2.1非均相物系的分離ppt課件

1、第四章第四章 非均相物系的分離非均相物系的分離學(xué)習(xí)目的：學(xué)習(xí)目的：1、了解沉降設(shè)備和過(guò)濾設(shè)備的構(gòu)造特、了解沉降設(shè)備和過(guò)濾設(shè)備的構(gòu)造特點(diǎn)，理解并掌握重力沉降、離心沉點(diǎn)，理解并掌握重力沉降、離心沉降的原理；理解過(guò)濾的基本原理，降的原理；理解過(guò)濾的基本原理，了解過(guò)濾方程的推導(dǎo)，掌握過(guò)濾操了解過(guò)濾方程的推導(dǎo)，掌握過(guò)濾操作的應(yīng)用。作的應(yīng)用。2、熟悉離心分離和旋風(fēng)分離的結(jié)構(gòu)和、熟悉離心分離和旋風(fēng)分離的結(jié)構(gòu)和基本原理。了解其他分離設(shè)備的構(gòu)基本原理。了解其他分離設(shè)備的構(gòu)造與操作特點(diǎn)、過(guò)濾與沉降的各種造與操作特點(diǎn)、過(guò)濾與沉降的各種影響因素、濾餅的可壓縮性等。影響因素、濾餅的可壓縮性等?；緝?nèi)容基本內(nèi)容4.14.

2、1概述概述 4.24.2沉降沉降4.34.3過(guò)濾過(guò)濾4.14.1概述概述 一、基本概念一、基本概念 1、 化工生產(chǎn)上經(jīng)常處理不同類(lèi)型的混合物。按化工生產(chǎn)上經(jīng)常處理不同類(lèi)型的混合物。按照相數(shù)這些混合物可分為均相物系和非均相物照相數(shù)這些混合物可分為均相物系和非均相物系兩類(lèi)。系兩類(lèi)。2、均相物系物系內(nèi)部各處物料性質(zhì)均勻，、均相物系物系內(nèi)部各處物料性質(zhì)均勻，不存在相界面。如氣體、液體。不存在相界面。如氣體、液體。3、非均相物系物系內(nèi)部有相界面，界面兩、非均相物系物系內(nèi)部有相界面，界面兩側(cè)物料性質(zhì)截然不同。常見(jiàn)的非均相物系有：側(cè)物料性質(zhì)截然不同。常見(jiàn)的非均相物系有： 氣固系統(tǒng)氣固系統(tǒng)(空氣中的塵?？諝庵?/p>

3、的塵埃) 液固系統(tǒng)液固系統(tǒng)(液體中的固體顆粒液體中的固體顆粒) 氣液系統(tǒng)氣液系統(tǒng)(氣體中的液滴氣體中的液滴) 液液系統(tǒng)液液系統(tǒng)(乳濁液中的微滴乳濁液中的微滴)等。等?；靖拍罨靖拍?4、非均相物系中處于分散狀態(tài)的物、非均相物系中處于分散狀態(tài)的物質(zhì)如上述的塵埃、固體顆粒、氣泡質(zhì)如上述的塵埃、固體顆粒、氣泡和微滴等統(tǒng)稱(chēng)為分散物質(zhì)和微滴等統(tǒng)稱(chēng)為分散物質(zhì)(或稱(chēng)分散或稱(chēng)分散相相)，而非均相物系中包圍著分散相，而非均相物系中包圍著分散相而處于連續(xù)狀態(tài)的流體如氣體、液而處于連續(xù)狀態(tài)的流體如氣體、液體稱(chēng)為分散介質(zhì)體稱(chēng)為分散介質(zhì)(或稱(chēng)連續(xù)相或稱(chēng)連續(xù)相)。二、非均相物系的分離二、非均相物系的分離 1、分離的依據(jù)

4、 是連續(xù)相與分散相具有不同的物理性質(zhì)(兩相的密度、顆粒形狀、尺寸有差異等)，故可用機(jī)械方法使兩相產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而將兩相分離。 利用兩相密度差進(jìn)行分離時(shí)，必須使分散相與連續(xù)相間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故分離非均相物系的單元操作遵循流體流動(dòng)的基本規(guī)律。2、操作方式根據(jù)兩相相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式不同，機(jī)械分離分為過(guò)濾和沉降。二、非均相物系的分離二、非均相物系的分離 3、非均相物系的分離在工業(yè)中的應(yīng)用主要有：、非均相物系的分離在工業(yè)中的應(yīng)用主要有：（1回收有用物質(zhì)分散相）；回收有用物質(zhì)分散相）；（2凈化分散介質(zhì)連續(xù)相；凈化分散介質(zhì)連續(xù)相；（3除去廢液、廢氣中的有害物質(zhì)，滿(mǎn)足環(huán)境除去廢液、廢氣中的有害物質(zhì)，滿(mǎn)足環(huán)境保護(hù)的要求

5、，確保安全生產(chǎn)。保護(hù)的要求，確保安全生產(chǎn)。三、介質(zhì)阻力的一般規(guī)律三、介質(zhì)阻力的一般規(guī)律 1、曳力阻力）：當(dāng)流體與顆粒之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體對(duì)顆粒產(chǎn)生的作用力。 流體與固體顆粒之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可分為以下三種情況： 顆粒靜止，流體對(duì)其做繞流； 流體靜止，顆粒作沉降運(yùn)動(dòng)； 顆粒與流體都運(yùn)動(dòng)，但保持一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 對(duì)于一定的顆粒和流體，不論何種相對(duì)運(yùn)動(dòng)，只要相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度相同，流體對(duì)顆粒的阻力就一樣。三、介質(zhì)阻力的一般規(guī)律三、介質(zhì)阻力的一般規(guī)律 2、阻力Fd的計(jì)算 式中：A為顆粒在運(yùn)動(dòng)方向上的投影面積； u為顆粒與流體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度； 為流體相對(duì)于顆粒運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力系數(shù)，是雷諾數(shù)的函數(shù)。阻力系數(shù)與R

6、ep的關(guān)系見(jiàn)第二節(jié)。22uAFdp 定義：定義：p沉降力場(chǎng)：重力、離心力。沉降力場(chǎng)：重力、離心力。 在某種力場(chǎng)的作用下，利用分散物質(zhì)與分散在某種力場(chǎng)的作用下，利用分散物質(zhì)與分散介質(zhì)的密度差異，使之發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而分離的介質(zhì)的密度差異，使之發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而分離的單元操作。單元操作。p 沉降操作分類(lèi)：重力沉降、離心沉降。沉降操作分類(lèi)：重力沉降、離心沉降。4.2 沉降沉降一、重力沉降沉降一、重力沉降沉降.AVI 依據(jù)重力作用而發(fā)生的沉降過(guò)程。在重力場(chǎng)中，借連續(xù)相與分散相的密度差異使兩相分離的過(guò)程，稱(chēng)為重力沉降。 一般用于分離氣、固混合物和混懸液的分離。 1、球形顆粒的自由沉降 1沉降速度 若固體顆粒在沉

7、降過(guò)程中，不受流體中其它顆粒的干擾及器壁的影響的沉降過(guò)程，稱(chēng)為自由沉降。 如較稀的混懸液和含塵氣體中的固體顆粒的沉降。maFFFdbg根據(jù)牛頓第二定律，顆粒的重力沉降運(yùn)動(dòng)基本方程式應(yīng)為根據(jù)牛頓第二定律，顆粒的重力沉降運(yùn)動(dòng)基本方程式應(yīng)為:242222uduAFpdgdFppg36gdFpb36p為顆粒密度u重力重力 F g阻力阻力 F d浮力浮力 F b自由沉降假設(shè)的條件：微粒是球形的；沉降的微粒相距自由沉降假設(shè)的條件：微粒是球形的；沉降的微粒相距較遠(yuǎn)，互補(bǔ)干擾；器壁對(duì)微粒的阻滯作用忽略，粒徑不能較遠(yuǎn)，互補(bǔ)干擾；器壁對(duì)微粒的阻滯作用忽略，粒徑不能小于小于2 23m3m。 當(dāng)顆粒開(kāi)始沉降的瞬間，u

8、為零，阻力也為零，a為最大值； 隨著顆粒向下沉降，u逐漸增大，阻力隨之增大，a 逐漸減少 ； 當(dāng)u增到一定數(shù)值ut時(shí)，重力、阻力、浮力三者達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)a =0，顆粒開(kāi)始作勻速沉降運(yùn)動(dòng)。此時(shí)顆粒的速度稱(chēng)為沉降速度。 此式為球形顆粒在重力作用下的自由沉降速度公式。3)(4pptgdu0dbgFFF2阻力系數(shù)阻力系數(shù) 阻力系數(shù)是流體與顆粒相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的雷諾數(shù)準(zhǔn)Re的函數(shù)，即 =f( Re)tpeudR 阻力系數(shù)與Re的關(guān)系由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，結(jié)果如圖3-2所示。圖中曲線(xiàn)按Re值可分成三個(gè)區(qū)，即層流區(qū)，又稱(chēng)斯托克斯區(qū)210 244-eeRR2阻力系數(shù)阻力系數(shù) (2) 過(guò)渡區(qū) 2 Re 500 (3) 湍流

9、區(qū) =0.44 500 Re 2105 對(duì)應(yīng)各區(qū)沉降速度ut的計(jì)算公式如下： (1) 層流區(qū) (2) 過(guò)渡區(qū) （3湍流區(qū) Re1018)(2pptgdupptdgu3122225)(4)(03. 3pptgdu假設(shè)屬于層流區(qū)，計(jì)算沉降速度用斯假設(shè)屬于層流區(qū)，計(jì)算沉降速度用斯托克斯公式求托克斯公式求utut）；）； 計(jì)算計(jì)算ReRe，驗(yàn)證與假設(shè)是否相符；，驗(yàn)證與假設(shè)是否相符； 如果不相符，則轉(zhuǎn)。如果相符，如果不相符，則轉(zhuǎn)。如果相符，OK !OK !通常采用試差法：通常采用試差法：3沉降速度的求取沉降速度的求取 例：計(jì)算直徑為例：計(jì)算直徑為9595m m，密度為，密度為3000kg/m33000k

10、g/m3的固體顆的固體顆粒分別在粒分別在20 20 的空氣和水中的自由沉降速度。的空氣和水中的自由沉降速度。smugdtss/10797. 9310005. 11881. 9) 2 .9983000()1098(18)(3262計(jì)算計(jì)算Re，核算流型：，核算流型：19244. 0Re33610005. 12 .99810797. 91095tsud假設(shè)正確，計(jì)算有效。假設(shè)正確，計(jì)算有效。解：在解：在20 20 的水中：的水中： 20 20 水的密度為水的密度為998.2kg/m3998.2kg/m3，粘度為，粘度為1.0051.00510-3 Pa10-3 Pas s 先設(shè)為層流區(qū)先設(shè)為層流區(qū)

11、 1 1顆粒直徑顆粒直徑dp: dp dp: dp 愈大，愈大，ut ut 則愈大則愈大2) 2) 連續(xù)相的粘度連續(xù)相的粘度：層流區(qū)與過(guò)渡區(qū)中，：層流區(qū)與過(guò)渡區(qū)中， ut ut 還與還與流體粘度有關(guān)。流體粘度有關(guān)。 ，則，則utut。液體粘度約為。液體粘度約為氣體粘度的氣體粘度的5050倍，故顆粒在液體中的沉降速度比倍，故顆粒在液體中的沉降速度比在氣體中的小很多。在氣體中的小很多。3) 3) 兩相密度差兩相密度差( ( s- s-) )：密度差增大，則：密度差增大，則utut增大。增大。4) 4) 顆粒形狀：非球形顆粒的形狀可用球形度顆粒形狀：非球形顆粒的形狀可用球形度s s 來(lái)來(lái)描述。描述。

12、2 2、影響沉降速率的因素、影響沉降速率的因素( (以層流區(qū)為例以層流區(qū)為例) ) pSSss 球形度； S與非球形顆粒體積相等的球形的表面積m2；Sp非球形顆粒的實(shí)際表面積m2。 s越小，表示偏離球形越遠(yuǎn)，其阻越小，表示偏離球形越遠(yuǎn)，其阻力系數(shù)越大，沉降速度越小。力系數(shù)越大，沉降速度越小。（補(bǔ)）：非球形顆粒的自由沉降速率（補(bǔ)）：非球形顆粒的自由沉降速率非球形顆粒幾何形狀與球形顆粒的差異程度，用非球形顆粒幾何形狀與球形顆粒的差異程度，用球形度表示。即一個(gè)任意幾何形體的球形度等球形度表示。即一個(gè)任意幾何形體的球形度等于體積與之相同的一個(gè)球形顆粒的表面積與這于體積與之相同的一個(gè)球形顆粒的表面積與這

13、個(gè)任一形狀顆粒的比表面積之比。當(dāng)體積相同個(gè)任一形狀顆粒的比表面積之比。當(dāng)體積相同時(shí)，球形顆粒的比表面積最小。時(shí)，球形顆粒的比表面積最小。非球形顆粒的幾何形狀和投影面積對(duì)沉降速率有非球形顆粒的幾何形狀和投影面積對(duì)沉降速率有影響。一般地，相同密度的顆粒，球形或近球影響。一般地，相同密度的顆粒，球形或近球形顆粒的沉降速率大于同體積非球形顆粒的沉形顆粒的沉降速率大于同體積非球形顆粒的沉降速率。降速率。2 2、影響沉降速率的因素、影響沉降速率的因素( (以層流區(qū)為例以層流區(qū)為例) ) 2 2、影響沉降速率的因素、影響沉降速率的因素( (以層流區(qū)為例以層流區(qū)為例) ) 5壁效應(yīng) 當(dāng)容器尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于顆粒尺寸

14、時(shí)，器壁效應(yīng)可忽略，否則需加以考慮 6干擾沉降 干擾沉降速度比自由沉降的速度小。3、重力沉降設(shè)備及其生產(chǎn)能力、重力沉降設(shè)備及其生產(chǎn)能力 （1降塵室降塵室 是利用重力沉降的作用從含塵氣體重除去是利用重力沉降的作用從含塵氣體重除去固體顆粒的設(shè)備。結(jié)構(gòu)如圖所示。固體顆粒的設(shè)備。結(jié)構(gòu)如圖所示。含塵氣體進(jìn)入降塵室后，因流通截面積擴(kuò)大而速度放含塵氣體進(jìn)入降塵室后，因流通截面積擴(kuò)大而速度放慢，只要?dú)怏w在通過(guò)降塵室的時(shí)間內(nèi)顆粒能夠降至室慢，只要?dú)怏w在通過(guò)降塵室的時(shí)間內(nèi)顆粒能夠降至室底，顆粒便可以從氣流中分離出來(lái)。底，顆粒便可以從氣流中分離出來(lái)。假設(shè)顆粒運(yùn)動(dòng)的水平分速度與氣體的流速假設(shè)顆粒運(yùn)動(dòng)的水平分速度與氣體

15、的流速 u 一樣；一樣； 停留時(shí)間氣體通過(guò)降塵室的時(shí)間）停留時(shí)間氣體通過(guò)降塵室的時(shí)間） L/u 沉降時(shí)間顆粒沉降至室底的時(shí)間）沉降時(shí)間顆粒沉降至室底的時(shí)間） tH/ ut 顆粒分離出來(lái)的條件是顆粒分離出來(lái)的條件是 t 即即 L/uH/ utLHW凈化氣體凈化氣體含塵氣體含塵氣體u ut降塵室的計(jì)算降塵室的計(jì)算 （1降塵室降塵室、停留時(shí)間與沉降時(shí)間、停留時(shí)間與沉降時(shí)間假設(shè)顆粒運(yùn)動(dòng)的水平分速度與氣體的流速假設(shè)顆粒運(yùn)動(dòng)的水平分速度與氣體的流速 u u 一樣；一樣； 停留時(shí)間氣體通過(guò)降塵室的時(shí)間）停留時(shí)間氣體通過(guò)降塵室的時(shí)間） L/u L/u 沉降時(shí)間顆粒沉降至室底的時(shí)間）沉降時(shí)間顆粒沉降至室底的時(shí)間

16、） t tH/ ut H/ ut 則顆粒分離出來(lái)的條件是則顆粒分離出來(lái)的條件是 t t 即即 L/uH/ ut L/uH/ ut（1降塵室降塵室 、處理能力、處理能力 降塵室所處理的含塵氣體的體積流量稱(chēng)為降塵室所處理的含塵氣體的體積流量稱(chēng)為降塵室的生產(chǎn)能力，用降塵室的生產(chǎn)能力，用qv表示。表示。 qv =WHu 或或u= qv / HW 由由L/uH/ ut得：得： qv WLut 或或utqv / LW 說(shuō)明降塵室的處理能力僅與底面積說(shuō)明降塵室的處理能力僅與底面積WL、與、與顆粒的沉降速度有關(guān)，而與降塵室的高度顆粒的沉降速度有關(guān)，而與降塵室的高度無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。 故一般降塵室以扁平狀為佳，并將故

17、一般降塵室以扁平狀為佳，并將降塵室作成多層隔板間距一般為降塵室作成多層隔板間距一般為25100mm。多層隔板降塵室示意圖多層隔板降塵室示意圖 含塵氣體含塵氣體粉塵粉塵隔板隔板凈化氣體凈化氣體 多層隔板降塵室能分離較細(xì)小的顆粒，并節(jié)省占地面積，一般可分離多層隔板降塵室能分離較細(xì)小的顆粒，并節(jié)省占地面積，一般可分離20m以上的顆粒，但是排灰不方便。以上的顆粒，但是排灰不方便。（1降塵室降塵室 臨界粒徑dpc 由前可知：某些粒徑的塵粒，其沉降速度時(shí)能被完全分離出來(lái)。 設(shè)有一種粒徑的粒子剛好滿(mǎn)足ut=qv / LW，此時(shí)的沉降速度稱(chēng)為臨界顆粒的沉降速度utc。而按上式計(jì)算出來(lái)的粒徑稱(chēng)為臨界粒徑dpc

18、。 以滯流區(qū)為例，那么WLqgugdvptcppc.)(18)(18說(shuō)明： ut應(yīng)根據(jù)需分離的最小微粒計(jì)算。氣流速度u不宜過(guò)高一般應(yīng)不大于3m/s），以免干擾顆粒的沉降或把已沉降下來(lái)的顆粒重新卷起。為此應(yīng)保證氣體流動(dòng)的雷諾數(shù)處于層流范圍內(nèi)。 降塵室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但設(shè)備龐大、效率低50），只適合分離粗顆粒一般之直徑75 m以上的顆粒，）或作為預(yù)分離設(shè)備。（1降塵室降塵室例：用高例：用高2m2m、寬、寬2.5m2.5m、長(zhǎng)、長(zhǎng)5m5m的重力降塵室分離空氣中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的粉塵。在操作條件下空氣的密度為0.799kg/m30.799kg/m3，粘，粘度為度為2.5

19、32.5310-5Pas10-5Pas，流量為，流量為5.05.0104 m3/h104 m3/h。粉塵。粉塵的密度為的密度為2000 kg/m32000 kg/m3。試求粉塵的臨界直徑。試求粉塵的臨界直徑。smWLquvt/11. 155 . 23600/100 . 54解解 ：與臨界直徑對(duì)應(yīng)的臨界沉降速度為：與臨界直徑對(duì)應(yīng)的臨界沉降速度為假設(shè)流型屬于過(guò)渡區(qū)，粉塵的臨界直徑為假設(shè)流型屬于過(guò)渡區(qū)，粉塵的臨界直徑為mmgugudptptpc1581058.1)100.2()81.9(4779.01053.222511.14225)(42254312325312231224 . 51053. 27

20、79. 011. 11058. 1Re54tpcud校核流型校核流型故屬于過(guò)渡區(qū)，與假設(shè)相符。故屬于過(guò)渡區(qū)，與假設(shè)相符。 （2沉降槽沉降槽 處理懸浮液的重力沉降設(shè)備稱(chēng)為沉降槽或增濃器。 沉降槽可分為間歇式、半連續(xù)式和連續(xù)式。 懸浮液通過(guò)沉降槽后可分離成清液和沉渣。 沉降槽適于處理顆粒不太小、濃度不高，但處理量較大的懸浮液的分離。這種設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可連續(xù)操作且增稠物濃度較均勻等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是設(shè)備龐大、占地面積大、分離效率較低等。 連續(xù)沉降槽連續(xù)沉降槽沉聚沉聚sedimentationsedimentation）：懸浮液放在大型容器里，其中）：懸浮液放在大型容器里，其中的固體顆粒在重力下沉降，

21、得到澄清液與稠漿的操作。的固體顆粒在重力下沉降，得到澄清液與稠漿的操作。廓清：當(dāng)原液中固體顆粒的濃度較低，而為了得到澄清液廓清：當(dāng)原液中固體顆粒的濃度較低，而為了得到澄清液時(shí)的操作，所用設(shè)備稱(chēng)為澄清器時(shí)的操作，所用設(shè)備稱(chēng)為澄清器clarifierclarifier）。）。增稠器增稠器thickenerthickener）：從較稠的原液中盡可能把液體分）：從較稠的原液中盡可能把液體分離出來(lái)而得到稠漿的設(shè)備。離出來(lái)而得到稠漿的設(shè)備。 處理溶膠中細(xì)小顆粒分離較為困難，一般加入絮凝劑成較處理溶膠中細(xì)小顆粒分離較為困難，一般加入絮凝劑成較大顆粒以增大沉降速度。大顆粒以增大沉降速度。二、二、 離心沉降離心

22、沉降 依靠離心力的作用，使流體中的顆粒產(chǎn)生沉降的運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為離心沉降。 1、離心沉降速率和離心分離因數(shù) （1離心沉降速率 當(dāng)流體圍繞某一中心軸線(xiàn)作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，便產(chǎn)生了慣性離心力。慣性離心場(chǎng)和重力場(chǎng)有所不同，重力場(chǎng)強(qiáng)度g基本上是常數(shù)，其方向指向地心。而離心場(chǎng)強(qiáng)度離心加速度隨位置而改變，在與轉(zhuǎn)軸距離為R，切向速度為uT的位置上。離心力隨離心加速度的變化而變化，旋轉(zhuǎn)速度，顆粒所受離心力，有利于分離。外從旋轉(zhuǎn)中心徑向離心力 623RdFppc指向旋轉(zhuǎn)中心徑向浮力 623RdFpb指向旋轉(zhuǎn)中心徑向阻力 2422rpdudF024)(62222rpppudrd顆粒在離心力場(chǎng)中沉降時(shí)，在徑向沉降方向上受力有：

23、離顆粒在離心力場(chǎng)中沉降時(shí)，在徑向沉降方向上受力有：離心力、浮力向心力）、阻力三個(gè)力的作用。心力、浮力向心力）、阻力三個(gè)力的作用。若這三個(gè)力達(dá)到平衡，則有若這三個(gè)力達(dá)到平衡，則有浮力浮力 Fbu離心力離心力 Fc阻力阻力 Fd顆粒在離心力場(chǎng)中的受力分析顆粒在離心力場(chǎng)中的受力分析（1 1離心沉降速率離心沉降速率（1 1離心沉降速率離心沉降速率RudRuTppT2r3)(4u 則而RuduTppr2218)(若離心沉降處于層流區(qū)，則阻力系數(shù)符合斯托克斯定律，將若離心沉降處于層流區(qū)，則阻力系數(shù)符合斯托克斯定律，將代入則得：代入則得：說(shuō)明：說(shuō)明：ur稱(chēng)為離心沉降速率，方向徑向向外。它并稱(chēng)為離心沉降速率，

24、方向徑向向外。它并不是顆粒運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)速度，而是徑向分量，即顆粒不是顆粒運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)速度，而是徑向分量，即顆粒離開(kāi)旋轉(zhuǎn)中心的速度。顆粒在旋轉(zhuǎn)介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)實(shí)離開(kāi)旋轉(zhuǎn)中心的速度。顆粒在旋轉(zhuǎn)介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)實(shí)際上是沿著半徑逐漸增大的螺旋形軌道前進(jìn)的。際上是沿著半徑逐漸增大的螺旋形軌道前進(jìn)的。（2 2離心分離因數(shù)離心分離因數(shù) 離心分離因數(shù)是離心分離設(shè)備的重要性能參數(shù)。離心分離因數(shù)是離心分離設(shè)備的重要性能參數(shù)。 工程上將離心加速度與重力加速度之比稱(chēng)為離心分離因數(shù)。工程上將離心加速度與重力加速度之比稱(chēng)為離心分離因數(shù)。即：即：RgukTc2 表明了離心沉降速率比重力沉降速率增大的倍數(shù)。表明了離心沉降速率比重力沉降速

25、率增大的倍數(shù)。Kc越高，越高，其離心分離效果越高。其離心分離效果越高。 例如：例如：R0.4m，切向速率，切向速率uT20m/s，求，求Kc =? 結(jié)論：離心沉降比重力沉降分離效果好，高出結(jié)論：離心沉降比重力沉降分離效果好，高出102倍。能倍。能分離出更小的固體顆粒，且設(shè)備體積大為縮小。分離出更小的固體顆粒，且設(shè)備體積大為縮小。2、旋風(fēng)分離器、旋風(fēng)分離器 利用慣性離心力的作利用慣性離心力的作用從氣體中分離出固用從氣體中分離出固體顆?；蛞旱蔚脑O(shè)備。體顆?；蛞旱蔚脑O(shè)備。(1)、旋風(fēng)分離器的構(gòu)造、旋風(fēng)分離器的構(gòu)造和操作和操作 外圓筒、內(nèi)圓筒、錐外圓筒、內(nèi)圓筒、錐形筒。形筒。 h=D/2 B=D/4

26、D1=D/2 H1=2D H2=2D S1=D/8 D2D/4含塵氣體清潔氣體排氣管排塵BB(1)、旋風(fēng)分離器的構(gòu)造和操作、旋風(fēng)分離器的構(gòu)造和操作圓筒形上部和圓錐形下部組成，含塵氣體從圓筒上側(cè)的矩形進(jìn)氣管以1520m/s的速度沿切線(xiàn)方向進(jìn)入，顆粒受器壁的約束而形成一個(gè)向下作螺旋運(yùn)動(dòng)的外旋流,在離心力作用下，其中固體顆粒密度較大，所受離心力也大，被甩向外圍且與器壁碰撞后失去動(dòng)能滑落至錐底，與氣流分離，由排灰口排出。(1)、旋風(fēng)分離器的構(gòu)造和操作、旋風(fēng)分離器的構(gòu)造和操作外旋氣流按螺旋型曲線(xiàn)向器底旋轉(zhuǎn)，到達(dá)錐底轉(zhuǎn)折向上，形成自下而上的內(nèi)旋流稱(chēng)氣芯） ，凈化后的氣體由從頂部的中央排氣管排出。旋風(fēng)分離器

27、.AVI旋風(fēng)除塵器.avi旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便；分離效率高；操作不受溫度、壓力的限制，可用于高溫含塵氣體的分離。 缺點(diǎn)是氣體在器內(nèi)流動(dòng)阻力大，微粒對(duì)器壁有較嚴(yán)重的磨損。 （2旋風(fēng)分離器的主要性能參數(shù) 臨界粒徑、分離效率、壓力降和氣體處理量是旋風(fēng)分離器的主要性能參數(shù)，是選型和操作控制的依據(jù)，也是評(píng)價(jià)旋風(fēng)分離器性能好壞的主要指標(biāo)。（2旋風(fēng)分離器的主要性能參數(shù)旋風(fēng)分離器的主要性能參數(shù) 、臨界粒徑、臨界粒徑dpc 指旋風(fēng)分離器理論上能夠完全分離出的最小顆粒指旋風(fēng)分離器理論上能夠完全分離出的最小顆粒直徑。它是判斷分離效率的重要依據(jù)。直徑。它是判斷分離效率的重要依

28、據(jù)。 ui含塵氣體的進(jìn)口氣速，含塵氣體的進(jìn)口氣速，m/s B旋風(fēng)分離器的進(jìn)口寬度旋風(fēng)分離器的進(jìn)口寬度(沉降距離沉降距離)，m n 氣流旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器，可取氣流旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器，可取n=5。 液體的粘度，液體的粘度，Pa.sippcunBd)(3（2旋風(fēng)分離器的主要性能參數(shù)旋風(fēng)分離器的主要性能參數(shù) 臨界粒徑的大小根據(jù)下列假設(shè)推導(dǎo)而得： 顆粒與氣體在旋風(fēng)分離器內(nèi)的切線(xiàn)速度恒定，且等于進(jìn)口處的氣速u(mài)i； 顆粒沉降過(guò)程中要穿過(guò)一定的氣流才能達(dá)到器壁，假設(shè)氣流通過(guò)進(jìn)氣口以后形狀不變，因此顆粒的最大厚度等于進(jìn)氣口寬度B； 顆粒與氣流的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為層流。 根據(jù)假設(shè)，沉降速度可由下式表

29、示RuduTppr2218)(若用進(jìn)口速度ui代替切線(xiàn)速度uT,旋轉(zhuǎn)半徑r用平均值rm代替，則此式成為：mipprrudu18)(22（2旋風(fēng)分離器的主要性能參數(shù)旋風(fēng)分離器的主要性能參數(shù) 根據(jù)假設(shè)可得到沉降所需的時(shí)間22)(18ippmrudBruB 氣體進(jìn)入排氣管以前在器內(nèi)旋轉(zhuǎn)n圈，則運(yùn)行的距離為2rmn，故停留時(shí)間imtunr2 顆粒到達(dá)器壁所需要的沉降時(shí)間恰好等于停留時(shí)間，就是能分離的最小顆粒。)(3 2)(dBr18 22pcmpipcimiptnuBdunru解得：即： 、分離效率、分離效率 總效率總效率 粒級(jí)效率粒級(jí)效率 總效率工程計(jì)算中常用，也容易測(cè)定，但是不能準(zhǔn)確代表總效率工程

30、計(jì)算中常用，也容易測(cè)定，但是不能準(zhǔn)確代表旋風(fēng)分離器的分離性能。總效率不僅與粒級(jí)效率有關(guān)，還旋風(fēng)分離器的分離性能?？傂什粌H與粒級(jí)效率有關(guān)，還與進(jìn)入粉塵的粒度分布有關(guān)?？傂氏嗤膬膳_(tái)旋風(fēng)分離與進(jìn)入粉塵的粒度分布有關(guān)?？傂氏嗤膬膳_(tái)旋風(fēng)分離器，其分離性能可能相差很大，這是因?yàn)槿舯环蛛x的塵粒器，其分離性能可能相差很大，這是因?yàn)槿舯环蛛x的塵粒具有不同的粒度分布，則各種顆粒被除去的比例也不同。具有不同的粒度分布，則各種顆粒被除去的比例也不同。對(duì)細(xì)小顆粒的分離，用粒級(jí)效率有時(shí)更有意義。對(duì)細(xì)小顆粒的分離，用粒級(jí)效率有時(shí)更有意義。1210CCC 121iiipiCCC iix0（2旋風(fēng)分離器的主要性能參數(shù)

31、旋風(fēng)分離器的主要性能參數(shù) 、壓力降、壓力降 旋風(fēng)分離器的壓力降是評(píng)價(jià)其性能的重要指旋風(fēng)分離器的壓力降是評(píng)價(jià)其性能的重要指標(biāo)。標(biāo)。 產(chǎn)生壓力降的主要原因：由氣體流經(jīng)進(jìn)氣管、產(chǎn)生壓力降的主要原因：由氣體流經(jīng)進(jìn)氣管、排氣管時(shí)的膨脹、壓縮、旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)向及和器排氣管時(shí)的膨脹、壓縮、旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)向及和器壁的而消耗的大量能量損失。壁的而消耗的大量能量損失。 可用進(jìn)口氣可用進(jìn)口氣體動(dòng)壓的倍數(shù)表示。體動(dòng)壓的倍數(shù)表示。22iup 氣體通過(guò)旋風(fēng)分離器的壓力降應(yīng)盡可能小，分離設(shè)備壓力降的大小是決定分離過(guò)程能耗和合理選擇風(fēng)機(jī)的依據(jù)。HLdDBh230（2旋風(fēng)分離器的主要性能參數(shù)旋風(fēng)分離器的主要性能參數(shù)例題：溫度為例題：溫度為

32、2020、壓力為、壓力為0.101MPa0.101MPa、流量為、流量為2.5m3/s2.5m3/s的含的含塵空氣用圖塵空氣用圖3-9a3-9a所示的旋風(fēng)分離器除塵。塵粒的密度為所示的旋風(fēng)分離器除塵。塵粒的密度為2500kg/m32500kg/m3。最大允許壓力損失為。最大允許壓力損失為2.0kPa2.0kPa時(shí)，試求：時(shí)，試求：（1)1)分離器的尺寸分離器的尺寸; (2); (2)臨界粒徑。臨界粒徑。分析講解3 3 旋液分離器旋液分離器 利用離心力的作用，使懸浮液中固體顆粒增利用離心力的作用，使懸浮液中固體顆粒增稠或使粒徑不同及密度不同的顆粒進(jìn)行分級(jí)。稠或使粒徑不同及密度不同的顆粒進(jìn)行分級(jí)。

33、 旋液分離器是離心沉降懸浮液的設(shè)備，其結(jié)旋液分離器是離心沉降懸浮液的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)和工作原理與旋風(fēng)分離器類(lèi)似。構(gòu)和工作原理與旋風(fēng)分離器類(lèi)似。 由于懸浮液中液相密度大，固、液兩相的密由于懸浮液中液相密度大，固、液兩相的密度差比氣固間的密度差小，所以旋液分離器度差比氣固間的密度差小，所以旋液分離器的直徑比旋風(fēng)分離器的直徑小，而圓錐部分的直徑比旋風(fēng)分離器的直徑小，而圓錐部分長(zhǎng)，這樣的結(jié)構(gòu)既可增大離心力，又可加長(zhǎng)長(zhǎng)，這樣的結(jié)構(gòu)既可增大離心力，又可加長(zhǎng)停留時(shí)間。由于液體進(jìn)口速度較大，故流體停留時(shí)間。由于液體進(jìn)口速度較大，故流體阻力也較大，磨損也較嚴(yán)重。阻力也較大，磨損也較嚴(yán)重。l懸浮液從圓筒上部的切向進(jìn)口

34、進(jìn)入器內(nèi)，旋轉(zhuǎn)向下流動(dòng)。懸浮液從圓筒上部的切向進(jìn)口進(jìn)入器內(nèi)，旋轉(zhuǎn)向下流動(dòng)。工作過(guò)程：工作過(guò)程：l液流中的顆粒受離心力作用，沉降到器壁，并隨液流下降液流中的顆粒受離心力作用，沉降到器壁，并隨液流下降到錐形底的出口，成為較稠的懸浮液而排出，稱(chēng)為底流。到錐形底的出口，成為較稠的懸浮液而排出，稱(chēng)為底流。l澄清的液體或含有較小較輕顆粒的液體，則形成向上的內(nèi)澄清的液體或含有較小較輕顆粒的液體，則形成向上的內(nèi)旋流，經(jīng)上部中心管從頂部溢流管排出，稱(chēng)為溢流。旋流，經(jīng)上部中心管從頂部溢流管排出，稱(chēng)為溢流。 液體的粘度約為氣體的液體的粘度約為氣體的50倍，液體的倍，液體的(p-)比氣體比氣體的小，懸浮液的進(jìn)口速度也

35、比含塵氣體的小，所以同樣的小，懸浮液的進(jìn)口速度也比含塵氣體的小，所以同樣大小和密度的顆粒，沉降速度遠(yuǎn)小于含塵氣體在旋風(fēng)分大小和密度的顆粒，沉降速度遠(yuǎn)小于含塵氣體在旋風(fēng)分離器中的沉降速度。離器中的沉降速度。 要達(dá)到同樣的臨界粒徑要求，則旋液分離器的直徑要比要達(dá)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。旋風(fēng)分離器小很多。 特點(diǎn)特點(diǎn)旋液分離器的圓筒直徑一般為75300mm。 懸浮液進(jìn)口速度一般為515m/s。 壓力損失約為50200kPa。 分離的顆粒直徑約為1040m。主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù) p特點(diǎn)：特點(diǎn)：離心分離因數(shù)可達(dá)13000，也有高達(dá)105的超速離心機(jī)。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)裝有三個(gè)

36、縱向平板，以使料液迅速達(dá)到與轉(zhuǎn)鼓相同的角速度。適用于于分離乳濁液及含細(xì)顆粒的稀懸浮液。適用于于分離乳濁液及含細(xì)顆粒的稀懸浮液。四、四、 沉降式離心機(jī)沉降式離心機(jī) 沉降式離心機(jī)是利用離心沉降的原理沉降式離心機(jī)是利用離心沉降的原理分離懸浮液或乳濁液的機(jī)械。分離懸浮液或乳濁液的機(jī)械。 （1 1） 管式離心機(jī)管式離心機(jī)tubular-bowl tubular-bowl centrifugecentrifuge）p分離乳濁液的管式離心機(jī)操作原理分離乳濁液的管式離心機(jī)操作原理 轉(zhuǎn)鼓由轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。乳濁液由底部進(jìn)入，在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)從下轉(zhuǎn)鼓由轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。乳濁液由底部進(jìn)入，在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)從下向上流動(dòng)過(guò)程中，由于兩種液體的

37、密度不同而分成內(nèi)、外兩液向上流動(dòng)過(guò)程中，由于兩種液體的密度不同而分成內(nèi)、外兩液層。外層為重液層，內(nèi)層為輕液層。到達(dá)頂部后，輕液與重液層。外層為重液層，內(nèi)層為輕液層。到達(dá)頂部后，輕液與重液分別從各自的溢流口排出。分別從各自的溢流口排出。p分離懸浮液的管式離心機(jī)操作原理分離懸浮液的管式離心機(jī)操作原理 流量流量qv為懸浮液從底部進(jìn)入，懸浮液是由密度為為懸浮液從底部進(jìn)入，懸浮液是由密度為的與密的與密度為度為p的少量顆粒形成的。假設(shè)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的液體以轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)的少量顆粒形成的。假設(shè)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的液體以轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)角速度角速度隨著轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)。液體由下向上流動(dòng)過(guò)程中，顆粒由液隨著轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)。液體由下向上流動(dòng)過(guò)程中，顆粒由液

38、面面r1處沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面處沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面r2處。凡沉降所需時(shí)間小于式等于在處。凡沉降所需時(shí)間小于式等于在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留時(shí)間的顆粒，均能沉降除去。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留時(shí)間的顆粒，均能沉降除去。 分離乳濁液的碟式離心機(jī)：碟片上開(kāi)有小孔。乳濁液通過(guò)小分離乳濁液的碟式離心機(jī)：碟片上開(kāi)有小孔。乳濁液通過(guò)小孔流到碟片的間隙。在離心力作用下，重液沿著每個(gè)碟片的斜面孔流到碟片的間隙。在離心力作用下，重液沿著每個(gè)碟片的斜面沉降，并向轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁移動(dòng)，由重液出口連續(xù)排出。而輕液沿著每沉降，并向轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁移動(dòng)，由重液出口連續(xù)排出。而輕液沿著每個(gè)碟片的斜面向上移動(dòng)，匯集后由輕液出口排出。個(gè)碟片的斜面向上移動(dòng)，匯集后由輕液出口排出。

39、主要分離乳濁液中輕、重兩液相，例如油類(lèi)脫水、牛乳脫主要分離乳濁液中輕、重兩液相，例如油類(lèi)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。脂等；也可以澄清含少量細(xì)小顆粒固體的懸浮液。 澄清懸浮液用的碟式離心沉降機(jī)：碟片上不開(kāi)孔。只有一個(gè)澄清懸浮液用的碟式離心沉降機(jī)：碟片上不開(kāi)孔。只有一個(gè)清液排出口。沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的沉渣，間歇排出。只適用于清液排出口。沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的沉渣，間歇排出。只適用于固體顆粒含量很少的懸浮液。當(dāng)固體顆粒含量較多時(shí)，可采用固體顆粒含量很少的懸浮液。當(dāng)固體顆粒含量較多時(shí)，可采用具有噴嘴排渣的碟式離心沉降機(jī)，例如淀粉的分離。具有噴嘴排渣的碟式離心沉降機(jī)，例如淀粉的分離

40、。（2 2） 碟式離心機(jī)碟式離心機(jī)disk-bowl disk-bowl centrifugecentrifuge）工作原理：工作原理： 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有可旋轉(zhuǎn)的螺旋輸送器，其轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)數(shù)稍轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有可旋轉(zhuǎn)的螺旋輸送器，其轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)數(shù)稍低。懸浮液通過(guò)螺旋輸送器的空心軸進(jìn)入機(jī)內(nèi)中部。沉積在低。懸浮液通過(guò)螺旋輸送器的空心軸進(jìn)入機(jī)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到排出口而排出。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。澄清液從轉(zhuǎn)鼓另一端溢流出去。用處：用處： 用于分離固體顆粒含量較多的懸浮液，其生產(chǎn)能力較大。用于分離固體顆粒含量較多的懸浮液，其生

41、產(chǎn)能力較大。也可以在高溫、高壓下操作，例如催化劑回收。也可以在高溫、高壓下操作，例如催化劑回收。（3 3） 螺旋式離心機(jī)螺旋式離心機(jī)scroll-type centrifugescroll-type centrifuge） 4.3 4.3 過(guò)濾過(guò)濾 一、懸浮液的過(guò)濾一、懸浮液的過(guò)濾 （一基本概念（一基本概念 1、過(guò)濾就是在推動(dòng)、過(guò)濾就是在推動(dòng)力作用下，使懸浮力作用下，使懸浮液中的液體通過(guò)多液中的液體通過(guò)多孔介質(zhì)，將固體截孔介質(zhì)，將固體截留，從而使懸浮液留，從而使懸浮液得以分離的單元操得以分離的單元操作。作。 2、濾漿、濾漿需要分需要分離的液體非均相物離的液體非均相物系即所處理的懸浮系即所處理的

42、懸浮液；液；懸浮液(濾漿)濾餅過(guò)濾介質(zhì)濾液（一基本概念（一基本概念3、過(guò)濾介質(zhì)在過(guò)濾操作中起隔層作用的物質(zhì)如多孔物質(zhì)；4、濾渣被截留在過(guò)濾介質(zhì)上的固體顆粒5、濾液過(guò)濾后的液體6、過(guò)濾推動(dòng)力可以是重力、離心力還可以是多孔物質(zhì)上下游兩側(cè)的壓差多用）懸浮液(濾漿)濾餅過(guò)濾介質(zhì)濾液（二過(guò)濾的基本方式（二過(guò)濾的基本方式 1、按過(guò)濾推動(dòng)力分、按過(guò)濾推動(dòng)力分 重力、離心力、壓力差加壓、真空重力、離心力、壓力差加壓、真空過(guò)濾過(guò)濾 懸浮液自身壓強(qiáng)差懸浮液自身壓強(qiáng)差-重力重力 懸浮液的懸浮液的側(cè)加壓側(cè)加壓 過(guò)濾介質(zhì)的過(guò)濾介質(zhì)的側(cè)抽真空側(cè)抽真空 離心力離心力（二過(guò)濾的基本方式（二過(guò)濾的基本方式 2、按過(guò)濾機(jī)理分、按

43、過(guò)濾機(jī)理分 濾餅過(guò)濾濾餅過(guò)濾 懸浮液中的固體顆粒沉積在過(guò)濾介懸浮液中的固體顆粒沉積在過(guò)濾介質(zhì)表面上形成濾餅層，液體穿過(guò)濾餅層質(zhì)表面上形成濾餅層，液體穿過(guò)濾餅層中空隙，此過(guò)濾過(guò)程稱(chēng)為濾餅過(guò)濾，又中空隙，此過(guò)濾過(guò)程稱(chēng)為濾餅過(guò)濾，又稱(chēng)為表面過(guò)濾。其特點(diǎn)是隨著過(guò)濾時(shí)間稱(chēng)為表面過(guò)濾。其特點(diǎn)是隨著過(guò)濾時(shí)間的增長(zhǎng)，濾餅層增厚，過(guò)濾阻力也隨之的增長(zhǎng)，濾餅層增厚，過(guò)濾阻力也隨之增大。增大。 主要用于含固量較大（主要用于含固量較大（1%）的）的場(chǎng)合。場(chǎng)合。b.架橋現(xiàn)象“架橋現(xiàn)象：如圖，由于架橋現(xiàn)象：如圖，由于“架橋現(xiàn)象的架橋現(xiàn)象的出現(xiàn)，才使過(guò)濾操作真正開(kāi)始，故實(shí)際起出現(xiàn)，才使過(guò)濾操作真正開(kāi)始，故實(shí)際起過(guò)濾作用的是

44、濾餅濾渣而非過(guò)濾介質(zhì)。過(guò)濾作用的是濾餅濾渣而非過(guò)濾介質(zhì)。a.濾餅過(guò)濾（二過(guò)濾的基本方式（二過(guò)濾的基本方式深層過(guò)濾深層過(guò)濾固體顆粒不形成濾餅，而是沉積在過(guò)濾介質(zhì)內(nèi)部的過(guò)濾操固體顆粒不形成濾餅，而是沉積在過(guò)濾介質(zhì)內(nèi)部的過(guò)濾操作稱(chēng)為深層過(guò)濾。深床過(guò)濾主要用于凈化含固量很少的作稱(chēng)為深層過(guò)濾。深床過(guò)濾主要用于凈化含固量很少的（0.1%）流體，如水凈化等。）流體，如水凈化等。深層過(guò)濾（三過(guò)濾介質(zhì)（三過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾介質(zhì)的分類(lèi)：織物介質(zhì)(又稱(chēng)濾布) ：由棉、毛、麻、絲等天然纖維及合成纖維制成的織物，以及玻璃絲、金屬絲等織成的網(wǎng)。堆積介質(zhì)： 由各種固體顆粒細(xì)砂、硅藻土等堆積而成， 多用于深床過(guò)濾。多孔固體介質(zhì)：這

45、類(lèi)介質(zhì)具有很多細(xì)微孔道，如多孔陶瓷、多孔塑料等。多用于含少量細(xì)微顆粒的懸浮液。（四）（四） 濾餅的可壓縮性和助濾劑濾餅的可壓縮性和助濾劑 1、濾餅的壓縮性、濾餅的壓縮性 不可壓縮濾餅：當(dāng)濾餅兩側(cè)壓力差增大不可壓縮濾餅：當(dāng)濾餅兩側(cè)壓力差增大時(shí)，構(gòu)成濾餅的顆粒形狀和顆粒間隙不時(shí)，構(gòu)成濾餅的顆粒形狀和顆粒間隙不發(fā)生明顯變化，這類(lèi)濾餅稱(chēng)發(fā)生明顯變化，這類(lèi)濾餅稱(chēng)。 可壓縮濾餅：濾餅受壓變形，空隙率減可壓縮濾餅：濾餅受壓變形，空隙率減小，過(guò)濾阻力增大。小，過(guò)濾阻力增大。 濾餅的壓縮性對(duì)過(guò)濾效率及濾材的可使濾餅的壓縮性對(duì)過(guò)濾效率及濾材的可使用時(shí)間影響很大，是設(shè)計(jì)過(guò)濾工藝和選用時(shí)間影響很大，是設(shè)計(jì)過(guò)濾工藝和選

46、擇過(guò)濾介質(zhì)的依據(jù)。擇過(guò)濾介質(zhì)的依據(jù)。（四）（四） 濾餅的可壓縮性和助濾劑濾餅的可壓縮性和助濾劑 2、助濾劑、助濾劑 為了減少可壓縮濾餅的過(guò)濾阻力，可采為了減少可壓縮濾餅的過(guò)濾阻力，可采用助濾劑改變?yōu)V餅結(jié)構(gòu)，提高濾餅的剛用助濾劑改變?yōu)V餅結(jié)構(gòu)，提高濾餅的剛性和空隙率。性和空隙率。 助濾劑的使用方法有預(yù)涂法和摻濾法兩助濾劑的使用方法有預(yù)涂法和摻濾法兩種。種。 一般適用于固體顆粒小于一般適用于固體顆粒小于0.5%以下，濾以下，濾液有價(jià)值而濾渣無(wú)價(jià)值的場(chǎng)合。液有價(jià)值而濾渣無(wú)價(jià)值的場(chǎng)合。（五懸浮液量、固體量、濾液量及濾渣量（五懸浮液量、固體量、濾液量及濾渣量之間的關(guān)系之間的關(guān)系 1、濕濾渣密度c的計(jì)算 2

47、、干渣質(zhì)量與濾液體積的比值w 3、濕濾渣質(zhì)量與濾液體積的比值 4、濕濾渣的體積與濾液體積的比值v11CCpcCXXCXXkgw11m3濾液的體積，干渣的質(zhì)量，wCCmkg3濾液的體積干渣的質(zhì)量濾液的體積，濕濾渣的質(zhì)量，vVCwVvcccV mVm33則：，濾液的體積，濕濾渣的體積（五懸浮液量、固體量、濾液量及濾渣量（五懸浮液量、固體量、濾液量及濾渣量之間的關(guān)系之間的關(guān)系 例題：已知1kg懸浮液中含0.04kg固體顆粒，濕濾渣、干渣、濾液的密度分別為1400kg/m3、2600kg/m3、100kg/m3。試求： （1濕濾渣與其中所含干渣的質(zhì)量比C； （2干渣質(zhì)量與濾液體積的比值w； （3濕濾渣

48、的體積與濾液體積的比值V二、過(guò)濾速率基本方程式二、過(guò)濾速率基本方程式 1、過(guò)濾速率、過(guò)濾速率 過(guò)濾速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間獲得的濾液體積；過(guò)濾速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間獲得的濾液體積；m3/s 定義式為：定義式為： 過(guò)濾速度：?jiǎn)挝贿^(guò)濾面積上的過(guò)濾速率；過(guò)濾速度：?jiǎn)挝贿^(guò)濾面積上的過(guò)濾速率；m/s 定義式為：定義式為：ddVAddV二、過(guò)濾速率基本方程式二、過(guò)濾速率基本方程式 2、濾液通過(guò)濾渣層的流動(dòng)、濾液通過(guò)濾渣層的流動(dòng) 過(guò)濾過(guò)程實(shí)際上是流體通過(guò)濾渣和過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾過(guò)程實(shí)際上是流體通過(guò)濾渣和過(guò)濾介質(zhì)的流動(dòng)過(guò)程，而這個(gè)過(guò)程中阻力主要集中在濾的流動(dòng)過(guò)程，而這個(gè)過(guò)程中阻力主要集中在濾渣層中，因此我們主要考慮濾液通過(guò)濾渣層的渣

49、層中，因此我們主要考慮濾液通過(guò)濾渣層的流動(dòng)問(wèn)題。流動(dòng)問(wèn)題。 液體通過(guò)濾餅層為層流，其流速為：液體通過(guò)濾餅層為層流，其流速為：lPduc322式中：u為濾液在濾餅層毛細(xì)孔道內(nèi)的流速。 l為濾餅層中毛細(xì)孔道的平均長(zhǎng)度。 d為濾餅層中毛細(xì)孔道的平均直徑。二、過(guò)濾速率基本方程式二、過(guò)濾速率基本方程式 將式中l(wèi)用濾渣層厚度L表示：l=L u用過(guò)濾速度dVAd表示：u= dVAd 那么：LrPdLPAddVAddV d32r .3222則，令 r比例系數(shù)，1/m2。由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。 rL為通過(guò)餅層時(shí)過(guò)濾的阻力。 此式表明任意瞬間的過(guò)濾速度與濾渣層前后兩側(cè)的壓差成正比，與濾渣層的厚度及濾液的粘度成反比。二、過(guò)濾

50、速率基本方程式二、過(guò)濾速率基本方程式 3、濾渣層的阻力、濾渣層的阻力 令令Rc=rL， 又又L=Vc/A 所以：所以：AVrRccVVvc 而： 濾餅阻力是獲得濾液量V時(shí)所形成的濾餅層的阻力。AvVrcR 則：4、過(guò)濾介質(zhì)阻力、過(guò)濾介質(zhì)阻力 一般很小，但有時(shí)也不能忽略。把過(guò)濾介質(zhì)阻力看作是獲得當(dāng)量濾液量Ve時(shí)所形成的濾餅層的阻力。AvVrLreecR 則：二、過(guò)濾速率基本方程式二、過(guò)濾速率基本方程式 5、過(guò)濾速率方程式、過(guò)濾速率方程式 過(guò)濾過(guò)程的總阻力過(guò)濾過(guò)程的總阻力 AVVvrem)(R RRc 過(guò)濾過(guò)程的總推動(dòng)力mPP Pc 過(guò)濾過(guò)程的速度為 由此可知，要提高過(guò)濾的速率，可以適當(dāng)增大過(guò)濾面

51、積，增大過(guò)濾壓力，增大操作溫度濾液粘度降低），或選用阻力低的過(guò)濾介質(zhì)。AVVvrPAddVe)()(2eVVrPAddV 過(guò)濾過(guò)程的速率為三、恒壓過(guò)濾三、恒壓過(guò)濾 對(duì)恒壓過(guò)濾而言，P是定值。 1、恒壓過(guò)濾方程式 對(duì)于一定的懸浮液，其、r、v、Ve為常數(shù)。 對(duì) 積分，)(2eVVrPAddV , 2K2V )(22020則令得：vrPvrPAVVdrPAdVVVeVe KA2VVV 2e2 表明恒壓過(guò)濾時(shí)濾液體積與過(guò)濾時(shí)間之間的關(guān)系。三、恒壓過(guò)濾三、恒壓過(guò)濾 令q=VA； qe=VeA 則改寫(xiě)成恒壓過(guò)濾方程式的另一種表示式： K為過(guò)濾常數(shù)，m2/s。 qe為介質(zhì)過(guò)濾常數(shù)，表示單位過(guò)濾面積獲得的虛

52、擬濾液體積。 2、過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定 將上式改寫(xiě)得 可見(jiàn)/q與q成線(xiàn)性關(guān)系。利用實(shí)驗(yàn)測(cè)定不同下所對(duì)應(yīng)的q值，可求出K和qe K2qqq e2 q21q eKqK三、恒壓過(guò)濾三、恒壓過(guò)濾 例題3-5:含有CaCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.9%的水懸浮液，用板框式壓濾機(jī)在20下進(jìn)行過(guò)濾實(shí)驗(yàn)。過(guò)濾面積危0.1m2。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列于附表中，試求過(guò)濾常數(shù)K與qe。附表中的表壓實(shí)際上是壓差。附表如下：表壓/Pa濾液量/dm3過(guò)濾時(shí)間/s表壓/Pa濾液量/dm3過(guò)濾時(shí)間/s3.43x1042.927.8014688810.3x1042.459.8050660三、恒壓過(guò)濾三、恒壓過(guò)濾 例題3-6：試用上例題中在兩種壓差條件下

53、測(cè)得的K與qe求出濾餅的比阻r。已知1kg濕濾渣的含水量在P1=3.43x104Pa時(shí)為0.37kg，在P2= 10.3x104Pa時(shí)為0.32kg。固體顆粒的密度為2700kg/m3。三、恒壓過(guò)濾三、恒壓過(guò)濾 3、過(guò)濾計(jì)算、過(guò)濾計(jì)算 是指濾液體積、過(guò)濾時(shí)間、及過(guò)濾面積之是指濾液體積、過(guò)濾時(shí)間、及過(guò)濾面積之間的計(jì)算。間的計(jì)算。 例題例題3-7：想用一臺(tái)工業(yè)用板框式壓濾機(jī)過(guò)：想用一臺(tái)工業(yè)用板框式壓濾機(jī)過(guò)濾例濾例3-5中的含中的含CaCO3粉末的懸浮液。在表粉末的懸浮液。在表壓壓10.3x104Pa、20條件下過(guò)濾條件下過(guò)濾3小時(shí)，小時(shí)，得到得到6m3濾液。所用過(guò)濾介質(zhì)與例濾液。所用過(guò)濾介質(zhì)與例3

54、-5相同。相同。試求所需要的過(guò)濾面積與濕濾渣體積。試求所需要的過(guò)濾面積與濕濾渣體積。 分析說(shuō)明：分析說(shuō)明：1因?yàn)橐驗(yàn)閝=V/A，式中，式中V為濾液為濾液的體積，知。那么要求的體積，知。那么要求A則需要先求則需要先求q?？伞？衫眠^(guò)濾方程求出。利用過(guò)濾方程求出。 2濕濾渣的體積濕濾渣的體積Vc=vV求出。求出。四、過(guò)濾設(shè)備四、過(guò)濾設(shè)備 按操作方式分類(lèi)：間歇過(guò)濾機(jī)、連續(xù)過(guò)濾機(jī)按操作壓強(qiáng)差分類(lèi)：壓濾、吸濾和離心過(guò)濾工業(yè)上使用的典型過(guò)濾設(shè)備：板框壓濾機(jī)間歇操作） 轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)連續(xù)操作） 過(guò)濾式離心機(jī)（一）、板框壓濾機(jī)（一）、板框壓濾機(jī) 圖 板框壓濾機(jī)1固定頭；2濾板；3濾框；4濾布；5壓緊裝置（一）

55、、板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)（一）、板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī).AVI.AVI1 1、板框壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理、板框壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理es_es_板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī).bmp.bmpes_es_板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)2.bmp2.bmpes_es_板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)3.bmp3.bmp 由多塊帶凸凹紋路的濾板和濾框交替排列于機(jī)架而構(gòu)成。由多塊帶凸凹紋路的濾板和濾框交替排列于機(jī)架而構(gòu)成。 濾板：凹凸不平的表面，凸部用來(lái)支撐濾布，凹槽是濾濾板：凹凸不平的表面，凸部用來(lái)支撐濾布，凹槽是濾液的流道。濾板右上角的圓孔，是濾漿通道；左上角的圓液的流道。濾板右上角的圓孔，是濾漿通道；左上角的圓孔，是洗水通道?？祝?/p>

56、是洗水通道。 洗滌板：左上角的洗水通道與兩側(cè)表面的凹槽相通，洗滌板：左上角的洗水通道與兩側(cè)表面的凹槽相通， 使使洗水流進(jìn)凹槽；洗水流進(jìn)凹槽； 非洗滌板：洗水通道與兩側(cè)表面的凹槽不相通。非洗滌板：洗水通道與兩側(cè)表面的凹槽不相通。濾框：濾漿通道：濾框右上角的圓孔濾框：濾漿通道：濾框右上角的圓孔 洗水通道：濾框左上角的圓孔洗水通道：濾框左上角的圓孔1 1、板框過(guò)濾機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理、板框過(guò)濾機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理 板和框一般制成方形，其角端均開(kāi)有圓孔，這樣板、框裝合，壓緊后即構(gòu)成供濾漿、濾液或洗滌液流動(dòng)的通道?？虻膬蓚?cè)覆以濾布，空框與濾布圍成了容納濾漿和濾餅的空間。由機(jī)頭上的閥門(mén)控制懸浮液、濾液及洗液的

57、進(jìn)出。板框數(shù)視工藝要求在機(jī)座長(zhǎng)度范圍內(nèi)可靈活調(diào)節(jié)，由數(shù)個(gè)至上百個(gè)不等組成。1 1、板框過(guò)濾機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理、板框過(guò)濾機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理 為了避免這兩種板和框的安裝次序有錯(cuò)，在鑄造時(shí)常在板與框的外側(cè)面分別鑄有一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)小鈕。非洗滌板為一鈕板，框?yàn)槎o板，洗滌板為三鈕板。 如果將非洗滌板編號(hào)為1、框?yàn)?、洗滌板為3，則板框的組合方式服從1232123之規(guī)律。組裝之后的過(guò)濾和洗滌原理如圖所示。2 2、過(guò)濾操作、過(guò)濾操作 過(guò)濾階段過(guò)濾階段 懸浮液從通道進(jìn)入濾框，濾液在壓力懸浮液從通道進(jìn)入濾框，濾液在壓力下穿過(guò)濾框兩邊的濾布、沿濾布與濾板凹凸表面之下穿過(guò)濾框兩邊的濾布、沿濾布與濾板凹凸表面之間形

58、成的溝道流下，既可單獨(dú)由每塊濾板上設(shè)置的間形成的溝道流下，既可單獨(dú)由每塊濾板上設(shè)置的出液旋塞排出，稱(chēng)為明流式；也可匯總后排出，稱(chēng)出液旋塞排出，稱(chēng)為明流式；也可匯總后排出，稱(chēng)為暗流式。為暗流式。洗滌操作洗滌操作 洗滌液由洗滌板上的通道進(jìn)入其兩側(cè)與洗滌液由洗滌板上的通道進(jìn)入其兩側(cè)與濾布形成的凹凸空間，穿過(guò)濾布、濾餅和濾框另一濾布形成的凹凸空間，穿過(guò)濾布、濾餅和濾框另一側(cè)的濾布后排出。洗滌液的行程包括濾餅和濾布側(cè)的濾布后排出。洗滌液的行程包括濾餅和濾布約為過(guò)濾終了時(shí)濾液行程的約為過(guò)濾終了時(shí)濾液行程的2倍，而流通面積卻為倍，而流通面積卻為其其1/2，故洗滌速率約為過(guò)濾終了速率的，故洗滌速率約為過(guò)濾終了

59、速率的1/4。 2 2、過(guò)濾操作、過(guò)濾操作洗滌終了，若有必要可引入壓縮空氣使濾餅脫濕后洗滌終了，若有必要可引入壓縮空氣使濾餅脫濕后再折開(kāi)過(guò)濾機(jī)卸出濾餅，結(jié)束一次過(guò)濾操作。然后再折開(kāi)過(guò)濾機(jī)卸出濾餅，結(jié)束一次過(guò)濾操作。然后清洗、整理、重新組裝、準(zhǔn)備下一次操作。清洗、整理、重新組裝、準(zhǔn)備下一次操作。 常用規(guī)格的板框其厚度為常用規(guī)格的板框其厚度為2560mm,邊框長(zhǎng)為邊框長(zhǎng)為0.22.0m，框數(shù)由生產(chǎn)所需定，框數(shù)由生產(chǎn)所需定 板框壓濾機(jī)的操作壓強(qiáng)一般在板框壓濾機(jī)的操作壓強(qiáng)一般在0.31.0Mpa之間。之間。3 3、主要優(yōu)缺點(diǎn)、主要優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，過(guò)濾面積大而占地省，并可承受較高的壓差，便于

60、用耐腐蝕材料制造，操作靈活，過(guò)濾面積可根據(jù)產(chǎn)生任務(wù)調(diào)節(jié)。缺點(diǎn)：間歇式操作，所費(fèi)的裝、折、清洗時(shí)間較長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率較低。板框式壓濾機(jī)主要用于含固量較多的懸浮液過(guò)濾。 （二轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)真空過(guò)濾（二轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)真空過(guò)濾機(jī)機(jī).AVI.AVI 1、結(jié)構(gòu)與原理、結(jié)構(gòu)與原理 轉(zhuǎn)筒的多孔表面上覆蓋轉(zhuǎn)筒的多孔表面上覆蓋濾布，內(nèi)部分隔成互不濾布，內(nèi)部分隔成互不相通的若干扇形過(guò)濾室。相通的若干扇形過(guò)濾室。轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)與機(jī)架上的固定轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)與機(jī)架上的固定盤(pán)緊密貼合構(gòu)成分配頭，盤(pán)緊密貼合構(gòu)成分配頭，轉(zhuǎn)筒回轉(zhuǎn)時(shí)各過(guò)濾室通轉(zhuǎn)筒回轉(zhuǎn)時(shí)各過(guò)濾室通過(guò)分配頭依次與真空抽過(guò)分配頭依次與真空抽濾系統(tǒng)、洗水抽吸回收濾系統(tǒng)、洗水抽吸