化工原理非均相物系分離全教材課件

化工原理課件非均相物系分離全化工原理課件非均相物系分離全13.1概述3.1.1混合物的分類(lèi)混合物均相混合物（均相物系）非均相混合物（非均相物系）物系內(nèi)部各處組成均勻且不存在相界面物系內(nèi)部有隔開(kāi)兩相的界面存在且界面兩側(cè)的物料性質(zhì)截然不同例如：溶液及混合氣體例如：含塵氣體、懸浮液等3.1概述3.1.1混合物的分類(lèi)混合物均相混合物2非均相物系分散相（分散物質(zhì)）：處于分散狀態(tài)的物質(zhì),如固體顆粒、液滴、氣泡連續(xù)相（分散介質(zhì)）：包圍著分散物質(zhì)而處于連續(xù)狀態(tài)的物質(zhì)非均相物系分散相（分散物質(zhì)）：處于分散狀態(tài)的物質(zhì),如固體顆33.1.2非均相物系的分類(lèi)根據(jù)連續(xù)相的狀態(tài)分：液態(tài)非均相物系：固、液、氣分散在液相中。懸浮液、乳濁液、泡沫液氣態(tài)非均相物系：固、液分散在氣相中。含塵氣體、含霧氣體3.1.2非均相物系的分類(lèi)根據(jù)連續(xù)相的狀態(tài)分：43.1.3非均相物系的分離目的

回收有用的分散相凈化連續(xù)相環(huán)境保護(hù)的需要3.1.3非均相物系的分離目的回收有用的分散相53.1.4非均相物系的分離方法1、沉降：顆粒相對(duì)于流體運(yùn)動(dòng)。重力沉降離心沉降2、過(guò)濾：流體相對(duì)于固體顆粒床層運(yùn)動(dòng)。重力過(guò)濾加壓過(guò)濾真空過(guò)濾離心過(guò)濾3.1.4非均相物系的分離方法1、沉降：顆粒相對(duì)于流體運(yùn)動(dòng)63.2.2顆粒床的特性由顆粒堆積而成的顆粒層稱為顆粒床層。3.2.2顆粒床的特性由顆粒堆積而成的顆粒層稱為顆7對(duì)不可壓縮濾餅，其形狀、大小不變，故ε、a為常數(shù)，則物系內(nèi)部各處組成均勻且不存在相界面操作目的：獲得固體或清凈的液體5、過(guò)濾常數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定（3）在滯流（層流）區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的次方成正比；所需沉降時(shí)間θt=H/ut助濾劑—具有一定剛性的顆?；蚶w維狀的固體。系數(shù)：υ—獲取單位體積濾液所得濾餅體積物系內(nèi)部有隔開(kāi)兩相的界面存在且界面兩側(cè)的物料性質(zhì)截然不同3、濾餅洗滌充分；①織物介質(zhì)—濾布(織物、網(wǎng))，截留的粒徑5μm以上，工業(yè)應(yīng)用廣泛組裝:1-2-3-2-1-2-3-2-1-2-3-2-1曳力系數(shù)ξ與ReP的關(guān)系：(1)圓球(2)圓盤(pán)(3)圓柱洗滌液由總管入板濾布濾餅濾布非洗滌板排出2）洗滌速率和洗滌時(shí)間沉降運(yùn)動(dòng)時(shí)間<氣體停留時(shí)間分離設(shè)直徑為dp、密度為ρp的光滑球形顆粒在密度為ρ，粘度為μ的靜止流體中作自由沉降。需要多大的過(guò)濾面積？濾液密度為1000kg/m3。（2）深層過(guò)濾：過(guò)濾介質(zhì)是較厚的粒狀介質(zhì)的床層，過(guò)濾時(shí)懸浮液中的顆粒沉積在床層內(nèi)部的孔道壁面上，而不形成濾餅。635：框內(nèi)邊長(zhǎng)，mm1、床層的空隙率單位體積床層所具有的空隙體積(m3/m3)。

空隙率通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得一般亂堆床層的空隙率大致在0.47~0.70之間對(duì)不可壓縮濾餅，其形狀、大小不變，故ε、a為常數(shù)，則82、床層的比表面積

單位體積床層所具有的顆粒的表面積稱為床層的比表面積。

ab=(1-ε)aab—床層比表面積；a—顆粒的比表面積；ε—床層空隙率。2、床層的比表面積單位體積床層所具有的顆粒的表面93.3顆粒的沉降3.3.1重力沉降3.3.2

重力沉降分離設(shè)備3.3.3

離心沉降3.3.4

離心沉降設(shè)備3.3顆粒的沉降3.3.1重力沉降103.3.1重力沉降1、球形顆粒的自由沉降與干擾沉降自由沉降:顆粒在流體中沉降時(shí)，不受其它顆粒或器壁的影響。

干擾沉降以下討論自由沉降過(guò)程。3.3.1重力沉降1、球形顆粒的自由沉降與干擾沉降自由沉112、球形顆粒的自由沉降速度設(shè)直徑為dp、密度為ρp的光滑球形顆粒在密度為ρ，粘度為μ的靜止流體中作自由沉降。顆粒受力：FbFgFd重力浮力阻力u↑則Fd↑2、球形顆粒的自由沉降速度設(shè)直徑為dp、密度為ρp12根據(jù)牛頓第二定律可知↑↓↑上式稱為重力沉降速度基本方程式。

根據(jù)牛頓第二定律可知↑↓↑上式稱為重力沉降速度基本方程式。133、沉降速度實(shí)用公式因次分析曳力系數(shù)ξ與ReP的關(guān)系：(1)圓球(2)圓盤(pán)(3)圓柱10-410-310-210-11.01010210310410510610-11.010102103105RePξ

(1)

(2)

(3)3、沉降速度實(shí)用公式因次分析曳力系數(shù)ξ與ReP的關(guān)系：(114①層流區(qū)（Stokes定律區(qū)，Re0<2）

②過(guò)渡區(qū)（Allen定律區(qū)，2<Re0<1000）

③湍流區(qū)（Newton定律區(qū)，1000<Re0<2×105）①層流區(qū)（Stokes定律區(qū)，Re0<2）②過(guò)渡區(qū)（Al154、強(qiáng)化重力沉降的方法增加顆粒的直徑，加凝聚劑、助附著劑減小流體的密度、粘度ρ↓μ↓→ut↑

減μ——對(duì)于液體μ=f(T)T↑μ↓

對(duì)于氣體μ=f(T)T↓μ↓4、強(qiáng)化重力沉降的方法增加顆粒的直徑，加凝聚劑、助附著劑166、沉降速度的影響因素顆粒的體積濃度顆粒的體積濃度小于0.2%時(shí)，理論計(jì)算值的偏差在1%以內(nèi)；顆粒濃度較高時(shí)便發(fā)生干擾沉降,需要根據(jù)濃度進(jìn)行修正。器壁效應(yīng)顆粒形狀的影響當(dāng)容器尺寸D遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于顆粒尺寸dp時(shí)(100倍以上)，器壁效應(yīng)可忽略，否則需加以考慮。同一種固體物質(zhì)，球形或近球形顆粒比同體積非球形顆粒的沉降快一些。實(shí)際計(jì)算時(shí)非球形顆粒的大小可用當(dāng)量直徑表示。顆粒大小的影響顆粒直徑＜0.5um時(shí)，沉降受到流體分子布朗運(yùn)動(dòng)的影響。6、沉降速度的影響因素顆粒的體積濃度顆粒的體積濃度小于0.2173.3.2重力沉降分離設(shè)備1、降塵室3.3.2重力沉降分離設(shè)備1、降塵室18工作原理氣體入室減速顆粒的沉降運(yùn)動(dòng)&隨氣體運(yùn)動(dòng)，合速度：拋物線沉降運(yùn)動(dòng)時(shí)間<氣體停留時(shí)間分離所需沉降時(shí)間θt=H/ut在室內(nèi)停留時(shí)間θ=L/u分離滿足的條件：流道面積擴(kuò)大工作原理氣體入室減速顆粒的19

說(shuō)明：（1）不同直徑d的顆粒ut不同，相應(yīng)的θt不同。

d

，ut

容易除去。（2）當(dāng)某直徑的顆粒滿足θt

≤θ時(shí)，它能夠被完全（100%）地分離；當(dāng)某直徑的顆粒滿足θt＞θ時(shí)，它不是不能被分離，仍然可以被分離，只不過(guò)是不能被完全分離。說(shuō)明：20（3）能(100%)被除去的最小顆粒直徑

最低沉降速度~能被分離的最小粒徑（3）能(100%)被除去的最小顆粒直徑最低沉降速度21操作條件下氣體密度為0.氣態(tài)非均相物系：固、液分散在氣相中。例：BMS20/635-25一般亂堆床層的空隙率大致在0.①細(xì)管內(nèi)表面=床層顆粒的全部表面635：框內(nèi)邊長(zhǎng)，mm①Vmax為某一粒徑能100%被去除的最大處理量，即沉降速度ut應(yīng)按需要完全分離下來(lái)的最小顆粒計(jì)算；4非均相物系的分離方法對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器，一般取Ｎ＝５678×10-4m2/s,qe=0.1）操作周期與過(guò)濾時(shí)間（1）氣流嚴(yán)格按螺旋形路線作等速運(yùn)動(dòng)，其切向速度等于進(jìn)口氣速u(mài)i；能連續(xù)自動(dòng)操作，節(jié)省人力，生產(chǎn)能力大，適用于處理大而容易過(guò)濾的料漿。①層流區(qū)（Stokes定律區(qū)，Re0<2）式中：R－濾餅的阻力，1/m2、離心沉降速度與重力沉降速度的比較635)2×2×26=21m2因此在不同壓強(qiáng)差下進(jìn)行恒壓過(guò)濾，測(cè)得對(duì)應(yīng)的K值，即可根據(jù)上式通過(guò)作圖法或最小二乘法求出s。（4）過(guò)濾推動(dòng)力一般是指曳力系數(shù)ξ與ReP的關(guān)系：(1)圓球(2)圓盤(pán)(3)圓柱3、恒壓過(guò)濾方程式

（4）最大處理量（生產(chǎn)能力）

Vmax≤ut·Lb=utA0①Vmax為某一粒徑能100%被去除的最大處理量，即沉降速度ut應(yīng)按需要完全分離下來(lái)的最小顆粒計(jì)算；②Vmax與(100%去除的)d,A0有關(guān)，而與H無(wú)關(guān)。操作條件下氣體密度為0.（4）最大處理量（生產(chǎn)能力）Vm22

多層降塵室清潔氣流含塵氣流擋板隔板降塵室一般用水平隔板做成多層，間距為40～100mm。多層降塵室生產(chǎn)能力(n層水平隔板)：

VS≤(n+1)ut·Lb多層降塵室清潔氣流含塵氣流擋板隔板降塵室一般用水平隔23〖說(shuō)明〗氣流速度u不應(yīng)太高，以免干擾顆粒的沉降或把已經(jīng)沉降下來(lái)的顆粒重新卷起。為此，應(yīng)保證氣體流動(dòng)的雷諾準(zhǔn)數(shù)處于滯流范圍之內(nèi)；降塵室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流動(dòng)阻力小，但體積龐大，分離效率低，通常僅適用于分離直徑大于50μm的顆粒，用于過(guò)程的預(yù)除塵。多層降塵室雖能分離細(xì)小的顆粒，并節(jié)省地面，但出灰麻煩?！颊f(shuō)明〗氣流速度u不應(yīng)太高，以免干擾顆粒的沉降或把已經(jīng)沉降下24（1）一球形石英顆粒，在空氣中按斯托克斯定律沉降，若空氣溫度由20℃升至50℃，則其沉降速度將

。（2）在除去某粒徑的顆粒時(shí)，若降塵室的高度增加一倍，則沉降時(shí)間

，氣流速度

，生產(chǎn)能力

。

課堂練習(xí)（3）在滯流（層流）區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的

次方成正比；在湍流區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的

次方成正比。（1）一球形石英顆粒，在空氣中按斯托克斯定律沉降，若空氣溫度25【例】采用降塵室回收常壓爐氣中所含球形固體顆粒。降塵室底面積為10㎡，寬和高均為2m。操作條件下氣體密度為0.75kg/m3，粘度為2.610-5Pas，顆粒密度為3000kg/m3。降塵室的生產(chǎn)能力為3m3/s。試求：（1）理論上可完全回收的最小顆粒直徑；（2）粒徑為40m的顆粒的回收百分率；（3）如將降塵室改為多層以完全回收10m的顆粒，在原降塵室內(nèi)需設(shè)置多少層水平隔板及板間距?！纠坎捎媒祲m室回收常壓爐氣中所含球形固體顆粒。降塵室底面積26解：（1）理論上可完全回收的最小顆粒直徑在降塵室中能完全被分離出的最小顆粒的沉降速度為假設(shè)沉降在層流區(qū)，用Stokes公式求最小顆粒直徑解：（1）理論上可完全回收的最小顆粒直徑在降塵室中能完全被分27核算沉降流型假設(shè)成立，求得的最小粒徑有效。（2）粒徑為40m的顆粒的回收百分率假設(shè)顆粒在爐氣中的分布是均勻的，則在氣體的停留時(shí)間內(nèi)顆粒沉降的高度與降塵室的高度之比即為該尺寸顆粒被分離下來(lái)的分率。核算沉降流型假設(shè)成立，求得的最小粒徑有效。（2）粒徑為4028洗滌速率恒定濾餅厚度不變離心沉降效率較重力沉降效率高。②過(guò)渡區(qū)（Allen定律區(qū)，2<Re0<1000）已知K，qe，由過(guò)濾方程，F(xiàn)VFQab=(1-ε)a1）重力沉降速度基本上為定值（6）在重力場(chǎng)中，微小顆粒的沉降速度與下列因素?zé)o關(guān)降塵室一般用水平隔板做成多層，間距為40～100mm。D↑或B=D/4↑，則dC↑，η↓2）具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；1、理解均相混合物與非均相混合物的基本概念②細(xì)管的總體積=床層空隙體積（C）流體與粒子的密度；—壓縮空氣通道—吹松設(shè)備尺寸（直徑、進(jìn)氣口寬度）不能太大，以維持較高的分離效率。假定：洗滌液與濾液相同；說(shuō)明：（2）深層過(guò)濾：過(guò)濾介質(zhì)是較厚的粒狀介質(zhì)的床層，過(guò)濾時(shí)懸浮液中的顆粒沉積在床層內(nèi)部的孔道壁面上，而不形成濾餅。①間歇操作——過(guò)濾、洗滌、卸渣、整理、裝合顆粒在旋轉(zhuǎn)流體中的運(yùn)動(dòng)由于各種尺寸的顆粒在降塵室內(nèi)的停留時(shí)間均相同，故40m的顆粒的回收率也可用其沉降速度ut’與69.1m的顆粒的沉降速度ut之比來(lái)確定，在層流區(qū)（3）需設(shè)置水平隔板層數(shù)及板間距由上面計(jì)算可知，10m的顆粒的沉降必在層流區(qū)，可用stokes公式計(jì)算沉降速度洗滌速率恒定濾餅厚度不變由于各種尺寸的顆粒在降塵室內(nèi)的停留29需設(shè)置水平隔板層數(shù)板間距核算氣體在多層降塵室內(nèi)的流型：若忽略隔板厚度所占的空間，則氣體的流速為需設(shè)置水平隔板層數(shù)板間距核算氣體在多層降塵室內(nèi)的流型：若忽略30即氣體在降塵室的流動(dòng)為層流，設(shè)計(jì)合理。即氣體在降塵室的流動(dòng)為層流，設(shè)計(jì)合理。313.3.3離心沉降離心沉降：依靠慣性離心力的作用從而實(shí)現(xiàn)沉降的過(guò)程。離心沉降效率較重力沉降效率高。對(duì)于兩相密度差較小或顆粒粒徑較小的情況，應(yīng)采用離心分離。

3.3.3離心沉降離心沉降：依靠慣性離心力的作用從而實(shí)現(xiàn)321、離心沉降速度流體作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，形成慣性離心力場(chǎng)。當(dāng)顆粒在距中心r處旋轉(zhuǎn)時(shí)，其切向速度uT，徑向速度ur。慣性離心力場(chǎng)強(qiáng)度：

uT2/r軌跡：逐漸擴(kuò)大的螺旋線r1r2ArCBuruuT顆粒在旋轉(zhuǎn)流體中的運(yùn)動(dòng)1、離心沉降速度流體作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，形成慣性離心力場(chǎng)。33uTurrFcFbFDdp，p的球形顆粒受力分析：離心力向心力阻力（方向向外）（方向向內(nèi)）（方向向內(nèi)）uTurrFcFbFDdp，p的球形顆粒受力分析：離心力向34（D）21/2*50um（A）直線關(guān)系 （B）橢圓關(guān)系液態(tài)非均相物系：固、液、氣分散在液相中。3、濾餅洗滌充分；式中：R－濾餅的阻力，1/m顆粒在旋轉(zhuǎn)流體中的運(yùn)動(dòng)恒壓過(guò)濾下連續(xù)測(cè)定，q（1）理論上可完全回收的最小顆粒直徑1、間歇過(guò)濾機(jī)的計(jì)算B一定時(shí)，提高氣流量或提高進(jìn)口氣速，可提高分離效率，但進(jìn)口阻力增加，同時(shí)湍流狀況增大，易帶起灰塵，所以一般不采用此法。能連續(xù)自動(dòng)操作，節(jié)省人力，生產(chǎn)能力大，適用于處理大而容易過(guò)濾的料漿。（D）不計(jì)介質(zhì)阻力時(shí)，濾液體積增大一倍，則過(guò)濾時(shí)間增大至原來(lái)的4倍（1）氣流嚴(yán)格按螺旋形路線作等速運(yùn)動(dòng)，其切向速度等于進(jìn)口氣速u(mài)i；(2)板框壓濾機(jī)的洗滌速度和洗滌時(shí)間——橫穿洗滌過(guò)濾推動(dòng)力有限，不能過(guò)濾高溫的懸浮液，洗滌不充分。已知K，qe，由過(guò)濾方程，F(xiàn)VFQ③堆積介質(zhì)—固體顆?；蚶w維等堆積，適用于深層過(guò)濾當(dāng)容器尺寸D遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于顆粒尺寸dp時(shí)(100倍以上)，器壁效應(yīng)可忽略，否則需加以考慮。4、濾餅的壓縮性和助濾劑沉降運(yùn)動(dòng)時(shí)間<氣體停留時(shí)間分離當(dāng)三個(gè)力達(dá)到平衡時(shí)：Fc-Fb-FD=0（D）21/2*50um當(dāng)三個(gè)力達(dá)到平衡時(shí)：Fc-352、離心沉降速度與重力沉降速度的比較

表達(dá)式：重力沉降速度公式中的重力加速度改為離心加速度數(shù)值：1）重力沉降速度基本上為定值2）離心沉降速度為絕對(duì)速度在徑向上的分量，數(shù)值隨顆粒在離心力場(chǎng)中的位置而變。2、離心沉降速度與重力沉降速度的比較363、離心分離因數(shù)同一顆粒在同種介質(zhì)中的離心沉降速度與重力沉降速度的比值。3、離心分離因數(shù)同一顆粒在同種介質(zhì)中的離心沉降速度與重力沉降373.3.4離心沉降設(shè)備氣固旋風(fēng)分離器液固旋液分離器3.3.4離心沉降設(shè)備氣固旋風(fēng)分離器38旋風(fēng)分離器

1、結(jié)構(gòu)

:主體的上部為圓筒形,下部為圓錐形,中央有一升氣管。矩形切線入口。旋風(fēng)分離器尺寸及操作原理示意圖（各部分尺寸——按比例以D為基準(zhǔn)）2、工作原理氣流旋轉(zhuǎn)向下螺旋運(yùn)動(dòng)到錐口向上螺旋運(yùn)動(dòng)（氣芯）頂部中央排氣口旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器尺寸及操作原理示意圖2、工作原理氣流旋39顆粒器壁與氣流分離，滑落離心力顆粒器壁與氣流分離，離心力40414141評(píng)價(jià)指標(biāo)總效率粒級(jí)效率分離效果壓強(qiáng)降臨界直徑分離效率3、旋風(fēng)分離器的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)總效率分離效果臨界直徑3、旋風(fēng)分離器的性能421）臨界粒徑定義：理論上在旋風(fēng)分離器中能被完全分離下來(lái)的最小顆粒。計(jì)算公式的推導(dǎo)：1）臨界粒徑43假設(shè)：（1）氣流嚴(yán)格按螺旋形路線作等速運(yùn)動(dòng)，其切向速度等于進(jìn)口氣速u(mài)i；（2）顆粒向器壁沉降時(shí)，必須穿過(guò)厚度等于進(jìn)氣寬度B的氣流層，方能達(dá)到器壁而被分離；（3）顆粒的流動(dòng)類(lèi)型為滯流。Stokes公式可用，旋轉(zhuǎn)半徑取rm（平均旋轉(zhuǎn)半徑）顆粒沉降速度假設(shè)：Stokes公式可用，旋轉(zhuǎn)半徑取rm（平均旋轉(zhuǎn)半徑）顆44效率較低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。Stokes公式可用，旋轉(zhuǎn)半徑取rm（平均旋轉(zhuǎn)半徑）（1）氣流嚴(yán)格按螺旋形路線作等速運(yùn)動(dòng)，其切向速度等于進(jìn)口氣速u(mài)i；降塵室一般用水平隔板做成多層，間距為40～100mm。重力沉降速度公式中的重力加速度改為離心加速度旋風(fēng)分離器尺寸及操作原理示意圖沉降運(yùn)動(dòng)時(shí)間<氣體停留時(shí)間分離（4）過(guò)濾推動(dòng)力一般是指V↑或ui↑，則dC↓，η↑10×1000（1-0.用助濾劑配成懸浮液，在正式過(guò)濾前用它進(jìn)行過(guò)濾，在過(guò)濾介質(zhì)上形成一層由助濾劑組成的濾餅。輔助操作時(shí)間為15min。3、恒壓過(guò)濾方程式已知K，qe，由過(guò)濾方程，F(xiàn)VFQ4、濾餅的壓縮性和助濾劑核算氣體在多層降塵室內(nèi)的流型：若忽略隔板厚度所占的空間，則氣體的流速為635)2×2×26=21m2①層流區(qū)（Stokes定律區(qū)，Re0<2）（8）含細(xì)小顆粒的氣流在降塵室內(nèi)除去小粒子，正常情況下能100％除去50μm的粒子，現(xiàn)氣體處理量增加一倍，原降塵室能100％除去的最小粒徑為_(kāi)_______。操作條件下氣體密度為0.〖說(shuō)明〗D↑或B=D/4↑，則dC↑，η↓設(shè)備尺寸（直徑、進(jìn)氣口寬度）不能太大，以維持較高的分離效率。多級(jí)旋風(fēng)分離器V↑或

ui↑，則dC↓，η↑

B一定時(shí)，提高氣流量或提高進(jìn)口氣速，可提高分離效率，但進(jìn)口阻力增加，同時(shí)湍流狀況增大，易帶起灰塵，所以一般不采用此法。當(dāng)氣體處理量大時(shí)，使用若干小尺寸旋風(fēng)分離器并聯(lián)使用。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器，一般取Ｎ＝５

效率較低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。〖說(shuō)明〗D↑或B=D/4↑，則dC↑，45化工原理非均相物系分離全教材課件46

課堂練習(xí)（1）沉降操作是指在某種

中利用分散相和連續(xù)相之間的

差異，使之發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)分離的操作過(guò)程。沉降過(guò)程有

沉降和

沉降兩種方式。（2）旋風(fēng)分離器性能的好壞，主要以

來(lái)衡量。

越小，說(shuō)明分離性能越好。課堂練習(xí)（1）沉降操作是指在某種中利用473.4過(guò)濾3.4.1

過(guò)濾的基本概念3.4.2

過(guò)濾基本方程式3.4.3

過(guò)濾設(shè)備3.4.4

過(guò)濾計(jì)算3.4過(guò)濾3.4.1過(guò)濾的基本概念481、過(guò)濾操作3.4.1過(guò)濾的基本概念以某種多孔物質(zhì)為介質(zhì)，在外力的作用下，使懸浮液中的液體通過(guò)介質(zhì)的孔道，固體顆粒被截留在介質(zhì)上，從而實(shí)現(xiàn)固/液分離的操作。過(guò)程推動(dòng)力：重力；壓力(差)；離心力操作目的：獲得固體或清凈的液體洗滌——回收濾餅中殘存的濾液或除去其雜質(zhì)1、過(guò)濾操作3.4.1過(guò)濾的基本概念以某種多孔物質(zhì)為介質(zhì)492、過(guò)濾方式（1）濾餅過(guò)濾：固體沉積物在介質(zhì)表面堆積、架橋而形成濾餅層。濾餅層是有效過(guò)濾層。適用于：處理固體含量較高的混懸液。2、過(guò)濾方式適用于：處理固體含量較高的混懸液。50（2）深層過(guò)濾：過(guò)濾介質(zhì)是較厚的粒狀介質(zhì)的床層，過(guò)濾時(shí)懸浮液中的顆粒沉積在床層內(nèi)部的孔道壁面上，而不形成濾餅。適用于：生產(chǎn)量大而懸浮顆粒粒徑小、含量微或是粘軟的絮狀物。（2）深層過(guò)濾：過(guò)濾介質(zhì)是較厚的粒狀介質(zhì)的床層，過(guò)濾時(shí)懸513、過(guò)濾介質(zhì)

——支撐濾餅或截留顆粒，使濾液通過(guò)。要求：1）多孔性，孔道大小合適（既對(duì)流體的阻力小，又能截住要分離的顆粒）；2）具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；3）化學(xué)穩(wěn)定性好（耐腐蝕、耐熱、抗老化）；4）價(jià)格便宜。3、過(guò)濾介質(zhì)——支撐濾餅或截留顆粒，使濾液通過(guò)。52

過(guò)濾介質(zhì)種類(lèi)：①織物介質(zhì)—濾布(織物、網(wǎng))，截留的粒徑5μm以上，工業(yè)應(yīng)用廣泛②多孔固體介質(zhì)—具有微細(xì)孔道的固體，截留粒徑1～3μm的微細(xì)粒子③堆積介質(zhì)—固體顆粒或纖維等堆積，適用于深層過(guò)濾④微孔膜—由高分子材料制成的薄膜狀多孔介質(zhì)。適用于濾除0.02～10μm的混懸微粒。過(guò)濾介質(zhì)種類(lèi)：534、濾餅的壓縮性和助濾劑（1）濾餅的壓縮性濾餅不可壓縮濾餅:可壓縮濾餅:顆粒有一定的剛性，所形成的濾餅并不因所受的壓力差而變形。顆粒較軟，所形成的濾餅在壓差的作用下變形，使濾餅中的流動(dòng)通道變小，阻力增大。4、濾餅的壓縮性和助濾劑（1）濾餅的壓縮性濾餅不可壓縮濾餅:54（2）助濾劑助濾劑—具有一定剛性的顆?；蚶w維狀的固體。加入助濾劑可減少可壓縮濾餅的流動(dòng)阻力。加入方法預(yù)涂用助濾劑配成懸浮液，在正式過(guò)濾前用它進(jìn)行過(guò)濾，在過(guò)濾介質(zhì)上形成一層由助濾劑組成的濾餅。將助濾劑混在濾漿中一起過(guò)濾預(yù)混（2）助濾劑加入方法預(yù)涂用助濾劑配成懸浮液，在正式過(guò)濾前用它551、顆粒床層的物理模型與基本參數(shù)顆粒床層一組平行細(xì)管—流體通道①細(xì)管內(nèi)表面=床層顆粒的全部表面②細(xì)管的總體積=床層空隙體積3.4.2過(guò)濾基本方程式合理簡(jiǎn)化本質(zhì)近似1、顆粒床層的物理模型與基本參數(shù)顆粒床層一組平行細(xì)管—流體56基本參數(shù)①空隙率：床層的空隙體積/床層的總體積②比表面積a：顆粒表面積/顆粒體積③孔道(細(xì)管)平均長(zhǎng)度l：

床層厚度L基本參數(shù)①空隙率：床層的空隙體積/床層的總體積②比表面積a57④孔道(細(xì)管)當(dāng)量直徑de：④孔道(細(xì)管)當(dāng)量直徑de：582、過(guò)濾速度及其表達(dá)

1）定義A—濾餅層總截面積；—過(guò)濾時(shí)間；V—濾液體積2、過(guò)濾速度及其表達(dá)1）定義A—濾餅層總截面積；59Vmax≤ut·Lb=utA0離心沉降效率較重力沉降效率高。2）離心沉降速度為絕對(duì)速度在徑向上的分量，數(shù)值隨顆粒在離心力場(chǎng)中的位置而變。（3）需設(shè)置水平隔板層數(shù)及板間距對(duì)不可壓縮濾餅，其形狀、大小不變，故ε、a為常數(shù)，則2、理解重力沉降與離心沉降的概念以及適用的范圍顆粒在旋轉(zhuǎn)流體中的運(yùn)動(dòng)4、濾餅的壓縮性和助濾劑同一種固體物質(zhì)，球形或近球形顆粒比同體積非球形顆粒的沉降快一些。沉降運(yùn)動(dòng)時(shí)間<氣體停留時(shí)間分離1、顆粒床層的物理模型與基本參數(shù)3、濾餅洗滌充分；相應(yīng)的總阻力也等于兩層阻力之和。沉降過(guò)程有沉降和沉降兩種方式。若在相同條件下處理濾漿10t/h。假定：洗滌液與濾液相同；635：框內(nèi)邊長(zhǎng)，mm顆粒在旋轉(zhuǎn)流體中的運(yùn)動(dòng)物系內(nèi)部有隔開(kāi)兩相的界面存在且界面兩側(cè)的物料性質(zhì)截然不同1）操作周期與生產(chǎn)能力635)2×2×26=21m2濾液流速u(mài)1:u1與u的關(guān)系Vmax≤ut·Lb=utA0濾液流速u(mài)1:u1與u的關(guān)60因此，過(guò)濾速度①恒壓降速:l(L)，如pc不變，則u②恒速升壓:l(L)，如u不變，則pc說(shuō)明：因此，過(guò)濾速度①恒壓降速:l(L)，如pc不變，則u613）濾餅的阻力對(duì)不可壓縮濾餅，其形狀、大小不變，故ε、a為常數(shù)，則式中：R－濾餅的阻力，1/m

r－濾餅的比阻，1/m2推動(dòng)力阻力3）濾餅的阻力對(duì)不可壓縮濾餅，其形狀、大小不變，故ε、a62恒壓過(guò)濾下連續(xù)測(cè)定，q洗滌速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)濾餅層的洗滌液體積。在有效過(guò)濾階段，Ve、θe為常數(shù)，積分單位體積床層所具有的空隙體積(m3/m3)。顆粒在旋轉(zhuǎn)流體中的運(yùn)動(dòng)沉降運(yùn)動(dòng)時(shí)間<氣體停留時(shí)間分離2）離心沉降速度為絕對(duì)速度在徑向上的分量，數(shù)值隨顆粒在離心力場(chǎng)中的位置而變。1）操作周期與生產(chǎn)能力2重力沉降分離設(shè)備沉降運(yùn)動(dòng)時(shí)間<氣體停留時(shí)間分離②過(guò)渡區(qū)（Allen定律區(qū)，2<Re0<1000）②過(guò)渡區(qū)（Allen定律區(qū)，2<Re0<1000）能連續(xù)自動(dòng)操作，節(jié)省人力，生產(chǎn)能力大，適用于處理大而容易過(guò)濾的料漿。(2)板框壓濾機(jī)的洗滌速度和洗滌時(shí)間——橫穿洗滌沉降運(yùn)動(dòng)時(shí)間<氣體停留時(shí)間分離已知K，qe，由過(guò)濾方程，F(xiàn)VFQ（8）含細(xì)小顆粒的氣流在降塵室內(nèi)除去小粒子，正常情況下能100％除去50μm的粒子，現(xiàn)氣體處理量增加一倍，原降塵室能100％除去的最小粒徑為_(kāi)_______。D↑或B=D/4↑，則dC↑，η↓即氣體在降塵室的流動(dòng)為層流，設(shè)計(jì)合理。(2)板框壓濾機(jī)的洗滌速度和洗滌時(shí)間——橫穿洗滌（1）氣流嚴(yán)格按螺旋形路線作等速運(yùn)動(dòng)，其切向速度等于進(jìn)口氣速u(mài)i；過(guò)濾推動(dòng)力：促成濾液流動(dòng)的因素，即壓強(qiáng)差ΔpC過(guò)濾阻力：μrL=μR濾液本身的粘性：μ濾餅阻力：R=rL恒壓過(guò)濾下連續(xù)測(cè)定，q過(guò)濾推動(dòng)力：促成濾液流動(dòng)的因素，即壓634）過(guò)濾介質(zhì)的阻力濾餅壓降過(guò)濾介質(zhì)壓降相應(yīng)的總阻力也等于兩層阻力之和。設(shè)想過(guò)濾介質(zhì)相當(dāng)于厚度為L(zhǎng)e的一層濾餅則過(guò)濾介質(zhì)阻力為總推動(dòng)力Le—過(guò)濾介質(zhì)的當(dāng)量濾餅厚度總阻力＝

μR＋μRm＝μrL＋μrLe4）過(guò)濾介質(zhì)的阻力濾餅壓降過(guò)濾介質(zhì)壓降相應(yīng)的總阻力也等于兩層64過(guò)濾截面積不變，則以整個(gè)截面積計(jì)算的濾液通過(guò)濾餅層和過(guò)濾介質(zhì)的速度相等，即當(dāng)量濾餅層厚度，m

上式表明：可用濾液通過(guò)串聯(lián)的濾餅與濾布的總壓強(qiáng)降表示過(guò)濾推動(dòng)力，用兩層的阻力之和表示總阻力。過(guò)濾截面積不變，則以整個(gè)截面積計(jì)算的濾液通過(guò)濾餅65

5）過(guò)濾基本方程式υ

V=AL系數(shù)：υ—獲取單位體積濾液所得濾餅體積Ve—當(dāng)量濾液體積，與Le對(duì)應(yīng)的濾液體積若每獲得1m3濾液形成的濾餅體積為vm3，則每獲得Vm3濾液形成的濾餅體積為vVm35）過(guò)濾基本方程式υV=AL系數(shù)：υ—獲取單位體積66不可壓縮濾餅:其中濾餅的壓縮指數(shù)s=0~1，對(duì)于不可壓縮濾餅s=0可壓縮濾餅:r是壓強(qiáng)差的函數(shù)，可表示為——過(guò)濾基本方程式不可壓縮濾餅:其中濾餅的壓縮指數(shù)s=0~1，對(duì)于不可壓縮濾餅673、恒壓過(guò)濾方程式

υ、r’、與時(shí)間無(wú)關(guān),Ve、A、p常數(shù)3、恒壓過(guò)濾方程式υ、r’、與時(shí)間無(wú)關(guān),Ve、A、p68與過(guò)濾介質(zhì)阻力相對(duì)應(yīng)的虛擬濾液體積為Ve，假定需要過(guò)濾時(shí)間為θe，此階段實(shí)際獲得濾液V=0，則上式簡(jiǎn)化為積分限：時(shí)間0～θe，體積：0～Ve（1）與過(guò)濾介質(zhì)阻力相對(duì)應(yīng)的虛擬濾液體積為Ve，假定需要過(guò)濾時(shí)間為69在有效過(guò)濾階段，Ve、θe為常數(shù)，積分積分限：時(shí)間θe～θe＋θ，體積：Ve～Ve＋V（1）和（2）相加得——恒壓過(guò)濾方程式，表明恒壓過(guò)濾時(shí)濾液體積與過(guò)濾時(shí)間的關(guān)系為一拋物線。（2）在有效過(guò)濾階段，Ve、θe為常數(shù)，積分積分限：時(shí)間θe～θe70總結(jié)：恒壓過(guò)濾方程式K—過(guò)濾常數(shù)，由物料特性和過(guò)濾壓強(qiáng)差決定；qe、θe—介質(zhì)常數(shù)，反映過(guò)濾介質(zhì)阻力的大小總結(jié)：恒壓過(guò)濾方程式K—過(guò)濾常數(shù)，由物料特性和過(guò)濾壓強(qiáng)差決定71對(duì)于不可壓縮濾餅對(duì)于不可壓縮濾餅進(jìn)行恒速過(guò)濾時(shí)，其操作壓強(qiáng)差隨過(guò)濾時(shí)間成直線增高。因此，可采用先恒速后恒壓的復(fù)合式操作。對(duì)于不可壓縮濾餅對(duì)于不可壓縮濾餅進(jìn)行恒速過(guò)濾時(shí)，其操作壓強(qiáng)差72原理一過(guò)濾方程同除以Kq/q~q作圖，直線斜率=1/K，截距=2qe/K恒壓過(guò)濾下連續(xù)測(cè)定，q5、過(guò)濾常數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定

（1）恒壓下K、qe、θ

e的測(cè)定

原理一過(guò)濾方程同除以Kq/q~q作圖，直線斜率=1/K73對(duì)過(guò)濾方程進(jìn)行微分微分用增量代替連續(xù)測(cè)定，q算出一系列及對(duì)應(yīng)q/q~q作圖，直線斜率=2/K，截距=2qe/K原理二對(duì)過(guò)濾方程進(jìn)行微分微分用增量代替連續(xù)測(cè)定，q算出一系列74（2）壓縮性指數(shù)s的測(cè)定

原理兩邊取對(duì)數(shù)：對(duì)一定物料k、s為常數(shù)，故此式表明lgK與lg△p為直線關(guān)系，其斜率為(1-s)，截距為lg(2k)。因此在不同壓強(qiáng)差下進(jìn)行恒壓過(guò)濾，測(cè)得對(duì)應(yīng)的K值，即可根據(jù)上式通過(guò)作圖法或最小二乘法求出s。（2）壓縮性指數(shù)s的測(cè)定原理75（1）恒壓過(guò)濾時(shí)，濾漿溫度降低，則濾液粘度

，過(guò)濾速率

。

（2）恒壓過(guò)濾操作，一個(gè)周期中，過(guò)濾時(shí)間為τ，獲濾液量為V，現(xiàn)將過(guò)濾壓差增加一倍，其他條件不變，則過(guò)濾時(shí)間變?yōu)?/p>

。（設(shè)濾餅不可壓縮且介質(zhì)阻力不計(jì)）

課堂練習(xí)（1）恒壓過(guò)濾時(shí)，濾漿溫度降低，則濾液粘度76（4）已知q為單位過(guò)濾面積所得濾液體積V/S，qe為Ve/S，Ve為過(guò)濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積（濾液體積為Ve時(shí)所形成的濾餅層的阻力等于過(guò)濾介質(zhì)的阻力），在恒定過(guò)濾時(shí)，測(cè)得，過(guò)濾常數(shù)K＝

，qe=

。（3）在恒壓過(guò)濾時(shí)，如過(guò)濾介質(zhì)的阻力忽略不計(jì)，且面積恒定，則所得的濾液量與過(guò)濾時(shí)間的

次方成正比，而對(duì)一定的濾液量則需要的過(guò)濾時(shí)間與過(guò)濾面積的

次方成

比。（4）已知q為單位過(guò)濾面積所得濾液體積V/S，qe為Ve/S77【例】用過(guò)濾面積為0.04m2的小型板框壓濾機(jī)恒壓過(guò)濾含固體10%（質(zhì)量％）的濾漿，濾餅不可壓縮，濾餅含水量20%。過(guò)濾時(shí)間分別為0，38.2s，114.4s時(shí)的濾液量分別為0，0.004m3，0.008m3。若在相同條件下處理濾漿10t/h。需要多大的過(guò)濾面積？濾液密度為1000kg/m3。

【例】用過(guò)濾面積為0.04m2的小型板框壓濾機(jī)恒壓過(guò)濾含固體78解：將已知條件代入得解得解：將已知條件代入得解得7910噸懸浮液中含液體：10×1000（1-0.1）/1000=9m39m3的液體有一部分滯留在濾餅中，設(shè)滯留在濾餅中的液體x噸計(jì)算得x=0.25t=0.25m3因此，濾液量V為V=9-0.25=8.75m310噸懸浮液中含液體：10×1000（1-0.1）/10080將恒壓過(guò)濾方程

變形為將恒壓過(guò)濾方程變形為81操作方式壓濾機(jī)吸濾機(jī)離心過(guò)濾機(jī)間歇過(guò)濾機(jī)連續(xù)過(guò)濾機(jī)壓強(qiáng)差3.4.3

過(guò)濾設(shè)備常用：板框過(guò)濾機(jī)、轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)操作方式壓濾機(jī)間歇過(guò)濾機(jī)壓強(qiáng)差3.4.3過(guò)濾設(shè)備常用：板821、板框過(guò)濾機(jī)

最普遍使用的一種過(guò)濾機(jī)由許多塊濾板與濾框交替排列組合而成。1、板框過(guò)濾機(jī)83化工原理非均相物系分離全教材課件84主要工作部件:濾板（過(guò)濾板1和洗滌板3）濾框2組裝:1-2-3-2-1-2-3-2-1-2-3-2-1濾布—框的兩側(cè)主要工作部件:濾板（過(guò)濾板1和洗滌板3）組裝:1-2-3-85化工原理非均相物系分離全教材課件86

過(guò)濾：濾漿由總管入框框內(nèi)形成濾餅濾液穿過(guò)餅和布經(jīng)每板上旋塞排出(明流)或從板流出的濾液匯集于某總管排出(暗流)

洗滌：洗滌液由總管入板濾布濾餅濾布非洗滌板排出工作原理：過(guò)濾：工作原理：87過(guò)濾過(guò)程洗滌過(guò)程1232112321過(guò)濾過(guò)程洗滌過(guò)程123211232188過(guò)濾階段過(guò)濾階段89橫穿洗滌：洗滌面=(1/2)過(guò)濾面積洗水路徑=2倍過(guò)濾終了時(shí)過(guò)濾路徑橫穿洗滌：洗滌面=(1/2)過(guò)濾面積90說(shuō)明:①間歇操作——過(guò)濾、洗滌、卸渣、整理、裝合②主要優(yōu)缺點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、過(guò)濾面積較大、濾餅的含水量少、操作壓強(qiáng)高、適應(yīng)能力強(qiáng)。效率較低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。說(shuō)明:①間歇操作——過(guò)濾、洗滌、卸渣、整理、裝合②主要優(yōu)缺點(diǎn)91代號(hào)例：BMS20/635-25B：板框壓濾機(jī)M：明流S：手動(dòng)壓緊20：過(guò)濾面積，㎡635：框內(nèi)邊長(zhǎng)，mm25：框厚，mm代號(hào)92洗滌液行程與濾液相同。洗滌面積=過(guò)濾面積置換洗滌：2、加壓葉濾機(jī)洗滌液行程與濾液相同。置換洗滌：2、加壓葉濾機(jī)93化工原理非均相物系分離全教材課件94葉濾機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：1、過(guò)濾推動(dòng)力大；2、單位地面所容過(guò)濾面積大；3、濾餅洗滌充分；4、勞動(dòng)強(qiáng)度較低，操作環(huán)境較好（密閉空間）。

缺點(diǎn)：構(gòu)造復(fù)雜，造價(jià)較高。

適用場(chǎng)合：固體含量少,需要產(chǎn)品主要是液體。葉濾機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：953、轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理3、轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理96化工原理非均相物系分離全教材課件97化工原理非均相物系分離全教材課件98化工原理非均相物系分離全教材課件99②當(dāng)位于水噴頭下，對(duì)應(yīng)濾餅、濾布—對(duì)應(yīng)管—

轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)孔——凹槽1—洗水真空管—洗水通道—洗滌③吹氣管—凹槽3—轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)孔—對(duì)應(yīng)管—濾布—濾餅

—壓縮空氣通道—吹松④遇到刮刀

—卸渣⑤兩凹槽之間的空白處：沒(méi)有通道

——停工—兩區(qū)不致串通

工作過(guò)程①當(dāng)浸入濾漿中時(shí)，對(duì)應(yīng)濾布—對(duì)應(yīng)管—轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)孔—凹槽2—濾液真空管—濾液通道—過(guò)濾②當(dāng)位于水噴頭下，對(duì)應(yīng)濾餅、濾布—對(duì)應(yīng)管—③吹氣管—凹槽3—100優(yōu)點(diǎn)：能連續(xù)自動(dòng)操作，節(jié)省人力，生產(chǎn)能力大，適用于處理大而容易過(guò)濾的料漿。缺點(diǎn)：附屬設(shè)備較多，投資費(fèi)用高，過(guò)濾面積不大。過(guò)濾推動(dòng)力有限，不能過(guò)濾高溫的懸浮液，洗滌不充分。優(yōu)點(diǎn)：101

3.4.4過(guò)濾計(jì)算

1、間歇過(guò)濾機(jī)的計(jì)算

1）操作周期與生產(chǎn)能力

操作周期總時(shí)間總時(shí)間過(guò)濾時(shí)間洗滌時(shí)間卸渣、清理、裝合設(shè)計(jì)和操作計(jì)算要基于C生產(chǎn)能力：一個(gè)操作周期中，單位時(shí)間(以小時(shí)計(jì))內(nèi)得到的濾液或?yàn)V餅體積3.4.4過(guò)濾計(jì)算1、間歇過(guò)濾機(jī)的計(jì)算1）操作周期102已知K，qe，由過(guò)濾方程，F(xiàn)VFQ

2）洗滌速率和洗滌時(shí)間洗滌速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)濾餅層的洗滌液體積。影響洗滌速率的因素可根據(jù)過(guò)濾基本方程式來(lái)分析。m3濾液/hm3濾餅/h已知K，qe，由過(guò)濾方程，F(xiàn)VFQ2）洗滌速率和洗103(1)葉濾機(jī)的洗滌速率和洗滌時(shí)間——置換洗滌洗滌速率恒定濾餅厚度不變假定：洗滌液與濾液相同；洗滌p與過(guò)濾時(shí)相同(1)葉濾機(jī)的洗滌速率和洗滌時(shí)間——置換洗滌洗滌速率恒定104(2)板框壓濾機(jī)的洗滌速度和洗滌時(shí)間——橫穿洗滌洗滌時(shí)間(2)板框壓濾機(jī)的洗滌速度和洗滌時(shí)間——橫穿洗滌洗滌時(shí)間1052、連續(xù)過(guò)濾機(jī)的計(jì)算1）操作周期與過(guò)濾時(shí)間

轉(zhuǎn)筒過(guò)濾機(jī)，每分n周，則C=60/n—每圈用時(shí)轉(zhuǎn)筒表面浸入分?jǐn)?shù)：一個(gè)周期中任何部分表面經(jīng)歷過(guò)濾時(shí)間2、連續(xù)過(guò)濾機(jī)的計(jì)算1）操作周期與過(guò)濾時(shí)間轉(zhuǎn)筒過(guò)濾機(jī)，每106【例】用26個(gè)框的BMS20/635-25板框壓濾機(jī)過(guò)濾每升水含25克顆粒的懸浮液,過(guò)濾壓力為3.39×105Pa時(shí)，測(cè)得過(guò)濾常數(shù)K=1.678×10-4m2/s,qe=0.0217m3/m2。洗滌時(shí)，水溫、壓力與過(guò)濾時(shí)相同，其體積為濾液體積的8％。輔助操作時(shí)間為15min。已知固體密度為2930kg/m3，濕濾餅密度為1930kg/m3。求板框壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力?！纠坑?6個(gè)框的BMS20/635-25板框壓濾機(jī)過(guò)濾每升107解：過(guò)濾面積A=(0.635)2×2×26=21m2濾框總?cè)莘e=(0.635)2×0.025×26=0.262m3懸浮液過(guò)濾濕餅Vc濾液V干餅水25g/1L水解：懸浮液過(guò)濾濕餅Vc濾液V干餅水25g/1L水108懸浮液中每升水含25克顆粒濾餅中各量關(guān)系解上述兩個(gè)方程式得懸浮液中每升水含25克顆粒濾餅中各量關(guān)系解上述兩個(gè)方程式得109代入恒壓過(guò)濾方程式過(guò)濾時(shí)間對(duì)于板框壓濾機(jī)代入恒壓過(guò)濾方程式過(guò)濾時(shí)間對(duì)于板框壓濾機(jī)110洗滌時(shí)間生產(chǎn)能力洗滌時(shí)間生產(chǎn)能力111【例】有一轉(zhuǎn)筒過(guò)濾機(jī)，轉(zhuǎn)速為2分鐘轉(zhuǎn)一周，生產(chǎn)能力為4m3/h，現(xiàn)將生產(chǎn)能力增大到5m3/h，試問(wèn)轉(zhuǎn)速應(yīng)增大到多少？濾餅厚度為原來(lái)的多少倍？【例】有一轉(zhuǎn)筒過(guò)濾機(jī)，轉(zhuǎn)速為2分鐘轉(zhuǎn)一周，生產(chǎn)能力為4m3/112解：生產(chǎn)能力與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為

濾餅厚l與濾餅體積的關(guān)系解：生產(chǎn)能力與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為濾餅厚l與濾餅體積的關(guān)系113第三章小結(jié)第三章小結(jié)114要求：1、理解均相混合物與非均相混合物的基本概念2、理解重力沉降與離心沉降的概念以及適用的范圍3、掌握沉降速度（特別是層流區(qū)）的計(jì)算4、掌握降塵室內(nèi)顆粒分離出來(lái)的條件5、理解過(guò)濾操作的基本原理、基本方程式6、掌握恒壓過(guò)濾基本方程式及應(yīng)用7、掌握過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定8、掌握過(guò)濾設(shè)備的工作原理及計(jì)算要求：115知識(shí)結(jié)構(gòu)圖非均相分離顆粒沉降過(guò)濾重力沉降離心沉降基本理論設(shè)備及過(guò)濾計(jì)算過(guò)濾速率基本方程式恒壓過(guò)濾方程式恒速過(guò)濾方程式間歇過(guò)濾機(jī)的計(jì)算連續(xù)過(guò)濾機(jī)的計(jì)算重力沉降速度強(qiáng)化重力沉降方法能去除的最小顆粒直徑生產(chǎn)能力知識(shí)結(jié)構(gòu)圖非均相分離顆粒沉降過(guò)濾重力沉降離心沉降基本理論設(shè)備116重力沉降速度u0

層流區(qū)(Stokes區(qū))

重力沉降速度u0層流區(qū)(Stokes區(qū))117強(qiáng)化重力沉降的方法（1）增加顆粒的直徑，加凝聚劑、助附著劑（2）減小流體的密度、粘度

減μ——對(duì)于液體T↑

對(duì)于氣體T↓強(qiáng)化重力沉降的方法（1）增加顆粒的直徑，加凝聚劑、助附著劑118能(100%)被除去的最小顆粒直徑最大處理量（生產(chǎn)能力）能(100%)被除去的最小顆粒直徑最大處理量（生產(chǎn)能力）119過(guò)濾基本方程式不可壓縮濾餅可壓縮濾餅過(guò)濾基本方程式不可壓縮濾餅可壓縮濾餅120恒壓過(guò)濾方程式恒壓過(guò)濾方程式121恒速過(guò)濾方程式恒速過(guò)濾方程式122間歇過(guò)濾機(jī)的計(jì)算生產(chǎn)能力

葉濾機(jī)的洗滌速率和洗滌時(shí)間間歇過(guò)濾機(jī)的計(jì)算生產(chǎn)能力葉濾機(jī)的洗滌速率和洗滌時(shí)間123板框壓濾機(jī)的洗滌速度和洗滌時(shí)間板框壓濾機(jī)的洗滌速度和洗滌時(shí)間124生產(chǎn)能力轉(zhuǎn)筒每轉(zhuǎn)一周所得的濾液體積連續(xù)過(guò)濾機(jī)的計(jì)算生產(chǎn)能力轉(zhuǎn)筒每轉(zhuǎn)一周所得的濾液體積連續(xù)過(guò)濾機(jī)的計(jì)算125習(xí)題（1）板框過(guò)濾機(jī)在過(guò)濾階段結(jié)束的瞬間，設(shè)框已充滿，則在每一框中濾液穿過(guò)厚度為

框厚度的一半

的濾餅，而洗滌時(shí)，洗滌液則穿過(guò)厚度為

框的厚度

的濾餅。洗滌液穿過(guò)的濾布面積等于

框的內(nèi)面積

。（2）板框過(guò)濾機(jī)的洗滌速率為最終過(guò)濾速率的1/4

。葉濾機(jī)的洗滌速率為最終過(guò)濾速率的

等值

。習(xí)題（1）板框過(guò)濾機(jī)在過(guò)濾階段結(jié)束的瞬間，設(shè)框已充滿，則在126（3）對(duì)于恒壓過(guò)濾（A）濾液體積增大一倍則過(guò)濾時(shí)間增大為原來(lái)的21/2倍（B）濾液體積增大一倍則過(guò)濾時(shí)間增大至原來(lái)的2倍（C）濾液體積增大一倍則過(guò)濾時(shí)間增大至原來(lái)的4倍（D）不計(jì)介質(zhì)阻力時(shí)，濾液體積增大一倍，則過(guò)濾時(shí)間增大至原來(lái)的4倍（3）對(duì)于恒壓過(guò)濾127（4）過(guò)濾推動(dòng)力一般是指（A）過(guò)濾介質(zhì)兩邊的壓差（B）過(guò)濾介質(zhì)與濾餅構(gòu)成的過(guò)濾層兩邊的壓差（C）濾餅兩面的壓差（D）液體進(jìn)出過(guò)濾機(jī)的壓差（5）恒壓過(guò)濾時(shí)，恒壓過(guò)濾方程式表明濾液體積與過(guò)濾時(shí)間的關(guān)系是_________。（A）直線關(guān)系 （B）橢圓關(guān)系 （C）拋物線關(guān)系（D）雙曲線關(guān)系（4）過(guò)濾推動(dòng)力一般是指（5）恒壓過(guò)濾128（6）在重力場(chǎng)中，微小顆粒的沉降速度與下列因素?zé)o關(guān)（A）粒子幾何形狀； （B）粒子幾何尺寸；（C）流體與粒子的密度； （D）流體的流速；（7）推導(dǎo)過(guò)濾基本方程式時(shí)一個(gè)最基本的依據(jù)是（A）固體顆粒的沉降速度； （B）濾餅的可壓縮性；（C）流體的層流流動(dòng)； （D）過(guò)濾介質(zhì)的比阻（6）在重力場(chǎng)中，微小顆粒的沉降速度與下列因素?zé)o關(guān)（7）推導(dǎo)129（8）含細(xì)小顆粒的氣流在降塵室內(nèi)除去小粒子，正常情況下能100％除去50μm的粒子，現(xiàn)氣體處理量增加一倍，原降塵室能100％除去的最小粒徑為_(kāi)_______。（A）2*50um；（B）1/2*50um； （C）50um；（D）21/2*50um（9）提高真空回轉(zhuǎn)過(guò)濾機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，其它條件都保持不變時(shí)，過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力________。（A）提高； （B）降低； （C）不變； （D）不一定（8）含細(xì)小顆粒的氣流在降塵室內(nèi)除去小粒子，正常情況下能10130化工原理課件非均相物系分離全化工原理課件非均相物系分離全1313.1概述3.1.1混合物的分類(lèi)混合物均相混合物（均相物系）非均相混合物（非均相物系）物系內(nèi)部各處組成均勻且不存在相界面物系內(nèi)部有隔開(kāi)兩相的界面存在且界面兩側(cè)的物料性質(zhì)截然不同例如：溶液及混合氣體例如：含塵氣體、懸浮液等3.1概述3.1.1混合物的分類(lèi)混合物均相混合物132非均相物系分散相（分散物質(zhì)）：處于分散狀態(tài)的物質(zhì),如固體顆粒、液滴、氣泡連續(xù)相（分散介質(zhì)）：包圍著分散物質(zhì)而處于連續(xù)狀態(tài)的物質(zhì)非均相物系分散相（分散物質(zhì)）：處于分散狀態(tài)的物質(zhì),如固體顆1333.1.2非均相物系的分類(lèi)根據(jù)連續(xù)相的狀態(tài)分：液態(tài)非均相物系：固、液、氣分散在液相中。懸浮液、乳濁液、泡沫液氣態(tài)非均相物系：固、液分散在氣相中。含塵氣體、含霧氣體3.1.2非均相物系的分類(lèi)根據(jù)連續(xù)相的狀態(tài)分：1343.1.3非均相物系的分離目的

回收有用的分散相凈化連續(xù)相環(huán)境保護(hù)的需要3.1.3非均相物系的分離目的回收有用的分散相1353.1.4非均相物系的分離方法1、沉降：顆粒相對(duì)于流體運(yùn)動(dòng)。重力沉降離心沉降2、過(guò)濾：流體相對(duì)于固體顆粒床層運(yùn)動(dòng)。重力過(guò)濾加壓過(guò)濾真空過(guò)濾離心過(guò)濾3.1.4非均相物系的分離方法1、沉降：顆粒相對(duì)于流體運(yùn)動(dòng)1363.2.2顆粒床的特性由顆粒堆積而成的顆粒層稱為顆粒床層。3.2.2顆粒床的特性由顆粒堆積而成的顆粒層稱為顆137對(duì)不可壓縮濾餅，其形狀、大小不變，故ε、a為常數(shù)，則物系內(nèi)部各處組成均勻且不存在相界面操作目的：獲得固體或清凈的液體5、過(guò)濾常數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定（3）在滯流（層流）區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的次方成正比；所需沉降時(shí)間θt=H/ut助濾劑—具有一定剛性的顆粒或纖維狀的固體。系數(shù)：υ—獲取單位體積濾液所得濾餅體積物系內(nèi)部有隔開(kāi)兩相的界面存在且界面兩側(cè)的物料性質(zhì)截然不同3、濾餅洗滌充分；①織物介質(zhì)—濾布(織物、網(wǎng))，截留的粒徑5μm以上，工業(yè)應(yīng)用廣泛組裝:1-2-3-2-1-2-3-2-1-2-3-2-1曳力系數(shù)ξ與ReP的關(guān)系：(1)圓球(2)圓盤(pán)(3)圓柱洗滌液由總管入板濾布濾餅濾布非洗滌板排出2）洗滌速率和洗滌時(shí)間沉降運(yùn)動(dòng)時(shí)間<氣體停留時(shí)間分離設(shè)直徑為dp、密度為ρp的光滑球形顆粒在密度為ρ，粘度為μ的靜止流體中作自由沉降。需要多大的過(guò)濾面積？濾液密度為1000kg/m3。（2）深層過(guò)濾：過(guò)濾介質(zhì)是較厚的粒狀介質(zhì)的床層，過(guò)濾時(shí)懸浮液中的顆粒沉積在床層內(nèi)部的孔道壁面上，而不形成濾餅。635：框內(nèi)邊長(zhǎng)，mm1、床層的空隙率單位體積床層所具有的空隙體積(m3/m3)。

空隙率通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得一般亂堆床層的空隙率大致在0.47~0.70之間對(duì)不可壓縮濾餅，其形狀、大小不變，故ε、a為常數(shù)，則1382、床層的比表面積

單位體積床層所具有的顆粒的表面積稱為床層的比表面積。

ab=(1-ε)aab—床層比表面積；a—顆粒的比表面積；ε—床層空隙率。2、床層的比表面積單位體積床層所具有的顆粒的表面1393.3顆粒的沉降3.3.1重力沉降3.3.2

重力沉降分離設(shè)備3.3.3

離心沉降3.3.4

離心沉降設(shè)備3.3顆粒的沉降3.3.1重力沉降1403.3.1重力沉降1、球形顆粒的自由沉降與干擾沉降自由沉降:顆粒在流體中沉降時(shí)，不受其它顆粒或器壁的影響。

干擾沉降以下討論自由沉降過(guò)程。3.3.1重力沉降1、球形顆粒的自由沉降與干擾沉降自由沉1412、球形顆粒的自由沉降速度設(shè)直徑為dp、密度為ρp的光滑球形顆粒在密度為ρ，粘度為μ的靜止流體中作自由沉降。顆粒受力：FbFgFd重力浮力阻力u↑則Fd↑2、球形顆粒的自由沉降速度設(shè)直徑為dp、密度為ρp142根據(jù)牛頓第二定律可知↑↓↑上式稱為重力沉降速度基本方程式。

根據(jù)牛頓第二定律可知↑↓↑上式稱為重力沉降速度基本方程式。1433、沉降速度實(shí)用公式因次分析曳力系數(shù)ξ與ReP的關(guān)系：(1)圓球(2)圓盤(pán)(3)圓柱10-410-310-210-11.01010210310410510610-11.010102103105RePξ

(1)

(2)

(3)3、沉降速度實(shí)用公式因次分析曳力系數(shù)ξ與ReP的關(guān)系：(1144①層流區(qū)（Stokes定律區(qū)，Re0<2）

②過(guò)渡區(qū)（Allen定律區(qū)，2<Re0<1000）

③湍流區(qū)（Newton定律區(qū)，1000<Re0<2×105）①層流區(qū)（Stokes定律區(qū)，Re0<2）②過(guò)渡區(qū)（Al1454、強(qiáng)化重力沉降的方法增加顆粒的直徑，加凝聚劑、助附著劑減小流體的密度、粘度ρ↓μ↓→ut↑

減μ——對(duì)于液體μ=f(T)T↑μ↓

對(duì)于氣體μ=f(T)T↓μ↓4、強(qiáng)化重力沉降的方法增加顆粒的直徑，加凝聚劑、助附著劑1466、沉降速度的影響因素顆粒的體積濃度顆粒的體積濃度小于0.2%時(shí)，理論計(jì)算值的偏差在1%以內(nèi)；顆粒濃度較高時(shí)便發(fā)生干擾沉降,需要根據(jù)濃度進(jìn)行修正。器壁效應(yīng)顆粒形狀的影響當(dāng)容器尺寸D遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于顆粒尺寸dp時(shí)(100倍以上)，器壁效應(yīng)可忽略，否則需加以考慮。同一種固體物質(zhì)，球形或近球形顆粒比同體積非球形顆粒的沉降快一些。實(shí)際計(jì)算時(shí)非球形顆粒的大小可用當(dāng)量直徑表示。顆粒大小的影響顆粒直徑＜0.5um時(shí)，沉降受到流體分子布朗運(yùn)動(dòng)的影響。6、沉降速度的影響因素顆粒的體積濃度顆粒的體積濃度小于0.21473.3.2重力沉降分離設(shè)備1、降塵室3.3.2重力沉降分離設(shè)備1、降塵室148工作原理氣體入室減速顆粒的沉降運(yùn)動(dòng)&隨氣體運(yùn)動(dòng)，合速度：拋物線沉降運(yùn)動(dòng)時(shí)間<氣體停留時(shí)間分離所需沉降時(shí)間θt=H/ut在室內(nèi)停留時(shí)間θ=L/u分離滿足的條件：流道面積擴(kuò)大工作原理氣體入室減速顆粒的149

說(shuō)明：（1）不同直徑d的顆粒ut不同，相應(yīng)的θt不同。

d

，ut

容易除去。（2）當(dāng)某直徑的顆粒滿足θt

≤θ時(shí)，它能夠被完全（100%）地分離；當(dāng)某直徑的顆粒滿足θt＞θ時(shí)，它不是不能被分離，仍然可以被分離，只不過(guò)是不能被完全分離。說(shuō)明：150（3）能(100%)被除去的最小顆粒直徑

最低沉降速度~能被分離的最小粒徑（3）能(100%)被除去的最小顆粒直徑最低沉降速度151操作條件下氣體密度為0.氣態(tài)非均相物系：固、液分散在氣相中。例：BMS20/635-25一般亂堆床層的空隙率大致在0.①細(xì)管內(nèi)表面=床層顆粒的全部表面635：框內(nèi)邊長(zhǎng)，mm①Vmax為某一粒徑能100%被去除的最大處理量，即沉降速度ut應(yīng)按需要完全分離下來(lái)的最小顆粒計(jì)算；4非均相物系的分離方法對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器，一般?。危剑?78×10-4m2/s,qe=0.1）操作周期與過(guò)濾時(shí)間（1）氣流嚴(yán)格按螺旋形路線作等速運(yùn)動(dòng)，其切向速度等于進(jìn)口氣速u(mài)i；能連續(xù)自動(dòng)操作，節(jié)省人力，生產(chǎn)能力大，適用于處理大而容易過(guò)濾的料漿。①層流區(qū)（Stokes定律區(qū)，Re0<2）式中：R－濾餅的阻力，1/m2、離心沉降速度與重力沉降速度的比較635)2×2×26=21m2因此在不同壓強(qiáng)差下進(jìn)行恒壓過(guò)濾，測(cè)得對(duì)應(yīng)的K值，即可根據(jù)上式通過(guò)作圖法或最小二乘法求出s。（4）過(guò)濾推動(dòng)力一般是指曳力系數(shù)ξ與ReP的關(guān)系：(1)圓球(2)圓盤(pán)(3)圓柱3、恒壓過(guò)濾方程式

（4）最大處理量（生產(chǎn)能力）

Vmax≤ut·Lb=utA0①Vmax為某一粒徑能100%被去除的最大處理量，即沉降速度ut應(yīng)按需要完全分離下來(lái)的最小顆粒計(jì)算；②Vmax與(100%去除的)d,A0有關(guān)，而與H無(wú)關(guān)。操作條件下氣體密度為0.（4）最大處理量（生產(chǎn)能力）Vm152

多層降塵室清潔氣流含塵氣流擋板隔板降塵室一般用水平隔板做成多層，間距為40～100mm。多層降塵室生產(chǎn)能力(n層水平隔板)：

VS≤(n+1)ut·Lb多層降塵室清潔氣流含塵氣流擋板隔板降塵室一般用水平隔153〖說(shuō)明〗氣流速度u不應(yīng)太高，以免干擾顆粒的沉降或把已經(jīng)沉降下來(lái)的顆粒重新卷起。為此，應(yīng)保證氣體流動(dòng)的雷諾準(zhǔn)數(shù)處于滯流范圍之內(nèi)；降塵室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流動(dòng)阻力小，但體積龐大，分離效率低，通常僅適用于分離直徑大于50μm的顆粒，用于過(guò)程的預(yù)除塵。多層降塵室雖能分離細(xì)小的顆粒，并節(jié)省地面，但出灰麻煩?！颊f(shuō)明〗氣流速度u不應(yīng)太高，以免干擾顆粒的沉降或把已經(jīng)沉降下154（1）一球形石英顆粒，在空氣中按斯托克斯定律沉降，若空氣溫度由20℃升至50℃，則其沉降速度將

。（2）在除去某粒徑的顆粒時(shí)，若降塵室的高度增加一倍，則沉降時(shí)間

，氣流速度

，生產(chǎn)能力

。

課堂練習(xí)（3）在滯流（層流）區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的

次方成正比；在湍流區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的

次方成正比。（1）一球形石英顆粒，在空氣中按斯托克斯定律沉降，若空氣溫度155【例】采用降塵室回收常壓爐氣中所含球形固體顆粒。降塵室底面積為10㎡，寬和高均為2m。操作條件下氣體密度為0.75kg/m3，粘度為2.610-5Pas，顆粒密度為3000kg/m3。降塵室的生產(chǎn)能力為3m3/s。試求：（1）理論上可完全回收的最小顆粒直徑；（2）粒徑為40m的顆粒的回收百分率；（3）如將降塵室改為多層以完全回收10m的顆粒，在原降塵室內(nèi)需設(shè)置多少層水平隔板及板間距?！纠坎捎媒祲m室回收常壓爐氣中所含球形固體顆粒。降塵室底面積156解：（1）理論上可完全回收的最小顆粒直徑在降塵室中能完全被分離出的最小顆粒的沉降速度為假設(shè)沉降在層流區(qū)，用Stokes公式求最小顆粒直徑解：（1）理論上可完全回收的最小顆粒直徑在降塵室中能完全被分157核算沉降流型假設(shè)成立，求得的最小粒徑有效。（2）粒徑為40m的顆粒的回收百分率假設(shè)顆粒在爐氣中的分布是均勻的，則在氣體的停留時(shí)間內(nèi)顆粒沉降的高度與降塵室的高度之比即為該尺寸顆粒被分離下來(lái)的分率。核算沉降流型假設(shè)成立，求得的最小粒徑有效。（2）粒徑為40158洗滌速率恒定濾餅厚度不變離心沉降效率較重力沉降效率高。②過(guò)渡區(qū)（Allen定律區(qū)，2<Re0<1000）已知K，qe，由過(guò)濾方程，F(xiàn)VFQab=(1-ε)a1）重力沉降速度基本上為定值（6）在重力場(chǎng)中，微小顆粒的沉降速度與下列因素?zé)o關(guān)降塵室一般用水平隔板做成多層，間距為40～100mm。D↑或B=D/4↑，則dC↑，η↓2）具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；1、理解均相混合物與非均相混合物的基本概念②細(xì)管的總體積=床層空隙體積（C）流體與粒子的密度；—壓縮空氣通道—吹松設(shè)備尺寸（直徑、進(jìn)氣口寬度）不能太大，以維持較高的分離效率。假定：洗滌液與濾液相同；說(shuō)明：（2）深層過(guò)濾：過(guò)濾介質(zhì)是較厚的粒狀介質(zhì)的床層，過(guò)濾時(shí)懸浮液中的顆粒沉積在床層內(nèi)部的孔道壁面上，而不形成濾餅。①間歇操作——過(guò)濾、洗滌、卸渣、整理、裝合顆粒在旋轉(zhuǎn)流體中的運(yùn)動(dòng)由于各種尺寸的顆粒在降塵室內(nèi)的停留時(shí)間均相同，故40m的顆粒的回收率也可用其沉降速度ut’與69.1m的顆粒的沉降速度ut之比來(lái)確定，在層流區(qū)（3）需設(shè)置水平隔板層數(shù)及板間距由上面計(jì)算可知，10m的顆粒的沉降必在層流區(qū)，可用stokes公式計(jì)算沉降速度洗滌速率恒定濾餅厚度不變由于各種尺寸的顆粒在降塵室內(nèi)的停留159需設(shè)置水平隔板層數(shù)板間距核算氣體在多層降塵室內(nèi)的流型：若忽略隔板厚度所占的空間，則氣體的流速為需設(shè)置水平隔板層數(shù)板間距核算氣體在多層降塵室內(nèi)的流型：若忽略160即氣體在降塵室的流動(dòng)為層流，設(shè)計(jì)合理。即氣體在降塵室的流動(dòng)為層流，設(shè)計(jì)合理。1613.3.3離心沉降離心沉降：依靠慣性離心力的作用從而實(shí)現(xiàn)沉降的過(guò)程。離心沉降效率較重力沉降效率高。對(duì)于兩相密度差較小或顆粒粒徑較小的情況，應(yīng)采用離心分離。

3.3.3離心沉降離心沉降：依靠慣性離心力的作用從而實(shí)現(xiàn)1621、離心沉降速度流體作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，形成慣性離心力場(chǎng)。當(dāng)顆粒在距中心r處旋轉(zhuǎn)時(shí)，其切向速度uT，徑向速度ur。慣性離心力場(chǎng)強(qiáng)度：

uT2/r軌跡：逐漸擴(kuò)大的螺旋線r1r2ArCBuruuT顆粒在旋轉(zhuǎn)流體中的運(yùn)動(dòng)1、離心沉降速度流體作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，形成慣性離心力場(chǎng)。163uTurrFcFbFDdp，p的球形顆粒受力分析：離心力向心力阻力（方向向外）（方向向內(nèi)）（方向向內(nèi)）uTurrFcFbFDdp，p的球形顆粒受力分析：離心力向164（D）21/2*50um（A）直線關(guān)系 （B）橢圓關(guān)系液態(tài)非均相物系：固、液、氣分散在液相中。3、濾餅洗滌充分；式中：R－濾餅的阻力，1/m顆粒在旋轉(zhuǎn)流體中的運(yùn)動(dòng)恒壓過(guò)濾下連續(xù)測(cè)定，q（1）理論上可完全回收的最小顆粒直徑1、間歇過(guò)濾機(jī)的計(jì)算B一定時(shí)，提高氣流量或提高進(jìn)口氣速，可提高分離效率，但進(jìn)口阻力增加，同時(shí)湍流狀況增大，易帶起灰塵，所以一般不采用此法。能連續(xù)自動(dòng)操作，節(jié)省人力，生產(chǎn)能力大，適用于處理大而容易過(guò)濾的料漿。（D）不計(jì)介質(zhì)阻力時(shí)，濾液體積增大一倍，則過(guò)濾時(shí)間增大至原來(lái)的4倍（1）氣流嚴(yán)格按螺旋形路線作等速運(yùn)動(dòng)，其切向速度等于進(jìn)口氣速u(mài)i；(2)板框壓濾機(jī)的洗滌速度和洗滌時(shí)間——橫穿洗滌過(guò)濾推動(dòng)力有限，不能過(guò)濾高溫的懸浮液，洗滌不充分。已知K，qe，由過(guò)濾方程，F(xiàn)VFQ③堆積介質(zhì)—固體顆粒或纖維等堆積，適用于深層過(guò)濾當(dāng)容器尺寸D遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于顆粒尺寸dp時(shí)(100倍以上)，器壁效應(yīng)可忽略，否則需加以考慮。4、濾餅的壓縮性和助濾劑沉降運(yùn)動(dòng)時(shí)間<氣體停留時(shí)間分離當(dāng)三個(gè)力達(dá)到平衡時(shí)：Fc-Fb-FD=0（D）21/2*50um當(dāng)三個(gè)力達(dá)到平衡時(shí)：Fc-1652、離心沉降速度與重力沉降速度的比較

表達(dá)式：重力沉降速度公式中的重力加速度改為離心加速度數(shù)值：1）重力沉降速度基本上為定值2）離心沉降速度為絕對(duì)速度在徑向上的分量，數(shù)值隨顆粒在離心力場(chǎng)中的位置而變。2、離心沉降速度與重力沉降速度的比較1663、離心分離因數(shù)同一顆粒在同種介質(zhì)中的離心沉降速度與重力沉降速度的比值。3、離心分離因數(shù)同一顆粒在同種介質(zhì)中的離心沉降速度與重力沉降1673.3.4離心沉降設(shè)備氣固旋風(fēng)分離器液固旋液分離器3.3.4離心沉降設(shè)備氣固旋風(fēng)分離器168旋風(fēng)分離器

1、結(jié)構(gòu)

:主體的上部為圓筒形,下部為圓錐形,中央有一升氣管。矩形切線入口。旋風(fēng)分離器尺寸及操作原理示意圖（各部分尺寸——按比例以D為基準(zhǔn)）2、工作原理氣流旋轉(zhuǎn)向下螺旋運(yùn)動(dòng)到錐口向上螺旋運(yùn)動(dòng)（氣芯）頂部中央排氣口旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器尺寸及操作原理示意圖2、工作原理氣流旋169顆粒器壁與氣流分離，滑落離心力顆粒器壁與氣流分離，離心價(jià)指標(biāo)總效率粒級(jí)效率分離效果壓強(qiáng)降臨界直徑分離效率3、旋風(fēng)分離器的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)總效率分離效果臨界直徑3、旋風(fēng)分離器的性能1721）臨界粒徑定義：理論上在旋風(fēng)分離器中能被完全分離下來(lái)的最小顆粒。計(jì)算公式的推導(dǎo)：1）臨界粒徑173假設(shè)：（1）氣流嚴(yán)格按螺旋形路線作等速運(yùn)動(dòng)，其切向速度等于進(jìn)口氣速u(mài)i；（2）顆粒向器壁沉降時(shí)，必須穿過(guò)厚度等于進(jìn)氣寬度B的氣流層，方能達(dá)到器壁而被分離；（3）顆粒的流動(dòng)類(lèi)型為滯流。Stokes公式可用，旋轉(zhuǎn)半徑取rm（平均旋轉(zhuǎn)半徑）顆粒沉降速度假設(shè)：Stokes公式可用，旋轉(zhuǎn)半徑取rm（平均旋轉(zhuǎn)半徑）顆174效率較低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。Stokes公式可用，旋轉(zhuǎn)半徑取rm（平均旋轉(zhuǎn)半徑）（1）氣流嚴(yán)格按螺旋形路線作等速運(yùn)動(dòng)，其切向速度等于進(jìn)口氣速u(mài)i；降塵室一般用水平隔板做成多層，間距為40～100mm。重力沉降速度公式中的重力加速度改為離心加速度旋風(fēng)分離器尺寸及操作原理示意圖沉降運(yùn)動(dòng)時(shí)間<氣體停留時(shí)間分離（4）過(guò)濾推動(dòng)力一般是指V↑或ui↑，則dC↓，η↑10×1000（1-0.用助濾劑配成懸浮液，在正式過(guò)濾前用它進(jìn)行過(guò)濾，在過(guò)濾介質(zhì)上形成一層由助濾劑組成的濾餅。輔助操作時(shí)間為15min。3、恒壓過(guò)濾方程式已知K，qe，由過(guò)濾方程，F(xiàn)VFQ4、濾餅的壓縮性和助濾劑核算氣體在多層降塵室內(nèi)的流型：若忽略隔板厚度所占的空間，則氣體的流速為635)2×2×26=21m2①層流區(qū)（Stokes定律區(qū)，Re0<2）（8）含細(xì)小顆粒的氣流在降塵室內(nèi)除去小粒子，正常情況下能100％除去50μm的粒子，現(xiàn)氣體處理量增加一倍，原降塵室能100％除去的最小粒徑為_(kāi)_______。操作條件下氣體密度為0.〖說(shuō)明〗D↑或B=D/4↑，則dC↑，η↓設(shè)備尺寸（直徑、進(jìn)氣口寬度）不能太大，以維持較高的分離效率。多級(jí)旋風(fēng)分離器V↑或

ui↑，則dC↓，η↑

B一定時(shí)，提高氣流量或提高進(jìn)口氣速，可提高分離效率，但進(jìn)口阻力增加，同時(shí)湍流狀況增大，易帶起灰塵，所以一般不采用此法。當(dāng)氣體處理量大時(shí)，使用若干小尺寸旋風(fēng)分離器并聯(lián)使用。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器，一般取Ｎ＝５

效率較低，勞動(dòng)強(qiáng)度大?！颊f(shuō)明〗D↑或B=D/4↑，則dC↑，175化工原理非均相物系分離全教材課件176

課堂練習(xí)（1）沉降操作是指在某種

中利用分散相和連續(xù)相之間的