第三章 沉降與過濾

第三章沉降與過濾第一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾2

本章學(xué)習(xí)指導(dǎo)1、本章學(xué)習(xí)目的

通過本章的學(xué)習(xí)，要重點掌握沉降和過濾這兩種機械分離操作的原理、典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)與特性，能夠根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，合理選擇設(shè)備類型和尺寸。2、本章應(yīng)掌握的內(nèi)容

a

沉降分離（包括重力沉降和離心沉降）的原理、旋風(fēng)分離器的選型。

b過濾操作的原理、過濾基本參數(shù)、過濾基本方程式推導(dǎo)的思路，過濾常數(shù)的測定。3、學(xué)時安排

講授5學(xué)時第二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾3第三章沉降與過濾第一節(jié)概述第二節(jié)重力沉降第三節(jié)離心沉降第四節(jié)過濾第三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾4第一節(jié)概述分離

懸浮液-----固-液混合物乳濁液-----液-液混合物含塵氣體----氣-固混合物

含霧氣體----氣-液混合物------篩分、沉降、過濾------蒸餾、吸收分離的依據(jù)：連續(xù)相與分散相的密度不同主目錄

第四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾5自來水廠的主要流程自來水廠水的凈化分三步，第一步是絮凝過程，也可以叫反應(yīng)過程。在流動中使水中的雜質(zhì)顆粒絮凝長大；第二步是沉降。沉降池是使大顆粒得以除去。第三步是砂濾。砂濾池，進一步用900mm厚砂層，將小顆粒雜質(zhì)濾去。主目錄

第五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾6某水廠全貌

圖中蘭色粗管是來江中的原料水，條形池子是絮凝池，左側(cè)池是沉降池。主目錄

第六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾7這是沉降池。圖為絮凝之后的水，是從沉降池底部流入，到池子上部水已很清了。水廠沉降池主目錄

第七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾8重力沉降(gravitysettling)---依靠外力(重力)作用，利用密度差異使之發(fā)生相對運動而分離的過程離心沉降----依靠離心力作用第八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾9第二節(jié)重力沉降一、沉降速度二、沉降設(shè)備主目錄

第九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾10一、沉降速度(terminalvelocity)

1、自由沉降極短，通?？梢院雎栽摱蔚念w粒運動速度稱為沉降速度，用u0表示。加速段：等速段：浮力Fb曳力FD

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

中的降落過程重力沉降速度：以球形顆粒為例

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第十頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾112、沉降速度Re0=du0/

1或2層流區(qū)--介質(zhì)阻力系數(shù)

----斯托克斯定律

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第十一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾12圖3-2ζ-Ret關(guān)系曲線主目錄

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第十二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾13主目錄

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第十三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾14顆粒與流體相對運動時所受的阻力1.曳力(dragforce)介質(zhì)阻力---相對運動時，流體對微粒的作用力2.對比分析沉降 流體流動定律介質(zhì)阻力---牛頓阻力定律內(nèi)摩擦力---牛頓粘性定律表達式Fd=ζAρu2/2F=μAdu/dy顆粒為球形,A---投影面積直管阻力hf=λlu2/2d滯流區(qū)10-4－2，ζ=24/Re小于或等于2000，λ=64/Re過渡區(qū)2－500，ζ=10/√Re2000--4000湍流區(qū)500－2×105，ζ=0.44大于或等于4000，λ查圖，近似常數(shù)主目錄

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第十四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾153、球形顆粒沉降速度的計算若ut未知→Ret未知→ζ未知→無法選擇計算公式→無法計算ut，此時可采用試差法。計算步驟：假設(shè)某種流型用相應(yīng)公式計算出ut校核Ret例如：假設(shè)沉降處在滯流區(qū)，則選用Stokes公式：主目錄

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第十五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾164、影響沉降速度的因素顆粒的因素：尺寸、形狀(當(dāng)量球徑diameterofequivalentsphere)、密度、是否變形等；介質(zhì)的因素：流體的狀態(tài)（氣體還是液體）、密度、粘度等；環(huán)境因素：溫度（影響ρ、μ）、壓力、顆粒的濃度（濃度大到一定程度使發(fā)生干擾沉降）等設(shè)備因素：體現(xiàn)為壁效應(yīng)walleffect(靠近壁面沉降)?！纠?-1】

【例3-2】

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第十六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾171）自由沉降與自由落體自由沉降考慮流體對顆粒產(chǎn)生的阻力；自由落體不考慮流體對顆粒產(chǎn)生的阻力。2）沉降速度ut是指重力、浮力和阻力平衡時，顆粒作勻速沉降運動時的速度，其值與流體、顆粒的密度ρs，d及流動形態(tài)等因素有關(guān)，可見，沉降速度ut是一綜合特性，不是操作特性。討論第十七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾183）流體的流速u與顆粒的沉降速度ut不同，ut﹥u時,顆粒向上運動，顆粒被流體帶出ut＝u時,顆粒靜止于流體中,(如轉(zhuǎn)子流量計中的轉(zhuǎn)子)ut﹤u時,顆粒向下運動可見沉降操作是在ut﹤u的條件下進行。第十八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾194）溫度對ut的影響，由層流時ut計算式可知

ut=〔4gd(ρs－ρ)/3ξρ〕?層流時ut=d2(ρs－ρ)g/18μ可知μ↗,ut↙對氣體而言，溫度高的氣體除塵較低溫下氣體除塵困難。第十九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾20[思考題1]同一大小的固體微粒從不同高度落下，問它們的沉降速度是否相等？[思考題2]不同流體或同一流體在不同溫度下沉降速度的關(guān)系。結(jié)論：沉降速度與高度無關(guān)，與顆粒大小及流體性質(zhì)有關(guān)。一般液體粘度大于氣體粘度，故液體沉降速度小于氣體的。主目錄

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第二十頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾21二、沉降設(shè)備---用于除去>75m以上顆粒---用于除去>5～10m顆粒次目錄

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第二十一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾221、降塵室

則表明，該顆粒能在降塵室中除去。思考1：為什么氣體進入降塵室后，流通截面積要擴大？思考2：為什么降塵室要做成扁平的？結(jié)構(gòu)：除塵原理：為了增大停留時間。次目錄

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第二十二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾23次目錄

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第二十三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾24次目錄

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第二十四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾25降塵室思考3：要想使某一粒度的顆粒在降塵室中被100%除去，必須滿足什么條件？思考4：能夠被100%除去的最小顆粒，必須滿足什么條件？思考5：粒徑比dmin小的顆粒，被除去的百分數(shù)如何計算？次目錄

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η=H′(沉降高度)/H第二十五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾26降塵室思考2：為什么降塵室要做成扁平的？可見，降塵室最大處理量與底面積、沉降速度有關(guān),而與降塵室高度無關(guān)。故降塵室多做成扁平的。

注意!!

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，多數(shù)灰塵的分離，可取u<3m/s，較易揚起灰塵的，可取u<1.5m/s。最大處理量------能夠除去最小顆粒時的氣體流量qv次目錄

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第二十六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾27降塵室優(yōu)、缺點結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備龐大、效率低只適用于分離粗顆粒(直徑75m以上)，或作為預(yù)分離設(shè)備。

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第二十七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾28【例3-3】

擬采用降塵室回收常壓爐氣中所含的固體顆粒，降塵室底面積為10m2，寬和高均為2m，爐氣處理量為4m3/s。操作條件下氣體密度為0.75kg/m3，粘度2.6×10-5Pa·s,固體密度為3000kg/m3。求(1)理論上能完全捕集下來的最小粒徑；(2)粒徑為40μm顆粒的回收百分率；(3)若完全回收直徑為15μm的塵粒，對降塵室應(yīng)作如何改進?主目錄

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這是操作型計算問題。利用已知的沉降室，計算理論上可以完全去除的最小直徑及回收百分率。第二十八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾29解：(1)能完全分離出的最小顆粒的沉降速度ut=qv/WL=4/10=0.4m/s設(shè)沉降屬于滯流區(qū)，故能除去最小顆粒直徑為校核：Re=dputρ/μ=80×10-6×0.4×0.75/2.6×10-5=0.923<2故假設(shè)正確主目錄

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第二十九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾30(2)直徑為40μm的顆粒必在滯流區(qū)沉降，其沉降速度ut′：因氣體通過降塵室的時間為：τ=W·L·H/qv=10×2/4=5s故理論上直徑40μm的顆粒在此時間內(nèi)沉降高度H′=utτ=0.1006×5=0.503m設(shè)降塵室入口爐氣均布，在降塵室入口端處于頂部及其附近的dp=40μm的塵粒，因其ut<0.4m/s，它們隨氣體到達出口時還沒有沉到底而隨氣體帶出，而入口端處于距室底0.503m以下的40μm的塵粒均能除去，所以40μm塵粒的除塵效率：η=H′/H=0.503/2=25.15%

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第三十頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾31(3)要完全回收直徑為15μm的顆粒，則可在降塵室內(nèi)設(shè)置水平隔板，使之變?yōu)槎鄬咏祲m室。降塵室內(nèi)隔板層數(shù)n及板間距h的計算為：取n=28,則隔板間距h=H/(n+1)=2/29=0.069m因而在原降塵室內(nèi)設(shè)置28層隔板理論上可全部回收直徑為15μm的顆粒。

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第三十一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾32次目錄

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第三十二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾33主目錄

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第三十三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾34主目錄

2、增稠器（沉降槽）次目錄

第三十四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾35屬于干擾沉降愈往下沉降速度愈慢-----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；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。有時顆粒又會相互聚結(jié)成棉絮狀整團往下沉，這稱為絮凝現(xiàn)象，使沉降加快。這種過程中的沉降速度難以進行理論計算，通常要由實驗決定。因固-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100m以上，高度卻都在幾米以內(nèi)。

特點：次目錄

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第三十五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾36第三節(jié)離心沉降

一、慣性離心力作用下的沉降速度二、旋風(fēng)分離器的操作原理三、旋風(fēng)分離器的性能

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第三十六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾37一、離心沉降速度對照重力場離心加速度ar=2R=uT2/R不是常量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處理類似重力沉降速度推導(dǎo)，得：FFCFduTurR離心加速度次目錄

第三十七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾38對照重力場FFCFduTurR離心加速度次目錄

作用力沉降速度大小方向重力沉降重力重力加速度重力加速度恒定向下離心沉降離心力離心加速度離心加速度隨位置變徑向向外第三十八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾39離心分離離心機---離心力--設(shè)備本身旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生（快速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓）旋風(fēng)分離器---離心力--混合物以一定速度沿切線方向進入設(shè)備而產(chǎn)生。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，以Kc表示。Kc值一般在102～105之間，其大小反映了離心沉降設(shè)備的效能為重力沉降設(shè)備的倍數(shù)，是離心分離設(shè)備性能的一項重要指標(biāo)。離心分離因數(shù)----離心力/重力---分離能力--轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)鼓直徑。主目錄

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第三十九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾40二、旋風(fēng)分離器操作原理1、構(gòu)造：進氣管、上筒體、下錐體和中央升氣管等圖3-72、操作原理：含塵氣體由進氣管進入旋風(fēng)分離器后，沿圓筒的切線方向，自上而下作圓周運動。顆粒在隨氣流旋轉(zhuǎn)過程中，受到的離心力大，故逐漸向筒壁運動，到達筒壁后沿壁面落下，自錐體排出進入灰斗。凈化后的氣流在中心軸附近范圍內(nèi)由下而上做旋轉(zhuǎn)運動，最后經(jīng)頂部排氣管排出。通常，將下行的螺旋形氣流稱為外旋流，上行的螺旋形氣流稱為內(nèi)旋流。內(nèi)、外旋流的旋轉(zhuǎn)方向相同。外旋流的上部是主要除塵區(qū)。主目錄

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第四十頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾41主目錄

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第四十一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾42主目錄

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第四十二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾43主要結(jié)構(gòu)參數(shù)為筒體直徑D，其它尺寸以D為標(biāo)準(zhǔn)，如圖示?！继攸c〗：結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，無運動部件，操作范圍廣，可用多種材料制造，是化工、輕工、冶金等部門常用的分離和除塵設(shè)備。〖說明〗旋風(fēng)分離器一般用來除去氣流中粒徑5μm以上的塵粒，對顆粒含量高于200g/m3的氣體，由于顆粒的聚集作用，它甚至能除去3μm以下的顆粒。對直徑在200μm以上的顆粒最好先用重力沉降法除去，以減小對器壁的磨損；對于直徑5μm以下的顆粒，除塵效率很低，需采用袋濾器或濕法捕集。

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第四十三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾44三、旋風(fēng)分離器的性能能夠從分離器內(nèi)100%分離出來的最小顆粒的直徑，用dc表示。其滿足：幾點假設(shè)：假設(shè)器內(nèi)氣體速度恒定，且等于進口氣速ui；假設(shè)顆粒沉降過程中所穿過的氣流的最大

厚度等于進氣口寬度B；假設(shè)顆粒沉降服從斯托克斯公式。uiui臨界粒徑＝次目錄

第四十四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾45結(jié)論：旋風(fēng)分離器越細、越長，dc越小旋轉(zhuǎn)圈數(shù)N值與進口氣速有關(guān)，對常用形式的旋風(fēng)分離器，風(fēng)速1225ms-1范圍內(nèi)，一般可取N=34.5，風(fēng)速愈大，N也愈大。思考：從上式可見，氣體，入口B，氣旋圈數(shù)N，進口氣速ui，臨界粒徑越小，why？次目錄

第四十五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾46評價旋風(fēng)分離器性能的兩個主要指標(biāo)：小好，一般在5002000Pa左右次目錄

分割粒徑d50--表示旋風(fēng)分離器粒級效率恰為50％的顆粒直徑稱為分割粒徑d50。第四十六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾47〖總結(jié)〗影響旋風(fēng)分離器性能的因素中，物系條件及操作條件是主要的。顆粒密度大、粒徑大、進口氣速高及粉塵濃度高，均有利于分離。但氣速過高，易使湍流加劇，不利于分離，且增加壓強降，故進口氣速在10～25m/s范圍內(nèi)為宜。粒徑大，對器壁的磨損較嚴重，使旋風(fēng)分離器的使用壽命減少，故分離粒徑在5～200μm為宜。錐底排塵管的密封問題[思考題]主目錄

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第四十七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾48旋風(fēng)分離器的選用已知內(nèi)容：氣體流量qv(m3/s)，含塵量C1(g/m3)，粉塵的粒度分布，除塵要求，壓強降計算內(nèi)容：旋風(fēng)分離器的型式，直徑和個數(shù)一般步驟如下：(1)根據(jù)粉塵的性質(zhì)，選擇旋風(fēng)分離器的型式；(2)根據(jù)要求的除塵效率和粉塵粒度分布，計算臨界直徑dc或分割粒徑d50；(3)根據(jù)允許的壓強降確定氣體進口速度ui；(4)根據(jù)ui與dc(或d50)計算旋風(fēng)分離器直徑D；(5)根據(jù)D與ui計算每個旋風(fēng)分離器的處理量，確定旋風(fēng)分離器臺數(shù)；(6)對除塵效率與壓強降進行校核。并聯(lián)使用：阻力相同，風(fēng)量均分串聯(lián)使用：阻力均分，風(fēng)量相同主目錄

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第四十八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾49主目錄

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第四十九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾50主目錄

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作業(yè)：No.3-4第五十頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾51

第四節(jié)過濾過濾操作的基本概念過濾基本方程式過濾常數(shù)的測定提高過濾生產(chǎn)能力的措施過濾設(shè)備主目錄

第五十一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾52一、過濾操作的基本概念濾漿濾餅過濾介質(zhì)濾液----推動力：重力、壓力、離心力

濾餅過濾自來水凈化用的砂層（一）過濾方式次目錄

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第五十二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾53濾漿濾餅過濾介質(zhì)濾液濾餅過濾工業(yè)用過濾介質(zhì)主要有：棉、麻、絲、毛、合成纖維、金屬絲等編織成的濾布。(二)過濾介質(zhì)多孔性介質(zhì)、耐腐蝕、耐熱并具有足夠的機械強度。次目錄

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第五十三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾54濾漿濾餅過濾介質(zhì)濾液濾餅過濾使用時，可預(yù)涂，也可以混入待濾的濾漿中一起過濾。助濾劑能形成結(jié)構(gòu)疏松、而且?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的缺點。(四)助濾劑----是顆粒細小、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

炭、石棉。(三)濾餅的壓縮性

空隙結(jié)構(gòu)易變形的濾餅為可壓縮濾餅。

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第五十四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾55（五）過濾推動力過濾推動力是指濾餅和過濾介質(zhì)兩側(cè)的壓力差。此壓力差可以是重力或人為壓差。增加過濾推動力的方法有：1、增加懸浮液本身的液柱壓力，一般不超過50KN/m2，稱為重力過濾。2、增加懸浮液液面的壓力，一般可達500KN/m2稱為加壓過濾。3、在過濾介質(zhì)下面抽真空，通常不超過真空度86.6KN/m2，稱為真空過濾。此外，過濾推動力還可以用離心力來增大，稱為離心過濾。

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第五十五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾56（六）過濾阻力：大多情況下，過濾阻力主要取決于濾餅阻力。

（七）濾渣量、濾液量、固體量的關(guān)系物料衡算總物料：懸浮液質(zhì)量=濾渣量+濾液量固體物料：懸浮液中固體量=濾渣中固體量體積關(guān)系：濕濾渣體積=干渣體積＋濾液體積主目錄

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第五十六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾572)干渣質(zhì)量與濾液體積的比值w

X――懸浮液中固體顆粒的質(zhì)量分數(shù)。3)濕濾渣質(zhì)量與濾液體積的比值為wC。4)濕濾渣體積與濾液體積的比值v

【例3-4】

C――濕濾渣與其中所含干渣的質(zhì)量比。1)濕濾渣密度ρc

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第五十七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾58二、過濾速率基本方程式------濾液量V～過濾時間的關(guān)系----即為流速，單位時間內(nèi)通過單位過濾面積的濾液體積過濾速度u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

1、過濾基本方程的推導(dǎo)次目錄

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第五十八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾59△p2△p1u思考：影響過濾阻力的因素有哪些？影響過濾速度的因素有哪些？科誠尼式液體通過濾渣層的流動（均勻，不可壓縮）－－類型圓管內(nèi)層流時的哈根-泊素葉方程式次目錄

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第五十九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾60式中：R－濾餅的阻力，1/mr－濾餅的比阻，1/m2物理意義：比阻在數(shù)值上等于粘度為1Pa·s的濾液以1m/s的平均速度通過厚度為1m的濾餅層時所產(chǎn)生的壓強降。所以，比阻反映了顆粒形狀、尺寸及床層空隙率對濾液流動的影響。其大小反映了過濾操作的難易。過濾推動力：促成濾液流動的因素，即壓強差ΔpC過濾阻力：μrL濾液本身的粘性，μ濾餅阻力：rL主目錄

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第六十頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾61

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c（m3濾餅/m3濾液），則令濾餅濾液1c思考：濾餅中全是固體物嗎？壓縮指數(shù)0<s<1（可壓縮濾餅）s=0（不可壓縮濾餅）次目錄

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第六十一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾62二、過濾基本方程-----過濾基本方程過濾常數(shù)，由實驗測定△pu思考：影響K的因素有哪些？影響Ve或qe的因素有哪些？------濾液量V～過濾時間的關(guān)系次目錄

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第六十二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾63影響K的因素：影響qe或Ve

的因素：濾餅性質(zhì)（s、、a）濾漿性質(zhì)（c、）推動力（p）過濾介質(zhì)的性質(zhì)（孔的結(jié)構(gòu)、、r0、厚度）△pu次目錄

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第六十三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾64二、過濾基本方程------濾液量V～過濾時間的關(guān)系2、恒壓過濾△pu表觀速度特點：

K為常數(shù)

積分得：

或若過濾介質(zhì)阻力可忽略不計，則

或，過濾速度愈來愈小。恒壓過濾方程次目錄

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第六十四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾65以絕對濾液量為基準(zhǔn)以相對濾液量為基準(zhǔn)(V+Ve)2=KA2(θ＋θe)V2+2VeV

=KA2θe

Ve2=KA2θe(q+qe)2=K(θ＋θe)q2+2qeq

=Kθe

qe2=Kθe過濾介質(zhì)阻力忽略V2=KA2θq2=Kθ表明恒壓過濾時濾液體積與過濾時間的關(guān)系為一拋物線。主目錄

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第六十五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾66三、過濾常數(shù)的測定恒壓時：logp~logK作圖求出壓縮指數(shù)s

/q~q圖次目錄

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第六十六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾67圖解法求過濾常數(shù)步驟：在恒定壓強差下實驗，測定一系列θ～q值據(jù)恒壓實驗數(shù)據(jù)計算q、θ/q在直角坐標(biāo)系中以θ/q～q做圖讀圖的斜率m，截距b計算K、qe計算θe第六十七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾68【例3-5】一臺板框壓濾機的過濾面積為0.2m2，在表壓150kpa下以恒壓操作方式過濾某一懸浮液。2小時后得濾液40m3,已知濾渣不可壓縮，過濾介質(zhì)阻力忽略。求：①若其它情況不變，而過濾面積加倍，可得濾液多少？②若表壓加倍，2小時后可得濾液多少？③若其它情況不變，將操作時間縮短為1小時，所得濾液多少？主目錄

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第六十八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾69分析：由于過濾介質(zhì)阻力忽略，所以選用公式：

V2=KA2θ1、過濾面積加倍，則2、表壓加倍，則

3、過濾時間縮短為1小時，則主目錄

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第六十九頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾70【例3-6】在實驗室用一片過濾面積為0.1m2的濾葉對某種顆粒在水中懸浮液進行實驗，過濾壓強差為500mmHg,過濾5分鐘得濾液1升，又過濾5分鐘得濾液0.6升，若再過濾5分鐘，可得濾液多少升？分析：已知兩組濾液體積和時間，求另一組過濾時間下的體積，則選用公式：V2+2VVe=KA2θ注意V、θ的含義主目錄

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第七十頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾71實際濾液量為：主目錄

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第七十一頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾72四、提高過濾生產(chǎn)能力的措施助濾劑：改變?yōu)V餅結(jié)構(gòu)，使之較為疏松且不被壓縮，則可提高過濾與洗滌速率。助濾劑多為剛性較好的多孔性粒狀或纖維狀材料，如常用的硅藻土、膨脹珍珠巖、纖維素等絮凝劑：使分散的細顆粒凝聚成團從而更容易過濾。絮凝劑有聚合電解質(zhì)類的如明膠、聚丙烯酰胺等，其長鏈高分子結(jié)構(gòu)為固體顆粒架橋而成絮團；也有無機電解質(zhì)類的絮凝劑，其作用為破壞顆粒表面的雙電層結(jié)構(gòu)使顆粒依靠范德華力而聚并成團流動或機械攪動：限制濾餅厚度的增長，或者借用離心力使濾餅在帶錐度的轉(zhuǎn)鼓中自動移動等動態(tài)過濾技術(shù)，也可以有效地提高過濾速率增大過濾面積、提高轉(zhuǎn)速、縮短輔助操作時間、改善過濾特性以提高過濾和洗滌速率。主目錄

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第七十二頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾73五、過濾設(shè)備過濾設(shè)備

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第七十三頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾74主目錄

(一)板框過濾機(間歇過濾機)次目錄

第七十四頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾751、主要部件----尾板，濾框，濾板，主梁，頭板，壓軸裝置2、裝合---1-2-3-2-1，所需杠數(shù)由生產(chǎn)能力和懸浮液濃度決定。1---非洗板2---框3-----洗板3、操作循環(huán)---裝合，過濾，洗滌，卸渣，整理。4、橫穿洗滌：Lw=2L，Aw=A/25、過濾速率與洗滌速率的關(guān)系：過濾終了速率是洗滌速率的四倍

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板框過濾機(間歇過濾機)次目錄

第七十五頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾76濾餅洗滌思考：洗滌阻力與哪些因素有關(guān)？與濾餅厚度、濾餅性質(zhì)、洗滌液粘度、介質(zhì)阻力有關(guān)

推動力、阻力不變洗滌速度為常數(shù)。思考：洗滌過程與過濾過程的有何異同？次目錄

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第七十六頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾77生產(chǎn)能力：

操作周期：

單位時間內(nèi)獲得的濾液量或濾餅量。其中：次目錄

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第七十七頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾78(二)葉濾機屬間歇式置換洗滌：Lw=L，Aw=A濾葉一個操作循環(huán)：過濾、洗滌、卸渣、整理重裝

特點：結(jié)構(gòu)：思考：對葉濾機，下式中V、Ve、A怎么取值？一個濾葉的？還是N個的？均可。葉濾機洗滌速率與最終過濾速率的比值為1次目錄

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第七十八頁，共八十六頁，編輯于2023年，星期四2023/6/21化原第三章沉降與過濾79主目錄

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第七十九頁，共八十六頁，編輯于2