化工原理_14過濾分離原理及設(shè)備

1、1第三章、非均相混合物分離及固體流態(tài)化3.2 過濾分離原理及設(shè)備3.2.1 流體通過固體顆粒床層的流動(dòng)3.2.2 過濾操作的原理3.2.3 過濾基本方程式3.2.4 恒壓過濾3.2.5 恒速過濾與先恒速后恒壓的過濾3.2.6 過濾常數(shù)的測定3.2.7 過濾設(shè)備3.2.8 濾餅的洗滌2濾餅的洗滌 洗滌濾餅的目的是回收滯留在顆?？p隙間的濾液，或凈化構(gòu)成濾餅的顆粒。 ()WdVd()WWWVdVd單位時(shí)間內(nèi)消耗的洗水容積洗滌速率洗滌時(shí)間32()()2()WEedVdVKAddVV 對于連續(xù)式過濾機(jī)及葉濾機(jī)等所采用的是置換洗滌法洗滌速率大致等于過濾終了時(shí)的過濾速率，即濾餅的洗滌4板框壓濾機(jī)采用的是橫穿

2、洗滌法，21()()48()WEedVdVKAddVVW2eeELLLL12WAA因此濾餅的洗滌5 若洗水黏度、洗水表壓與濾液黏度、過濾壓力差有明顯差異時(shí)，依照過濾基本方程式，洗滌時(shí)間應(yīng)做如下修正： ()()WWWWpp濾餅的洗滌6第三章、非均相混合物分離及固體流態(tài)化3.2 過濾分離原理及設(shè)備3.2.1 流體通過固體顆粒床層的流動(dòng)3.2.2 過濾操作的原理3.2.3 過濾基本方程式3.2.4 恒壓過濾3.2.5 恒速過濾與先恒速后恒壓的過濾3.2.6 過濾常數(shù)的測定3.2.7 過濾設(shè)備3.2.8 濾餅的洗滌3.2.9 過濾機(jī)的生產(chǎn)能力7一、間歇過濾機(jī)的生產(chǎn)能力則生產(chǎn)能力的計(jì)算式為3600360

3、0WDVVQT 一個(gè)操作周期的總時(shí)間為 wDT卸渣、清理、裝合等輔助操作時(shí)間過濾時(shí)間洗滌時(shí)間8二、連續(xù)過濾機(jī)的生產(chǎn)能力 連續(xù)過濾機(jī)（以轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)為例）的特點(diǎn)是過濾、洗滌、卸餅等等操作在轉(zhuǎn)筒表面的不同區(qū)域內(nèi)同時(shí)進(jìn)行。任何一塊表面在轉(zhuǎn)筒回轉(zhuǎn)一周過程中都只有部分時(shí)間進(jìn)行過濾操作。 一個(gè)操作周期就是轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周所用時(shí)間： 60Tn轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速9 在一個(gè)過濾周期內(nèi)，轉(zhuǎn)筒表面上任何一塊過濾面積所經(jīng)歷的過濾時(shí)間均為： 60Tn浸沒度代入恒壓過濾方程，得每小時(shí)所得濾液體積，即生產(chǎn)能力為： 2226060 60)eeQnVKAn V nV n二、連續(xù)過濾機(jī)的生產(chǎn)能力10當(dāng)濾布阻力可以忽略時(shí)， Ve=0，則上式簡

4、化為： 26060465Qn KAA Knn二、連續(xù)過濾機(jī)的生產(chǎn)能力11第三章、非均相混合物分離及固體流態(tài)化3.2 離心機(jī)3.3.1 一般概念12一般概念 離心機(jī)是利用慣性離心力分離非均相混合物的機(jī)械。它既可用于沉降操作，也可用于過濾操作。 離心機(jī)13過濾式沉降式分離式 分離方式離心機(jī)的分類間歇式連續(xù)式 操作方式立式臥式 轉(zhuǎn)鼓軸線的方向一般概念14分離因數(shù) 常速離心機(jī) 高速離心機(jī) 超速離心機(jī)33 10cK 343 105 10cK 45 10cK 一般概念15第三章、非均相混合物分離及固體流態(tài)化3.3 離心機(jī)3.3.1 一般概念3.3.2 離心機(jī)的結(jié)構(gòu)與操作簡介（自學(xué)）三足式離心機(jī)動(dòng)畫1816

5、第三章、非均相混合物分離及固體流態(tài)化3.4 固體流態(tài)化3.4.1 流態(tài)化的基本概念17一、流態(tài)化現(xiàn)象 當(dāng)流體由下向上通過固體顆粒床層時(shí)，隨流速的增加，會(huì)出現(xiàn)以下幾種情況 固定床階段流化床階段稀相輸送床階段氣速增加 動(dòng)畫1918圖3-31 不同流速時(shí)床層的變化一、流態(tài)化現(xiàn)象19二、兩種不同流化形式散式流化 散式流化亦稱均勻流化。其特點(diǎn)是固體顆粒均勻地分散在流化介質(zhì)中。隨流速增大，顆粒間的距離均勻增大，床層逐漸膨脹而沒有氣泡產(chǎn)生，并保持穩(wěn)定的上界面。通常，兩相密度差小的系統(tǒng)趨向于散式流化。大多數(shù)液固流化呈現(xiàn)“散式流化”。 散式流化20聚式流化 床層內(nèi)分為兩相，一相是空隙小而固體濃度大的氣固均勻混合

6、物構(gòu)成的連續(xù)相，稱為乳化相；另一相則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，稱為氣泡相。對于密度差較大的氣固流化系統(tǒng)，一般趨向于形成聚式流化。 聚式流化二、兩種不同流化形式21三、流化床的主要特點(diǎn)具有液體的某些性質(zhì)22系統(tǒng)顆粒混和均勻，溫度、濃度分布均勻強(qiáng)化了顆粒與流體間的傳熱、傳質(zhì) 易于連續(xù)自動(dòng)操作 顆粒易磨損反混，顆粒在床層內(nèi)的停留時(shí)間不均 三、流化床的主要特點(diǎn)23第三章、非均相混合物分離及固體流態(tài)化3.4 固體流態(tài)化3.4.1 流態(tài)化的基本概念3.4.2 流化床的流體力學(xué)特性24一、流化床的壓降1. 理想流化床 圖3-33 理想情況下p-u關(guān)系曲線252. 實(shí)際流化床 圖3-

7、34 氣體流化床實(shí)際p-u關(guān)系曲線一、流化床的壓降26二、流化床的不正?，F(xiàn)象騰涌現(xiàn)象圖3-35 騰涌發(fā)生后p-u關(guān)系曲線272. 溝流現(xiàn)象圖3-36 溝流發(fā)生后p-u關(guān)系曲線二、流化床的不正?，F(xiàn)象28三、流化床的操作范圍 流化床的操作范圍應(yīng)在臨界流化速度和帶出速度之間。 1臨界流化速度umf 實(shí)驗(yàn)測定：實(shí)驗(yàn)裝置如右圖29三、流化床的操作范圍可得到如圖3-34的曲線 臨界流化速度30三、流化床的操作范圍經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式計(jì)算：對于小顆粒 對于大顆粒 2()1650psmfdgu2()24.5psmfdgu312帶出速度 當(dāng)流化床內(nèi)氣速達(dá)到顆粒的沉降速度時(shí)，大量顆粒會(huì)被流體帶出器外，因此，顆粒帶出速度即顆

8、粒的沉降速度。三、流化床的操作范圍323流化床的操作范圍與流化數(shù) 帶出速度與臨界流化速度的比值反映了流化床的可操作范圍。 對均勻細(xì)顆粒 /91.7tmfuu對大顆粒 /8.62tmfuu流化床實(shí)際操作速度與臨界流化速度的比值稱為流化數(shù)。 三、流化床的操作范圍33第三章、非均相混合物分離及固體流態(tài)化3.4 固體流態(tài)化3.4.1 流態(tài)化的基本概念3.4.2 流化床的流體力學(xué)特性3.4.3 流化床的濃相區(qū)高度與分離高度（自學(xué)）34第三章、非均相混合物分離及固體流態(tài)化3.4 固體流態(tài)化3.4.1 流態(tài)化的基本概念3.4.2 流化床的流體力學(xué)特性3.4.3 流化床的濃相區(qū)高度與分離高度3.4.4 氣力輸

9、送簡介35一、概述 當(dāng)氣速大于顆粒的帶出速度時(shí)，顆粒會(huì)被氣流帶出，并隨氣體一起流動(dòng)，形成稀相輸送床，利用這種方式來輸送固體顆粒的方法稱為氣力輸送（當(dāng)輸送介質(zhì)為液體時(shí)稱為水力輸送）。氣力輸送輸送介質(zhì) 通常是空氣，對易燃易爆粉料，可采用惰性氣體，如氮?dú)獾取?6（1）可長距離連續(xù)輸送，自動(dòng)化操作，生產(chǎn)效率高。（2）設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，占地面積小，使用、維修方便。（3）輸送系統(tǒng)密閉，避免了物料的飛揚(yáng)、受潮、受污染，改善了勞動(dòng)條件。（4）可在運(yùn)輸過程中（或輸送終端同時(shí)進(jìn)行粉碎、分級、加熱、冷卻以及干燥等操作。氣力輸送的優(yōu)點(diǎn)一、概述37混合比R（或固氣比）sGRG單位質(zhì)量氣體所輸送的固體質(zhì)量，即 混合比在

10、25以下（通常R=0.15）的氣力輸送稱為稀相輸送。混合比大于25的氣力輸送稱為密相輸送。 一、概述38二、稀相輸送（1）吸引式（2）壓送式 1. 稀相輸送的分類 2. 稀相輸送的流動(dòng)特性 （1）水平管內(nèi)輸送（2）垂直管中的輸送 （3）傾斜管中輸送 39三、密相輸送 密相輸送的特點(diǎn)是低風(fēng)量高固氣比，物料在管內(nèi)呈流態(tài)化或柱塞狀運(yùn)動(dòng)。此類裝置的輸送能力大，輸送距離可長達(dá)1001000m，尾部所需的氣固分離設(shè)備簡單。由于物料或多或少呈集團(tuán)狀低速運(yùn)動(dòng)，物料的破碎及管道磨損較輕，但操作較困難。目前密相輸送多用于水泥、塑料粉、純堿、催化劑等粉料物料的輸送。 40圖3-42 脈沖式密相輸送 三、密相輸送41練 習(xí) 題 目思考題作業(yè)題: 9、10、111一個(gè)完整的過濾操作周期包括哪幾部分？2. 試分析提高回轉(zhuǎn)真空過濾基轉(zhuǎn)速的利弊。3. 理想流化床和實(shí)際流化床的差別主要是什么？ 4. 流體與固體顆粒之間的相對運(yùn)動(dòng)可分為幾種情況。 42v 重力