(中职中专)化工单元操作完整版课件汇总全书电子教案(最新).ppt

走近化工厂化工单元操作 化工产品广泛应用于人们的衣食住行各个方面。化工产品广泛应用于人们的衣食住行各个方面。化工生产是将自然界中的各种物质，经过化学和物理化工生产是将自然界中的各种物质，经过化学和物理方法的处理，制成生产资料（如汽油、橡胶、化肥、农方法的处理，制成生产资料（如汽油、橡胶、化肥、农药）和生活资料（如合成纤维、医药和化妆品）的工业。药）和生活资料（如合成纤维、医药和化妆品）的工业。化工单元操作的概念 1工艺流程 擀皮调馅包扎沸煮打捞和面成品面水菜调料1工艺流程 高压聚乙烯生产过程示意图高压聚乙烯生产过程示意图2单元操作 在化工生产过程中，除化学反应外，其余步骤都是一些类似的基本加工过程。如流体的输送、固体的干燥、液体的蒸馏、气体的吸收等，我们将这些基本的加工过程称为化工单元操作。将化学反应过程与若干个单元操作串联起来，就构成了一个化工产品的生产过程。化工单元操作的分类及应用 按照操作原理，归纳为五类：（1）流体动力传递过程 如流体的输送、过滤、沉降、固体流态化等；（2）传热过程 如加热、冷却、蒸发、冷凝等；（3）传质过程 如蒸馏、吸收、干燥、萃取等；（4）热力过程 如冷冻等；（5）机械过程 如固体的粉碎、筛分、搅拌等。以以“三传三传”为内核的单元操作为内核的单元操作无机化学无机化学分析化学分析化学有机化学有机化学物理化学物理化学应用化学应用化学高高分分子子化化学学化学教育化学教育科科学学实实验验化学家化学家化化工工生生产产单元操作单元操作反应过程反应过程化工专家化工专家合成氨合成氨硫酸制造硫酸制造氯碱工业氯碱工业石油化工石油化工制糖业制糖业制漆业制漆业电镀业电镀业水泥、玻水泥、玻璃制造业璃制造业单元操作单元操作目的目的物态物态原理原理传递传递流体输送流体输送 输送输送l、g 输入机械能输入机械能 动量动量传递传递搅拌搅拌 混合、分散混合、分散 g、l、sl 输入机械能输入机械能沉降沉降 非均相混合物分离非均相混合物分离 g、ls 引起沉降引起沉降 过滤过滤 同上同上 g、ls 尺度不同的截留尺度不同的截留 换热换热 升、降升、降T，or改变相态改变相态 g、l 利用利用T传入、移出热量传入、移出热量 热量热量传递传递蒸发蒸发 溶剂与不挥发性溶质分离溶剂与不挥发性溶质分离 l 供热汽化溶剂供热汽化溶剂 气体吸收气体吸收均相混合物分离均相混合物分离 g 溶解度不同溶解度不同 质量质量传递传递液体精馏液体精馏均相混合物分离均相混合物分离l挥发度不同挥发度不同 萃取萃取 均相混合物分离均相混合物分离l溶解度不同溶解度不同 干燥干燥 去湿去湿 s供热汽化供热汽化 吸附吸附均相混合物分离均相混合物分离g、l 吸附能力不同吸附能力不同化工常见单元操作见下表：化工常见单元操作见下表：学习方法点拨 1重点掌握化工单元操作的基本原理、规律和相关计算；2细致分析各种典型设备的结构和工作原理，掌握其操作调控方法；3多多练习设备操作，学习判断设备运行故障的方法，解决生产中的实际问题。【作业作业】调查附近化工生产企业，了解其生产过程中应用到的单元操作方法，熟悉各单元操作设备的外观。模块一 流体输送操作化工单元操作项目项目1 观察流体流动观察流体流动 自然界中存在着大量的流动现象，如河水流动，刮风等等。流体有不同的流动状态。实训任务:观察液体的流动状态实训过程水箱加水调节流量记录流量计算雷诺准数验证雷诺判据检查评价 学生自查实训情况，各组比较操作情况及数据的准确性，选出最佳操作人员。一、流体流动的基础知识 流体包括气体和液体，液体可认为是不可压缩性流体，气体为可压缩性流体。1液体内部不同位置的压力液体内部不同位置的压力处在水下不同位置时，所受的压力相同吗？（1）压力的表示方法）压力的表示方法 化工生产中习惯上将压强称为压力，是指垂直作用于流体单位面积上的压力，以p表示。单位:N/m2，Pa；MPa；kPa；atm；at或kgf/cm2；mH2O；mmHg 换算关系：1 MPa103kPa106Pa 1atm0.10133MPa101.3kPa1.033 kgf/cm2 760mmHg10.33mH2O表压：表上读出的压力，是设备内实际压力与大气压力之差。绝对压力：设备内的实际压力。真空度：设备内的实际压力小于大气压时，表上测出的压力（2）静止流体内的压力计算）静止流体内的压力计算 静力学基本方程静力学基本方程在静止的、连通着的同种液体内，处于同一水平面上各点的压力相等。压力相等的面称为等压面。液体内部任意一点或液面上方的压力发生变化时，液体内部各点的压力也发生同样大小的变化。（3）利用静力学方程式解决实际问题通过液柱高度可进行压力及压差测量【例1-1】如图所示，已知管内流体为水，指示液为汞，压差计上读数为40mm，求两测压点的压差。解：已知 1000kg/m3，13600kg/m3p1p2R（）g 0.04（136001000）9.814944.2Pa用于了解化工生产中高位槽、储槽、塔器及地下容器内液位的高度。计算液封高度 安全液封（水封）装置的作用：当设备内压力超过规定值时，气体从水封管排出，以确保设备操作的安全，或防止气柜内气体泄漏。水封管的插入深度h为：2流量和流速流量和流速（1）流量体积流量：单位时间内流体流经管路任一截面处流体的体积，qV，m3/s质量流量：单位时间内流体流经管路任一截面处流体的质量，qm，kg/s （2）流速单位位时间内流体内流体质点在流点在流动方向上所流方向上所流过的距离，的距离，u u，m/sm/s 流速、体积流量、质量流量之间的关系：流速、体积流量、质量流量之间的关系：（3）管径、流量和流速之间的关系流量方程（1）稳定流动和不稳定流动稳定流动稳定流动：任一截面处的流速、压力等都不随时间而变。正常连续生产时，均属于稳定流动。不稳定流动：水的流速、压力等随时间而变。连续生产的开、停车阶段，属于不稳定流动。3稳定流动的质量守恒稳定流动的质量守恒连续性方程连续性方程（2 2）连续性方程方程稳定流定流动系系统，流体地从，流体地从1-1截面流入，从截面流入，从2-2截面流出，截面流出，且充且充满全部管路。全部管路。若流体若流体为不可不可压缩流体，即流体，即为常数，常数，则 对于于圆管，管，【例1-2】如图1-10所示的串联变径管路中，已知小管规格为57mm3mm，大管规格为89mm3.5mm，水在小管内的平均流速为2.5m/s，水的密度可取为1000kg/m3。试求：（1）水在大管中的流速。（2）管路中水的体积流量和质量流量。解：（1）小管内径d1572351mm，u12.5m/s 大管内径d28923.582mm m/s （2）m3/s kg/s4稳定流动的机械能守恒柏努利方程（1）流体所具有的能量机械能（单位J/kg）位能。mgZ （计算时规定基准水平面）动能。静压能。m可用测压管中的一段液体柱高度来表示，称为“压头”。位压头表示1N流体的位能；动压头表示1N流体的动能；静压头表示1N流体的静压能。（2）系统与外界交换的能量外功或有效功：1kg流体从流体输送机械所获得的能量，We损失能量：克服系统阻力所损耗的能量，（3）柏努利方程反映流体流动过程中能量的转化和守恒规律柏努利方程适用于稳定、连续的不可压缩系统，在流动过程中两截面间流量不变，满足连续性方程。确定两设备间的相对位置高度解：取高位槽液面为1-1面，喷头入口处为2-2面，以2-2面为基准面 在两截面之间列柏努利方程 列出已知条件 Z1？,Z20;u1 0 u22.2 m/s;1050 kg/m3 p10 p2 4.05104Pa（均为表压）;We0 hf25 J/kg 代入柏努利方程 解得 Z16.73m。（3）柏努利方程在工程上的应用【例1-3】用高位槽向喷头供应液体，液体密度为1050 kg/m3。喷头入口处维持4.05104Pa的压力（表压），液体在管内的速度为2.2 m/s，管路阻力为25J/kg（从高位槽的液面算至喷头入口处），设液面维持恒定，求高位槽内液面至少要在喷头入口以上多少米？确定输送设备的有效功率【例1-4】用泵把水从贮槽送至填料塔顶，槽内水位维持恒定，各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为57mm2.5mm，送水流量为15 m3/h。塔内水管出口处的表压为125kPa，能量损失为5m水柱。求水泵的有效功率。解：取贮槽液面为截面1-1，塔内出口处为截面2-2，以截面1-1为基准面在两截面之间列柏努利方程已知:Z10,Z2201.518.5m;p10,p2125kPa，1000 kg/m3u10,qV 15 m3/h，d5722.552mm0.052m,u21.96 m/s We？hf59.8149.05J/kg代入解得 We357.45J/kg质量流量 qm151000/36004.17kg/s有效功率 Peqm We357.454.171489.5 W1.49kW 确定输送液体的压力求管路中流体的流量1流动型态的划分二、管内流体的流动型态层流（滞流）:管内流体的低速流动、高黏度液体的流动、毛细管和多孔介质中的流体流动。湍流（紊流）:工程上管内流体的流动大多为湍流。过渡流：介于两者之间。层流时，速度分布曲线呈抛物线形，平均流速u=0.5umax湍流时，速度分布呈不严格抛物线形，平均流速u=0.82umax 湍流时的速度分布层流时的速度分布2流体流动型态的判定用雷诺准数Re判定流动型态。在圆形直管道中，雷诺准数Re无量纲。Re值反映流体的湍动程度，Re越大，流体流动的湍动性越强。流体在直管内流动时，Re 2000时为层流；Re 4000为湍流；2000 Re 4000时，可能为层流，也可能为湍流，与流动环境有关。【作业】分析并比较下列各组概念的联系与区别。体积流量 层流 绝对压力 位能 能量损失 质量流量 湍流 表压 动能 压头损失流速 过渡流 真空度 静压能 计算题项目2 化工管路的安装化工生产中，经常需要将流体物料从一个设备输送到另一个设备，实现这一过程要借助管路和流体输送机械。管路相当于人体的血管，流体输送机械相当于人的心脏。实训任务：安装与连接化工管路实训过程绘制管路图选择管件阀门截取管子管子割丝管路安装水压试验检查评价学生自学生自查实训情况，各情况，各组比比较操作情况及数据的准操作情况及数据的准确性，确性，选出最佳操作人出最佳操作人员。化工管路1化工管路是由哪些构件构成的？化工管路是由哪些构件构成的？257mm2.5mm表示的管子的表示的管子的规格是怎格是怎样的？的？DN和和PN分分别表示什么意思？表示什么意思？自学、讨论自学、讨论化工管路3根据根据实物或物或图片片认识管件，管件，说明管件的作用。明管件的作用。自学、讨论自学、讨论化工管路4根据根据图形形说明明阀门的的的的结构特点及构特点及应用用场合。合。自学、讨论自学、讨论化工管路5管路常用的管路常用的连接方式有四种，接方式有四种，说明其明其结构特点及构特点及应用用场合。合。6单一管路、串一管路、串联管路、分支管路和并管路、分支管路和并联管路各有管路各有什么特点？什么特点？7怎怎样选择管子材料和管径？管子材料和管径？8管路的布置与安装有什么原管路的布置与安装有什么原则？自学、讨论自学、讨论【例1-5】某厂精馏塔进料量为50000kg/h，料液的性质和水相近，密度为960kg/m3，试选择进料管的管径并计算管内实际流速。解：根据输送物料的性质，选择无缝钢管。m3/s 因料液的性质与水相近，故选取u1.8m/s，根据附录八中的管子规格，选用108mm4mm的无缝钢管，其内径为d10824100mm。核算管内实际流速为 m/s1流体的黏度流体流动时产生内摩擦力的性质称为流体的黏性。黏性越大，流动性越差，流动阻力越大。动力黏度（黏度），Ns/m2（Pas），P（泊），cP（厘泊）换算关系：1Pas10P1000cP1000mPas影响流体黏度的因素主要是温度。对于液体，温度升高，黏度减小；对于气体，温度升高，黏度增大。三、流体阻力2流体阻力因因为流体有黏性，它在管道里流流体有黏性，它在管道里流动会有阻力，即会有阻力，即柏努利方程中的柏努利方程中的h hf f或或H Hf f 。流体在管路中流流体在管路中流动时的阻力分的阻力分为直管阻力和局部直管阻力和局部阻力两种。阻力两种。降低管路降低管路总阻力的措施：阻力的措施：合理布局，尽量减少管合理布局，尽量减少管长，少装不必要的管件及，少装不必要的管件及阀门。适当加大管径并尽量适当加大管径并尽量选用光滑管。用光滑管。高黏度液体高黏度液体长距离距离输送送时，可用加，可用加热方法（蒸气方法（蒸气伴管）或伴管）或强磁磁场处理，以降低黏度。理，以降低黏度。在工在工艺允允许的情况下，可在被的情况下，可在被输送液体中加入减送液体中加入减阻阻剂。【作业】复复习题项目项目3 拆装离心泵拆装离心泵离心离心泵具有具有结构构简单，性能，性能稳定，定，检修方便，操作修方便，操作容易和适容易和适应性性强等特点，是化工生等特点，是化工生产中中应用最广用最广泛的流体泛的流体输送送设备。实训任务：拆装离心泵实训过程拆卸拆卸泵壳、叶壳、叶轮拆卸密封系拆卸密封系统分析分析结构构安装安装泵体体试车检查评价学生自学生自查实训情况，各情况，各组比比较操作情况及数据的准操作情况及数据的准确性，确性，选出最佳操作人出最佳操作人员。一、离心泵的一、离心泵的结构与工作原理与工作原理1离心离心泵的的结构构（1）根据）根据实物物图片片说明，离心明，离心泵的的结构是怎构是怎样的？的？各部件起什么作用？各部件起什么作用？自学、讨论自学、讨论（2）叶）叶轮有开式、半有开式、半闭式和式和闭式三种，其特点和使式三种，其特点和使用用场合有什么不同？合有什么不同？自学、讨论自学、讨论（3）泵壳壳为什么又称什么又称蜗壳？它是怎壳？它是怎样完成能量完成能量转换的？的？（4）轴封装置有填料密封和机械密封两种，它封装置有填料密封和机械密封两种，它们的的密封原理有什么不同？密封原理有什么不同？自学、讨论自学、讨论2离心泵的工作原理工作工作过程：灌程：灌泵液体随叶液体随叶轮高速高速转动，被抛向外，被抛向外缘获得能量，得能量，进入入蜗壳壳蜗壳中，流道壳中，流道渐大而减速，大而减速，动能能转变为静静压能，能，液体以液体以较高高压力流入排出管力流入排出管叶叶轮中心形成真空，液体被中心形成真空，液体被连续压入叶入叶轮叶叶轮不断不断转动，液体不断被吸入和排出，液体不断被吸入和排出二、离心泵的特性1离心泵的主要性能参数性能参数 单位 定义流量 m3/h，m3/s 单位时间内所输送的液体体积。扬程（压头）H m 单体重量流体经泵所获得的能量。效率 离心泵的有效功率与轴功率之比。轴功率PW，kW 泵轴所需的功率。2离心泵的特性曲线设计点：曲线上的效率最高点。铭牌上标出的性能参数即为最高效率点上的工况参数。【例1-6】采用附图所示的装置，用清水测定一台离心泵的主要性能参数。测得流量为10m/h，泵出口处压力表的读数为0.17MPa（表压），入口处真空表的读数为0.021MPa，轴功率为1.07kW，电动机的转速为2900r/min，真空表测压点与压力表测压点的垂直距离为0.5m。试求该泵在此实验点下的扬程、有效功率和效率。解：（1）泵的扬程分别取真空表和压力表所处位置的截面为截面1-1和2-2，列柏努利方程其中 Z2Z10.5m，p12.1104Pa（表压），p21.7105Pa（表压），1000kg/m3 因u1u2，且两测压点的管路很短，其间流动阻力可忽略不计，即Hf0，故 20 m（2）泵的有效功率 10m3/h0.00278 m3/s Pe Hg0.002782010009.81545W（3）泵的效率 51%3影响离心泵性能的主要因素（1）输送液体的黏度 输送液体的黏度增大，泵体内的能量损失增大，泵的流量、扬程减小，效率下降，轴功率增大。（2）输送液体的密度 离心泵的体积流量及扬程与液体密度无关，功率则随密度增大而增大。（3）离心泵的转速 比例定律：（3）叶轮直径 切割定律：三、离心泵的类型1离心泵怎样进行分类？2根据实物或泵图片，说明各种离心泵的特点及应用场合。自学、讨论自学、讨论清水泵（IS型、SH型、D型）、耐腐蚀泵、油泵、液下泵 3根据实物或泵图片，说明各种泵的特点及应用场合，并对作出综合评价。自学、讨论自学、讨论往复泵、柱塞式计量泵、隔膜式计量泵、3根据实物或泵图片，说明各种泵的特点及应用场合，并对作出综合评价。自学、讨论自学、讨论齿轮泵、螺杆泵3根据实物或泵图片，说明各种泵的特点及应用场合，并对作出综合评价。自学、讨论自学、讨论旋涡泵（及叶轮）、屏蔽泵、水喷射泵、蒸气喷射泵【作业】复复习题习题项目4 离心泵操作在化工生在化工生产中，离心中，离心泵的操作是非常常的操作是非常常见的。的。实训任务：离心泵操作 实训过程检查准准备灌灌泵启启动正常运正常运转测定数据定数据停停泵绘制曲制曲线检查评价学生自学生自查实训情况，各情况，各组比比较操作情况及数据的准操作情况及数据的准确性，确性，选出最佳操作人出最佳操作人员。一、离心泵的安装高度安装高度（吸上高度）：是指泵入口中心处与吸入液面间的垂直距离。1离心泵的汽蚀现象当吸入液面上的当吸入液面上的压力一定力一定时，吸上高度越高，吸上高度越高，则泵入口入口压力越小。当吸入口力越小。当吸入口处压力小于操作条件下被力小于操作条件下被输送液体的送液体的饱和蒸气和蒸气压时，在，在泵进口口处，液体就会沸，液体就会沸腾，大量汽化，大量汽化，产生的大量气泡随液体生的大量气泡随液体进入高入高压区区时，又被周，又被周围的液体的液体压碎，碎，而重新凝而重新凝结为液体。在气泡凝液体。在气泡凝结时，气泡，气泡处形成真空，周形成真空，周围的液体以极大的速度冲向气泡中心。的液体以极大的速度冲向气泡中心。这种极大的冲种极大的冲击力力可使叶可使叶轮和和泵壳表面的金属脱落，形成斑点和小裂壳表面的金属脱落，形成斑点和小裂缝，称，称为汽汽蚀。汽汽蚀现象象发生生时，泵体因受冲体因受冲击而而发生振生振动，并，并发出噪音；出噪音；因因产生大量气泡，使流量、生大量气泡，使流量、扬程下降，程下降，严重重时不能工作。不能工作。2泵的允许吸上高度，Hg3 3允许汽蚀余量允许汽蚀余量离心泵的抗汽蚀性能4泵的最大安装高度的计算从安全角度考虑，实际安装高度值一般比计算值低0.51m。【例1-7】用油泵从密闭容器里送出30的丁烷。容器内丁烷液面上的绝对压力为3.45105Pa。液面降到最低时，在泵入口中心线以下2.8m。丁烷30时密度为580kg/m3，饱和蒸气压为3.05105Pa。泵吸入管路的压头损失为1.5m。所选用的泵汽蚀余量为3m。试问这个泵能否正常工作？解：已知p03.45105 Pa，ps3.05105Pa，h3m，580kg/m3，Hf，011.5m，则 2.53m题中指出，容器内液面降到最低时，实际安装高度为2.8m，而泵的允许安装高度为2.53m，说明泵安装位置太高，不能保证整个输送过程中不发生汽蚀现象。为了保证泵正常操作，应使泵入口中心线不高于最低液面2.53m，即从原来的安装位置降低0.27m。二、离心泵的选用、安装与操作1离心离心泵的的选用步用步骤。2离心离心泵的安装和运的安装和运转要求。要求。3离心离心泵的常的常见操作故障及操作故障及处理方法理方法自学、讨论自学、讨论1管路特性曲线压头与流量的关系曲线三、离心泵的操作2 2离心泵的工作点离心泵的工作点当泵安装在一定管路系统中时，泵的特性曲线与管路特性曲线的交点即为泵的工作点。离心泵只有在工作点工作，管中流量才能稳定。泵的工作点以在泵的效率最高区域内为宜。3 3离心泵的流量调节离心泵的流量调节改变泵工作点的位置，即可调节泵的流量。（1）通过阀门调节。（2）改变泵的转速，流量和扬程均能提高。（3）改变叶轮外径也可改变泵的特性曲线，从而调节流量。【作业】复习题习题项目项目5 离心式通风机操作离心式通风机操作实训任务：离心通风机操作实训过程检查准准备启启动运行运行停停车检查评价学生自学生自查实训情况，各情况，各组比比较操作情况及数据的准操作情况及数据的准确性，确性，选出最佳操作人出最佳操作人员。气体输送机械1按按终压或或压缩比（出口比（出口压力与力与进口口压力之比），气体力之比），气体输送机械分是怎送机械分是怎样分分类的？的？自学、讨论自学、讨论一、离心式通风机 1结构与工作原理与离心泵相似，在蜗壳中有一高速旋转的叶轮，借叶轮旋转所产生的离心力将气体压力增大而排出。2主要性能参数性能参数 单位 定义风量 m3/h 气体通过进风口的体积流量风压HT N/m 单位体积的气体经过风机时所获得的能量轴功率P 量纲为1全压效率kW 3选用计算风压确定风机类型根据实际风量与风压HT，从风机样本或产品目录中选择合适的机号核算轴功率离心鼓风机二、离心式压缩机（透平压缩机）1构造及工作原理与离心式通风机相似。通常多级（10级以上），叶轮转速高（5000r/min以上），可以产生很高的出口压力。常分几段，每段包括若干级，叶轮直径逐段缩小，叶轮宽度也逐级有所缩小。段与段间设有中间冷却器将气体冷却，避免气体终温过高。离心压缩机离心压缩机叶轮优点：体积小，排气量大而均匀，操作可靠，运转平稳，调节性能好，维修方便，压缩气体绝对无油，非常适宜处理那些不宜与油接触的气体。2离心式压缩机的性能曲线与调节离心式压缩机也有一个设计点，实际流量等于设计流量时，效率最高；一般流量越大，压缩比越小，即进气压力一定时，流量越大，出口压力越小。离心式压缩机流量可以通过调整出口阀开度、入口阀开度和改变叶轮的转速来调节，其中调节入口阀开度是常用的调节方法。离心压缩机有可能发生喘振现象，其流量不能小于稳定工作范围的最小流量。一般最小流量为设计流量的70%85%。三、往复式压缩机 1 构造及工作原理与往复泵相似，依靠活塞的往复运动而将气体吸入和压出。主要部件有气缸、活塞、吸气阀和排气阀。附设冷却装置。工作时，活塞往复一次，完成了一个实际的工作循环，每个工作循环由吸气、压缩、排气、气体膨胀四个过程组成。2主要性能参数 性能参数单 位 定 义排气量Vminm3/min 单位时间内排出的气体体积换算为 吸入状态的量 排气温度 经过压缩后的气体温度功率P kW 单位时间内消耗的功压缩比 压缩机出口压力与进口压力之比3操作往复式压缩机的操作分为准备、启动、管理和停车四个步骤。四、罗茨鼓风机 结构与工作原理：与齿轮泵相似，机壳内有两个腰形转子，以同步等速向相反方向旋转，将气体从吸入口吸入，压入腔体，随着腔体内转子旋转，腰形容积变小，气体受挤压从出口排出，被送入管道或容器内。罗茨鼓风机的输风量与转速成正比，当其转速一定时，风量大体保持不变，故称为定容式鼓风机。罗茨鼓风机的出口应安装气体稳压罐（缓冲罐），并配置安全阀。出口阀门不能完全关闭，一般采用回流支路调节流量。特点：结构简单，运行稳定，效率高，易于维护，输送的气体纯净、干燥。2 2根据实物或设备样本，比较各种离心泵的结构、特点及根据实物或设备样本，比较各种离心泵的结构、特点及应用场合。应用场合。往复式真空往复式真空泵、水、水环式真空式真空泵、喷射式真空射式真空泵自学、讨论【作业】复复习题模块二 非均相物系分离操作化工单元操作项目1 板框压滤机操作自然界里的大多数物质是混合物，这些混合物又可分为均相混合物和非均相混合物两大类。分离非均相混合物可以用于收集分散物质、净化分散介质和环境保护等。非均相物系一般可用机械方法分离。实训任务：板框压滤机使用实训过程检查准备设备装合压滤操作洗涤停车检查评价学学生生自自查实训情情况况，各各组比比较操操作作情情况况及及数数据据的的准准确性，确性，选出最佳操作人出最佳操作人员。一、一、过滤分离分离1根据下图说明过滤分离的原理及特点。何为滤浆、过滤介质、滤液和滤渣？2过滤分离常用于哪些场合？3常用的过滤介质有哪些？各有什么特点？讨论、自学1板框压滤机由许多块带凸凹纹路的滤板和滤框交替排列而成，板和框的角端均开有小孔，合并压紧后构成供滤浆或洗涤水流通的孔道。滤框中间空，框的两侧覆以滤布，空框与滤布就围成了容纳滤饼的空间。1板框压滤机操作是间歇的，每个操作周期都由装合、过滤、洗涤、卸渣、整理五个阶段组成。特点：结构简单，过滤面积大，过滤压力高，对各种物料的适应能力强，操作简单，使用可靠。缺点：间歇生产，生产效率低，装卸板框劳动强度大，而且滤渣洗涤慢且不均匀，滤布损耗严重。适用场合：处理固含量较少的悬浮液。2转鼓式真空过滤机依靠真空系统造成的转筒内外压差进行过滤。主要部件是一个开有孔眼的转鼓，外面包一层金属网，网上覆盖滤布，滤液可透过滤布和金属网进入转筒内，而固体颗粒却被截留在滤布上，形成滤饼。转筒内部沿径向用隔板分成12个互不相通的扇形格，每格都有单独的通道，通到分配头上。通过分配头的作用，使扇形格在不同部位时，自动地完成过滤、洗涤、脱水、卸料、复原等操作。2转鼓式真空过滤机优点：操作自动，生产能力大，对处理量大而容易过滤的料浆特别适宜，改变过滤机的转速可以调节滤饼的厚度。缺点：真空下操作，附属设备多，滤饼的含湿量较高，洗涤不易彻底。二、沉降分离二、沉降分离连续沉降槽是一个底部略呈圆锥形的大直径浅圆槽，内装转速0.68 r/min的齿耙，悬浮液自槽上部经中央进料管送到液面以下0.31.0m处，料浆分散到整个横截面，液体向上流动，清液经上口周缘的溢流堰连续排出，浓稠的沉淀物沉到器底，由徐徐旋转的收集器将沉渣聚拢到底部排渣口，经沉淀排出管用泵连续排出。1沉降槽沉降槽适用于处理量大而浓度不高，且颗粒不甚细微，容易沉降的悬浮料浆。不宜作为最终分离用，常用以进行预处理，然后再用过滤机或离心机进一步分离。2旋液分离器主体由圆筒部分和圆锥部分构成。悬浮液经入口管以切线方向进入圆筒部分形成螺旋形向下的旋流，固体粒子受离心力作用被甩向器壁，随旋流下降到锥底部的出口，由底部排出（底流）。澄清液或含有较轻较细粒子的液体则形成螺旋上升的内层旋流，由上端中心溢流管排出（溢流）。【作业】复习题项目2 三足式离心机操作三足式离心机是化工生三足式离心机是化工生产中常用的固液分离中常用的固液分离设备。实训任务：三足式离心机的使用实训过程检查准备开车正常运转洗涤停车卸料检查评价学学生生自自查实训情情况况，各各组比比较操操作作情情况况及及数数据据的的准准确性，确性，选出最佳操作人出最佳操作人员。一、离心分离一、离心分离当悬浮液中固体颗粒很小，或液相黏度很大时，利用离心分离效果较好。1三足式离心机中间有一个旋转的转鼓，转鼓外壳和联动装置都固定在机座上，机座借拉杆挂在三个支脚上。操作时，将悬浮液加到旋转着的转鼓内，在离心力的作用下，滤液透过滤布排出，固体则被截留于滤布上形成滤饼，积到一定厚度时，停止加料，停车后人工卸料。特点：结构简单，运转平稳，滤渣颗粒易受损伤。适用于过滤周期较长，处理量不大，要求滤渣含液量较低的场合。2卧式刮刀卸料离心机在转鼓连续全速运转的情况下，能够自动、间歇地依次进行加料、分离、洗涤、甩干、卸料、洗网等工序的循环操作。每一工序的操作时间可按预定要求实现自动控制。2卧式刮刀卸料离心机操作时，进料阀门自动定时开启，悬浮液进入全速运转的鼓内，滤液经滤网被甩出，滤渣饼积于滤网上；当滤饼达到指定厚度时，进料阀自动关闭，冲洗阀自动开启进行洗涤；再甩干一定时间后，刮刀自动上升，滤饼被刮下，并经倾斜的溜槽排出。刮刀升至极限位置后自动退下，冲洗阀再次开启，洗涤滤网，即完成一个操作循环。特点：可自动操作，也可人工操作，劳动强度低，生产能力大，适合于大规模生产。缺点是由于刮刀卸料，使颗粒破碎严重，不宜用于产品晶粒要求完整的场合。3活塞推料离心机连续操作型离心机，进料、过滤、洗涤、卸料各个操作工序都连续、自动进行。料浆不断由进料管送入，沿锥形进料斗内壁流到转鼓的滤网上，滤液穿过滤网经滤液出口连续排出，积于滤网上的滤渣靠活塞推送器一股一股地推送出来。3活塞推料离心机优点：颗粒破碎程度小，控制系统较简单。缺点：对悬浮液的浓度较敏感，若料浆太稀，则滤饼来不及生成，料液直接流出转鼓；若料浆太稠，则流动性差，易使滤渣分布不均匀，引起转鼓振动。主要用于浓度适中并能很快脱水和失去流动性的悬浮液。二、气固分离二、气固分离将含尘气体中的固体颗粒分离出去的操作称为气-固分离，也称净化、除尘。其主要目的是为净化气体，也有的是为回收固体颗粒。气体净制方法有重力沉降、离心沉降、过滤、湿法和静电除尘。1降尘室借重力沉降从气流中分离出尘粒。含尘气体进入降尘室后，因流道截面积扩大而速度减慢，颗粒在气体通过的时间内降至室底，从气流中分离出来。特点：结构简单，操作成本低，动力消耗小，但体积大，分离效率低。通常只能作为预除尘设备使用，一般只能除去直径大于75m的颗粒。2旋风分离器结构与悬液分离器相似，上部为圆筒，下部为圆锥筒。含尘气体从进气管以切线方向进入，受圆筒壁约束，做向下的螺旋运动，到达底部后折而向上，成为内层的上旋气流（气芯），从顶部排气管排出。气体中的尘粒在随气流旋转过程中，由于密度较大，受离心力作用沉降到器壁，碰到器壁后落下，滑向锥底的排尘口，从而与气体分离。2旋风分离器标准型旋风分离器各部分的尺寸都有一定的比例，只要规定其中一个主要尺寸，如圆筒直径D或进气口宽度B，则其它各部分的尺寸也就确定了。特点：结构简单，操作不受温度和压力的限制，分离效率可达70%90%，最小可以分离小到5m的颗粒。但使用中器壁磨损较严重。【作业】复习题