PPT環(huán)境工程原理課件(圖文解析)5

第三章沉沉降與與過(guò)濾學(xué)習(xí)目標(biāo)標(biāo)了解非均均相混合合物的特特點(diǎn)，沉沉降、過(guò)過(guò)濾、離離心分離離的基本概念，，在工業(yè)業(yè)生產(chǎn)及及環(huán)境保保護(hù)中的的應(yīng)用和和發(fā)展趨趨勢(shì)。掌握沉降降分離、、過(guò)濾分分離的基基本原理理，有關(guān)關(guān)計(jì)算及及設(shè)備選用，能能夠分析析解決實(shí)實(shí)際問(wèn)題題。第一節(jié)概述沉降與過(guò)過(guò)濾是分分離非均均相物系系常用的的兩種操操作，尤尤其在水污染染控制與與大氣污污染控制制中得到到廣泛的的應(yīng)用。?；旌衔锓址诸惥嗷旌虾衔?--物系內(nèi)不不存在相相界面非均相混混合物---物系內(nèi)部部存在相相界面｛非均相物物系類型型｛氣態(tài)非均均相物系系---含塵、含霧氣體體等液態(tài)非均均相物系系---乳濁液、、懸浮液液、泡沫沫液等一、機(jī)械械分離原理：非均相物物系中分分散相和和連續(xù)相相具有不不同的物物理性質(zhì)，所以以可以采用機(jī)械械方法使相間相對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)分離。機(jī)械分離離的操作方式式：⑴沉降在外力作作用下使使顆粒相相對(duì)于流流體（靜靜止或運(yùn)運(yùn)動(dòng)）運(yùn)動(dòng)而實(shí)實(shí)現(xiàn)分離離的過(guò)程程。⑵過(guò)濾流體相對(duì)對(duì)于固體體顆粒床床層運(yùn)動(dòng)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)固液分分離的過(guò)程。二、機(jī)械械分離方方法在工工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)中的應(yīng)應(yīng)用氣態(tài)非均均相物系系---采用重力力沉降、和離心沉沉降。液態(tài)非均均相物系系---可采用重重力沉降降、離心沉降降、過(guò)濾操作作。機(jī)械分離離方法在在工業(yè)生生產(chǎn)中的的應(yīng)用：⑴收集分散散物質(zhì)⑵凈化分散散介質(zhì)⑶環(huán)境保護(hù)護(hù)第二節(jié)重力沉降降及設(shè)備備沉降操作作是靠重重力的作作用，利利用分離離物質(zhì)與與分散介介質(zhì)的密度差異異，使之之發(fā)生相相對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)而分離離的過(guò)程程。一、重力力沉降速速度1.球形顆粒粒的自由由沉降⑴沉降顆粒粒的受力力情況與與分析∵∴∴自由沉降降：顆粒濃度度低，分分散好，，沉降過(guò)程程中互不不碰撞、、互不影影響。顆粒下沉沉沉降顆粒粒的受力力情況重力:浮力：阻力：∴⑵顆粒沉降降過(guò)程分分析沉降過(guò)程程可分為為兩個(gè)階階段:第一階段段為加速速運(yùn)動(dòng)，，第二階段段為勻速速運(yùn)動(dòng)。。⑶沉降速度度的通式式2.阻力系數(shù)數(shù)Ret=Ut=Ut——顆粒粒的自由由沉降速速度，m/sμ——流體體的粘度度，Pa.sζ-Ret關(guān)系曲線線（1）滯流區(qū)區(qū)（Stokes區(qū)）10－4<Re<1（2）過(guò)渡區(qū)區(qū)（Allen區(qū)）1<Re<103（3）湍流區(qū)區(qū)（Newton區(qū)）103<Re<2105ζ=ζ=ζ=0.44球形顆粒粒在相應(yīng)應(yīng)各區(qū)的的沉降速速度公式式:滯流區(qū)：：過(guò)渡區(qū)：：湍流區(qū)：：Ut=Ut=Ut=0.27Ut=0.27Ut=1.74Ut=1.743.沉降速度的的計(jì)算⑴試差法步驟：①假設(shè)沉降流流型，選用用相應(yīng)的沉沉降速度計(jì)計(jì)算公式計(jì)計(jì)算Ut；②用求出的Ut計(jì)算Ret值。檢驗(yàn)Ret值是否在原原假設(shè)的流流型區(qū)內(nèi)，，如果與原原假設(shè)一致致，則計(jì)算算的Ut有效。⑵用無(wú)因次數(shù)數(shù)群K值判斷流型型根據(jù)無(wú)因次次數(shù)群K值判別沉降降區(qū)，然后后選用相應(yīng)應(yīng)的沉降速度公式計(jì)計(jì)算Ut。Ret=斯托克斯定定律區(qū)K≤2.62艾侖定律區(qū)區(qū)2.62<K<69.1牛頓定律區(qū)區(qū)K>69.1K=d二、重力沉沉降設(shè)備1.降塵室利用重力沉沉降原理從從氣流中分分離出固體體塵粒的設(shè)設(shè)備稱為降降塵室。停留時(shí)間：：沉降時(shí)間：：分離條件：：降塵室生產(chǎn)能力氣體在降塵塵室內(nèi)的水水平通過(guò)速速度為結(jié)論：對(duì)于一定尺尺寸的顆粒?；騏t，理論上降降塵室的生生產(chǎn)能力只只與寬度b和長(zhǎng)度l有關(guān)，而與與降塵室高高度H無(wú)關(guān)。多層降塵室室：隔板間距一一般為40～100nm降塵室內(nèi)設(shè)設(shè)置n層水平隔板板，生產(chǎn)能力：2.沉降槽沉降槽又稱稱增濃器或或澄清器，，是利用重重力沉降來(lái)來(lái)提高懸浮液濃度并并同時(shí)得到到澄清液的的設(shè)備。連續(xù)沉降槽槽3.普通沉淀池池⑴平流式沉淀淀池設(shè)鏈帶刮泥泥機(jī)的平流流沉淀池平流式沉淀淀池的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，效果果良好，工工作性能穩(wěn)穩(wěn)定，但排排泥較為困困難。⑵豎流式沉淀淀池優(yōu)點(diǎn)：排泥容易，，不需要機(jī)機(jī)械刮泥設(shè)設(shè)備，便于于管理。缺點(diǎn)：是單池容量量小，當(dāng)水水量較大時(shí)時(shí)，池?cái)?shù)過(guò)過(guò)多。⑶輻流式沉淀淀池輻流式沉淀淀池一般采采用機(jī)械排排泥，適用用范圍廣，，既可做為初次沉淀淀池，也可可做二次沉沉淀池。4.平流式沉砂砂池第三節(jié)離離心沉降及及設(shè)備依靠慣性離離心力的作作用而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的沉降過(guò)過(guò)程稱為離離心沉降。。一、離心沉沉降速度Ur=離心沉降同同樣存在三三種沉降流流型滯流沉降區(qū)區(qū)：Ur=離心沉降速速度與重力力沉降速度度的比值為為=Kc二．離心沉沉降設(shè)備1.旋風(fēng)分離器器⑴旋風(fēng)分離器器的結(jié)構(gòu)與與操作原理理標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分分離器氣體在旋風(fēng)風(fēng)分離器內(nèi)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情情況⑵旋風(fēng)分離器器的性能性能指標(biāo)：①臨界粒徑是指理論上上在旋風(fēng)分分離器中能能被完全分分離出來(lái)的的最小顆粒粒直徑，用用dc表示。dc=②分離效率分離效率又又稱除塵效效率，可直直接反映旋旋風(fēng)分離器器的除塵能能力。表示方法：：總效率或或稱綜合效效率，用η0表示；分效率或稱稱粒級(jí)效率率，用表示。η0=××100％ηp與di的對(duì)應(yīng)關(guān)系系可用曲線線表示，稱稱為粒級(jí)效效率曲線。d50是粒級(jí)效率率恰好為50％的顆粒直直徑，稱為為分割直徑徑：d50≈0.27η0＝粒級(jí)效率曲曲線標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分分離器的ηp-d/d50曲線③壓力降原因：ⅰ.進(jìn)氣管和排排氣管及主主體器壁所所引起的摩摩擦阻力ⅱ.局部阻力ⅲ.氣體旋轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生生的動(dòng)能損損失Δd=ζ旋風(fēng)分離器器的壓降一一般為500～2000Pa⑶旋風(fēng)分離器器類型與選選用①CLT/A型采用傾斜螺螺旋面進(jìn)口口的旋風(fēng)分離器器。CLT/A型②CLP型CLP型是帶有半半螺旋線和螺旋線線的旁路分分離室的旋風(fēng)分離離器。CLP/B型③擴(kuò)散式它主要的特特點(diǎn)是圓筒筒以下部分的直直徑逐漸擴(kuò)擴(kuò)大，底部有一刀錐錐體形、頂頂部有口的反射屏，，下沿有縫縫隙與集灰斗相通。。擴(kuò)散式旋風(fēng)風(fēng)分離器2.旋液分離器器利用離心沉沉降原理從從懸浮液中中分離固體體顆粒的設(shè)設(shè)備第四節(jié)過(guò)濾過(guò)濾是在外外力作用下下，使懸浮浮液中的液液體通過(guò)多多孔介質(zhì)的孔道，而而固體顆粒粒被截留在在介質(zhì)上，，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)固、液分分離的操作。過(guò)濾操作示示意圖推動(dòng)力：壓壓力差，離離心力，重力阻力力：濾餅餅、過(guò)濾介介質(zhì)阻力一、過(guò)濾操作的的基本概念念1.過(guò)濾介質(zhì)（1）織物介質(zhì)質(zhì)（又稱濾濾布）這類介質(zhì)能能截流顆粒粒的最小直直徑為5～65μm。（2）堆積介質(zhì)質(zhì)多用于深床床過(guò)濾。（3）多孔固體體介質(zhì)能攔截1～3μm的微細(xì)顆粒粒。（4）多孔膜用于膜過(guò)濾濾的各種有有機(jī)高分子子膜和無(wú)機(jī)機(jī)材料膜。。2.濾餅的壓縮縮性及助濾濾劑濾餅分類：不可壓縮濾濾餅---空隙不隨壓壓力變化可壓縮濾餅餅---空隙隨壓力力增加而減減小助濾劑---可以改善餅餅層的性能能，質(zhì)地堅(jiān)堅(jiān)硬而能形形成疏松餅層的固固體顆?；蚧蚶w維狀物物質(zhì)。助濾劑的基基本要求：①應(yīng)能形成多多孔餅層的的剛性顆粒粒。②應(yīng)具有化學(xué)學(xué)穩(wěn)定性。③具有不可壓壓縮性。二、過(guò)濾基本方方程式1.濾液通過(guò)餅餅層的流動(dòng)動(dòng)特性①餅層形成不不規(guī)則的網(wǎng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；；②過(guò)濾操作時(shí)，濾餅厚度增增加而流動(dòng)動(dòng)阻力逐漸漸加大，過(guò)過(guò)濾屬于不不穩(wěn)定操作作；③濾液通過(guò)餅餅層的流動(dòng)動(dòng)屬于滯流流流動(dòng)。2.過(guò)濾速率通常，濾布布與濾餅的的面積相同同，所以兩兩層中的速速率應(yīng)相等等，則或3.過(guò)濾基本方方程式不可壓縮濾濾餅的過(guò)濾濾基本方程程式可壓縮濾餅餅的過(guò)濾基本本方程式三、恒壓過(guò)濾過(guò)濾操作是是在恒定壓壓力差下進(jìn)進(jìn)行的，則則稱為恒壓壓過(guò)濾。1.恒壓過(guò)濾方方程式k——過(guò)濾物物料特性的的常數(shù)2.過(guò)濾常數(shù)的的測(cè)定⑴過(guò)濾常數(shù)K、qe、θe的測(cè)定⑵壓縮性指數(shù)數(shù)s的測(cè)定四、過(guò)濾設(shè)備1.快濾池⑴基本構(gòu)造①濾料層②墊料層③排水系統(tǒng)普通快速濾濾池的構(gòu)造造⑵普通快濾池池的過(guò)濾工工藝過(guò)程過(guò)濾工藝過(guò)過(guò)程：ⅰ.過(guò)濾---截留污染物物ⅱ.反洗---從濾料層中中洗去被截截留的污染染物從過(guò)濾開(kāi)始始到結(jié)束所所延續(xù)的時(shí)時(shí)間稱為濾濾池的工作作周期，一般應(yīng)大于于8小時(shí)，最長(zhǎng)長(zhǎng)可達(dá)48小時(shí)以上。。從過(guò)濾開(kāi)開(kāi)始到反洗結(jié)束稱為為一個(gè)過(guò)濾濾循環(huán)。2.壓力濾池壓力濾池3.轉(zhuǎn)筒真空過(guò)過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過(guò)過(guò)濾機(jī)裝置置示意圖轉(zhuǎn)筒及分配配頭的結(jié)構(gòu)構(gòu)4.微濾機(jī)微濾機(jī)總總圖5.袋式除塵塵器⑴袋式除塵塵器的結(jié)結(jié)構(gòu)型式式①濾袋形狀狀：圓袋扁袋②氣流進(jìn)入入方向：內(nèi)濾式外濾式③進(jìn)氣方式式：下進(jìn)氣上進(jìn)氣④清灰方式式機(jī)械振動(dòng)動(dòng)清灰逆氣流清清灰吹灰圈清清灰脈沖清灰灰典型清灰灰機(jī)理示示意圖機(jī)械清灰灰式除塵器脈沖清灰灰袋式除除塵器⑵袋式除塵塵器的選選擇①濾布的選選擇纖維機(jī)械強(qiáng)度最高使用溫度（℃）耐腐蝕特性一般應(yīng)用酸堿有機(jī)溶劑棉織物強(qiáng)80差中好低費(fèi)用低溫粉塵作業(yè)毛料中95中差好低費(fèi)用冶煉爐聚酰胺（尼龍）強(qiáng)100中好好易清灰低溫破碎粉塵作業(yè)聚脂（滌綸）強(qiáng)135好中好易清灰冶煉爐、化工廠、電弧爐四氟乙烯中260好好好昂貴化工廠玻璃纖維強(qiáng)280中中好耐磨性差冶煉爐、電弧爐、炭黑廠尼龍強(qiáng)230好中好抗?jié)裥圆钜睙捈半娀t②過(guò)濾速度度的確定定粉塵種類清灰方式振打與逆氣流聯(lián)合脈沖噴吹反吹風(fēng)炭黑①、氧化硅（白炭黑），鉛①、鋅的升華物以及起它在氣體中由于冷凝和化學(xué)反應(yīng)而形成的氣溶膠，化妝粉、去污粉、奶粉、活性炭、由水泥窯排出的水泥①等0.45－0.50.8－2.00.33－0.45鐵①及鐵合金①的升華物、鑄造塵、氧化鋁①、由水泥磨排出的水泥①、碳化爐升華物①、石灰①、剛玉、安福粉及其它肥料、塑料、淀粉0.5－0.751.5－2.50.45－0.55滑石粉、煤、噴砂清理塵①、飛灰①、陶瓷生產(chǎn)的粉塵①、炭黑（二次加工）、顏料、高嶺土、石灰石①、礦塵①、鋁土礦、水泥（來(lái)自冷卻器）①、搪瓷①0.7－0.82.0－3.00.6－0.9石棉、纖維塵①、石膏、珠光石、橡膠生產(chǎn)中的粉塵①、鹽、面粉、研磨工藝中的粉塵①0.3－1.12.5－4.5——煙草、皮革粉、混合飼料、木材加工中的粉塵、粗植物纖維（大麻、黃麻等）0.9－2.02.5－6.6——第五節(jié)離心機(jī)一、基礎(chǔ)礎(chǔ)知識(shí)離心機(jī)---利用離心心力以分分離非均均相混合合物的設(shè)設(shè)備。按分離的的方式分分類：（1）過(guò)濾式式離心機(jī)機(jī)（2）沉降式式離心機(jī)機(jī)（3）分離式式離心機(jī)機(jī)按分離因數(shù)數(shù)的大小小分類：常速離心心機(jī)（（Kc<3×103，一般為為600～1200），高速離心心機(jī)（Kc=3×103～5×103），超速離心心機(jī)（Kc＞5×104）。二．離心心機(jī)的類類型1.三足式離離心機(jī)三足式離離心機(jī)2.管式高速速離心機(jī)機(jī)管式高速速離心機(jī)機(jī)3.碟片式高