第三章_機(jī)械分離與固體流態(tài)化ppt課件

1、目錄目錄第三章第三章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化機(jī)械分離與固體流態(tài)化第一節(jié)第一節(jié)篩分篩分一、顆粒的特性一、顆粒的特性二、顆粒群的特性二、顆粒群的特性三、篩分三、篩分第二節(jié)第二節(jié) 沉降分離沉降分離一、沉降原理一、沉降原理二、沉降設(shè)備二、沉降設(shè)備目錄目錄 第三節(jié)第三節(jié) 過濾過濾 一、概述一、概述二、過濾基本方程二、過濾基本方程三、過濾常數(shù)的測定三、過濾常數(shù)的測定四、濾餅洗滌四、濾餅洗滌五、過濾設(shè)備及過濾計算五、過濾設(shè)備及過濾計算習(xí)題課習(xí)題課目錄目錄 第四節(jié)第四節(jié) 離心分離離心分離 第五節(jié)第五節(jié) 固體流態(tài)化固體流態(tài)化一、什么是流態(tài)化一、什么是流態(tài)化二、流化床的兩種形態(tài)二、流化床的兩種形態(tài)三、流化床的主要特

2、性三、流化床的主要特性 小結(jié)小結(jié)第三版第第三版第1818次印刷的教材更正次印刷的教材更正化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章第三章第三章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化機(jī)械分離與固體流態(tài)化 非非均均相相物物系系均均相相物物系系分別分別 懸浮液懸浮液-固固-液混合物液混合物乳濁液乳濁液-液液-液混合物液混合物含塵氣體含塵氣體-氣氣-固混合物固混合物 含霧氣體含霧氣體-氣氣-液混合物液混合物-篩分、沉降、過濾篩分、沉降、過濾-將在下冊中介紹將在下冊中介紹化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章第一節(jié)第一節(jié)篩分篩分一、顆粒的特性一、顆粒的特性-分離固體顆粒群分離固體顆粒群大小粒徑）大小

3、粒徑）外形外形表面積表面積球形顆粒球形顆粒 非球形顆粒非球形顆粒 直徑直徑dp 當(dāng)量直徑，如體積當(dāng)量直徑當(dāng)量直徑，如體積當(dāng)量直徑 deV顆粒的表面積表面積與顆粒體積相等的球的 球形度球形度 1 pdVAa6 球球eVda 6化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章第一節(jié)第一節(jié)篩分篩分二、顆粒群的特性二、顆粒群的特性粒度分布粒度分布-頻率分布曲線見下圖）、累計分布曲線頻率分布曲線見下圖）、累計分布曲線(如圖如圖3-1所示所示)。頻率分布曲線頻率分布曲線化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、顆粒群的特性二、顆粒群的特性平均直徑平均直徑 kiikiiikkkLmndnnnn

4、ndndndndnd11321332211表面積平均直徑表面積平均直徑 kiikiiiAmndnd112-每個顆粒平均表面積等于全部顆粒的表面積之每個顆粒平均表面積等于全部顆粒的表面積之 和除以顆粒的總數(shù)和除以顆粒的總數(shù)長度平均直徑長度平均直徑3131 kiiiVmdad體積平均直徑體積平均直徑 -每個顆粒平均體積等于全部顆粒的體積之每個顆粒平均體積等于全部顆粒的體積之 和除以顆粒的總數(shù)和除以顆粒的總數(shù)體積表面積平均直徑體積表面積平均直徑 -每個顆粒的平均比表面積等于全部顆粒的每個顆粒的平均比表面積等于全部顆粒的 比表面積平均值比表面積平均值 kiiikiiiVAmVAmdndndd13123

5、266 比比表表面面積積 kiiiVmdad11化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章三、篩分三、篩分泰勒泰勒Tyler標(biāo)準(zhǔn)篩標(biāo)準(zhǔn)篩-其其篩孔大小以每英寸長度篩網(wǎng)篩孔大小以每英寸長度篩網(wǎng)上的孔數(shù)表示，稱為上的孔數(shù)表示，稱為“目目”。例如例如100目的篩即指每英寸目的篩即指每英寸篩網(wǎng)上有篩網(wǎng)上有100個篩孔。個篩孔。目數(shù)越大，篩孔越小。目數(shù)越大，篩孔越小。篩網(wǎng)用金屬絲篩網(wǎng)用金屬絲制成，孔類似制成，孔類似正方形。正方形。 將幾個篩子按篩孔從大到小的次序從上將幾個篩子按篩孔從大到小的次序從上到下疊置起來，最底下置一無孔的盤到下疊置起來，最底下置一無孔的盤-底盤。樣品加于頂端的篩上，搖動或

6、振動底盤。樣品加于頂端的篩上，搖動或振動一定的時間。通過篩孔的物料稱為篩過物，一定的時間。通過篩孔的物料稱為篩過物，未能通過的稱為篩留物。篩留物的直徑等未能通過的稱為篩留物。篩留物的直徑等于相鄰兩號篩孔寬度的算術(shù)平均值，將篩于相鄰兩號篩孔寬度的算術(shù)平均值，將篩留物取出稱重，可得樣品質(zhì)量分率分布曲留物取出稱重，可得樣品質(zhì)量分率分布曲線。線。標(biāo)準(zhǔn)篩標(biāo)準(zhǔn)篩篩分篩分返回目錄返回目錄化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章第二節(jié)第二節(jié) 沉降分離沉降分離一、沉降原理一、沉降原理rmamg或或 sgm 42220du 0 DbcFFF合合外外力力0421220 dumgs 1 1、自由沉降、自由沉

7、降極短，通常可以忽略極短，通常可以忽略該段的顆粒運(yùn)動速度稱為該段的顆粒運(yùn)動速度稱為沉降速度，用沉降速度，用u0表示。表示。加速段：加速段：等速段：等速段：浮力浮力Fb 曳力曳力FD質(zhì)量力質(zhì)量力Fc顆粒在流體中沉降時受力-單個顆粒在無限流體單個顆粒在無限流體 中的降落過程中的降落過程重力沉降速度：以球形顆粒為例重力沉降速度：以球形顆粒為例 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章1 1、自由沉降、自由沉降Re0=du0/ 1或2 層流區(qū)024162023 udgdss 340gdus 如圖如圖3-2中的實線所示。中的實線所示。 0Re24 1820gdus -斯托克斯定律斯托克斯定律

8、作業(yè)：作業(yè)：化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章1 1、自由沉降、自由沉降離心沉降速度離心沉降速度 A B ur r1 O C r2 r ut 顆粒在旋轉(zhuǎn)流場中的運(yùn)動 u rcmaF 離心力離心力srbamF 浮浮力力AuFrD22 曳力曳力 34rsradu 對照重力場對照重力場v 離心加速度離心加速度ar=2r=ut2/r不是常量不是常量v 沉降過程沒有勻速段，但在小顆粒沉降過程沒有勻速段，但在小顆粒沉降時，加速度很小，可近似作為勻速沉降時，加速度很小，可近似作為勻速沉降處理沉降處理顆粒受力：顆粒受力：類似重力沉降速度推導(dǎo)，得：類似重力沉降速度推導(dǎo)，得： 340gdus 化工

9、原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章1 1、自由沉降、自由沉降 A B ur r1 O C r2 r ut 顆粒在旋轉(zhuǎn)流場中的運(yùn)動 u rRe24 rudrdadutssrsrgaKcC Rer=dur/ 1或或2 層層流區(qū)流區(qū)對照重力場數(shù)值約為幾千幾萬數(shù)值約為幾千幾萬 1820gdus -離心分離因數(shù)離心分離因數(shù)化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章2、實際沉降、實際沉降由于干擾作用，實際沉降速度由于干擾作用，實際沉降速度小于自由沉降速度。小于自由沉降速度。由于壁面效應(yīng)，實際沉降速度小于自由沉降速度。由于壁面效應(yīng)，實際沉降速度小于自由沉降速度。

10、v 干擾沉降干擾沉降 v 非球形顆粒的沉降非球形顆粒的沉降 v 壁面效應(yīng)壁面效應(yīng) 球形度越小，沉降速度越?。磺蛐味仍叫?，沉降速度越??；顆粒的位向?qū)Τ两邓俣纫灿杏绊?。顆粒的位向?qū)Τ两邓俣纫灿杏绊憽；ぴ砘ぴ黼娮咏贪鸽娮咏贪? /第三章第三章二、沉降設(shè)備二、沉降設(shè)備 液固體系液固體系沉降槽沉降槽氣固體系氣固體系降塵室降塵室 離心沉降設(shè)備離心沉降設(shè)備重力沉降設(shè)備重力沉降設(shè)備 液液固固體體系系旋旋液液分分離離器器氣氣固固體體系系旋旋風(fēng)風(fēng)分分離離器器-用于除去用于除去75m以上顆粒以上顆粒-用于除去用于除去510m 顆粒顆?；ぴ砘ぴ黼娮咏贪鸽娮咏贪? /第三章第三章1 1重力沉降設(shè)備重力沉

11、降設(shè)備 氣體氣體 氣體氣體 進(jìn)口進(jìn)口 出口出口 集灰斗集灰斗 L B 含塵氣體含塵氣體 u H u0 顆粒在降塵室中的運(yùn)動顆粒在降塵室中的運(yùn)動 t 停停留留時時間間 0 沉沉降降時時間間0 t若若uL0u高高度度降塵室降塵室則表明，該顆粒能在降塵室中則表明，該顆粒能在降塵室中除去。除去。思考思考1：為什么氣體進(jìn)入降塵：為什么氣體進(jìn)入降塵室后，流通截面積要擴(kuò)大？室后，流通截面積要擴(kuò)大？思考思考2 2：為什么降塵室要做成扁平的？：為什么降塵室要做成扁平的？構(gòu)造：構(gòu)造：除塵原理：除塵原理：為了增大停留時間。為了增大停留時間?；ぴ砘ぴ黼娮咏贪鸽娮咏贪? /第三章第三章降塵室降塵室0uHuL 即

12、即思考思考3：要想使某一粒度的顆粒在降塵：要想使某一粒度的顆粒在降塵室中被室中被100%除去，必須滿足什么條件？除去，必須滿足什么條件？00uHt 思考思考4：能夠被：能夠被100%除去的最小顆粒，除去的最小顆粒，必須滿足什么條件？必須滿足什么條件？0 t 1820gdus 0min1818AVgLgHudsss L u B 氣體氣體 u0 H 顆粒在降塵室中的運(yùn)動顆粒在降塵室中的運(yùn)動 思考思考4：粒徑比：粒徑比dmin小的顆粒小的顆粒，被除去的百分?jǐn)?shù)如何計算？，被除去的百分?jǐn)?shù)如何計算？化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章降塵室降塵室思考思考2 2：為什么降塵室要做成扁平的？：為

13、什么降塵室要做成扁平的？L u B氣體氣體 ut H 顆粒在降塵室中的運(yùn)動顆粒在降塵室中的運(yùn)動000uABLuBHuVs 0uHuL 多層降塵室多層降塵室 可見，降塵室最可見，降塵室最大處理量與底面積、大處理量與底面積、沉降速度有關(guān)沉降速度有關(guān), ,而而與降塵室高度無關(guān)。與降塵室高度無關(guān)。 故降塵室多做成故降塵室多做成扁平的。扁平的。 留意留意! 降塵室內(nèi)氣體流速不應(yīng)過高，以免將降塵室內(nèi)氣體流速不應(yīng)過高，以免將已沉降下來的顆粒重新?lián)P起。根據(jù)經(jīng)驗，已沉降下來的顆粒重新?lián)P起。根據(jù)經(jīng)驗，多數(shù)灰塵的分離，可取多數(shù)灰塵的分離，可取u3m/s，較易揚(yáng)，較易揚(yáng)起灰塵的，可取起灰塵的，可取u1.5m/s。最大

14、處理量最大處理量-能夠除去最小顆粒時的氣體流量能夠除去最小顆粒時的氣體流量Vs化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章降塵室降塵室降塵室優(yōu)、缺陷降塵室優(yōu)、缺陷v結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)簡單，v設(shè)備龐大、效率低設(shè)備龐大、效率低v只適用于分離粗顆粒只適用于分離粗顆粒(直徑直徑75m以上以上)，或作，或作為預(yù)分離設(shè)備。為預(yù)分離設(shè)備。 作業(yè)：作業(yè)：化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章增稠器沉降槽）增稠器沉降槽） 加料加料清液溢流清液溢流水平水平清液清液擋板擋板 耙耙 稠漿稠漿 連續(xù)式沉降槽請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫構(gòu)造：構(gòu)造：除塵原理：除塵原理：用于分離出液用于分離出液- -固混合物固

15、混合物與降塵室一樣，與降塵室一樣，沉降槽的生產(chǎn)能沉降槽的生產(chǎn)能力是由截面積來力是由截面積來保證的，與其高保證的，與其高度無關(guān)。故沉降度無關(guān)。故沉降槽多為扁平狀。槽多為扁平狀。 與降塵室相同與降塵室相同化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章增稠器沉降槽）增稠器沉降槽）u屬于干擾沉降屬于干擾沉降u愈往下沉降速度愈慢愈往下沉降速度愈慢-愈往下顆粒濃度愈高，其表觀粘愈往下顆粒濃度愈高，其表觀粘度愈大，對沉降的干擾、阻力便愈大；度愈大，對沉降的干擾、阻力便愈大；u沉降很快的大顆粒又會把沉降慢的小顆粒向下拉，結(jié)果小顆沉降很快的大顆粒又會把沉降慢的小顆粒向下拉，結(jié)果小顆粒被加速而大顆粒則變慢。粒

16、被加速而大顆粒則變慢。u有時顆粒又會相互聚結(jié)成棉絮狀整團(tuán)往下沉，這稱為絮凝現(xiàn)有時顆粒又會相互聚結(jié)成棉絮狀整團(tuán)往下沉，這稱為絮凝現(xiàn)象，使沉降加快。象，使沉降加快。u這種過程中的沉降速度難以進(jìn)行理論計算，通常要由實驗決這種過程中的沉降速度難以進(jìn)行理論計算，通常要由實驗決定。定。u因固因固- -液密度相差不是很懸殊，故較難分離，因此，連續(xù)沉液密度相差不是很懸殊，故較難分離，因此，連續(xù)沉降槽的直徑可以大到降槽的直徑可以大到100 m100 m以上，高度卻都在幾米以內(nèi)。以上，高度卻都在幾米以內(nèi)。 特點：特點：請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章2 2離心沉降設(shè)備

17、離心沉降設(shè)備旋風(fēng)分離器： B 凈化氣體凈化氣體 含塵含塵 氣體氣體 A D 塵粒塵粒 標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫構(gòu)造：構(gòu)造：除塵原理：除塵原理： 含塵氣體以切線方向進(jìn)入，速度為含塵氣體以切線方向進(jìn)入，速度為1225 ms-1，按螺旋形路線向器底旋，按螺旋形路線向器底旋轉(zhuǎn)，接近底部后轉(zhuǎn)而向上，成為氣芯，轉(zhuǎn)，接近底部后轉(zhuǎn)而向上，成為氣芯，然后從頂部的中央排氣管排出。氣流中然后從頂部的中央排氣管排出。氣流中所夾帶的塵粒在隨氣流旋轉(zhuǎn)的過程中逐所夾帶的塵粒在隨氣流旋轉(zhuǎn)的過程中逐漸趨向器壁，碰到器壁后落下，自錐形漸趨向器壁，碰到器壁后落下，自錐形底落入灰斗未繪出）。底落入灰斗未繪出）。上

18、部為圓筒形，下部為圓錐形。上部為圓筒形，下部為圓錐形。 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器imuNr 2 停留時間停留時間停停留留時時間間 = 沉沉降降時時間間 r B 凈化氣體凈化氣體 含塵含塵 氣體氣體 A D 塵粒塵粒 標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器 能夠從分離器內(nèi)能夠從分離器內(nèi)100%分離出來的最小顆分離出來的最小顆粒的直徑，用粒的直徑，用dc表示。其滿足：表示。其滿足：沉沉降降時時間間 rruB 幾點假設(shè)：幾點假設(shè)：v假設(shè)器內(nèi)氣體速度恒定，且等于進(jìn)口氣速假設(shè)器內(nèi)氣體速度恒定，且等于進(jìn)口氣速ui；v假設(shè)顆粒沉降過程中所穿過的氣流的最大假設(shè)顆粒沉降過程中所穿過的氣流

19、的最大 厚度等于進(jìn)氣口寬度厚度等于進(jìn)氣口寬度B；v假設(shè)顆粒沉降服從斯托克斯公式。假設(shè)顆粒沉降服從斯托克斯公式。uiui臨界粒徑臨界粒徑miscmtscrrudrudu 1818)(2222 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器22182iscmimudBruNr sicNuBd 9 B 凈化氣體凈化氣體 含塵含塵 氣體氣體 A D 塵粒塵粒 標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器結(jié)論：旋風(fēng)分離器越細(xì)、越長，結(jié)論：旋風(fēng)分離器越細(xì)、越長，dc越越小小 N值與進(jìn)口氣速有關(guān)，對常用形式的旋風(fēng)分離器，風(fēng)速值與進(jìn)口氣速有關(guān)，對常用形式的旋風(fēng)分離器，風(fēng)速1225 ms-1范圍內(nèi)，一般可取范圍內(nèi)，

20、一般可取N =34.5，風(fēng)速愈大，風(fēng)速愈大，N也愈大。也愈大。 思索：從上式可見，氣體思索：從上式可見，氣體 ，入口，入口B ，氣旋圈，氣旋圈數(shù)數(shù)N ，進(jìn)口氣速，進(jìn)口氣速ui ，臨界粒徑越小，臨界粒徑越小，why？化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器評價旋風(fēng)分離器性能的兩個主要指標(biāo)：分離性能：壓降：用臨界粒徑和分離效率來表示 %100%100的顆粒，粒級效率均；的顆粒，粒級效率均為被分離出來的百分率。粒級效率：每一種顆粒cpcpdddd總效率：被分離出來的顆粒占全部顆粒的質(zhì)量分率小好，一般在小好，一般在5005002000Pa2000Pa左右左右化工原理化工原

21、理電子教案電子教案/ /第三章第三章旋液分離器旋液分離器 B 凈化氣體凈化氣體 含塵含塵 氣體氣體 A D 塵粒塵粒 標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器Why?特點：特點： 與旋風(fēng)分離器相比，直徑小、錐形部分長。與旋風(fēng)分離器相比，直徑小、錐形部分長。請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫構(gòu)造：構(gòu)造：返回目錄返回目錄化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章第三節(jié)第三節(jié) 過濾過濾 濾濾餅餅過過濾濾深深層層過過濾濾兩兩種種過過濾濾方方式式一、概述一、概述深層過濾深層過濾 這種過濾是在過這種過濾是在過濾介質(zhì)內(nèi)部進(jìn)行的濾介質(zhì)內(nèi)部進(jìn)行的，介質(zhì)表面無濾餅，介質(zhì)表面無濾餅形成。過濾用的介形成。過濾用的介質(zhì)為粒狀床層或素質(zhì)為粒狀

22、床層或素?zé)簧嫌缘奶諢簧嫌缘奶沾赏不虬?。瓷筒或板?此法適用于從液此法適用于從液體中除去很小量的體中除去很小量的固體微粒，例如飲固體微粒，例如飲用水的凈化。用水的凈化?；ぴ砘ぴ黼娮咏贪鸽娮咏贪? /第三章第三章一、概述一、概述濾漿濾餅過濾介質(zhì)濾液-推動力：重力、壓力、離心力推動力：重力、壓力、離心力 濾餅過濾濾餅過濾深層過濾深層過濾兩種過濾方式兩種過濾方式濾餅過濾濾餅過濾化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章一、概述一、概述濾漿濾餅過濾介質(zhì)濾液濾餅過濾濾餅過濾工業(yè)用過濾介質(zhì)主要有：工業(yè)用過濾介質(zhì)主要有： 棉、麻、絲、毛、合成纖維、金棉、麻、絲、毛、合成纖維、金屬絲等編織成

23、的濾布。屬絲等編織成的濾布。過濾介質(zhì)：過濾介質(zhì)：多孔性介質(zhì)、耐腐蝕、耐熱并具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。多孔性介質(zhì)、耐腐蝕、耐熱并具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度?；ぴ砘ぴ黼娮咏贪鸽娮咏贪? /第三章第三章一、概述一、概述濾漿濾餅過濾介質(zhì)濾液濾餅過濾濾餅過濾濾餅的壓縮性：濾餅的壓縮性： 空隙結(jié)構(gòu)易變形的濾餅為可壓縮濾餅?？障督Y(jié)構(gòu)易變形的濾餅為可壓縮濾餅。 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章一、概述一、概述濾漿濾餅過濾介質(zhì)濾液濾餅過濾濾餅過濾 使用時，可預(yù)涂，也可以混使用時，可預(yù)涂，也可以混入待濾的濾漿中一起過濾。入待濾的濾漿中一起過濾。 助濾劑能形成結(jié)構(gòu)疏松、而助濾劑能形成結(jié)構(gòu)疏松、而且?guī)缀跏?/p>

24、不可壓縮的濾餅。可改且?guī)缀跏遣豢蓧嚎s的濾餅?？筛纳圃瓰V餅的可壓縮性和過于致密善原濾餅的可壓縮性和過于致密的缺點。的缺點。 助濾劑：助濾劑：-是顆粒細(xì)小、粒度分布范圍較窄、堅硬而懸浮性好是顆粒細(xì)小、粒度分布范圍較窄、堅硬而懸浮性好 的顆粒狀或纖維固體，如硅藻土、纖維粉末、活性的顆粒狀或纖維固體，如硅藻土、纖維粉末、活性 炭、石棉。炭、石棉?；ぴ砘ぴ黼娮咏贪鸽娮咏贪? /第三章第三章二、過濾基本方程二、過濾基本方程 L u V -濾液量濾液量V過濾時間過濾時間的關(guān)系的關(guān)系-即為流速，單位時間內(nèi)通即為流速，單位時間內(nèi)通過單位過濾面積的濾液體積過單位過濾面積的濾液體積過濾速度過濾速度uAVq

25、其中其中ddddqAVu 濾餅過濾過程中，濾餅逐漸增厚，流動阻力也隨之逐濾餅過濾過程中，濾餅逐漸增厚，流動阻力也隨之逐漸增大，所以過濾過程屬于不穩(wěn)定的流動過程。故漸增大，所以過濾過程屬于不穩(wěn)定的流動過程。故 A化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、過濾基本方程二、過濾基本方程-濾液量濾液量V過濾時間過濾時間的關(guān)的關(guān)系系 L le u de u 流體在固定床內(nèi)流動的簡化模型 (1)細(xì)管長度細(xì)管長度le與床層高度與床層高度L成正比成正比(2)細(xì)管的內(nèi)表面積等于全部顆粒的表面積，細(xì)管的內(nèi)表面積等于全部顆粒的表面積， 流體的流動空間等于床層中顆粒之間的全部空隙體積。流體的流動空間等于床

26、層中顆粒之間的全部空隙體積。1、過濾基本方程的推導(dǎo)、過濾基本方程的推導(dǎo)簡化模型：假定：簡化模型：假定：LKle0 潤濕周邊潤濕周邊流通截面積流通截面積 4ed 1444aVaVB細(xì)細(xì)管管的的全全部部內(nèi)內(nèi)表表面面積積細(xì)細(xì)管管的的流流動動空空間間真實速度真實速度 u u 1aaB濾餅體積濾餅體積濾餅的比表面積濾餅的比表面積顆粒的比顆粒的比表面積表面積化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、過濾基本方程二、過濾基本方程-濾液量濾液量V過濾時間過濾時間的關(guān)的關(guān)系系221udlpweef L le u u de u 流體在固定床內(nèi)流動的簡化模型 eR64 濾餅內(nèi)，雷諾數(shù)很小，屬層流流動，濾

27、餅內(nèi)，雷諾數(shù)很小，屬層流流動， ude eR2132eedlpu 1p -哈根哈根-泊謖葉方程泊謖葉方程le、de表達(dá)式見上頁）表達(dá)式見上頁） uu AuuA 由質(zhì)量守恒得：由質(zhì)量守恒得：濾餅截濾餅截面積面積A化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、過濾基本方程二、過濾基本方程 LpaKu 1220312 Lrp 1 ddqAddVu 過濾阻力過濾阻力過濾推動力過濾推動力 eLrpLrpu 22 介質(zhì)阻力）介質(zhì)阻力）（濾餅阻力（濾餅阻力過濾總推動力過濾總推動力 eLLrpu p2 p1u-濾液量濾液量V過濾時間過濾時間的關(guān)的關(guān)系系 2322012 maKr比比阻阻，單單位位令令

28、思索：影響過濾阻力的因素有哪些？思索：影響過濾阻力的因素有哪些？ 影響過濾速度的因素有哪些？影響過濾速度的因素有哪些？化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、過濾基本方程二、過濾基本方程-濾液量濾液量V過濾時間過濾時間的關(guān)的關(guān)系系 eVVcrpA AddV 設(shè)每獲得單位體積濾液時，被截留在過濾介質(zhì)上的濾餅體積為cm3濾餅/m3濾液），那么 sprr 0令令 AddV esVVcrAp 01AcVL AcVLee eLLrpu 濾濾餅餅濾濾液液1c思索：濾餅中全是固體物嗎？思索：濾餅中全是固體物嗎？壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)0s1可壓縮濾餅可壓縮濾餅s=0不可壓縮濾餅）不可壓縮濾餅）化工原理

29、化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、過濾基本方程二、過濾基本方程 crpKs012 令令 eVVKAddV 22 eqqKddq 2 -過濾基本方程過濾基本方程過濾常數(shù)，過濾常數(shù)，由實驗測定由實驗測定 pu思索：影響思索：影響K的因素有哪些？的因素有哪些？ 影響影響Ve或或qe的因素有哪些？的因素有哪些？-濾液量濾液量V過濾時間過濾時間的關(guān)的關(guān)系系化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、過濾基本方程二、過濾基本方程-濾液量濾液量V過濾時間過濾時間的關(guān)的關(guān)系系 crpKs012 32212 Car影響影響K的因素：的因素：影響影響qe或或Ve 的因素：的因素：濾餅性質(zhì)濾餅

30、性質(zhì)s、a）濾漿性質(zhì)濾漿性質(zhì)c、）推動力（推動力（p）過濾介質(zhì)的性質(zhì)孔的結(jié)構(gòu)、過濾介質(zhì)的性質(zhì)孔的結(jié)構(gòu)、r0、厚度）、厚度） pu化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、過濾基本方程二、過濾基本方程-濾液量濾液量V過濾時間過濾時間的關(guān)的關(guān)系系 222KAVVVe 2、恒壓過濾、恒壓過濾 crpKs012 過過濾濾阻阻力力過過濾濾推推動動力力 AddVu eVVKA 2 pu 表觀速度表觀速度特點：特點： K為常數(shù)為常數(shù) 積分得：積分得： 或或 Kqqqe 22若過濾介質(zhì)阻力可忽略不計，那么若過濾介質(zhì)阻力可忽略不計，那么 22KAV 或或 Kq 2，過濾速度愈來愈小。，過濾速度愈來愈

31、小。恒壓過濾方程恒壓過濾方程化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章三、過濾常數(shù)的測定三、過濾常數(shù)的測定eqKqKq21 1500 1000 q 500 0 0 0.025 0.05 0.075 q 斜率1/K截距 2qe/KCpsK log)1(log crpKs012 恒壓時：恒壓時： Kqqqe 22logplogK作圖求出作圖求出壓縮指數(shù)壓縮指數(shù)s /qq圖化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章四、濾餅洗滌四、濾餅洗滌 洗滌液 w p Lw u 表觀速度 洗洗滌滌速速度度洗滌阻力洗滌阻力洗滌推動力洗滌推動力 wAddV 思索：洗滌阻力與思索：洗滌阻力與哪些因素有關(guān)

32、？哪些因素有關(guān)？與濾餅厚度、濾餅性質(zhì)、洗滌液粘度、介質(zhì)阻力有關(guān) v推動力、阻力不變推動力、阻力不變v洗滌速度為常數(shù)。洗滌速度為常數(shù)。wwwddVV 洗滌液量思索：洗滌過程與過濾過程的有何異同？思索：洗滌過程與過濾過程的有何異同？wwLrp wAwV 常數(shù)常數(shù)化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章四、濾餅洗滌四、濾餅洗滌 洗滌液 p u 表觀速度 eeVVKAAddV 2 其其中中若推動力相同，那么：若推動力相同，那么：v洗滌速度與過濾終了速度的關(guān)系洗滌速度與過濾終了速度的關(guān)系? ?wwewLLAddVAddV 過濾終了阻力過濾終了阻力洗滌阻力洗滌阻力 LrpAddVe wAddV

33、wwLrp 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章五、過濾設(shè)備及過濾計算五、過濾設(shè)備及過濾計算 以以壓壓力力差差為為推推動動力力：如如板板框框壓壓濾濾機(jī)機(jī)、葉葉濾濾機(jī)機(jī)、 回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)真真空空過過濾濾機(jī)機(jī)等等； 以以離離心心力力為為推推動動力力：如如各各種種離離心心機(jī)機(jī)。 過濾過濾設(shè)備設(shè)備 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章五、過濾設(shè)備及過濾計算五、過濾設(shè)備及過濾計算1 1、板框壓濾機(jī)、板框壓濾機(jī)濾框、濾板濾框、濾板 非非洗洗板板洗洗板板構(gòu)造：構(gòu)造：洗洗板板板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)框框非非洗洗板板洗洗板板1060塊不等，塊不等，過濾面積約為過濾面積約為280m2 請點擊觀看

34、動畫請點擊觀看動畫濾框和濾板的左上角與右上濾框和濾板的左上角與右上角均有孔。角均有孔。 請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫注：教材圖注：教材圖3-123-12有誤，應(yīng)將有誤，應(yīng)將“濾液進(jìn)口改為濾液進(jìn)口改為“濾漿進(jìn)口濾漿進(jìn)口”；將；將“濾漿出口濾漿出口改為改為“濾液出口濾液出口”。圖下方代表濾液流動方向的箭頭均改為向左方向。圖下方代表濾液流動方向的箭頭均改為向左方向化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章1 1、板框壓濾機(jī)、板框壓濾機(jī)洗洗板板板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)框框非非洗洗板板洗洗板板一個操作循環(huán)：一個操作循環(huán)：過濾過濾濾液流出濾液流出懸懸浮浮液液入入口口洗滌液流出洗滌液流出洗洗滌滌液液入入

35、口口 222KAVVVe 洗滌洗滌卸渣、整理重裝卸渣、整理重裝思索：對板框壓濾機(jī)，下式中思索：對板框壓濾機(jī)，下式中V、Ve、A怎么取值？半個框的？一個怎么取值？半個框的？一個框的？還是框的？還是N個框的？個框的？均可。均可?；ぴ砘ぴ黼娮咏贪鸽娮咏贪? /第三章第三章1 1、板框壓濾機(jī)、板框壓濾機(jī)屬間歇式屬間歇式特點：特點：橫穿洗滌：橫穿洗滌：Lw=2L， Aw=A/2wwewLLAddVAddV 洗洗板板板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)框框非非洗洗板板洗洗板板洗滌液流出洗滌液流出洗洗滌滌液液入入口口21 ewAddVAddV w 若若41 wwwewLALAddVddV 化工原理化工原理電子教案電

36、子教案/ /第三章第三章1 1、板框壓濾機(jī)、板框壓濾機(jī) 板板 框框 懸浮液懸浮液 入口入口輔輔助助時時間間洗洗滌滌時時間間過過濾濾時時間間操操作作周周期期 生產(chǎn)能力：生產(chǎn)能力： 操作周期：操作周期： 單位時間內(nèi)獲得的濾液量或濾餅量單位時間內(nèi)獲得的濾液量或濾餅量 。222KAVVVe 其中：其中：wwwddVV Rwc RwcVVQ 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章1 1、板框壓濾機(jī)、板框壓濾機(jī) 板板 框框 懸浮液懸浮液 入口入口最佳操作周期：最佳操作周期： 生產(chǎn)能力最大時的操作周期生產(chǎn)能力最大時的操作周期令令dQdV=0可得：可得：wR 若過濾、洗滌的操作壓力相同若過濾、洗滌

37、的操作壓力相同 濾液濾液洗滌液洗滌液w 介質(zhì)阻力忽略不計介質(zhì)阻力忽略不計-最佳操作周期最佳操作周期 RVQ 2max Roptc 2, 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章2 2、葉濾機(jī)、葉濾機(jī)屬間歇式屬間歇式置換洗滌：置換洗滌：Lw=L Lw=L ，Aw=AAw=A濾葉濾葉一個操作循環(huán)：一個操作循環(huán)：過濾、洗滌、卸渣、整理重裝過濾、洗滌、卸渣、整理重裝 特點：特點： 濾 漿 濾 液 濾 葉 的 構(gòu) 造構(gòu)造：構(gòu)造：請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫 222KAVVVe 思索：對葉濾機(jī)，下式中思索：對葉濾機(jī)，下式中V、Ve、A怎么取怎么取值？一個濾葉的？還是值？一個濾葉的？還是N個的？個

38、的？均可。均可。? ewAddVAddV ? ewddVddV 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章2 2、葉濾機(jī)、葉濾機(jī)Rwc 操作周期：操作周期： 濾 漿 濾 液 濾 葉 的 構(gòu) 造與板框機(jī)相同與板框機(jī)相同生產(chǎn)能力：生產(chǎn)能力： 與板框機(jī)類似與板框機(jī)類似RwcVVQ 最佳操作周期：最佳操作周期： Roptc 2, 與板框機(jī)相同與板框機(jī)相同化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章3 3、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)置換洗滌：置換洗滌：Lw=L Lw=L ，Aw=AAw=A屬連續(xù)式屬連續(xù)式過濾、洗滌、吹松、刮渣過濾、洗滌、吹松、刮渣轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)筒-筒的側(cè)壁上覆蓋有金屬網(wǎng)，長、

39、徑之比約為筒的側(cè)壁上覆蓋有金屬網(wǎng)，長、徑之比約為1/22，濾布濾布-蒙在筒外壁上。蒙在筒外壁上。分配頭分配頭-轉(zhuǎn)動盤、固定盤轉(zhuǎn)動盤、固定盤 浸沒于濾漿中的過濾面積約占全部面積的浸沒于濾漿中的過濾面積約占全部面積的3040%轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為0.1至至23轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分）分） 一個操作循環(huán)：一個操作循環(huán)：特點：特點：構(gòu)造：構(gòu)造：請點擊觀看動畫請點擊觀看動畫化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章3 3、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī) 回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)上的轉(zhuǎn)筒過濾區(qū)過濾區(qū)洗滌區(qū)洗滌區(qū)吹干區(qū)吹干區(qū)卸渣區(qū)卸渣區(qū)Tn 1操操作作周周期期nVTVQ 222KAVVVe 其中：其中：操作周期：操作周期： 生產(chǎn)能

40、力：生產(chǎn)能力： 思索：對轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)，上式中思索：對轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)，上式中V、Ve、A、 怎么取值？按過濾區(qū)？還是怎么取值？按過濾區(qū)？還是按整個轉(zhuǎn)筒？按整個轉(zhuǎn)筒？均可。均可。按整個轉(zhuǎn)筒?。喊凑麄€轉(zhuǎn)筒?。篤，Ve，A，= T按過濾區(qū)取：按過濾區(qū)?。?V， Ve， A，= TT 式式中中， n 浸沒分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)筒浸沒分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)筒浸入面積占全部浸入面積占全部轉(zhuǎn)筒面積的分率）轉(zhuǎn)筒面積的分率）化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章3 3、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī) 回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)上的轉(zhuǎn)筒過濾區(qū)過濾區(qū)洗滌區(qū)洗滌區(qū)吹干區(qū)吹干區(qū)卸渣區(qū)卸渣區(qū)nKAV 22 若介質(zhì)阻力忽略不計，那若介質(zhì)阻力忽略不計，那么

41、么 nKAnKnAQ Qn, 可見：可見：但這類方法受到一定的限制但這類方法受到一定的限制 化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章習(xí)題課習(xí)題課【例】【例】 某板框過濾機(jī)有某板框過濾機(jī)有5個濾框，框的尺寸為個濾框，框的尺寸為63563525mm。過濾操作在。過濾操作在20、恒定壓差下進(jìn)行，過濾常數(shù)、恒定壓差下進(jìn)行，過濾常數(shù)K=4.2410-5m2/s，qe=0.0201m3/m2，濾餅體積與濾液體，濾餅體積與濾液體積之比積之比c=0.08 m3/m3，濾餅不洗滌，卸渣、重整等輔助時間，濾餅不洗滌，卸渣、重整等輔助時間為為10分鐘。試求框全充滿所需時間。分鐘。試求框全充滿所需時間。 現(xiàn)

42、改用一臺回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)過濾濾漿，所用濾布與前相現(xiàn)改用一臺回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)過濾濾漿，所用濾布與前相同，過濾壓差也相同。轉(zhuǎn)筒直徑為同，過濾壓差也相同。轉(zhuǎn)筒直徑為1m，長度為，長度為1m，浸入角，浸入角度為度為120。問轉(zhuǎn)鼓每分鐘多少轉(zhuǎn)才能維持與板框過濾機(jī)同。問轉(zhuǎn)鼓每分鐘多少轉(zhuǎn)才能維持與板框過濾機(jī)同樣的生產(chǎn)能力？樣的生產(chǎn)能力？ 假設(shè)濾餅不可壓縮。假設(shè)濾餅不可壓縮。化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章以一個框為基準(zhǔn)進(jìn)行計算。以一個框為基準(zhǔn)進(jìn)行計算。30101. 0025. 0635. 0635. 0mV 餅餅濾液量濾液量 cVV餅餅 23/156. 0806. 0126. 0mm Kqqq

43、e 222806. 0635. 0635. 022mAA側(cè)側(cè) 過濾面積過濾面積再根據(jù)恒壓過濾方程得：再根據(jù)恒壓過濾方程得：K=4.2410-5m2/sqe=0.0201m3/m2AVq 3126. 008. 00101. 0m min0 .129 .7211024. 40201. 0156. 02156. 02522 sKqqqe 思索：以思索：以5個框為基準(zhǔn)，如何求解？個框為基準(zhǔn)，如何求解？【解】【解】框全充滿所需時間？框全充滿所需時間？（框全充滿）（框全充滿）化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章 smVQD/10773. 460100 .12126. 05534 改用回轉(zhuǎn)真空

44、過濾機(jī)后，壓差不變，故改用回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)后，壓差不變，故K不變；不變；濾布不變，故濾布不變，故qe不變。不變。K=4.2410-5m2/s，qe=0.0201m3/m2過濾面積過濾面積214. 311mDLA 30631. 014. 30201. 0mAqVee 31360120 板框：板框：smnVQQ/10773. 434 設(shè)轉(zhuǎn)筒每分鐘轉(zhuǎn)設(shè)轉(zhuǎn)筒每分鐘轉(zhuǎn)n轉(zhuǎn)，則回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)生產(chǎn)能力轉(zhuǎn)，則回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)生產(chǎn)能力nKAVVVe 222 回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)：回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)：3166. 0mV 轉(zhuǎn)鼓每分鐘多少轉(zhuǎn)才能維持與板框過濾機(jī)同樣的生產(chǎn)能力？轉(zhuǎn)鼓每分鐘多少轉(zhuǎn)才能維持與板框過濾機(jī)同樣的生產(chǎn)能力？化工

45、原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章習(xí)題課習(xí)題課mprsprn 17. 010875. 2166. 010773. 434作業(yè)：作業(yè)：返回目錄返回目錄化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章第四節(jié)第四節(jié)離心分離離心分離 利用離心力分離非均相混合物。其設(shè)備除前述的利用離心力分離非均相混合物。其設(shè)備除前述的旋風(fēng)液分離器外，還有離心機(jī)旋風(fēng)液分離器外，還有離心機(jī) 。返回目錄返回目錄化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章第五節(jié)第五節(jié) 固體流態(tài)化固體流態(tài)化 固體流態(tài)化運(yùn)用在粉粒狀物料的輸送、混合、加熱或固體流態(tài)化運(yùn)用在粉粒狀物料的輸送、混合、加熱或冷卻、枯燥、吸附、煅燒和氣冷卻、枯燥、吸附、煅燒和氣固反應(yīng)等過程中。固反應(yīng)等過程中。 (a)固定床 (b)流化床 (c)氣力輸送 浮力浮力 曳力曳力 u （真正速度）（真正速度） 重力重力 u（表觀速度） 一、什么是流態(tài)化？此時流體的真正速度 u u0化工原理化工原理電子教案電子教案/ /第三章第三章二、流化床的兩種形態(tài)二、流化床的兩種形態(tài) 聚 式 流 化 床 床內(nèi)顆粒的分散狀態(tài)和擾動程度平緩地加大，床層床內(nèi)顆粒的分散狀態(tài)和擾動程度平緩地加大，床層