化工原理-第三章-机械分离与固体流态化-课件分解.ppt

第三章第三章 机械分离与固体流态化机械分离与固体流态化第一节 筛分一、颗粒的特性二、颗粒群的特性三、筛分第二节第二节 沉降分离沉降分离一、沉降原理二、沉降设备第三节第三节 过滤过滤 一、概述二、过滤基本方程三、过滤常数的测定四、滤饼洗涤五、过滤设备及过滤计算习题课第四节第四节 离心分离离心分离 第五节第五节 固体流态化固体流态化一、什么是流态化二、流化床的两种形态三、流化床的主要特性 小结小结1化工原理化工原理电子教案电子教案/目录目录化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章第三章第三章 机械分离与固体流态化机械分离与固体流态化分离分离 悬浮液悬浮液-固固-液混合物液混合物乳浊液乳浊液-液液-液混合物液混合物含尘气体含尘气体-气气-固混合物固混合物 含雾气体含雾气体-气气-液混合物液混合物-筛分、沉降、过滤筛分、沉降、过滤-将在下册中介绍将在下册中介绍2化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章第一节第一节筛分筛分一、颗粒的特性一、颗粒的特性-分离固体颗粒群分离固体颗粒群大小（粒径）大小（粒径）形状形状比表面积比表面积球形颗粒球形颗粒 非球形颗粒非球形颗粒 直径直径dp 当量直径，如体积当量直径当量直径，如体积当量直径 deV球形度球形度 3化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章第一节第一节筛分筛分二、颗粒群的特性二、颗粒群的特性粒度分布粒度分布-频率分布曲线（见下图）、累计分布曲线频率分布曲线（见下图）、累计分布曲线(如图如图3-1所示所示)。频率分布曲线频率分布曲线4化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章二、颗粒群的特性二、颗粒群的特性平均直径平均直径表面积平均直径表面积平均直径 -每个颗粒平均表面积每个颗粒平均表面积等于全部颗粒的表面积之等于全部颗粒的表面积之 和除以颗粒的总数和除以颗粒的总数长度平均直径长度平均直径体积平均直径体积平均直径 -每个颗粒平均体积每个颗粒平均体积等于全部颗粒的体积之等于全部颗粒的体积之 和除以颗粒的总数和除以颗粒的总数体积表面积平均直径体积表面积平均直径 -每个颗粒的平均比表面积每个颗粒的平均比表面积等于全部颗粒的等于全部颗粒的 比表面积平均值比表面积平均值5化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章三、筛分三、筛分泰勒（泰勒（Tyler）标标准准筛筛-其其筛筛孔大小以每英寸孔大小以每英寸长长度度筛筛网网上的孔数表示，称上的孔数表示，称为为“目目”。例如例如100目的目的筛筛即指每英寸即指每英寸筛筛网上有网上有100个个筛筛孔。孔。目数越大，目数越大，筛筛孔越小。孔越小。筛网用金属丝筛网用金属丝制成，孔类似制成，孔类似正方形。正方形。将几个筛子按筛孔从大到小的次序从上到将几个筛子按筛孔从大到小的次序从上到下叠置起来，最底下置一无孔的盘下叠置起来，最底下置一无孔的盘-底底盘。样品加于顶端的筛上，摇动或振动一定盘。样品加于顶端的筛上，摇动或振动一定的时间。通过筛孔的物料称为筛过物，未能的时间。通过筛孔的物料称为筛过物，未能通过的称为筛留物。筛留物的直径等于相邻通过的称为筛留物。筛留物的直径等于相邻两号筛孔宽度的算术平均值，将筛留物取出两号筛孔宽度的算术平均值，将筛留物取出称重，可得样品质量分率分布曲线。称重，可得样品质量分率分布曲线。标准筛标准筛筛分筛分返回目录返回目录6化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章第二节第二节 沉降分离沉降分离一、沉降原理一、沉降原理1 1、自由沉降、自由沉降极短，通常可以忽略极短，通常可以忽略该该段段的的颗颗粒粒运运动动速速度度称称为为沉降速度，沉降速度，用用u0表示。表示。加速段：加速段：等速段：等速段：浮力浮力Fb 曳力曳力FD质量力质量力Fc颗粒在流体中沉降时受力-单个颗粒在无限流体单个颗粒在无限流体 中的降落过程中的降落过程重力沉降速度：重力沉降速度：以球形颗粒为例以球形颗粒为例 7化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章1 1、自由沉降、自由沉降Re0=du0/1或2 层流区 如图如图3-2中的实线所示。中的实线所示。-斯托克斯定律斯托克斯定律 8化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章1 1、自由沉降、自由沉降离心沉降速度离心沉降速度对照重力场对照重力场v 离心加速度离心加速度ar=2r=ut2/r不是常量不是常量v 沉沉降降过过程程没没有有匀匀速速段段，但但在在小小颗颗粒粒沉沉降降时时，加加速速度度很很小小，可可近近似似作作为为匀匀速速沉沉降处理降处理颗粒受力：颗粒受力：类似重力沉降速度推导，得：类似重力沉降速度推导，得：9化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章1 1、自由沉降、自由沉降Rer=dur/1或或2 层流区层流区对照重力场数值约为几千几万数值约为几千几万-离心分离因数离心分离因数10化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章2、实际沉降、实际沉降由于干扰作用，实际沉降速度由于干扰作用，实际沉降速度小于自由沉降速度。小于自由沉降速度。由于壁面效应，实际沉降速度小于自由沉降速度。由于壁面效应，实际沉降速度小于自由沉降速度。v 干扰沉降干扰沉降 v 非球形颗粒的沉降非球形颗粒的沉降 v 壁面效应壁面效应 球形度越小，沉降速度越小球形度越小，沉降速度越小；颗粒的位向对沉降速度也有影响颗粒的位向对沉降速度也有影响。11化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章二、沉降设备二、沉降设备-用于除去用于除去75 m以上颗粒以上颗粒-用于除去用于除去510 m 颗粒颗粒12化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章1 1重力沉降设备重力沉降设备降尘室降尘室则则表表明明，该该颗颗粒粒能能在在降降尘尘室室中中除去。除去。思考思考1：为什么气体进入降尘为什么气体进入降尘室后，流通截面积要扩大？室后，流通截面积要扩大？思考思考2 2：为什么降尘室要做成扁平的？为什么降尘室要做成扁平的？结构：结构：除尘原理：除尘原理：为了增大停留时间。为了增大停留时间。13化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章降尘室降尘室思考思考3：要想使某一粒度的颗粒在降尘室要想使某一粒度的颗粒在降尘室中被中被100%除去，必须满足什么条件？除去，必须满足什么条件？思考思考4：能够被能够被100%除去的最小颗粒，除去的最小颗粒，必须满足什么条件？必须满足什么条件？思考思考4：粒径比粒径比dmin小的颗粒，小的颗粒，被除去的百分数如何计算？被除去的百分数如何计算？14化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章降尘室降尘室思考思考2 2：为什么降尘室要做成扁平的？为什么降尘室要做成扁平的？可见，降尘室最可见，降尘室最大处理量与底面积、大处理量与底面积、沉降速度有关沉降速度有关,而而与降尘室高度无关。与降尘室高度无关。故降尘室多做成故降尘室多做成扁平的。扁平的。注意注意!降降尘尘室室内内气气体体流流速速不不应应过过高高，以以免免将将已已沉沉降降下下来来的的颗颗粒粒重重新新扬扬起起。根根据据经经验验，多多数数灰灰尘尘的的分分离离，可可取取u3m/s，较较易易扬扬起灰尘的，可取起灰尘的，可取u1.5m/s。最大处理量最大处理量-能够除去最小颗粒时的气体流量能够除去最小颗粒时的气体流量Vs15化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章降尘室降尘室降尘室优、缺点降尘室优、缺点v结构简单，结构简单，v设备庞大、效率低设备庞大、效率低v只只适适用用于于分分离离粗粗颗颗粒粒(直直径径75 m以以上上)，或或作作为预分离设备。为预分离设备。16化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章增稠器（沉降槽）增稠器（沉降槽）请点击观看动画请点击观看动画结构：结构：除尘原理：除尘原理：用于分离出液用于分离出液-固混合物固混合物与降尘室一样，与降尘室一样，沉降槽的生产能沉降槽的生产能力是由截面积来力是由截面积来保证的，与其高保证的，与其高度无关。故沉降度无关。故沉降槽多为扁平状。槽多为扁平状。与降尘室相同与降尘室相同17化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章增稠器（沉降槽）增稠器（沉降槽）u属于干扰沉降属于干扰沉降u愈往下沉降速度愈慢愈往下沉降速度愈慢-愈往下颗粒浓度愈高，其表观粘度愈往下颗粒浓度愈高，其表观粘度愈大，对沉降的干扰、阻力便愈大；愈大，对沉降的干扰、阻力便愈大；u沉降很快的大颗粒又会把沉降慢的小颗粒向下拉，结果小颗沉降很快的大颗粒又会把沉降慢的小颗粒向下拉，结果小颗粒被加速而大颗粒则变慢。粒被加速而大颗粒则变慢。u有时颗粒又会相互聚结成棉絮状整团往下沉，这称为絮凝现有时颗粒又会相互聚结成棉絮状整团往下沉，这称为絮凝现象，使沉降加快。象，使沉降加快。u这种过程中的沉降速度难以进行理论计算，通常要由实验决这种过程中的沉降速度难以进行理论计算，通常要由实验决定。定。u因固因固-液密度相差不是很悬殊，故较难分离，因此，连续沉降液密度相差不是很悬殊，故较难分离，因此，连续沉降槽的直径可以大到槽的直径可以大到100 m100 m以上，高度却都在几米以内。以上，高度却都在几米以内。特点：特点：请点击观看动画请点击观看动画18化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章2 2离心沉降设备离心沉降设备旋风分离器：旋风分离器：请点击观看动画请点击观看动画结构：结构：除尘原理：除尘原理：含尘气体以切线方向进入，速度为含尘气体以切线方向进入，速度为1225 m s-1，按螺旋形路线向器底旋转，按螺旋形路线向器底旋转，接近底部后转而向上，成为气芯，然后接近底部后转而向上，成为气芯，然后从顶部的中央排气管排出。气流中所夹从顶部的中央排气管排出。气流中所夹带的尘粒在随气流旋转的过程中逐渐趋带的尘粒在随气流旋转的过程中逐渐趋向器壁，碰到器壁后落下，自锥形底落向器壁，碰到器壁后落下，自锥形底落入灰斗（未绘出）。入灰斗（未绘出）。上部为圆筒形，下部为圆锥形。上部为圆筒形，下部为圆锥形。19化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章旋风分离器旋风分离器 能够从分离器内能够从分离器内100%分离出来的最小颗分离出来的最小颗粒的直径，用粒的直径，用dc表示。其满足：表示。其满足：几点假设：几点假设：v假设器内气体速度恒定，且等于进口气速假设器内气体速度恒定，且等于进口气速ui；v假设颗粒沉降过程中所穿过的气流的最大假设颗粒沉降过程中所穿过的气流的最大 厚度等于进气口宽度厚度等于进气口宽度B；v假设颗粒沉降服从斯托克斯公式。假设颗粒沉降服从斯托克斯公式。uiui临界粒径临界粒径20化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章旋风分离器旋风分离器结论：结论：旋风分离器越细、越长，旋风分离器越细、越长，dc越小越小 N值与进口气速有关，对常用形式的旋风分离器，风速值与进口气速有关，对常用形式的旋风分离器，风速12 25 m s-1范围内，一般可取范围内，一般可取N=3 4.5，风速愈大，风速愈大，N也也愈大。愈大。思考：思考：从上式可见，气体从上式可见，气体 ，入口，入口B ，气旋圈数，气旋圈数N ，进口气速，进口气速ui ，临界粒径越小，临界粒径越小，why？21化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章旋风分离器旋风分离器评价旋风分离器性能的两个主要指标：评价旋风分离器性能的两个主要指标：小好，一般在小好，一般在500500 2000Pa2000Pa左右左右22化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章旋液分离器旋液分离器Why?特点：特点：与旋风分离器相比，直径小、锥形部分长。与旋风分离器相比，直径小、锥形部分长。请点击观看动画请点击观看动画结构：结构：返回目录返回目录23化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章第三节第三节 过滤过滤 一、概述一、概述深层过滤深层过滤 这种过滤是在过这种过滤是在过滤介质内部进行的，滤介质内部进行的，介质表面无滤饼形介质表面无滤饼形成。过滤用的介质成。过滤用的介质为粒状床层或素烧为粒状床层或素烧（不上釉的）陶瓷（不上釉的）陶瓷筒或板。筒或板。此法适用于从液体此法适用于从液体中除去很小量的固中除去很小量的固体微粒，例如饮用体微粒，例如饮用水的净化。水的净化。24化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章一、概述一、概述滤浆滤饼过滤介质滤液-推动力：重力、压力、离心力推动力：重力、压力、离心力 滤饼过滤滤饼过滤25化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章一、概述一、概述滤浆滤饼过滤介质滤液滤饼过滤滤饼过滤工业用过滤介质主要有：工业用过滤介质主要有：棉棉、麻麻、丝丝、毛毛、合合成成纤纤维维、金属丝等编织成的滤布。金属丝等编织成的滤布。过滤介质：过滤介质：多孔性介质、耐腐蚀、耐热并具有足够的机械强度。多孔性介质、耐腐蚀、耐热并具有足够的机械强度。26化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章一、概述一、概述滤浆滤饼过滤介质滤液滤饼过滤滤饼过滤滤饼的压缩性：滤饼的压缩性：空隙结构易变形的滤饼为可压缩滤饼。空隙结构易变形的滤饼为可压缩滤饼。27化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章一、概述一、概述滤浆滤饼过滤介质滤液滤饼过滤滤饼过滤 使使用用时时，可可预预涂涂，也也可可以以混混入入待滤的滤浆中一起过滤。待滤的滤浆中一起过滤。助滤剂能形成结构疏松、而且助滤剂能形成结构疏松、而且几乎是不可压缩的滤饼。可改善几乎是不可压缩的滤饼。可改善原滤饼的可压缩性和过于致密的原滤饼的可压缩性和过于致密的缺点。缺点。助滤剂：助滤剂：-是颗粒细小、粒度分布范围较窄、坚硬而悬浮性好是颗粒细小、粒度分布范围较窄、坚硬而悬浮性好 的颗粒状或纤维的颗粒状或纤维固体，如硅藻土、纤维粉末、活性固体，如硅藻土、纤维粉末、活性 炭、石棉。炭、石棉。28化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章二、过滤基本方程二、过滤基本方程-滤液量滤液量V过滤时间过滤时间 的关系的关系-即为流速，即为流速，单位时间内通单位时间内通过单位过滤面积的滤液体积过单位过滤面积的滤液体积过滤速度过滤速度u 滤饼过滤过程中，滤饼逐渐增厚，流动阻力也随之逐滤饼过滤过程中，滤饼逐渐增厚，流动阻力也随之逐渐增大，所以过滤过程属于不稳定的流动过程。故渐增大，所以过滤过程属于不稳定的流动过程。故 A29化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章二、过滤基本方程二、过滤基本方程-滤液量滤液量V过滤时间过滤时间 的关系的关系(1)细管长度细管长度le与床层高度与床层高度L成正比成正比(2)细管的内表面积等于全部颗粒的表面积，细管的内表面积等于全部颗粒的表面积，流体的流动空间等于床层中颗粒之间的全部空隙体积。流体的流动空间等于床层中颗粒之间的全部空隙体积。1、过滤基本方程的推导、过滤基本方程的推导简化模型简化模型：假定：假定：真实速度真实速度 u u 滤饼体积滤饼体积滤饼的比表面积滤饼的比表面积颗粒的比颗粒的比表面积表面积30化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章二、过滤基本方程二、过滤基本方程-滤液量滤液量V过滤时间过滤时间 的关系的关系滤饼内，雷诺数很小，属层流流动，滤饼内，雷诺数很小，属层流流动，-哈根哈根-泊谡叶方程泊谡叶方程le、de表达式（表达式（见上页见上页）由由质量守恒得：质量守恒得：滤饼截滤饼截面积面积A31化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章二、过滤基本方程二、过滤基本方程 p2 p1u-滤液量滤液量V过滤时间过滤时间 的关系的关系思考：思考：影响过滤阻力的因素有哪些？影响过滤阻力的因素有哪些？影响过滤速度的因素有哪些？影响过滤速度的因素有哪些？32化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章二、过滤基本方程二、过滤基本方程-滤液量滤液量V过滤时间过滤时间 的关系的关系 设每获得单位体积滤液时，被截留在过滤介质上的滤饼体设每获得单位体积滤液时，被截留在过滤介质上的滤饼体积为积为c（m3滤饼滤饼/m3滤液），则滤液），则 令令滤滤饼饼滤滤液液1c思考：思考：滤饼中全是固体物吗？滤饼中全是固体物吗？压缩指数压缩指数0s1（可压缩滤饼）（可压缩滤饼）s=0（不可压缩滤饼）（不可压缩滤饼）33化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章二、过滤基本方程二、过滤基本方程-过滤基本方程过滤基本方程过滤常数，过滤常数，由实验测定由实验测定 pu思考：思考：影响影响K的因素有哪些？的因素有哪些？影响影响Ve或或qe的因素有哪些？的因素有哪些？-滤液量滤液量V过滤时间过滤时间 的关系的关系34化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章二、过滤基本方程二、过滤基本方程-滤液量滤液量V过滤时间过滤时间 的关系的关系影响影响K的因素：的因素：影响影响qe或或Ve 的因素：的因素：滤饼性质（滤饼性质（s、a）滤浆性质（滤浆性质（c、）推动力（推动力（p）过滤介质的性质（孔的结构、过滤介质的性质（孔的结构、r0、厚度）厚度）pu35化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章二、过滤基本方程二、过滤基本方程-滤液量滤液量V过滤时间过滤时间 的关系的关系2、恒压过滤、恒压过滤 pu 表观速度表观速度特点：特点：K为常数为常数 积分得：积分得：或或若过滤介质阻力可忽略不计，则若过滤介质阻力可忽略不计，则 或或，过滤速度愈来愈小。，过滤速度愈来愈小。恒压过滤方程恒压过滤方程36化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章三、过滤常数的测定三、过滤常数的测定恒压时：恒压时：log plogK作图求出压作图求出压缩指数缩指数s/qq图37化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章四、滤饼洗涤四、滤饼洗涤思考：思考：洗涤阻力与洗涤阻力与哪些因素有关？哪些因素有关？与滤饼厚度、滤饼性质、洗涤液粘度、介质阻力有关 v推动力、阻力不变推动力、阻力不变v洗涤速度为常数。洗涤速度为常数。思考：思考：洗涤过程与过滤过程的有何异同？洗涤过程与过滤过程的有何异同？38化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章四、滤饼洗涤四、滤饼洗涤若推动力相同，则：若推动力相同，则：v洗涤速度与过滤终了速度的关系洗涤速度与过滤终了速度的关系?39化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章五、过滤设备及过滤计算五、过滤设备及过滤计算过滤过滤设备设备 40化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章五、过滤设备及过滤计算五、过滤设备及过滤计算1 1、板框压滤机、板框压滤机滤框、滤板滤框、滤板结构：结构：洗洗板板板框压滤机板框压滤机框框非非洗洗板板洗洗板板10 60块不等，块不等，过滤面积约为过滤面积约为2 80m2 请点击观看动画请点击观看动画滤框和滤板的左上角与右上滤框和滤板的左上角与右上角均有孔。角均有孔。请点击观看动画请点击观看动画注：教材图注：教材图3-123-12有误，有误，应将应将“滤液进口滤液进口”改为改为“滤浆进口滤浆进口”；将；将“滤浆出口滤浆出口”改为改为“滤液出口滤液出口”。图下方代表滤液流动方向的箭头均改为向左方向。图下方代表滤液流动方向的箭头均改为向左方向41化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章1 1、板框压滤机、板框压滤机洗洗板板板框压滤机板框压滤机框框非非洗洗板板洗洗板板一个操作循环：一个操作循环：过滤过滤滤液流出滤液流出悬悬浮浮液液入入口口洗涤液流出洗涤液流出洗洗涤涤液液入入口口洗涤洗涤卸渣、整理重装卸渣、整理重装思考：思考：对板框压滤机，下式中对板框压滤机，下式中V、Ve、A怎么取值？半个框的？一个框怎么取值？半个框的？一个框的？还是的？还是N个框的？个框的？均可。均可。42化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章1 1、板框压滤机、板框压滤机属间歇式属间歇式特点：特点：横穿洗涤：横穿洗涤：Lw=2L，Aw=A/2洗洗板板板框压滤机板框压滤机框框非非洗洗板板洗洗板板洗涤液流出洗涤液流出洗洗涤涤液液入入口口43化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章1 1、板框压滤机、板框压滤机生产能力：生产能力：操作周期：操作周期：单位时间内获得的滤液量或滤饼量单位时间内获得的滤液量或滤饼量。其中：其中：44化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章1 1、板框压滤机、板框压滤机最佳操作周期：最佳操作周期：生产能力最大时的操作周期生产能力最大时的操作周期令令dQdV=0可得：可得：若过滤、洗涤的操作压力相同若过滤、洗涤的操作压力相同 滤液滤液 洗涤液洗涤液 w 介质阻力忽略不计介质阻力忽略不计-最佳操作周期最佳操作周期 45化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章2 2、叶滤机、叶滤机属间歇式属间歇式置换洗涤：置换洗涤：Lw=L，Aw=A滤叶滤叶一个操作循环：一个操作循环：过滤、洗涤、卸渣、整理重装过滤、洗涤、卸渣、整理重装 特点：特点：结构：结构：请点击观看动画请点击观看动画思考：思考：对叶滤机，下式中对叶滤机，下式中V、Ve、A怎么取值怎么取值？一个滤叶的？还是？一个滤叶的？还是N个的？个的？均可。均可。46化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章2 2、叶滤机、叶滤机操作周期：操作周期：与与板框机相同板框机相同生产能力：生产能力：与与板框机类似板框机类似最佳操作周期：最佳操作周期：与与板框机相同板框机相同47化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章3 3、转筒真空过滤机、转筒真空过滤机置换洗涤：置换洗涤：Lw=L，Aw=A属连续式属连续式过滤、洗涤、吹松、刮渣过滤、洗涤、吹松、刮渣转筒转筒-筒的侧壁上覆盖有金属网，长、径之比约为筒的侧壁上覆盖有金属网，长、径之比约为1/2 2，滤布滤布-蒙在筒外壁上。蒙在筒外壁上。分配头分配头-转动盘、固定盘转动盘、固定盘 浸没于滤浆中的过滤面积约占全部面积的浸没于滤浆中的过滤面积约占全部面积的30 40%转速为转速为0.1至至2 3（转（转/分）分）一个操作循环：一个操作循环：特点：特点：结构：结构：请点击观看动画请点击观看动画48化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章3 3、转筒真空过滤机、转筒真空过滤机其中：其中：操作周期：操作周期：生产能力：生产能力：思考：思考：对转筒真空过滤机，上式中对转筒真空过滤机，上式中V、Ve、A、怎么取值？按过滤区？还是按整怎么取值？按过滤区？还是按整个转筒？个转筒？均可。均可。按整个转筒取：按整个转筒取：V，Ve，A，=T按过滤区取：按过滤区取：V，Ve，A，=T 浸浸没没分分数数（转转筒筒浸浸入入面面积积占占全全部部转筒面积的分率）转筒面积的分率）49化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章3 3、转筒真空过滤机、转筒真空过滤机若介质阻力忽略不计，则若介质阻力忽略不计，则 可见：可见：但这类方法受到一定的限制但这类方法受到一定的限制 50化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章习题课习题课【例例】某某板板框框过过滤滤机机有有5个个滤滤框框，框框的的尺尺寸寸为为635 635 25mm。过过滤滤操操作作在在20、恒恒定定压压差差下下进进行行，过过滤滤常常数数K=4.24 10-5m2/s，qe=0.0201m3/m2，滤滤饼饼体体积积与与滤滤液液体体积积之之比比c=0.08 m3/m3，滤滤饼饼不不洗洗涤涤，卸卸渣渣、重重整整等等辅辅助助时时间间为为10分钟。试求框全充满所需时间。分钟。试求框全充满所需时间。现现改改用用一一台台回回转转真真空空过过滤滤机机过过滤滤滤滤浆浆，所所用用滤滤布布与与前前相相同同，过过滤滤压压差差也也相相同同。转转筒筒直直径径为为1m，长长度度为为1m，浸浸入入角角度度为为120。问问转转鼓鼓每每分分钟钟多多少少转转才才能能维维持持与与板板框框过过滤滤机机同同样的生产能力？样的生产能力？假设滤饼不可压缩。假设滤饼不可压缩。51化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章以一个框为基准进行计算。以一个框为基准进行计算。滤液量滤液量 过滤面积过滤面积再根据恒压过滤方程得：再根据恒压过滤方程得：K=4.24 10-5m2/sqe=0.0201m3/m2思考：思考：以以5个框为基准，如何求解？个框为基准，如何求解？【解解】框全充满所需时间？框全充满所需时间？（框全充满）（框全充满）52化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章改用回转真空过滤机后，压差不变，故改用回转真空过滤机后，压差不变，故K不变；不变；滤布不变，故滤布不变，故qe不变。不变。K=4.24 10-5m2/s，qe=0.0201m3/m2过滤面积过滤面积板框：板框：设转筒每分钟转设转筒每分钟转n转，则回转真空过滤机生产能力转，则回转真空过滤机生产能力回转真空过滤机：回转真空过滤机：转鼓每分钟多少转才能维持与板框过滤机同样的生产能力？转鼓每分钟多少转才能维持与板框过滤机同样的生产能力？53化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章54化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章第四节第四节离心分离离心分离 利用离心力分离非均相混合物。其设备除前述的利用离心力分离非均相混合物。其设备除前述的旋风（液）分离器外，还有离心机旋风（液）分离器外，还有离心机。55化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章第五节第五节 固体流态化固体流态化 固体流态化运用在粉粒状物料的输送、混合、加热或固体流态化运用在粉粒状物料的输送、混合、加热或冷却、干燥、吸附、煅烧和气冷却、干燥、吸附、煅烧和气 固反应等过程中。固反应等过程中。一、什么是流态化？一、什么是流态化？此时流体的真正速度 u u056化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章二、流化床的两种形态二、流化床的两种形态 床内颗粒的分散状态和扰动程度平缓地加大，床层床内颗粒的分散状态和扰动程度平缓地加大，床层的上界面较为清晰。的上界面较为清晰。散式流化床：液固体系散式流化床：液固体系聚式流化床：气固体系聚式流化床：气固体系乳化相（密相）乳化相（密相）气泡相（稀相）气泡相（稀相）两种不正常现象两种不正常现象腾涌现象沟流现象57化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章三、流化床的主要特性三、流化床的主要特性液体样特性：液体样特性：58化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章三、流化床的主要特性三、流化床的主要特性恒定的压力损失恒定的压力损失：床层床层颗颗粒质量粒质量床床内流内流体质量体质量又又不变不变变变整个床层受力平衡，即合力为零。整个床层受力平衡，即合力为零。流化床的机械能衡算：流化床的机械能衡算：59化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章三、流化床的主要特性三、流化床的主要特性床层净重量床层净重量（重力浮力）（重力浮力）常数常数返回目录返回目录60化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章小结小结沉降沉降 设备：设备：降尘室结构降尘室结构 公式：公式：（Re2）降降尘尘室：室：能能100%去除的最小去除的最小颗颗粒粒满满足足 气体气体处处理能力理能力与底面与底面积积呈正比，与高度无关。呈正比，与高度无关。重要概念：重要概念：自由沉降、沉降速度、影响沉降速度的因素自由沉降、沉降速度、影响沉降速度的因素斯托克斯公式斯托克斯公式61化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章小结小结1 1、重要概念：、重要概念：滤浆滤浆滤饼滤饼过滤介质过滤介质滤液滤液生产能力生产能力过滤：过滤：62化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章小结小结2 2、公式：、公式：与滤饼性质有关（比阻与滤饼性质有关（比阻r0、比表面积、比表面积a、空隙、空隙率率、压缩指数、压缩指数s）与滤浆的性质（浓度、密度、粘度）有关。与滤浆的性质（浓度、密度、粘度）有关。与推动力有关与推动力有关r与滤饼的结构、性质与滤饼的结构、性质（比表面积（比表面积a、空隙率、空隙率）有关）有关Ve与过滤介质的性质有关与过滤介质的性质有关恒压过滤方程恒压过滤方程63化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章小结小结洗涤：洗涤：64化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章小结小结65化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章小结小结板框机、叶滤机、转筒真空过滤机的结构、特点板框机、叶滤机、转筒真空过滤机的结构、特点 3、设备：、设备：固体流态化固体流态化重要概念：重要概念：什么是流态化？什么是流态化？流化床的主要特性流化床的主要特性66化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章小结小结67