。濾餅阻力濾餅阻力：過濾阻力過濾推動力lrpAddVc甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電

24、子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾37過濾介質(zhì)阻力過濾介質(zhì)阻力V濾液量。濾液量。Ve當(dāng)量濾液量、介質(zhì)常數(shù)當(dāng)量濾液量、介質(zhì)常數(shù)過濾推動力過濾推動力mcppp過濾阻力過濾阻力AVVrRRRemc)(過濾過程中，濾液通過過濾過程中，濾液通過 過濾介質(zhì)過濾介質(zhì)Rm甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾38所以，得：所以，得：過濾速度方程：過濾速度方程：過濾速率方程：過濾速率方程：【注意注意】：當(dāng)量濾液量當(dāng)量濾液量V Ve e不是真正的濾液量，其值與過濾介質(zhì)的性質(zhì)，濾餅及濾漿的性質(zhì)有關(guān)，可由實驗確定。A

25、VVrpAddVeAVVrpAddVe甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾39三三 恒壓過濾恒壓過濾 因為，過濾速率方程時微分形式的方程，若用此式求出過濾時間與濾液量之間的關(guān)系式，還需根據(jù)具體情況積分。 工業(yè)生產(chǎn)上有兩種典型的過濾操作方式，恒壓恒壓和恒速恒速。實際應(yīng)用時可采取先恒速后恒壓先恒速后恒壓過濾的操作方式。恒壓過濾恒壓過濾：過濾操作是在恒定壓差下進行的。 是最常見的過濾方式。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾401 1、濾液體積于過濾時間的關(guān)系、濾液體積于過

26、濾時間的關(guān)系V+Ve VV+Ve V Ve O O e B +e +e圖 3-20 恒壓過濾時V與的關(guān)系恒壓過濾時，如圖：恒壓過濾時，如圖：濾液體積濾液體積V過濾時間過濾時間OO曲線表示曲線表示 與過濾介質(zhì)阻力對應(yīng)的虛擬（當(dāng)量）濾液體積虛擬（當(dāng)量）濾液體積Ve與虛擬過濾時間虛擬過濾時間e e的關(guān)系。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾41 當(dāng)p不變(即恒壓)，懸浮液一定(r,v ,和Ve一定 )時，積分過濾方程式：AVVrpAddVe積分得：積分得：rpAVVVe222甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課

27、件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾42令令: :q=V/A，單位面積上的濾液量 qe=Ve/A，單位面積上的當(dāng)量當(dāng)量濾液量,為常數(shù)則改寫成q與的關(guān)系式：令令rPK2，化為：222KAVVVe恒壓過濾方程式恒壓過濾方程式若介質(zhì)阻力可忽略不計，2VVe=0，則上式可簡化為：22KAV 過濾常數(shù) Kqqqe 22 方程，方程， ， 都是都是（基本方程式）（基本方程式）若介質(zhì)阻力可忽略不計，2qqe=0，則上式可簡化為：Kq 2甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾432 2、過濾常數(shù)的測定、過濾常數(shù)的測定K, Ve、qe在恒壓下， K

28、, Ve、qe都是由實驗測定【注意注意】：rPK2與懸浮液的性質(zhì)，溫度，壓力差有關(guān)，與懸浮液的性質(zhì)，溫度，壓力差有關(guān)，只有在工業(yè)生產(chǎn)條件和實驗條件一致時，才能直接使用只有在工業(yè)生產(chǎn)條件和實驗條件一致時，才能直接使用實驗測定的過濾常數(shù)實驗測定的過濾常數(shù)K和和qe。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾443、洗滌時間t洗滌時間t等于洗滌液用量vw 除以洗滌速率 對于板框壓濾機，屬于橫穿洗滌、洗滌速率等于四分之一的過濾速度。 對于葉濾機和轉(zhuǎn)筒過濾機，屬于置換洗滌、洗滌速率等于過濾速率。洗ddVdddVdv41洗dddVdv洗洗ddVwV

29、t甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾45 4、生產(chǎn)能力對于間歇過濾機：一個完整的操作過程包括過濾時間 、洗滌時間t、卸渣、重裝等輔助時間T 即總時間 t總= + t+ T 生產(chǎn)能力 V一個操作周期內(nèi)獲得的濾液量tVtVQ總甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾46四. 過濾設(shè)備1、 板框式壓濾機板框式壓濾機2 、 轉(zhuǎn)筒真空過濾機轉(zhuǎn)筒真空過濾機3 、離心過濾機、離心過濾機甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾

30、471 1、 板框式壓濾機板框式壓濾機 由許多交錯排列在支架上并可在支架上由許多交錯排列在支架上并可在支架上滑動的濾板和慮框組成滑動的濾板和慮框組成 洗滌板 濾板 非洗滌板結(jié)構(gòu) 濾布 濾框過濾路徑過濾路徑：濾漿 框內(nèi) 濾餅 濾布 板內(nèi) 排出洗滌路徑洗滌路徑：洗水 洗板濾布 框 濾餅 非洗板排出甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾48甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾49甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過

31、濾50甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾511-1-非洗滌板；非洗滌板；2-2-框；框； 3-3-洗滌板；洗滌板； 四角均開孔四角均開孔組裝組裝: : 1-2-3-2-1-2-3-2-1-2-3-2-11-2-3-2-1-2-3-2-1-2-3-2-1濾布濾布框的兩側(cè)框的兩側(cè)濾漿由總管入框濾漿由總管入框框內(nèi)形成濾餅框內(nèi)形成濾餅 濾液穿過餅和布濾液穿過餅和布經(jīng)每板上旋塞排出經(jīng)每板上旋塞排出( (明流明流) )從板流出的濾液匯集于某總管排出從板流出的濾液匯集于某總管排出( (暗流暗流) )過濾過濾甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅

32、煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾52甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾53甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾54甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾55優(yōu)點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，壓強大，適用性強，適用黏性 大及有腐蝕 性的物系。缺點缺點：操作麻煩，勞動強度大，費時，多為間歇式。板框式壓濾機板框式壓濾機甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三

33、章 沉降與過濾沉降與過濾562 . 轉(zhuǎn)筒真空過濾機轉(zhuǎn)筒真空過濾機（1）構(gòu)造與操作 轉(zhuǎn)筒真空過濾機是連續(xù)操作的設(shè)備連續(xù)操作的設(shè)備，其每一部分面積，都順序地經(jīng)過過濾、脫水、洗滌、卸料四個區(qū)域，轉(zhuǎn)筒每旋轉(zhuǎn)一周即完成一個操作循環(huán)。 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 動盤動盤 分配頭分配頭 定盤定盤特點：特點：自動，連續(xù)進行，節(jié)省人力，生產(chǎn)能力大，但結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，投資大，真正過濾面積不大，且不適宜溫度 過高的漿料。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾57甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾58甘

34、肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾59生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力單位時間內(nèi)獲得的濾液量，Q；浸液率浸液率轉(zhuǎn)筒表面浸入濾漿中的分?jǐn)?shù)，表示為：0360浸液角度轉(zhuǎn)筒總表面積轉(zhuǎn)筒浸液面積有效過濾時間有效過濾時間某一瞬間開始進入濾漿中的轉(zhuǎn)筒表面經(jīng)過 過濾區(qū)，最后從濾漿中出來，這一段時間 為轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周的有效過濾時間。轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)N，1/s，旋轉(zhuǎn)一周的時間，旋轉(zhuǎn)一周的時間1/N，有效過濾時間為：，有效過濾時間為：N旋轉(zhuǎn)一周的時間浸液率2 . 轉(zhuǎn)筒真空過濾機轉(zhuǎn)筒真空過濾機甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過

35、濾沉降與過濾603. 離心過濾機（自學(xué)）離心過濾機（自學(xué)）甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾61甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾62第三節(jié)離心機第三節(jié)離心機離心沉降：離心沉降：依靠離心力的作用而實現(xiàn)的沉降過程。圖37 轉(zhuǎn)筒內(nèi)顆粒在流體中的運動 F阻 F向F離離2rmFC602 N離心力離心力 或r，F(xiàn)c ; 增大更有效，從轉(zhuǎn)筒機械強度考慮，r不宜太大1002mrNFCNr/min離心分離因數(shù)離心分離因數(shù)離心力大小的指標(biāo)離心因數(shù)離心因數(shù)90022rNgrKc重力離

36、心力一離心力作用下的沉降速度一離心力作用下的沉降速度甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾632361rdFPPC236rdFpb242222ddrduAFpd02462223udrdppp 顆粒在離心力場中沉降時，在徑向沉降方向上所受的作用力有離心力浮力（向中心）若這三個力達到平衡，則有甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾64234rduddrppr3)(4gdupPt比較，重力沉降速度比較，重力沉降速度2rg 在一定的條件下，重力沉降速度是一定的，而離心沉降速度隨著

37、顆粒在半徑方向上的位置不同而變化。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾65離心沉降對象小顆粒離心沉降對象小顆粒層流區(qū)層流區(qū)Re/242218)(rduppo所以所以our甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾66 1、離心機的分類 分離因數(shù)：常速，高速，超高速 構(gòu)造特性：直立式，橫臥式，傾斜式 操作方式：間歇式，連續(xù)式 操作性質(zhì)：過濾式（即離心過濾機） 沉降式（即離心沉降機） 二、離心機的構(gòu)造和操作二、離心機的構(gòu)造和操作甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；?/p>

38、工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾672、沉降式離心機、沉降式離心機是利用離心沉降的原理分離懸浮液式乳濁液的機械。是利用離心沉降的原理分離懸浮液式乳濁液的機械。）、管式離心機）、管式離心機）、碟式離心機）、碟式離心機）、螺旋式離心機）、螺旋式離心機甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾68特點：特點：管式轉(zhuǎn)鼓：內(nèi)徑為管式轉(zhuǎn)鼓：內(nèi)徑為75150mm、長度約為、長度約為1500mm、轉(zhuǎn)數(shù)約、轉(zhuǎn)數(shù)約 為為15000r/min;離心分離因數(shù)離心分離因數(shù)Kc : 可達可達13000，也有高達，也有高達105的超速離心機的超速離

39、心機;液體處理量液體處理量:約為約為 0.22m3/h;分離乳濁液的管式離心機分離乳濁液的管式離心機分離懸浮液的管式離心機分離懸浮液的管式離心機）.管式離心機管式離心機甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾692）、碟式離心機）、碟式離心機特點：轉(zhuǎn)鼓內(nèi)裝有許多直徑為特點：轉(zhuǎn)鼓內(nèi)裝有許多直徑為200800mm碟片，碟片數(shù)一般為碟片，碟片數(shù)一般為30150片，兩個碟片的間隙為片，兩個碟片的間隙為0.151.3mm ，分離因數(shù)：約為分離因數(shù)：約為700。分離乳濁液的碟式離心機碟片上開有小孔分離乳濁液的碟式離心機碟片上開有小孔分離懸浮液的碟

40、式離心機碟片上不開孔分離懸浮液的碟式離心機碟片上不開孔用途：可以分離乳濁液中輕、重兩液相，例如油類脫水、牛乳用途：可以分離乳濁液中輕、重兩液相，例如油類脫水、牛乳脫脂等；也可以澄清含少量細(xì)小顆粒固體的懸浮液。脫脂等；也可以澄清含少量細(xì)小顆粒固體的懸浮液。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾70）、螺旋式離心機）、螺旋式離心機適用：可用于分離固體顆粒含量較多的懸浮液，其生產(chǎn)能力適用：可用于分離固體顆粒含量較多的懸浮液，其生產(chǎn)能力較大。也可以在高溫、高壓下操作，例如催化劑回收。較大。也可以在高溫、高壓下操作，例如催化劑回收。特點：有直

41、徑為特點：有直徑為3001300mm的的圓錐形轉(zhuǎn)鼓圓錐形轉(zhuǎn)鼓繞水平軸旋轉(zhuǎn)，繞水平軸旋轉(zhuǎn)， 其離心分離因數(shù)可達其離心分離因數(shù)可達600。 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有可旋轉(zhuǎn)的螺旋輸送器螺旋輸送器，其轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)數(shù)，其轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)數(shù) 稍低稍低.工作原理：懸浮液通過螺旋輸送器的空心軸進入機內(nèi)中部。工作原理：懸浮液通過螺旋輸送器的空心軸進入機內(nèi)中部。沉積在轉(zhuǎn)鼓壁面渣，被螺旋輸送器沿斜面向上推沉積在轉(zhuǎn)鼓壁面渣，被螺旋輸送器沿斜面向上推到排出口而排出。澄清液從轉(zhuǎn)鼓另一端溢流出去。到排出口而排出。澄清液從轉(zhuǎn)鼓另一端溢流出去。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降

42、與過濾沉降與過濾71 3、旋液分離器、旋液分離器旋液分離器是利用離心力的作用，使懸浮液中固體顆粒增稠增稠或使粒徑不同及密度不同的顆粒進行分級分級。操作原理，與旋風(fēng)分離器相似。底流底流溢流溢流離心沉降速度離心沉降速度所以，要達到同樣的臨界粒徑要求，則旋液分離器的直徑所以，要達到同樣的臨界粒徑要求，則旋液分離器的直徑要比旋風(fēng)分離器小很多。要比旋風(fēng)分離器小很多。 液50 氣，(p)液(p)氣，液氣若要dp，p不變，則（drd）液（drd）氣rudddripp2218)(甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾72一、旋風(fēng)分離器離心沉降的優(yōu)勢

43、（1 1）構(gòu)造與工作原理）構(gòu)造與工作原理 圓筒、圓錐、矩形切線入口氣流獲得旋轉(zhuǎn)含塵氣體向下錐口氣流向上氣芯 頂部中央排氣口-設(shè)備體積小而分離效率高顆粒器壁滑落第四節(jié)、氣體凈制設(shè)備第四節(jié)、氣體凈制設(shè)備甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾73各部分尺寸按比例(見教材P157)當(dāng)切向速度當(dāng)切向速度ui20m/s，旋轉(zhuǎn)半徑為，旋轉(zhuǎn)半徑為r=0.3m，則離心分，則離心分離因數(shù)離因數(shù)13681. 93 . 020222rgugrKci 這表明顆粒在這種條件下的離心沉降速度為重力這表明顆粒在這種條件下的離心沉降速度為重力沉降速度的沉降速度的13

44、6倍。倍。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾74(2) 臨界粒徑臨界粒徑與重力降塵室的情況相同，臨界粒徑臨界粒徑是分離器能夠100除去的最小粒徑。（1）進入旋風(fēng)分離器的氣流的器內(nèi)按入口形狀（即寬度為d）沿圓筒旋轉(zhuǎn)n圈，沉降距離為b，即由內(nèi)旋轉(zhuǎn)半徑r=（0.5Db），沉降到D/2；（2）器內(nèi)顆粒與氣流的流速相同，它們的平均切向流速等于進口氣速ui；（3）顆粒的沉降運動服從斯托克斯定律。推導(dǎo)臨界粒徑計算式所用的假設(shè)假設(shè)有：甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾75 obr

45、=D/2-bD由由218)(rdddrpprudddripp2218)(當(dāng)當(dāng)0，顆粒在（，顆粒在（ 0.5Db）處，）處，druddrtippDbD0222218)(當(dāng)當(dāng)t 時，顆粒沉降到器壁，即時，顆粒沉降到器壁，即D/2處處則有則有甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾76積分上式，得：積分上式，得：22)()(9ipPtudbDbt 沉降時間沉降時間 因為，氣流的平均旋轉(zhuǎn)半徑為因為，氣流的平均旋轉(zhuǎn)半徑為rm=(D-b)/2，則旋轉(zhuǎn)，則旋轉(zhuǎn)n圈的圈的停留時間為停留時間為 imunr2當(dāng)某塵粒的停留時間等于沉降時間時，該塵粒的粒徑

46、為當(dāng)某塵粒的停留時間等于沉降時間時，該塵粒的粒徑為臨界粒徑臨界粒徑ippcunbd)(3n-通常為通常為5甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾77(3) (3) 壓力損失壓力損失能量損失能量損失 進氣管、排氣管、器壁、各各局部，氣旋.常表示為進口動壓的某一倍數(shù)常表示為進口動壓的某一倍數(shù)22iup阻力系數(shù)阻力系數(shù)DLdDbh230因為各部件都是D的倍數(shù)，所以一定，)(iufp 旋風(fēng)分離器的壓力損失常為旋風(fēng)分離器的壓力損失常為12kPa.例例-第三節(jié)離心沉降第三節(jié)離心沉降旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)

47、學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾78ippcunbd)(3解：旋風(fēng)分離器能分離出來的最小粒徑，即臨界粒徑解：旋風(fēng)分離器能分離出來的最小粒徑，即臨界粒徑的計算式為：的計算式為：其中，其中， 3.6105 Pas，p 2300kg/m3 ， 0.674kg/m3，D0.4m，bD/5，h=3D/5,qv=1000/3600m3/s，u=qv/bh,取取n=5，得：，得：例例3-3 已知含塵氣體塵粒的密度為已知含塵氣體塵粒的密度為2300kg/m3，氣體流量為氣體流量為1000m3/h，密度為，密度為0.674kg/m3,粘度粘度3.6105 Pas。采用標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器進行除

48、塵。采用標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器進行除塵。若分離器的直徑為若分離器的直徑為400mm，則試估算臨界粒徑，則試估算臨界粒徑dpc及氣體的壓強降及氣體的壓強降p。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾793.60.4 / 533.145(23000.674)14.47pcd62.35 102.35mm2(1000 / 3600) /(30.4 / 25)14.47/iums（2）壓降計算為）壓降計算為22iup2223030 3 0.4 /50.44.160.20.40.8bh DdLD 224.16 0.674 14.47 /2293.542i

49、upPa 甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾80 袋濾器 文丘里除塵器 泡沫除塵器 湍球塔二、其他氣體凈制設(shè)備甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾81第五節(jié)第五節(jié) 固體流態(tài)化固體流態(tài)化一、一、 概述概述 二、二、 床層的流態(tài)化過程床層的流態(tài)化過程三、三、 流化床的類似液體的特性流化床的類似液體的特性四、四、 流體通過流化床的阻力流體通過流化床的阻力五、流化床的操作范圍五、流化床的操作范圍六、六、 流化床的主要特點流化床的主要特點七、流化床的高度與直徑七、流化床的高度

50、與直徑八、氣力輸送簡介八、氣力輸送簡介甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾82一、一、 概述概述固體流態(tài)化：固體流態(tài)化： 流體以一定的流速通過固體顆粒組成的床層流體以一定的流速通過固體顆粒組成的床層時，可將大量固體顆粒懸浮于流動的流體中，顆時，可將大量固體顆粒懸浮于流動的流體中，顆粒在流體作用下上下翻滾，類似于液體的沸騰。粒在流體作用下上下翻滾，類似于液體的沸騰。這種狀態(tài)稱為固體流態(tài)化。這種狀態(tài)稱為固體流態(tài)化。簡單來說，簡單來說，固體流態(tài)固體流態(tài)化就是固體物質(zhì)流體化?；褪枪腆w物質(zhì)流體化。流態(tài)化技術(shù)是近流態(tài)化技術(shù)是近5050多年發(fā)

51、展起來的一種新技術(shù)，多年發(fā)展起來的一種新技術(shù)，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)強度大、易于實現(xiàn)連續(xù)化、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)強度大、易于實現(xiàn)連續(xù)化、自動化操作。自動化操作。該技術(shù)在食品工業(yè)中，主要用于該技術(shù)在食品工業(yè)中，主要用于加熱、冷卻、冷加熱、冷卻、冷凍、干燥、混合、造粒、浸出、洗滌、凍、干燥、混合、造粒、浸出、洗滌、等方面等方面。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾83固體流態(tài)化的優(yōu)點固體流態(tài)化的優(yōu)點1、顆粒流動平穩(wěn)，類似液體，可實現(xiàn)連續(xù)、顆粒流動平穩(wěn)，類似液體，可實現(xiàn)連續(xù)、自動控制；自動控制；2、固體顆?；旌涎杆伲麄€流化床內(nèi)處于等、固體顆

52、?；旌涎杆?，整個流化床內(nèi)處于等溫狀態(tài)；溫狀態(tài)；3、流體與顆粒之間的傳熱和傳質(zhì)速率高；、流體與顆粒之間的傳熱和傳質(zhì)速率高；4、整個床層與浸沒物體之間傳熱速率高。、整個床層與浸沒物體之間傳熱速率高。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾84二、二、 床層的流態(tài)化過程床層的流態(tài)化過程在垂直裝填在垂直裝填有固體顆粒有固體顆粒的床層中，的床層中，流體自下而流體自下而上通過顆粒上通過顆粒床層，隨著床層，隨著流速從小到流速從小到大變化，床大變化，床層將出現(xiàn)下層將出現(xiàn)下述三種不同述三種不同的狀態(tài)，如的狀態(tài)，如下圖所示。下圖所示。(一一)流態(tài)化現(xiàn)象流

53、態(tài)化現(xiàn)象a.固定床；固定床；b-c-d.流化床；流化床；e. 氣力輸送氣力輸送甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾85(1) 固定床階段固定床階段 特點：特點：通過床層的流速低；通過床層的流速低；顆粒受的曳力小，顆粒之間緊密相接，靜顆粒受的曳力小，顆粒之間緊密相接，靜止不動；止不動；床層高度不變；床層高度不變；u，流體通過床層的阻力，流體通過床層的阻力 ，如圖，如圖(a)。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾86(2) 流化床階段流化床階段 特點：特點：當(dāng)當(dāng)u一定值時

54、，一定值時，(顆粒的顆粒的)曳力接近凈重力曳力接近凈重力（重力減（重力減去浮力），或者流體通過去浮力），或者流體通過床層的阻力接近單位截床層的阻力接近單位截面床層的重量面床層的重量時，顆粒開始浮動，但仍未脫離原時，顆粒開始浮動，但仍未脫離原來的位置，如圖來的位置，如圖(b)。在此狀態(tài)時，在此狀態(tài)時， u稍稍稍稍 ，顆粒便互相離開，床層的，顆粒便互相離開，床層的高度也會有所提高，則這時的狀態(tài)稱為高度也會有所提高，則這時的狀態(tài)稱為起始流化起始流化狀態(tài)狀態(tài)或或臨界流化狀態(tài)臨界流化狀態(tài)，對應(yīng)的流速稱為，對應(yīng)的流速稱為起始流化起始流化速度速度(umf)或或最小流化速度最小流化速度 。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工

55、原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾87在臨界流化狀態(tài)時，繼續(xù)在臨界流化狀態(tài)時，繼續(xù)u ，則顆粒間的距離增，則顆粒間的距離增大，顆粒作劇烈的隨機運動，這個階段稱為大，顆粒作劇烈的隨機運動，這個階段稱為流化流化床階段床階段(沸騰床沸騰床)。在在流化床階段流化床階段，隨流體空床流速的增加，床層高，隨流體空床流速的增加，床層高度增高，床層的空隙率也增大，使顆粒間的流體度增高，床層的空隙率也增大，使顆粒間的流體流速保持不變；此時流速保持不變；此時床層空隙中的流速床層空隙中的流速=顆粒的沉顆粒的沉降速度降速度，同時床層的阻力幾乎保持不變，等于單，同時床層的阻力

56、幾乎保持不變，等于單位截面床層的重量。位截面床層的重量。流化床階段還有一個特點是流化床階段還有一個特點是床層有明顯的上界面床層有明顯的上界面，如圖如圖(c、d)所示。所示。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾88(3) 輸送階段輸送階段 特點：特點：當(dāng)流體流速（空塔速度當(dāng)流體流速（空塔速度u）=顆粒的沉降速顆粒的沉降速度時，顆粒被流體帶出器外，度時，顆粒被流體帶出器外，床層的上界面床層的上界面消失，此時的流速稱為流化床的帶出速度消失，此時的流速稱為流化床的帶出速度，流速高于帶出速度后，為流速高于帶出速度后，為流體輸送階段流體輸送階

57、段，如，如圖圖(e)所示。所示。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾89(二二) 兩種不同的流化形式兩種不同的流化形式（1） 散式流化（液散式流化（液-固系統(tǒng)）固系統(tǒng)） 固體顆粒均勻地分散在流化介質(zhì)中，亦稱固體顆粒均勻地分散在流化介質(zhì)中，亦稱均勻流均勻流化或理想流化化或理想流化。特點：特點： a 在流化過程中有一個明顯的臨界流態(tài)化點和臨界在流化過程中有一個明顯的臨界流態(tài)化點和臨界流化速度；流化速度； b 流化床層的壓降為一常數(shù)：流化床層的壓降為一常數(shù)： c 床層有一個平穩(wěn)的上界面；床層有一個平穩(wěn)的上界面； d 流態(tài)化床層的空隙率在

58、任何流速下都有一個代表流態(tài)化床層的空隙率在任何流速下都有一個代表性的均勻值。不因床層內(nèi)的位置而變化。性的均勻值。不因床層內(nèi)的位置而變化。通常兩相密度差小的系統(tǒng)趨向散式流化，故大多通常兩相密度差小的系統(tǒng)趨向散式流化，故大多數(shù)液數(shù)液-固流化屬于固流化屬于“散式流化散式流化”。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾90（2） 聚式流化（氣聚式流化（氣-固系統(tǒng)）固系統(tǒng)）通常兩相密度差較大的系統(tǒng)趨向于聚式流化。通常兩相密度差較大的系統(tǒng)趨向于聚式流化。 如氣固系統(tǒng)往往成為如氣固系統(tǒng)往往成為聚式流化聚式流化。聚式流化床一般存在兩相：聚式流化床一般

59、存在兩相： 連續(xù)相：連續(xù)相：是由空隙小，而固體濃度大的氣固均勻混是由空隙小，而固體濃度大的氣固均勻混合物構(gòu)成。合物構(gòu)成。 氣泡相：氣泡相：是夾帶有少量固體顆粒而以氣泡形式通過是夾帶有少量固體顆粒而以氣泡形式通過床層的不連續(xù)相。床層的不連續(xù)相。 特點：床層內(nèi)各點處不再處處相等，床層無穩(wěn)定的特點：床層內(nèi)各點處不再處處相等，床層無穩(wěn)定的上界面，上界面以某種頻率作上下波動，床層壓降上界面，上界面以某種頻率作上下波動，床層壓降也隨之作相應(yīng)波動。也隨之作相應(yīng)波動。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾91 判斷流化形式（判斷流化形式（散式或聚式

60、流化散式或聚式流化）的依據(jù)：）的依據(jù)： 弗魯特準(zhǔn)數(shù)弗魯特準(zhǔn)數(shù) gduFrpmfmf2 為聚式流態(tài)化為散式流態(tài)化130130.Fr.Frmfmf 甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾92三、三、 流化床的類似液體的特性流化床的類似液體的特性流化床中的流流化床中的流-固運動很象沸騰著的液體，并且在固運動很象沸騰著的液體，并且在很多方面表現(xiàn)出類似于液體的性質(zhì)，如下圖所示。很多方面表現(xiàn)出類似于液體的性質(zhì)，如下圖所示。甘肅煤炭工業(yè)學(xué)?；ぴ黼娮诱n件甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校化工原理電子課件 第三章第三章 沉降與過濾沉降與過濾93(1) 密度比床層密