化工原理課件-第四章-沉降與過濾

《化工原理》課件——第四章沉降與過濾概述混合物均相混合物非均相混合物溶液：混合氣體：精餾、萃取吸收、吸附氣態(tài)非均相液態(tài)非均相含塵氣體含霧氣體懸浮液乳濁液氣泡液1.混合物的分類《化工原理》課件——第四章沉降與過濾分散相(分散物質(zhì))連續(xù)相(分散介質(zhì))概述2.非均相物系的分離依據(jù)：按運(yùn)動(dòng)方式的不同沉降過濾分散相運(yùn)動(dòng)連續(xù)相靜止分散相靜止連續(xù)相運(yùn)動(dòng)《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)1.球形顆粒的自由沉降：第一節(jié)重力沉降一、重力沉降速度《化工原理》課件——第四章沉降與過濾重力：浮力：阻力：顆粒密度流體密度受力分析《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降一、重力沉降速度《化工原理》課件——第四章沉降與過濾①剛開始沉降：不變a最大②開始沉降a《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降一、重力沉降速度《化工原理》課件——第四章沉降與過濾a＝0u增加至一定值時(shí)自由沉降速度勻速沉降自由沉降速度公式《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降一、重力沉降速度《化工原理》課件——第四章沉降與過濾2.阻力系數(shù)的計(jì)算因次分析球形度=與顆粒體積相等的圓球的表面積顆粒的表面積《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降一、重力沉降速度《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降一、重力沉降速度《化工原理》課件——第四章沉降與過濾球形顆粒：層流區(qū)——Stokes定律區(qū)過渡區(qū)——Allen定律區(qū)《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降一、重力沉降速度《化工原理》課件——第四章沉降與過濾湍流區(qū)——Newton定律區(qū)3.的計(jì)算：試差法：假設(shè)流型選擇公式計(jì)算計(jì)算驗(yàn)算《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降一、重力沉降速度《化工原理》課件——第四章沉降與過濾例：求直徑40μm球形顆粒在30℃大氣中的自由沉降速度。已知ρ顆粒為2600kg/m3,大氣壓為0.1MPa。解：設(shè)為層流，則：查30℃、0.1MPa空氣：校核：(正確)《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降一、重力沉降速度《化工原理》課件——第四章沉降與過濾例：測(cè)定流體粘度已知密度為1700kg/m3的固體顆粒，在10℃水中的沉降運(yùn)動(dòng)處于stokes定律區(qū)，并測(cè)得沉降速度為10mm/s。今將該固體顆粒置于另一待測(cè)粘度的混合液體中，該液體密度為750kg/m3,測(cè)得顆粒沉降速度為5.5mm/s。求混合液體的粘度?！痘ぴ怼氛n件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降一、重力沉降速度《化工原理》課件——第四章沉降與過濾解：固體顆粒在待測(cè)流體中的沉降運(yùn)動(dòng)處于Stokes定律區(qū)查10℃水：《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)1.用途：分離氣流中的塵粒第一節(jié)重力沉降二、降塵室《化工原理》課件——第四章沉降與過濾2.工作原理《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降二、降塵室《化工原理》課件——第四章沉降與過濾沉降時(shí)間：停留時(shí)間：分離條件：

《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降二、降塵室《化工原理》課件——第四章沉降與過濾說明：①某一粒徑的粒子，只要滿足，則該粒徑的粒子可以100％被分離②某一粒徑的粒子，如果不滿足，則該粒徑的粒子不能被100％分離③對(duì)于一降塵室,存在一能100％被除去的最小粒子,用表示；其沉降速度最小，用表示，稱為臨界沉降速度?！痘ぴ怼氛n件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降二、降塵室3.降塵室的生產(chǎn)能力說明：一定時(shí),()只與沉降面積與H無關(guān)①當(dāng)有關(guān)，《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降二、降塵室②對(duì)設(shè)備而言，生產(chǎn)能力只與沉降面積和有關(guān)，與H無關(guān)。最小顆粒的沉降速度所以設(shè)計(jì)降塵室時(shí)，應(yīng)作成扁平形。③氣體在降塵室的流速u一般應(yīng)保證處于層流區(qū)不宜過高，《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降二、降塵室2.多層降塵室：N層單層《化工原理》課件——第四章沉降與過濾N層單層多層降塵室：《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降二、降塵室例:降塵室高2m,寬2m,長(zhǎng)5m。氣體流量為4m3/s,ρ為0.75kg/m3,μ為0.026cp。(1)求除塵的dc；(2)將降塵室隔成10層,若dc不變,則流量？若流量不變,則dc？已知ρ塵粒為3000kg/m3。(3)粒徑為40um的顆粒的回收百分率？(4)如欲回收直徑為15um的塵粒，降塵室應(yīng)各成多少層？解:(1)《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降二、降塵室校核計(jì)算有效設(shè)為層流沉降：《化工原理》課件——第四章沉降與過濾第一節(jié)重力沉降二、降塵室若流量不變?nèi)詾閷恿鞒两祷?2)隔成10層：若dc不變utc不變Vs’=10Vs《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降二、降塵室(3)由以上計(jì)算知，粒徑為40um的顆粒必定在滯流區(qū)氣體在降塵室的停留時(shí)間《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降二、降塵室40um的顆粒在5s內(nèi)的沉降高度回收率(4)如欲回收直徑為15um的塵粒，《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降二、降塵室《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降二、降塵室《化工原理》課件——第四章沉降與過濾質(zhì)量流量為1.1kg/s，溫度為20℃，密度1.2kg/m3,粘度的氣體進(jìn)入反應(yīng)器之前需除塵并預(yù)熱至400℃(密度0.525kg/m3,粘度)，塵粒密度1800kg/m3,求：(1)先除塵后預(yù)熱(2)先預(yù)熱后除塵，(3)除塵粒徑相同，質(zhì)量流量如何降塵室長(zhǎng)5m，寬2m，12層隔板《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降二、降塵室《化工原理》課件——第四章沉降與過濾解：(1)先除塵后預(yù)熱總沉降面積校核計(jì)算結(jié)果有效《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)《化工原理》課件——第四章沉降與過濾(2)先預(yù)熱后除塵總沉降面積校核計(jì)算結(jié)果有效直徑11.4um，在400℃的氣體中的《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第一節(jié)重力沉降三、沉降槽用途：分離懸浮液——處理量大大顆粒懸浮液《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第二節(jié)離心沉降一、離心沉降速度和分離因數(shù)慣性離心力=向心力=阻力=《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第二節(jié)離心沉降層流

《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)1.旋風(fēng)分離器第二節(jié)離心沉降——?dú)夤谭蛛x除5μm～20μm塵粒缺點(diǎn)：不適于分離粘性，高濕性、腐蝕性粉塵二、離心分離設(shè)備《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)2.旋風(fēng)分離器的性能指標(biāo)第二節(jié)離心沉降——細(xì)而長(zhǎng)(1)臨界粒徑(2)分離效率總效率粒級(jí)效率分割粒徑《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第二節(jié)離心沉降p(3)壓強(qiáng)降《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第二節(jié)離心沉降某氣流干燥器送出的含塵空氣量為10000m3·h-1，空氣溫度為80oC。直徑為1m的標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器收集粉塵，粉塵密度1500kg·m-3，(1)分割粒徑；(2)直徑為15m的顆粒的粒級(jí)效率；(3)壓強(qiáng)降。解：查80℃(1)進(jìn)口橫截面積進(jìn)口氣速《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第二節(jié)離心沉降(2)由圖查得p=0.83=83%(3)《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第二節(jié)離心沉降3.存在問題及改進(jìn)上部易形成渦流塵粒易帶走——傾斜式、旁路——擴(kuò)散式《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第四章沉降與過濾管式離心機(jī)碟式離心機(jī)《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾一、基本概念濾漿(料漿)——懸浮液濾液濾餅(濾渣)過濾介質(zhì)操作推動(dòng)力重力壓強(qiáng)差《化工原理》課件——第四章沉降與過濾第三節(jié)過濾一、基本概念1.過濾方式濾餅過濾

深床過濾

架橋現(xiàn)象深床過濾d粒<<d孔

濾餅:過濾作用過濾介質(zhì):支承作用

《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)2.過濾介質(zhì)：第三節(jié)過濾一、基本概念特性：多孔流阻小機(jī)械強(qiáng)度高耐熱、耐腐蝕分類：織物介質(zhì)(濾布)多孔固體介質(zhì)堆積介質(zhì)5-65um

1-3um

超濾膜《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾一、基本概念3.濾餅的壓縮性：不可壓縮濾餅：當(dāng)Δp↑時(shí),流阻/濾餅厚度≈const可壓縮濾餅：當(dāng)Δp↑時(shí),流阻/濾餅厚度↑4.助濾劑——防堵、減阻《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾二、過濾基本方程式①滯流運(yùn)動(dòng)②濾餅是均勻的，孔隙率始終不變③垂直的通道，其當(dāng)量直徑為de簡(jiǎn)化：《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾二、過濾基本方程式(1)空隙率:討論：1-ε：床層中固體顆粒所占的體積操作時(shí)，ε也為濾餅中的液體分率

d越大，ε越大；d越小，ε越小1.床層特性參數(shù)《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾二、過濾基本方程式(2)比表面積:(3)當(dāng)量直徑:《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾二、過濾基本方程式(1)過濾速度(u)：——單位時(shí)間通過單位過濾面積的濾液體積,m3/(m2·s)2.過濾速度與過濾速率《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾二、過濾基本方程式(2)過濾速率()：——單位時(shí)間獲取的濾液體積,m3/s過濾速率《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾二、過濾基本方程式3.濾餅阻力令——濾餅比阻(單位厚度濾餅的阻力,1/m2)濾餅阻力,1/m《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾二、過濾基本方程式4.過濾介質(zhì)阻力：過濾速度濾餅處：過濾介質(zhì)處：總速度：令虛擬濾餅厚度過濾壓強(qiáng)差(當(dāng)量)《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾二、過濾基本方程式說明：①當(dāng)操作條件和過濾介質(zhì)一定時(shí)，為常數(shù)；②同一介質(zhì)在不同的過濾操作中并不相同

《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾二、過濾基本方程式5.不可壓縮濾餅過濾基本方程式虛擬(當(dāng)量)濾液體積同理：(過濾速度)(過濾速率)《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾二、過濾基本方程式①濾餅面積

②：③：料漿的物性討論：《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾二、過濾基本方程式單位壓強(qiáng)差下的比阻壓縮性指數(shù)(s=0~1)過濾基本方程適用可壓縮濾餅不可壓縮濾餅(s=0)6.可壓縮濾餅過濾基本方程式《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾二、過濾基本方程式例：已知某懸浮液中固相的質(zhì)量分率為0.139，固相密度為2200kg/m3，液相為水，每1m3濾餅中含500kg水，其余全為固相。求濾餅體積與濾液體積之比。(1)以1m3濾餅為基準(zhǔn)。解：1m3濾餅中水：500kg固體：體積0.5m3需要濾漿的質(zhì)量為質(zhì)量1100kg，《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾二、過濾基本方程式生成的濾液質(zhì)量為7913.7-500-1100＝6313.7kg(2)以1kg懸浮液為基準(zhǔn)1kg懸浮液中水：0.861kg固體：0.139kg顆粒體積：《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾二、過濾基本方程式每1m3濾餅中含500kg水，即固相體積分率為0.5。濾餅體積：濾餅中含水：則1kg懸浮液生成的濾液質(zhì)量為0.861-0.0632＝0.798kg《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾二、過濾基本方程式(3)設(shè)得到1m3濾液可得到xm3濾餅

解得：《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾三、恒壓過濾及恒壓過濾常數(shù)的測(cè)定特點(diǎn)：Δp不變1.恒壓過濾方程式以作為變量《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾三、恒壓過濾及恒壓過濾常數(shù)的測(cè)定過濾時(shí)間濾液體積邊界條件：《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾三、恒壓過濾及恒壓過濾常數(shù)的測(cè)定以作為變量過濾時(shí)間濾液體積邊界條件：《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾三、恒壓過濾及恒壓過濾常數(shù)的測(cè)定若介質(zhì)阻力可忽略，即《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾三、恒壓過濾及恒壓過濾常數(shù)的測(cè)定2.恒壓過濾常數(shù)①——物料特性及過濾壓強(qiáng)差決定，過濾常數(shù)②同一濾漿：③——反映了過濾介質(zhì)阻力大小介質(zhì)常數(shù)《化工原理》課件——第四章沉降與過濾第三節(jié)過濾三、恒壓過濾及恒壓過濾常數(shù)的測(cè)定變化可壓縮:不可壓縮：均變化不變④變化濾布阻力不變，即《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾三、恒壓過濾及恒壓過濾常數(shù)的測(cè)定3.恒壓下的測(cè)定：《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾三、恒壓過濾及恒壓過濾常數(shù)的測(cè)定《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾三、恒壓過濾及恒壓過濾常數(shù)的測(cè)定4.的測(cè)定：畫圖《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾三、恒壓過濾及恒壓過濾常數(shù)的測(cè)定例1：已知，p=9.81l03Pa，水

=1.010-3Pas，濾餅不可壓縮，過濾介質(zhì)阻力可忽略。求(1)q=1.5m3/m2時(shí)的；(2)

=2時(shí)，可再得多少濾液?解：(1)(2)《化工原理》課件——第四章沉降與過濾例2：在過濾壓強(qiáng)差為0.3MPa條件下，利用板框壓濾機(jī)對(duì)某藥物懸浮液進(jìn)行恒壓過濾，過濾面積21m2,得到不可壓縮濾餅，且濾餅體積與濾液體積之比為0.018。已知當(dāng)過濾壓強(qiáng)差為0.1MPa而其它操作條件相同時(shí)，該壓濾機(jī)的過濾常數(shù)qe=0.0217m3/m2，θe=2.81s。試求當(dāng)所得濾餅體積為0.26m3時(shí)，所獲得的濾液體積及所需的過濾時(shí)間。解：濾液體積《化工原理》課件——第四章沉降與過濾?P＝0.1MPa時(shí)?P＝0.3MPa時(shí)《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾四、過濾設(shè)備1.板框壓濾機(jī)——間歇式《化工原理》課件——第四章沉降與過濾

板框結(jié)構(gòu)《化工原理》課件——第四章沉降與過濾排列方式第三節(jié)過濾四、過濾設(shè)備濾液排出方式洗滌：橫穿洗滌法《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾四、過濾設(shè)備型號(hào)：BMS20/635-25板框壓濾機(jī)明流式(A——暗流式)手動(dòng)壓緊(Y——液壓壓緊)框厚25mm框內(nèi)每邊長(zhǎng)635mm過濾面積20m2《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾四、過濾設(shè)備板框壓濾機(jī)《化工原理》課件——第四章沉降與過濾明流暗流可洗不可洗可洗不可洗明流不可洗進(jìn)料一個(gè)通道明流可洗—過濾階段有進(jìn)料、洗液二個(gè)通道

明流可洗—洗滌階段有進(jìn)料、洗液二個(gè)通道

暗流不可洗進(jìn)料和濾液二個(gè)通道暗流可洗—過濾階段有進(jìn)料、濾液、洗液進(jìn)、洗液出四個(gè)通道

暗流可洗—洗滌階段《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾四、過濾設(shè)備2.葉濾機(jī)加壓濾漿洗滌：置換洗滌法《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾四、過濾設(shè)備3.轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)——連續(xù)式

結(jié)構(gòu)《化工原理》課件——第四章沉降與過濾轉(zhuǎn)筒及分配頭：《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾四、過濾設(shè)備

工作原理1-7過濾區(qū)8-10吸干區(qū)—f槽—濾液通路11不工作區(qū)—不與任何凹槽相連12-13洗滌區(qū)14吸干區(qū)—g槽—洗液通路15不工作區(qū)16-17吹松區(qū)、卸料區(qū)—h槽—壓縮空氣18不工作區(qū)—與真空管相連《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾五、濾餅的洗滌洗滌速率：洗滌時(shí)：——單位時(shí)間消耗的洗水容積，m3/s過濾終了時(shí)：定值《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾五、濾餅的洗滌置換洗滌時(shí)《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾五、濾餅的洗滌橫穿洗滌時(shí)過濾時(shí)間：若或《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾六、過濾機(jī)的生產(chǎn)能力1.間歇過濾機(jī)的Q：生產(chǎn)能力(Q)——單位時(shí)間獲取的濾液體積，m3/s操作周期過濾時(shí)間洗滌時(shí)間輔助時(shí)間《化工原理》課件——第四章沉降與過濾《化工原理》課件——第一章流體流動(dòng)第三節(jié)過濾六、過濾機(jī)的生產(chǎn)能力例：用框數(shù)為26的BM