第三章機(jī)械分離和固體流態(tài)化

1、 非均相物系的分離非均相物系的分離和固體流態(tài)化和固體流態(tài)化3.2顆粒及顆粒床層的特性顆粒及顆粒床層的特性3.3沉降分離沉降分離3.4過濾過濾3.5離心機(jī)離心機(jī)3.6固體流態(tài)化固體流態(tài)化本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容3.1 概述概述混合物的分類混合物的分類混合物混合物 均相混合物均相混合物（均相物系）（均相物系） 非均相混合物非均相混合物（非均相物系）（非均相物系）物系內(nèi)部各處組成均物系內(nèi)部各處組成均勻且不存在相界面勻且不存在相界面下冊介下冊介紹紹由具有不同物理性質(zhì)（如尺寸、由具有不同物理性質(zhì)（如尺寸、密度差別）的分散物質(zhì)（分散密度差別）的分散物質(zhì)（分散相）和連續(xù)介質(zhì)（連續(xù)相）所相）和連續(xù)介質(zhì)（連續(xù)相

2、）所組成組成 氣態(tài)非均氣態(tài)非均相物系相物系液態(tài)非均液態(tài)非均相物系相物系本章介紹非均相混合物非均相混合物 的分離方法的分離方法機(jī)械方法機(jī)械方法沉降分離沉降分離 過濾過濾：顆粒相對于流體運(yùn)動：顆粒相對于流體運(yùn)動重力重力離心力離心力：流體相對于顆粒床層運(yùn)動：流體相對于顆粒床層運(yùn)動重力重力離心力離心力壓強(qiáng)差壓強(qiáng)差非均相混合物非均相混合物 的分離目的的分離目的1、收集分散物質(zhì)、收集分散物質(zhì) 2、凈化分散介質(zhì)、凈化分散介質(zhì) 3、環(huán)境保護(hù)和安、環(huán)境保護(hù)和安 全生產(chǎn)全生產(chǎn) ：如回收有用的固體顆粒作為產(chǎn)品：如回收有用的固體顆粒作為產(chǎn)品：除去有害雜質(zhì)：除去有害雜質(zhì)：用于處理排放的廢氣：用于處理排放的廢氣3.2顆粒

3、及顆粒床層特性顆粒及顆粒床層特性3.2.1顆粒的特性顆粒的特性表述顆粒特性的主要參數(shù)為顆粒的形狀、大?。w積）和表面積1、單一顆粒特性、單一顆粒特性2、顆粒群的特性、顆粒群的特性球形顆粒球形顆粒非球形顆粒非球形顆粒顆粒的平均粒徑顆粒的平均粒徑粒度分布粒度分布球形顆粒球形顆粒 球形顆粒的形狀為球形，其尺寸由直徑球形顆粒的形狀為球形，其尺寸由直徑d來確定，其它有關(guān)參數(shù)均來確定，其它有關(guān)參數(shù)均可表示為直徑可表示為直徑d的函數(shù)的函數(shù) 3d6V2dS6/da 非球形顆粒非球形顆粒（1）體積當(dāng)量直徑）體積當(dāng)量直徑 3peV6d（2）形狀系數(shù)）形狀系數(shù) PsSS對非球形顆粒，總有對非球形顆粒，總有S1，顆粒

4、的形狀越接近球形，顆粒的形狀越接近球形，S越接近越接近1；對球形顆粒，對球形顆粒，S1。粒度分布粒度分布粒度分布：粒度分布：不同粒徑范圍內(nèi)所含粒子的個(gè)數(shù)或質(zhì)不同粒徑范圍內(nèi)所含粒子的個(gè)數(shù)或質(zhì)量稱為粒度分布量稱為粒度分布 測量方法：測量方法：篩分法、顯微鏡法、沉降法、電感應(yīng)法、激光篩分法、顯微鏡法、沉降法、電感應(yīng)法、激光衍射、動態(tài)光散射法等衍射、動態(tài)光散射法等 篩分法：篩分法：篩分是用單層或多層篩面將松散的物料按顆篩分是用單層或多層篩面將松散的物料按顆粒粒度分成兩個(gè)或多個(gè)不同粒級產(chǎn)品的過程。粒粒度分成兩個(gè)或多個(gè)不同粒級產(chǎn)品的過程。 操作：操作：篩分時(shí)，篩面上有篩孔，尺寸小于篩孔尺寸的物篩分時(shí)，篩面

5、上有篩孔，尺寸小于篩孔尺寸的物料通過篩孔，稱為篩下產(chǎn)品，其質(zhì)量稱為篩過量；尺寸料通過篩孔，稱為篩下產(chǎn)品，其質(zhì)量稱為篩過量；尺寸大于篩孔尺寸的物料被截留在篩面上，稱為篩上產(chǎn)品，大于篩孔尺寸的物料被截留在篩面上，稱為篩上產(chǎn)品，其質(zhì)量稱為篩余量。若用其質(zhì)量稱為篩余量。若用n層篩面，可得層篩面，可得n+1種產(chǎn)品。種產(chǎn)品。顆粒的平均粒徑顆粒的平均粒徑顆粒平均粒徑的計(jì)算方法最常用的是平均比表面顆粒平均粒徑的計(jì)算方法最常用的是平均比表面積直徑積直徑 設(shè)有一批大小不等的球形顆粒，其總質(zhì)量為設(shè)有一批大小不等的球形顆粒，其總質(zhì)量為G，經(jīng)篩分分，經(jīng)篩分分析得到相鄰兩號篩之間的顆粒質(zhì)量為析得到相鄰兩號篩之間的顆粒質(zhì)量

6、為Gi，篩分直徑為，篩分直徑為di。根據(jù)比表面積相等原則，顆粒的平均比表面積直徑可寫為根據(jù)比表面積相等原則，顆粒的平均比表面積直徑可寫為iiIiadxGGd1d1iiadx/1d或ad顆粒群的平均直徑，m ixid粒徑段內(nèi)顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù) id篩分直徑,m 3.2.2 顆粒床層的特性顆粒床層的特性1.床層的空隙率床層的空隙率床層體積顆粒體積床層體積-床層的空隙率床層的空隙率 一般亂堆床層的空隙率大致在一般亂堆床層的空隙率大致在0.470.70 2.床層的比表面積床層的比表面積 指單位床層體積具有的顆粒表面積（即顆粒與指單位床層體積具有的顆粒表面積（即顆粒與流體接觸的表面積）流體接觸的表面積） 若

7、忽略顆粒之間接觸面積的影響，則若忽略顆粒之間接觸面積的影響，則 aba(1-) 床層比表面積也可根據(jù)堆積密度估算，即床層比表面積也可根據(jù)堆積密度估算，即sbbd6abs 、分別是堆積密度和真實(shí)密度，分別是堆積密度和真實(shí)密度，kg/m3 ，3.床層的自由截面積床層的自由截面積指床層截面上未被顆粒占據(jù)的、流體可以自由通過的面積指床層截面上未被顆粒占據(jù)的、流體可以自由通過的面積 工業(yè)上，小顆粒的床層用亂堆方法堆成，亂堆床層可認(rèn)為是各向工業(yè)上，小顆粒的床層用亂堆方法堆成，亂堆床層可認(rèn)為是各向同性的。各向同性床層的重要特性之一是其自由截面積與床層截面積同性的。各向同性床層的重要特性之一是其自由截面積與床

8、層截面積之比在數(shù)值上與床層空隙率相等。之比在數(shù)值上與床層空隙率相等。 3.2.3 流體通過床層流動的壓降流體通過床層流動的壓降 1床層的簡化模型床層的簡化模型 簡化模型是將床層中不規(guī)則的通道假設(shè)成長度為簡化模型是將床層中不規(guī)則的通道假設(shè)成長度為L，當(dāng)量直徑為，當(dāng)量直徑為的一組平行細(xì)管，并且規(guī)定：的一組平行細(xì)管，并且規(guī)定：（1）細(xì)管的全部流動空間等于顆粒床層的空隙容積；）細(xì)管的全部流動空間等于顆粒床層的空隙容積；（2）細(xì)管的內(nèi)表面積等于顆粒床層的全部表面積。）細(xì)管的內(nèi)表面積等于顆粒床層的全部表面積。在上述簡化條件下，以在上述簡化條件下，以1m3 床層體積為基準(zhǔn)，細(xì)管的當(dāng)床層體積為基準(zhǔn)，細(xì)管的當(dāng)量

9、直徑可表示為床層空隙率量直徑可表示為床層空隙率及比表面積及比表面積ab的函數(shù)，即：的函數(shù)，即：2流體通過床層壓降的數(shù)學(xué)描述流體通過床層壓降的數(shù)學(xué)描述流體通過一組平行細(xì)管流動的壓降為：流體通過一組平行細(xì)管流動的壓降為： u1與按整個(gè)床層截面計(jì)算的空床流速與按整個(gè)床層截面計(jì)算的空床流速u的關(guān)系為的關(guān)系為整理得：整理得： 式中的式中的 為流體通過床層流道的摩擦系數(shù)，稱為模型參數(shù)，其值由實(shí)驗(yàn)測定。為流體通過床層流道的摩擦系數(shù)，稱為模型參數(shù)，其值由實(shí)驗(yàn)測定。3模型參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測定模型參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測定模型的有效性需通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，模型參數(shù)需實(shí)驗(yàn)測定模型的有效性需通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，模型參數(shù)需實(shí)驗(yàn)測定 （1）康采尼（）

10、康采尼（Kozeny）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果康采尼通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在流速較低，床層雷諾數(shù)康采尼通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在流速較低，床層雷諾數(shù)Reb2的滯流情況下的滯流情況下 （2）歐根（）歐根（Ergun）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果歐根在較寬的歐根在較寬的Reb范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獲得如下關(guān)聯(lián)式范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獲得如下關(guān)聯(lián)式其實(shí)驗(yàn)范圍為其實(shí)驗(yàn)范圍為Reb0.17330 當(dāng)當(dāng)Reb3時(shí)，式右邊第二項(xiàng)可忽略；時(shí)，式右邊第二項(xiàng)可忽略；當(dāng)當(dāng)Reb100時(shí)，右邊第一項(xiàng)可略去。時(shí)，右邊第一項(xiàng)可略去。3.3 沉降分離沉降分離沉降運(yùn)動發(fā)生的條件：固體顆粒與流體之間存在密度差，同時(shí)有外力場存在。沉降運(yùn)動發(fā)生的條件：固體顆粒與流體之

11、間存在密度差，同時(shí)有外力場存在。 3.3.1重力沉降重力沉降1）球形顆粒的自由沉降）球形顆粒的自由沉降1沉降速度沉降速度s若顆粒的密度為若顆粒的密度為, 直徑為直徑為d,流體的密度為流體的密度為 對顆粒進(jìn)行受力分析：對顆粒進(jìn)行受力分析： 浮力浮力 Fb 阻力阻力 Fd 重力重力 Fg 顆粒在流體中沉降時(shí)受力 gd6s3gd63Au22dmadgFFFb合外力3g4sdut沉降速度沉降速度ddud686s322s3tDpudgd加速段加速段等速段等速段勻速階段中顆粒相對于流體的運(yùn)動速度勻速階段中顆粒相對于流體的運(yùn)動速度tu為沉降速度為沉降速度 當(dāng)當(dāng)a=0時(shí)，時(shí)，u= tu, 則則2）阻力系數(shù)）阻

12、力系數(shù)用上式計(jì)算沉降速度時(shí)，首先需要確定阻力系數(shù)用上式計(jì)算沉降速度時(shí)，首先需要確定阻力系數(shù) 值。根據(jù)因次分析，值。根據(jù)因次分析，是顆粒與流體相對運(yùn)動時(shí)雷諾準(zhǔn)數(shù)是顆粒與流體相對運(yùn)動時(shí)雷諾準(zhǔn)數(shù)Ret的函數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測得的綜合結(jié)果的函數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測得的綜合結(jié)果見圖見圖p145 3-2。圖中，。圖中，s為球形度，為球形度，Ret為雷諾準(zhǔn)數(shù)為雷諾準(zhǔn)數(shù) 從圖中可以看出，對球形顆粒（從圖中可以看出，對球形顆粒（s1），曲線按），曲線按Ret值大致分為三個(gè)區(qū)域，值大致分為三個(gè)區(qū)域，各區(qū)域內(nèi)的曲線可分別用相應(yīng)的關(guān)系式表達(dá)如下：各區(qū)域內(nèi)的曲線可分別用相應(yīng)的關(guān)系式表達(dá)如下：層流區(qū)層流區(qū) Re241Re10t4層流區(qū)層流

13、區(qū) 44. 05t310Re10過渡區(qū)過渡區(qū) 6 . 0tRe5 .183t10Re1 3 3）影響沉降的因素）影響沉降的因素由于壁面效應(yīng)，實(shí)際沉降速度小于自由沉降速度。由于壁面效應(yīng)，實(shí)際沉降速度小于自由沉降速度。v 流體的黏度流體的黏度 v 顆粒的體積分?jǐn)?shù)顆粒的體積分?jǐn)?shù) v 壁面效應(yīng)壁面效應(yīng) 球形度越小，沉降速度越小球形度越小，沉降速度越?。籿 顆粒形狀的影響顆粒形狀的影響 4 4）沉降速度的計(jì)算）沉降速度的計(jì)算在給定介質(zhì)中顆粒的沉降速度可采用以下計(jì)算方法：在給定介質(zhì)中顆粒的沉降速度可采用以下計(jì)算方法：（1）試差法）試差法 假設(shè)流型假設(shè)流型 計(jì)算計(jì)算tu檢驗(yàn)是否在原假設(shè)的流型區(qū)域內(nèi)檢驗(yàn)是否在

14、原假設(shè)的流型區(qū)域內(nèi) YN有效有效（2）摩擦數(shù)群法）摩擦數(shù)群法 3g4sdut又又兩式兩式相乘相乘再令再令 tutudReutt計(jì)算計(jì)算ut時(shí)，可先將已知數(shù)據(jù)代入式時(shí)，可先將已知數(shù)據(jù)代入式3-35求出求出 值，再由圖值，再由圖3-3的的 Ret曲線查出曲線查出Ret，最后由，最后由Ret反求反求，即，即4 4）沉降速度的計(jì)算）沉降速度的計(jì)算（3）用量綱為）用量綱為1的數(shù)群的數(shù)群K值判別流型值判別流型3sg4dtu5t310Re10斯托克斯定律區(qū)，斯托克斯定律區(qū)，Ret1，則，則K2.62 牛頓定律區(qū)牛頓定律區(qū) 則則K69.1 艾倫定律區(qū)，艾倫定律區(qū)，3t10Re1則則2.62K69.1 氣體氣體

15、 氣體氣體進(jìn)口進(jìn)口 出口出口 集灰斗集灰斗 降塵室降塵室 L B 氣體氣體 u H ut 顆粒在降塵室中的運(yùn)動顆粒在降塵室中的運(yùn)動 停留時(shí)間t沉降時(shí)間t若uLtuH2重力沉降設(shè)備重力沉降設(shè)備1）降塵室）降塵室則表明，該顆粒能在降則表明，該顆粒能在降塵室中除去。塵室中除去。t則表明，該顆粒則表明，該顆粒剛好剛好能能完全除去。完全除去。（1）單層降塵室）單層降塵室 結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)簡單，但設(shè)備龐大、效率低，但設(shè)備龐大、效率低，只適用于分離粗顆粒只適用于分離粗顆粒-直徑直徑 75 m以上的顆粒，以上的顆粒，或作為預(yù)分離設(shè)備。或作為預(yù)分離設(shè)備。2重力沉降設(shè)備重力沉降設(shè)備（2）多層降塵室）多層降塵室理論上

16、降塵室的生產(chǎn)能力只與其沉降面積理論上降塵室的生產(chǎn)能力只與其沉降面積bl及顆粒的沉降速度及顆粒的沉降速度ut有關(guān)，有關(guān)，而與降塵室高度而與降塵室高度H無關(guān)。所以降塵室一般設(shè)計(jì)成扁平形，或在室內(nèi)均無關(guān)。所以降塵室一般設(shè)計(jì)成扁平形，或在室內(nèi)均勻設(shè)置多層水平隔板，構(gòu)成多層降塵室勻設(shè)置多層水平隔板，構(gòu)成多層降塵室 多層降塵室的生產(chǎn)能力為多層降塵室的生產(chǎn)能力為 tsblu1nV 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2重力沉降設(shè)備重力沉降設(shè)備2）增稠器（沉降槽）增稠器（沉降槽） A B ur r1 O C r2 r u u 顆粒在旋轉(zhuǎn)流場中的運(yùn)動Rud62Ts3cF

17、離心力Rud62T3bF浮力22d42rDuF 阻力Ru342Tsdur對照重力場34Sgdutv 離心加速度離心加速度ac=R 2 =uT2/R不是常量不是常量v 沉降過程沒有勻速段，但在小顆粒沉沉降過程沒有勻速段，但在小顆粒沉降時(shí)，加速度很小，可近似作為勻速沉降時(shí)，加速度很小，可近似作為勻速沉降處理降處理3.3.2 離心沉降離心沉降Re24d A B ur r1 O C r2 r u u 顆粒在旋轉(zhuǎn)流場中的運(yùn)動R1818R182TS222s2uddaduppcrgRuR2T2ggac-離心分離因數(shù)Rep=dput/ 1或2 層流區(qū)分離因數(shù)是離心分離設(shè)備的重要指標(biāo)分離因數(shù)是離心分離設(shè)備的重要

18、指標(biāo) B 凈凈化化氣氣體體 含含塵塵 氣氣體體 A D 塵塵粒粒 標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器v 標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器的構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器的構(gòu)造v 操作原理操作原理2旋風(fēng)分離器的操作原理旋風(fēng)分離器的操作原理 結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，沒有活動部件，可用結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，沒有活動部件，可用多種材料制造，操作范圍廣，分離效率較高。多種材料制造，操作范圍廣，分離效率較高。 v旋風(fēng)分離器的優(yōu)點(diǎn)旋風(fēng)分離器的優(yōu)點(diǎn) 評價(jià)旋風(fēng)分離器性能的兩個(gè)主要指標(biāo)：評價(jià)旋風(fēng)分離器性能的兩個(gè)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cpcp

19、dddd總效率：被分離出來的顆粒占全部顆粒的質(zhì)量分率3、旋風(fēng)分離器的性能：、旋風(fēng)分離器的性能：4、旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)形式與選用、旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)形式與選用 近年來，為提高分離效率或降低壓降，在旋風(fēng)分離器的結(jié)近年來，為提高分離效率或降低壓降，在旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：采用細(xì)而長的器身采用細(xì)而長的器身 減小上渦流的影響減小上渦流的影響 消除下旋流影響消除下旋流影響 排氣管和灰斗尺寸的合理設(shè)計(jì)排氣管和灰斗尺寸的合理設(shè)計(jì) PV型粗旋風(fēng)分離器PV型外置旋風(fēng)分離器PV型單級旋風(fēng)分離器PV型一、二級 旋風(fēng)分離器5、旋液分離器、旋液分離器旋液分離

20、器的旋液分離器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是直徑小而圓錐部分長是直徑小而圓錐部分長 旋液分離器不僅旋液分離器不僅可用于可用于懸浮液的增濃、分級，懸浮液的增濃、分級，而且還可用于不互溶液體的分離、氣液分離而且還可用于不互溶液體的分離、氣液分離以及傳熱、傳質(zhì)和霧化等操作中，因而廣泛以及傳熱、傳質(zhì)和霧化等操作中，因而廣泛應(yīng)用于多種工業(yè)領(lǐng)域中。應(yīng)用于多種工業(yè)領(lǐng)域中。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：應(yīng)用應(yīng)用：3.4 過濾過濾3.4.1 過濾操作的基本概念過濾操作的基本概念 1過濾方式過濾方式餅層過濾餅層過濾 深床過濾深床過濾 本節(jié)介本節(jié)介紹紹推動力：重力、壓力、離心力推動力：重力、壓力、離心力 深床過濾深床過濾濾漿濾餅過濾介質(zhì)濾液濾

21、餅過濾濾餅過濾 2過濾介質(zhì)過濾介質(zhì)3.4.1 過濾操作的基本概念過濾操作的基本概念 （1）對過濾介質(zhì)的性能要求）對過濾介質(zhì)的性能要求 過濾介質(zhì)起著支撐濾餅的作用，對其基本要求是具有足夠的機(jī)過濾介質(zhì)起著支撐濾餅的作用，對其基本要求是具有足夠的機(jī)強(qiáng)度和盡可能小的流動阻力，同時(shí)，還應(yīng)具有相應(yīng)的耐腐蝕性和耐熱性。強(qiáng)度和盡可能小的流動阻力，同時(shí)，還應(yīng)具有相應(yīng)的耐腐蝕性和耐熱性。 （2）工業(yè)上常用的過濾介質(zhì)的種類）工業(yè)上常用的過濾介質(zhì)的種類織物介質(zhì)織物介質(zhì)(又稱濾布又稱濾布) 堆積介質(zhì)堆積介質(zhì) 多孔固體介質(zhì)多孔固體介質(zhì) 3.4.1 過濾操作的基本概念過濾操作的基本概念 3濾餅的壓縮性和助濾劑濾餅的壓縮性和

22、助濾劑濾濾 餅餅可壓縮濾餅可壓縮濾餅 不可壓縮濾餅不可壓縮濾餅 助助 濾濾 劑劑 能形成多孔餅層的剛性顆粒能形成多孔餅層的剛性顆粒 有化學(xué)穩(wěn)定性有化學(xué)穩(wěn)定性 要求要求 u L 1）濾液通過濾餅層流動的特點(diǎn)：）濾液通過濾餅層流動的特點(diǎn)：v 液通道細(xì)小曲折，形成不規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)液通道細(xì)小曲折，形成不規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) v 流動阻力逐漸加大，屬非穩(wěn)態(tài)操作流動阻力逐漸加大，屬非穩(wěn)態(tài)操作 。3.4.2 過濾基本方程式過濾基本方程式 1濾液通過餅層的流動濾液通過餅層的流動v 濾液的流動大都在層流區(qū)濾液的流動大都在層流區(qū) 1濾液通過餅層的流動濾液通過餅層的流動2）濾液通過餅層流動的數(shù)學(xué)描述）濾液通過餅層流動的數(shù)

23、學(xué)描述 濾液通過濾餅層的流動，與在普通管內(nèi)的流動相濾液通過濾餅層的流動，與在普通管內(nèi)的流動相仿，可以簡化成長度為仿，可以簡化成長度為L的一組平行細(xì)管。的一組平行細(xì)管。 u u L le de 流體在固定床內(nèi)流動的簡化模型 Lp15auc223康采尼公康采尼公式描述式描述2過濾速率和過濾速度過濾速率和過濾速度過濾速度：過濾速度：過濾速率：過濾速率：3濾餅的阻力濾餅的阻力22315a反映了顆粒及顆粒床層的特性，其值隨物料而不同。反映了顆粒及顆粒床層的特性，其值隨物料而不同。 32215ar令令RprLpAddVcc濾餅阻濾餅阻力力 R=rL 過濾阻力過濾阻力過濾推動力過濾推動力 4過濾介質(zhì)的阻力過

24、濾介質(zhì)的阻力 通常把過濾介質(zhì)的阻力視為常數(shù)，可以仿照寫出濾液穿通常把過濾介質(zhì)的阻力視為常數(shù)，可以仿照寫出濾液穿過過濾介質(zhì)層的速度關(guān)系式過過濾介質(zhì)層的速度關(guān)系式mmRpAddV 通常，濾餅與濾布的面積相同，所以兩層中的過濾速通常，濾餅與濾布的面積相同，所以兩層中的過濾速度應(yīng)相等，則度應(yīng)相等，則mmmcRRpRRppAddV假設(shè)過濾介質(zhì)對濾液流動的阻力相當(dāng)于厚度為假設(shè)過濾介質(zhì)對濾液流動的阻力相當(dāng)于厚度為eL的濾餅層的阻力，即的濾餅層的阻力，即meRrL eemcLLrprLrLppAddV5過濾基本方程式過濾基本方程式 過濾過程中，餅厚過濾過程中，餅厚L難以直接測定，而濾液體難以直接測定，而濾液體

25、V則易于測量，則易于測量，故用故用V來計(jì)算過濾速度更為方便。來計(jì)算過濾速度更為方便。 若每獲得若每獲得1m3濾液所形成的濾餅體積為濾液所形成的濾餅體積為m3，則任一瞬間的濾餅，則任一瞬間的濾餅厚度與當(dāng)時(shí)已經(jīng)獲得的濾液體積之間的關(guān)系為厚度與當(dāng)時(shí)已經(jīng)獲得的濾液體積之間的關(guān)系為LA=V AVVrpAddVee2VVrpAddVsp rres-12VVrpAddV3.4.3 恒壓過濾恒壓過濾 恒壓過濾：恒壓過濾：過濾操作是在恒定壓力差下進(jìn)行過濾操作是在恒定壓力差下進(jìn)行 r1k 令令es-12VVpkAddVs1-p2kKes-1VV2pKddVe0eV0 過濾時(shí)間過濾時(shí)間 濾液體積濾液體積 e22eK

26、AVee0eeVVV0過濾時(shí)間過濾時(shí)間 濾液體積濾液體積 2e2KA2VVVe22eKAVVe2eKqK2qqqe2e2eKqq3.4.4 恒速過濾與先恒速后恒壓過濾恒速過濾與先恒速后恒壓過濾 1恒速過濾恒速過濾1、正位移泵、正位移泵 2、支路閥、支路閥 3、壓濾機(jī)、壓濾機(jī) 當(dāng)用排量固定的正位移泵向過濾機(jī)供料，并當(dāng)用排量固定的正位移泵向過濾機(jī)供料，并且支路閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，過濾速率便是恒定的。且支路閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，過濾速率便是恒定的。 恒速過濾時(shí)的過濾速度為：恒速過濾時(shí)的過濾速度為：常數(shù)RuqAVAddVRuq RAuV 常數(shù)Reuqqrpddqe2R2Rqururpbap2Rurae2Rq

27、urb， es-12VVrpAddV不可壓不可壓縮濾餅縮濾餅 3.4.4 恒速過濾與先恒速后恒壓過濾恒速過濾與先恒速后恒壓過濾 2先恒速后恒壓過濾先恒速后恒壓過濾恒壓階段恒壓階段 es-12VVpkAddVRRdpkAdVVVs-12VVeR2Re2R2KAVV2VVV2kK 恒壓階段的過濾方程恒壓階段的過濾方程 3.4.5 過濾常數(shù)的確定過濾常數(shù)的確定 1恒壓下過濾常數(shù)恒壓下過濾常數(shù)e2eKqqKddqqq2eeqK2qK2dqdeqK2qK2q 1500 1000 q 500 0 0 0.025 0.05 0.075qqq)2k(lg)plg()s1(Klgs1p2kK求出壓縮指數(shù)求出壓縮

28、指數(shù)s eqeK、的測定的測定2壓縮性指數(shù)的測定壓縮性指數(shù)的測定過過濾濾設(shè)設(shè)備備 3.4.6 3.4.6 過濾設(shè)備過濾設(shè)備按推按推動力動力分分按操按操作方作方式分式分間歇過濾機(jī)間歇過濾機(jī)連續(xù)過濾機(jī)：轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)連續(xù)過濾機(jī)：轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)加壓葉濾機(jī)加壓葉濾機(jī)1 1、板框過濾機(jī)、板框過濾機(jī)3.4.6 3.4.6 過濾設(shè)備過濾設(shè)備濾框、濾板濾框、濾板 非非洗洗板板洗洗板板結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：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(gè)操作循環(huán)：一個(gè)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 濾液流出濾液流出懸懸浮浮液液入入口口10 60塊不等，塊不等，過

29、濾面積約為過濾面積約為2 80m2 洗滌液流出洗滌液流出洗洗滌滌液液入入口口屬間歇式屬間歇式特點(diǎn)：特點(diǎn)：橫穿洗滌：橫穿洗滌：Lw=2L屬間歇式屬間歇式置換洗滌：置換洗滌：L Lw w=L=L2 2、加壓葉濾機(jī)、加壓葉濾機(jī)濾葉濾葉結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：一個(gè)操作循環(huán)：一個(gè)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(diǎn)：特點(diǎn)：生產(chǎn)能力：生產(chǎn)能力： 操作周期：操作周期： 思考：思考： V、Ve、A的的含義是什么？含義是什么？ 濾 漿 濾 液 濾 葉 的 構(gòu) 造Dw 與板框機(jī)相同與板框機(jī)相同DwVVQ 222KAVVVe 其中：其中：wwwddVV 與板框機(jī)相同與板框機(jī)相同3.4.6 3.4

30、.6 過濾設(shè)備過濾設(shè)備置換洗滌：置換洗滌：L Lw w=L=L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3 3、回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)、回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī).6、過濾設(shè)備、過濾設(shè)備 轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)筒-筒的側(cè)壁上覆蓋有金屬網(wǎng)，長、徑之比約為筒的側(cè)壁上覆蓋有金屬網(wǎng)，長、徑之比約為1/2 2，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 構(gòu)造：構(gòu)造：一個(gè)操作循環(huán)：一個(gè)操作循環(huán)：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30 40%轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為0.1至至2 3（轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)/分）分） 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)上的轉(zhuǎn)筒過濾區(qū)過濾

31、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) 洗滌液 p u 表觀速度洗滌速度洗滌速度洗滌阻力洗滌阻力洗滌推動力洗滌推動力 wAddV 與濾餅厚度、濾餅性質(zhì)、洗滌液粘度、介質(zhì)阻力有關(guān)wwewLLAddVAddV eeVVKAAddV 2 其中其中.7、濾餅的洗滌、濾餅的洗滌特點(diǎn)：特點(diǎn)：洗滌時(shí)推動力、阻力不變，洗滌速度為常數(shù)。洗滌時(shí)推動力、阻力不變，洗滌速度為常數(shù)。 1 1、洗滌速度與過濾終了速度間的關(guān)系、洗滌速度與過濾終了速度間的關(guān)系 若推動力相同，則：若推動力相同，則：wwwddVV 洗滌液量.7、濾餅的洗滌、濾餅的洗滌2 2、洗滌時(shí)間、洗滌時(shí)間 w DwVVQ 板

32、板 框框 懸浮液懸浮液 入口入口1 1、板框過濾機(jī)、板框過濾機(jī)輔輔助助時(shí)時(shí)間間洗洗滌滌時(shí)時(shí)間間過過濾濾時(shí)時(shí)間間操操作作周周期期 Dw 生產(chǎn)能力：生產(chǎn)能力： 操作周期：操作周期： 單位時(shí)間內(nèi)獲得的濾液量或?yàn)V餅量單位時(shí)間內(nèi)獲得的濾液量或?yàn)V餅量 。222KAVVVe 其中：其中：wwwddVV 思考：思考： V、Ve、A的含義是什么？的含義是什么？ 3.4.8 3.4.8 過濾機(jī)的生產(chǎn)能力過濾機(jī)的生產(chǎn)能力 板板 框框 懸浮液懸浮液 入口入口1 1、板框過濾機(jī)、板框過濾機(jī)最佳操作周期：最佳操作周期： 生產(chǎn)能力最大時(shí)的操作周期生產(chǎn)能力最大時(shí)的操作周期DwVVQ 222KAVVVe 其中：其中：wwwdd

33、VV 3.4.8 3.4.8 過濾機(jī)的生產(chǎn)能力過濾機(jī)的生產(chǎn)能力 bVVw 其中其中得：得：令令0 dVdQ22228KAbVKAVD 22KAV 228KAbVW 若介質(zhì)阻力忽略不計(jì)，則若介質(zhì)阻力忽略不計(jì)，則 (A)3.4.8 3.4.8 過濾機(jī)的生產(chǎn)能力過濾機(jī)的生產(chǎn)能力 bwD8 代入式代入式(A)得：得：-最佳操作周期最佳操作周期 當(dāng)當(dāng) D0； D + w時(shí)，時(shí)，dQ/dV0故故 D + w時(shí)，時(shí)， Q有最大值有最大值DVQ 2max （ = w，介質(zhì)阻力忽略不計(jì)），介質(zhì)阻力忽略不計(jì)） Dopt 2 故故3.4.8 3.4.8 過濾機(jī)的生產(chǎn)能力過濾機(jī)的生產(chǎn)能力屬間歇式屬間歇式置換洗滌：置換

34、洗滌：L Lw w=L=L2 2、葉濾機(jī)、葉濾機(jī)濾葉濾葉結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：一個(gè)操作循環(huán)：一個(gè)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(diǎn)：特點(diǎn)：生產(chǎn)能力：生產(chǎn)能力： 操作周期：操作周期： 思考：思考： V、Ve、A的的含義是什么？含義是什么？ 濾 漿 濾 液 濾 葉 的 構(gòu) 造Dw 與板框機(jī)相同與板框機(jī)相同DwVVQ 222KAVVVe 其中：其中：wwwddVV 與板框機(jī)相同與板框機(jī)相同3.4.8 3.4.8 過濾機(jī)的生產(chǎn)能力過濾機(jī)的生產(chǎn)能力22222KAbVKAVD 得：得：令令0 dVdQ對照板框過濾機(jī)：對照板框過濾機(jī)：最佳操作周期：最佳操作周期： 若介質(zhì)阻力忽略不計(jì)

35、，則若介質(zhì)阻力忽略不計(jì)，則 bwD2 bwD8 3.4.8 3.4.8 過濾機(jī)的生產(chǎn)能力過濾機(jī)的生產(chǎn)能力DVQ 2max 最佳操作周期最佳操作周期 Dopt 2 （=w，介質(zhì)阻力忽略不計(jì)）3.4.8 3.4.8 過濾機(jī)的生產(chǎn)能力過濾機(jī)的生產(chǎn)能力 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操作周期操作周期nVTVQ T 222KAVVVe 其中：其中： 設(shè)轉(zhuǎn)筒浸入面積占全部轉(zhuǎn)筒面設(shè)轉(zhuǎn)筒浸入面積占全部轉(zhuǎn)筒面積的分率為積的分率為浸沒分?jǐn)?shù)浸沒分?jǐn)?shù) ，則，則n 生產(chǎn)能力：生產(chǎn)能力： 操作周期：操作周期： 思考：思考： V、Ve、A的含義是什么？的含義是什么？ nKAV

36、 22 若介質(zhì)阻力忽略不計(jì)，則若介質(zhì)阻力忽略不計(jì)，則 3.4.8 3.4.8 過濾機(jī)的生產(chǎn)能力過濾機(jī)的生產(chǎn)能力 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)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 3.4.8 3.4.8 過濾機(jī)的生產(chǎn)能力過濾機(jī)的生產(chǎn)能力 離心過濾機(jī)分為立式和臥式兩種。離心過濾機(jī)分為立式和臥式兩種。 離心過濾機(jī)是一種利用物料在轉(zhuǎn)鼓表面受到的離心力的離心過濾機(jī)是一種利用物料在轉(zhuǎn)鼓表面受到的離心力的分力進(jìn)行過濾的全自動過濾機(jī)。分力進(jìn)行過濾的全自動過濾機(jī)。 離心過濾機(jī)生產(chǎn)能力大、適應(yīng)范圍廣，適用于分離固相離心過濾

37、機(jī)生產(chǎn)能力大、適應(yīng)范圍廣，適用于分離固相顆粒顆粒0.05mm0.05mm的易過濾懸浮液。的易過濾懸浮液。3.5 3.5 離心機(jī)離心機(jī)例例1 某板框過濾機(jī)有某板框過濾機(jī)有5個(gè)濾框，框的尺寸為個(gè)濾框，框的尺寸為635 635 25mm。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=4.24 10-5m2/s，qe=0.0201m3/m2，濾餅體積與濾液體積之比，濾餅體積與濾液體積之比c=0.08 m3/m3，濾餅不洗滌，卸渣、重整等輔助時(shí)間為，濾餅不洗滌，卸渣、重整等輔助時(shí)間為10分鐘。試求框全充滿所需時(shí)間和生產(chǎn)能力。分鐘。試求框全充滿所需時(shí)間和生產(chǎn)能力。 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，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)筒直徑為過濾壓差也相同。轉(zhuǎn)筒直徑為1m，長度為，長度為1m，浸入角度為，浸入角度為120 。問轉(zhuǎn)鼓每分鐘多少轉(zhuǎn)才能維持與板框過濾機(jī)同樣的生。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)