《沉降与过滤》课件.ppt

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1、第三章第三章 沉降与过滤沉降与过滤非均相物系分离：非均相物系分离：非均相物系分离：非均相物系分离：沉降沉降沉降沉降（重力沉降、离心沉降）（重力沉降、离心沉降）（重力沉降、离心沉降）（重力沉降、离心沉降）过滤过滤过滤过滤分散物质（分散相）：处于分散状态的物质分散物质（分散相）：处于分散状态的物质分散物质（分散相）：处于分散状态的物质分散物质（分散相）：处于分散状态的物质分散介质（连续相）：处于连续状态的物质分散介质（连续相）：处于连续状态的物质分散介质（连续相）：处于连续状态的物质分散介质（连续相）：处于连续状态的物质分离的目的：分离的目的：分离的目的：分离的目的：1.回收分散物质回收分散物质回

2、收分散物质回收分散物质;2.2.净化分散介质。净化分散介质。净化分散介质。净化分散介质。第一节第一节 概述概述2022/10/272022/10/271 1p第二节第二节 重力沉降重力沉降一、一、一、一、重力沉降速度重力沉降速度重力沉降速度重力沉降速度（一）球形颗粒的自由沉降（一）球形颗粒的自由沉降（一）球形颗粒的自由沉降（一）球形颗粒的自由沉降重力重力重力重力F Fg g浮力浮力浮力浮力F Fb b阻力阻力阻力阻力F Fd d自由沉降自由沉降自由沉降自由沉降：颗粒浓度低，分散好，沉降过程中颗粒浓度低，分散好，沉降过程中颗粒浓度低，分散好，沉降过程中颗粒浓度低，分散好，沉降过程中 互不碰撞、互

3、不影响。互不碰撞、互不影响。互不碰撞、互不影响。互不碰撞、互不影响。颗粒下沉颗粒下沉颗粒下沉颗粒下沉2022/10/272022/10/272 22022/10/272022/10/273 3重力沉降速度重力沉降速度重力沉降速度重力沉降速度:颗粒受力平衡时，匀速阶段颗粒相对颗粒受力平衡时，匀速阶段颗粒相对颗粒受力平衡时，匀速阶段颗粒相对颗粒受力平衡时，匀速阶段颗粒相对 于流体的运动速度。于流体的运动速度。于流体的运动速度。于流体的运动速度。2022/10/272022/10/274 4（二）流体中颗粒运动的阻力（二）流体中颗粒运动的阻力（二）流体中颗粒运动的阻力（二）流体中颗粒运动的阻力(曳力

4、曳力曳力曳力)阻力系数阻力系数阻力系数阻力系数（曳力系数）（曳力系数）（曳力系数）（曳力系数）、流体特性流体特性流体特性流体特性d dp p、u ut t颗粒特性颗粒特性颗粒特性颗粒特性2022/10/272022/10/275 52022/10/272022/10/276 6球形球形球形球形 圆盘形圆盘形圆盘形圆盘形2022/10/272022/10/277 7（1 1）层流区）层流区）层流区）层流区 10104 4 Re Re 2 Stokes 2 Stokes 区区区区 （2 2）过渡区）过渡区）过渡区）过渡区 2 Re 500 Allen 2 Re 500 Allen 区区区区 （3

5、3）湍流区）湍流区）湍流区）湍流区 500 Re 2500 Re 2 10105 5 Newton Newton区区区区（球形）（球形）（球形）（球形）2022/10/272022/10/278 8（三）（三）（三）（三）沉降速度的计算沉降速度的计算沉降速度的计算沉降速度的计算层流区：层流区：层流区：层流区：Stokes(Stokes(斯托克斯斯托克斯斯托克斯斯托克斯)式式式式过渡区：过渡区：过渡区：过渡区：湍流区：湍流区：湍流区：湍流区：2022/10/272022/10/279 9试差计算法：试差计算法：试差计算法：试差计算法：假设沉降处于某一区域；假设沉降处于某一区域；假设沉降处于某一区

6、域；假设沉降处于某一区域；计算计算计算计算u ut t；计算计算计算计算ReRe，校验区域；，校验区域；，校验区域；，校验区域；若符合，则正确，否则重新假设区域。若符合，则正确，否则重新假设区域。若符合，则正确，否则重新假设区域。若符合，则正确，否则重新假设区域。2022/10/272022/10/271010（四）影响沉降速度的其它因素（四）影响沉降速度的其它因素（四）影响沉降速度的其它因素（四）影响沉降速度的其它因素1.1.干扰沉降干扰沉降干扰沉降干扰沉降2.2.颗粒形状颗粒形状颗粒形状颗粒形状 越小，阻力越大，越小，阻力越大，越小，阻力越大，越小，阻力越大，ReRe相同时沉降速度越小。相

7、同时沉降速度越小。相同时沉降速度越小。相同时沉降速度越小。3.3.壁效应壁效应壁效应壁效应 使沉降速度下降。使沉降速度下降。使沉降速度下降。使沉降速度下降。2022/10/272022/10/271111二、二、二、二、重力沉降设备重力沉降设备重力沉降设备重力沉降设备（一）降尘室（一）降尘室（一）降尘室（一）降尘室2022/10/272022/10/2712121.1.沉降分离条件沉降分离条件沉降分离条件沉降分离条件停留时间：停留时间：停留时间：停留时间：沉降时间：沉降时间：沉降时间：沉降时间：分离条件：分离条件：分离条件：分离条件：WW2022/10/272022/10/2713132.2.

8、生生产能力产能力产能力产能力q qV V降尘室所处理含尘气体的体积流量降尘室所处理含尘气体的体积流量降尘室所处理含尘气体的体积流量降尘室所处理含尘气体的体积流量结论结论结论结论：降尘室的生产能力只与沉降面积降尘室的生产能力只与沉降面积降尘室的生产能力只与沉降面积降尘室的生产能力只与沉降面积WLWL及颗粒及颗粒及颗粒及颗粒 沉降速度沉降速度沉降速度沉降速度u ut t有关，而与高度有关，而与高度有关，而与高度有关，而与高度HH无关。无关。无关。无关。2022/10/272022/10/271414多层降尘室：多层降尘室：多层降尘室：多层降尘室：若若若若n n个隔板，则个隔板，则个隔板，则个隔板，

9、则缺点：缺点：缺点：缺点：清灰难；清灰难；清灰难；清灰难；隔板间距小，隔板间距小，隔板间距小，隔板间距小，颗粒易被扬起。颗粒易被扬起。颗粒易被扬起。颗粒易被扬起。2022/10/272022/10/2715153.3.临界颗粒直径临界颗粒直径临界颗粒直径临界颗粒直径临界颗粒直径临界颗粒直径临界颗粒直径临界颗粒直径d dpCpC降尘室降尘室降尘室降尘室理论上理论上理论上理论上能能能能100%100%除去的除去的除去的除去的 最小颗粒直径。最小颗粒直径。最小颗粒直径。最小颗粒直径。层流层流层流层流2022/10/272022/10/271616（二）沉降槽（增稠器）（二）沉降槽（增稠器）（二）沉降

10、槽（增稠器）（二）沉降槽（增稠器）1.1.悬浮液的沉聚过程悬浮液的沉聚过程悬浮液的沉聚过程悬浮液的沉聚过程2022/10/272022/10/2717172.2.沉降槽（增稠器）沉降槽（增稠器）沉降槽（增稠器）沉降槽（增稠器）2022/10/272022/10/271818 第三节第三节 离心沉降离心沉降一、离心沉降速度一、离心沉降速度一、离心沉降速度一、离心沉降速度（一）沉降过程（一）沉降过程（一）沉降过程（一）沉降过程切向速度切向速度切向速度切向速度 u u径向速度径向速度径向速度径向速度 u ur r合成合成合成合成u u合合合合 合合合合2022/10/272022/10/271919

11、离心力：离心力：离心力：离心力：径向向外径向向外径向向外径向向外 浮力：浮力：浮力：浮力：（向心力）（向心力）（向心力）（向心力）指向中心指向中心指向中心指向中心阻力：阻力：阻力：阻力：指向中心指向中心指向中心指向中心 受力平衡时，受力平衡时，受力平衡时，受力平衡时，径向速度径向速度径向速度径向速度u ur r为该点的为该点的为该点的为该点的离心沉降速度离心沉降速度离心沉降速度离心沉降速度。2022/10/272022/10/272020重力沉降速度重力沉降速度重力沉降速度重力沉降速度u ut t离心沉降速度离心沉降速度离心沉降速度离心沉降速度u ur r方向方向方向方向 向下，大小不变向下，

12、大小不变向下，大小不变向下，大小不变 径向向外，随径向向外，随径向向外，随径向向外，随r r变化变化变化变化 层流层流层流层流（二）离心分离因数（二）离心分离因数（二）离心分离因数（二）离心分离因数离心分离因数离心分离因数离心分离因数离心分离因数KKC C同一颗粒在同种介质中所受离心同一颗粒在同种介质中所受离心同一颗粒在同种介质中所受离心同一颗粒在同种介质中所受离心力与重力之比。力与重力之比。力与重力之比。力与重力之比。2022/10/272022/10/272121二、二、二、二、离心沉降设备离心沉降设备离心沉降设备离心沉降设备（一）旋风分离器（一）旋风分离器（一）旋风分离器（一）旋风分离器

13、1.1.结构与工作原理结构与工作原理结构与工作原理结构与工作原理 KKC C为为为为5250052500，可分离，可分离，可分离，可分离气体中气体中气体中气体中575575 mm的颗粒。的颗粒。的颗粒。的颗粒。2022/10/272022/10/2722222.2.临界颗粒直径临界颗粒直径临界颗粒直径临界颗粒直径u ui ib b假设：假设：假设：假设：切向速度切向速度切向速度切向速度u ut t=进口速度进口速度进口速度进口速度u ui i 颗粒沉降的最大距离颗粒沉降的最大距离颗粒沉降的最大距离颗粒沉降的最大距离b b 层流层流层流层流r rmm平均旋转半径平均旋转半径平均旋转半径平均旋转半

14、径2022/10/272022/10/272323nn旋转圈数旋转圈数旋转圈数旋转圈数沉降时间：沉降时间：沉降时间：沉降时间：停留时间：停留时间：停留时间：停留时间：沉降分离条件：沉降分离条件：沉降分离条件：沉降分离条件：沉降速度：沉降速度：沉降速度：沉降速度：2022/10/272022/10/272424临界颗粒直径：临界颗粒直径：临界颗粒直径：临界颗粒直径：讨论：讨论：讨论：讨论：（1 1）b db dpcpc D D 旋风分离器越大，分离效果越不好旋风分离器越大，分离效果越不好旋风分离器越大，分离效果越不好旋风分离器越大，分离效果越不好所以生产能力较大时，一般采用多个小旋风分所以生产能

15、力较大时，一般采用多个小旋风分所以生产能力较大时，一般采用多个小旋风分所以生产能力较大时，一般采用多个小旋风分离器并联。离器并联。离器并联。离器并联。（2 2）u ui i d dc c 分离效果好分离效果好分离效果好分离效果好流动阻力大流动阻力大流动阻力大流动阻力大2022/10/272022/10/2725253.3.气体通过旋风分离器的压力降气体通过旋风分离器的压力降气体通过旋风分离器的压力降气体通过旋风分离器的压力降一般一般一般一般 p=0.32 kPap=0.32 kPa 进、排气与筒壁之间的摩擦损失；进、排气与筒壁之间的摩擦损失；进、排气与筒壁之间的摩擦损失；进、排气与筒壁之间的摩

16、擦损失；进入时突然扩大的局部阻力；进入时突然扩大的局部阻力；进入时突然扩大的局部阻力；进入时突然扩大的局部阻力；旋转中动能损失旋转中动能损失旋转中动能损失旋转中动能损失造成气体压力降：造成气体压力降：造成气体压力降：造成气体压力降：由于由于由于由于:2022/10/272022/10/272626(二二二二)旋液分离器旋液分离器旋液分离器旋液分离器2022/10/272022/10/272727(三三三三)沉降式离心机沉降式离心机沉降式离心机沉降式离心机1.管式离心机管式离心机管式离心机管式离心机2.碟式离心机碟式离心机碟式离心机碟式离心机3.螺旋式离心机螺旋式离心机螺旋式离心机螺旋式离心机2

17、022/10/272022/10/272828第四节第四节 过过 滤滤一、悬浮液的过滤一、悬浮液的过滤推动力：压力差，离心力，重力推动力：压力差，离心力，重力推动力：压力差，离心力，重力推动力：压力差，离心力，重力阻阻阻阻 力：滤饼、过滤介质阻力力：滤饼、过滤介质阻力力：滤饼、过滤介质阻力力：滤饼、过滤介质阻力2022/10/272022/10/272929（一）两种过滤方式（一）两种过滤方式（一）两种过滤方式（一）两种过滤方式1.1.滤饼过滤滤饼过滤滤饼过滤滤饼过滤2022/10/272022/10/2730302.2.深层过滤深层过滤深层过滤深层过滤2022/10/272022/10/27

18、3131（二）过滤介质（二）过滤介质（二）过滤介质（二）过滤介质类别：类别：类别：类别：织物介质织物介质织物介质织物介质 多孔性固体介质多孔性固体介质多孔性固体介质多孔性固体介质 堆积介质堆积介质堆积介质堆积介质 多孔膜多孔膜多孔膜多孔膜：高聚物膜、无机膜高聚物膜、无机膜高聚物膜、无机膜高聚物膜、无机膜2022/10/272022/10/273232（三）滤饼的可压缩性与助滤剂（三）滤饼的可压缩性与助滤剂（三）滤饼的可压缩性与助滤剂（三）滤饼的可压缩性与助滤剂不可压缩滤饼：空隙不随压力变化不可压缩滤饼：空隙不随压力变化不可压缩滤饼：空隙不随压力变化不可压缩滤饼：空隙不随压力变化 可压缩滤饼：空

19、隙随压力增加而减小可压缩滤饼：空隙随压力增加而减小可压缩滤饼：空隙随压力增加而减小可压缩滤饼：空隙随压力增加而减小 （四）过滤过程物料衡算（四）过滤过程物料衡算（四）过滤过程物料衡算（四）过滤过程物料衡算加助滤剂加助滤剂加助滤剂加助滤剂（1 1）湿滤渣密度）湿滤渣密度）湿滤渣密度）湿滤渣密度CkgCkg湿渣湿渣湿渣湿渣/kg/kg干渣干渣干渣干渣2022/10/272022/10/273333（2 2）干渣质量与滤液体积之比）干渣质量与滤液体积之比）干渣质量与滤液体积之比）干渣质量与滤液体积之比XkgXkg固体固体固体固体/kg/kg悬浮液悬浮液悬浮液悬浮液kgkg干渣干渣干渣干渣/m/m3

20、3滤液滤液滤液滤液（3 3）湿渣质量与滤液体积之比）湿渣质量与滤液体积之比）湿渣质量与滤液体积之比）湿渣质量与滤液体积之比（4 4）湿渣体积与滤液体积之比）湿渣体积与滤液体积之比）湿渣体积与滤液体积之比）湿渣体积与滤液体积之比kgkg湿渣湿渣湿渣湿渣/m/m3 3滤液滤液滤液滤液mm3 3滤饼滤饼滤饼滤饼/m/m3 3滤液滤液滤液滤液2022/10/272022/10/273434二、过滤速率基本方程式二、过滤速率基本方程式（一）过滤速率（一）过滤速率（一）过滤速率（一）过滤速率过滤速率：过滤速率：过滤速率：过滤速率：过滤速度：过滤速度：过滤速度：过滤速度：设为设为设为设为层流流动层流流动层流

21、流动层流流动2022/10/272022/10/273535孔道长度孔道长度孔道长度孔道长度孔道中流速与过滤速度的关系孔道中流速与过滤速度的关系孔道中流速与过滤速度的关系孔道中流速与过滤速度的关系过滤速度过滤速度过滤速度过滤速度2022/10/272022/10/273636令令令令滤饼的比阻滤饼的比阻滤饼的比阻滤饼的比阻过滤速度过滤速度过滤速度过滤速度滤饼阻力滤饼阻力滤饼阻力滤饼阻力过滤介质阻力过滤介质阻力过滤介质阻力过滤介质阻力 v v获得单位体积滤液所形成滤饼的体积，获得单位体积滤液所形成滤饼的体积，获得单位体积滤液所形成滤饼的体积，获得单位体积滤液所形成滤饼的体积，mm3 3滤饼滤饼滤

22、饼滤饼/m/m3 3滤液；滤液；滤液；滤液；2022/10/272022/10/273737（二）过滤基本方程（二）过滤基本方程（二）过滤基本方程（二）过滤基本方程滤饼层：滤饼层：滤饼层：滤饼层：过滤介质层：过滤介质层：过滤介质层：过滤介质层：p p p p1 1 p p2 2滤液滤液滤液滤液2022/10/272022/10/273838过滤速率过滤速率过滤速率过滤速率过滤基本方程过滤基本方程过滤基本方程过滤基本方程则则则则2022/10/272022/10/273939三、恒压过滤三、恒压过滤KK为常数为常数为常数为常数恒压过滤方程式恒压过滤方程式恒压过滤方程式恒压过滤方程式（一）滤液体积

23、与过滤时间的关系（一）滤液体积与过滤时间的关系（一）滤液体积与过滤时间的关系（一）滤液体积与过滤时间的关系2022/10/272022/10/274040V Vo o 1 1V V1 1A A2022/10/272022/10/274141(二二二二)过滤常数的测定过滤常数的测定过滤常数的测定过滤常数的测定q q/q/q /q/qq q 为直线关系，为直线关系，为直线关系，为直线关系，其斜率为其斜率为其斜率为其斜率为 ，截距为截距为截距为截距为2022/10/272022/10/274242三、三、过滤设备及操作过滤设备及操作（一）板框过滤机（一）板框过滤机（一）板框过滤机（一）板框过滤机20

24、22/10/272022/10/2743432022/10/272022/10/274444横穿洗涤法横穿洗涤法横穿洗涤法横穿洗涤法 卸渣、清洗、组装卸渣、清洗、组装卸渣、清洗、组装卸渣、清洗、组装特点：特点：特点：特点：同部位、不同时间进行不同的操作。同部位、不同时间进行不同的操作。同部位、不同时间进行不同的操作。同部位、不同时间进行不同的操作。过滤：过滤：过滤：过滤：洗涤：洗涤：洗涤：洗涤：滤液排出：明流、暗流滤液排出：明流、暗流滤液排出：明流、暗流滤液排出：明流、暗流2022/10/272022/10/274545（二）转筒真空过滤机（二）转筒真空过滤机（二）转筒真空过滤机（二）转筒真空

25、过滤机1.1.结构与操作结构与操作结构与操作结构与操作过滤区：过滤区：过滤区：过滤区：1 14 4吹、卸滤渣区：吹、卸滤渣区：吹、卸滤渣区：吹、卸滤渣区：11111212吸干洗涤区：吸干洗涤区：吸干洗涤区：吸干洗涤区：5 510105 51 111114 410108 81 13 32 21212特点：特点：特点：特点：同时间、不同部位进行不同的操作。同时间、不同部位进行不同的操作。同时间、不同部位进行不同的操作。同时间、不同部位进行不同的操作。2022/10/272022/10/274646设转筒的转速设转筒的转速设转筒的转速设转筒的转速为为为为N(1/s)N(1/s)操作周期：操作周期：操

26、作周期：操作周期：浸液率：浸液率：浸液率：浸液率：（浸没分数）（浸没分数）（浸没分数）（浸没分数）N N有效过滤时间：有效过滤时间：有效过滤时间：有效过滤时间：2.2.生产能力生产能力生产能力生产能力2022/10/272022/10/274747恒压过滤恒压过滤恒压过滤恒压过滤：生产能力：生产能力：生产能力：生产能力：当过滤介质阻力忽略时当过滤介质阻力忽略时当过滤介质阻力忽略时当过滤介质阻力忽略时:2022/10/272022/10/274848（三）（三）（三）（三）离心过滤机离心过滤机离心过滤机离心过滤机1.1.悬筐式离心机悬筐式离心机悬筐式离心机悬筐式离心机2.2.往复活塞推渣离心机往复活塞推渣离心机往复活塞推渣离心机往复活塞推渣离心机3.3.离心力自动卸渣离心机离心力自动卸渣离心机离心力自动卸渣离心机离心力自动卸渣离心机2022/10/272022/10/274949