化工原理_第三章_机械分离与固体流态化.ppt

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1、目录目录第三章第三章 机械分离与固体流态化机械分离与固体流态化第一节第一节 筛分筛分一、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1化工原理化工原理电子教案电子教案/目录目录目录目录 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2化工原理化工原理电子教案电子教案/目录目录目录目录 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 小结小结第三版第18次印刷的教材更正3化工原理化工原理电子教案电子教案/目录目录化工原

2、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混合物混合物 均相混合物均相混合物 非均相混合物非均相混合物 物物系系内内部部各各处处物物料料性性质质均均匀匀而而且且不不存在相界面的混合物。存在相界面的混合物。例如：互溶溶液及混合气体例如：互溶溶液及混合气体 物物系系内内部部有有隔隔开开两两相相的的界界面面存存在在且且界界面面两两侧侧的的物物料料性性质质截截然然不不同同的的混混合物。合物。例如例如固体颗粒和气体构成的含尘气体固体颗粒和气体构成的含尘气体固体颗粒和液体构成的悬浮液固体颗粒和液体构成的悬浮液 不互溶液体构成的乳浊液不互溶液体构成的乳浊液

3、 液体颗粒和气体构成的含雾气体液体颗粒和气体构成的含雾气体4化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章非均相物系非均相物系 分散相分散相 分散物质分散物质 处于分散状态的物质处于分散状态的物质 如如：分分散散于于流流体体中中的的固固体体颗颗粒粒、液滴或气泡液滴或气泡 连续相连续相分散相介质分散相介质 包包围围着着分分散散相相物物质质且且处处于于连连续续状态的流体状态的流体 如：气态非均相物系中的气体如：气态非均相物系中的气体 液态非均相物系中的连续液体液态非均相物系中的连续液体 分离分离机械机械分离分离 沉降沉降 过滤过滤 不同的物理性质不同的物理性质 连续相与分散相连续相与分散相发生相对

4、运动的方式发生相对运动的方式 分散相和连续相分散相和连续相 5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）形状形状表面积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 6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7化

5、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8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

6、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

7、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9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

8、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 设颗粒的密度为设颗粒的密度为s，直径为直径为d，流体的密度为流体的密度为，10化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章重力重力 浮力浮力 而而阻阻力力随随着着颗颗粒粒与与流流体体间间的的相相对对运运动动速速度度而而变变，可可仿仿照照流流体体流流动动阻阻力力的的计计算算式式写为写为：11化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章(a)颗粒开始沉降的瞬间，速度颗粒开始沉降的瞬间，速度u=0，因此阻力因此阻力Fd=0，amax 颗粒开始沉降后，颗粒开始沉降后

9、，u Fd；u ut 时，时，a=0。等速阶段中颗粒相对与流体的运动速度等速阶段中颗粒相对与流体的运动速度ut 称为沉降速度。称为沉降速度。当当a=0时，时，u=ut，代入（代入（a）式式沉降速度表达式沉降速度表达式12化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章阻力系数阻力系数 通通过过因因次次分分析析法法得得知知，值值是是颗颗粒粒与与流流体体相相对对运运动动时时的的雷诺数雷诺数Ret的函数。的函数。对于球形颗粒的曲线，按对于球形颗粒的曲线，按Ret值大致分为三个区：值大致分为三个区：a)滞滞流流区区或或托托斯斯克克斯斯(stokes)定定律律区区（10 4Ret1）斯托克斯公式斯托克斯公

10、式13化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章艾伦公式 c)滞流区或牛顿定律区（Nuton）（103Ret 2105）牛顿公式 b)过渡区或艾伦定律区（Allen）（1Ret75 m以上颗粒以上颗粒-用于除去用于除去510 m 颗粒颗粒20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

11、停留时间。为了增大停留时间。21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？22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

12、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Vs23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

13、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。24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的计算降尘室的计算 降尘室的计算降尘室的计算 设计型设计型操作型操作型已已知知气气体体处处理理量量和和除除尘尘要要求求，求求降尘室的大小降尘室的大小 用用已已知知尺尺寸寸的的降降尘尘室室处处理理一一定定量量含含尘尘气气体体时时，计计算算可可以以完完全全除除掉掉的的最最小小颗颗粒粒的的尺尺寸寸，或或者者计计算算要要求求完完全全除除去去直直径径dp的的尘尘粒粒时时所所能能处处理的气体流量。理的气体流量。25化工原理化工原理电子教案电子教案/

14、第三章第三章 例例：拟拟采采用用降降尘尘室室除除去去常常压压炉炉气气中中的的球球形形尘尘粒粒。降降尘尘室室的的宽宽和和长长分分别别为为2m和和6m,气气体体处处理理量量为为1标标m3/s，炉炉气气温温度度为为427，相相应应的的密密度度=0.5kg/m3，粘粘度度=3.410-5Pa.s，固固体体密密度度S=400kg/m3操操作作条条件件下下，规规定定气气体体速速度度不不大大于于0.5m/s，试试求：求：1降尘室的总高度降尘室的总高度H，m；2理论上能完全分离下来的最小颗粒尺寸；理论上能完全分离下来的最小颗粒尺寸；3.粒径为粒径为40m的颗粒的回收百分率；的颗粒的回收百分率；4.欲欲使使粒粒

15、径径为为10m的的颗颗粒粒完完全全分分离离下下来来，需需在在降降降降尘尘室室内内设设置几层水平隔板？置几层水平隔板？26化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章解：解：1）降尘室的总高度）降尘室的总高度H2）理论上能完全出去的最小颗粒尺寸）理论上能完全出去的最小颗粒尺寸 用试差法由用试差法由ut求求dmin。假设沉降在斯托克斯区假设沉降在斯托克斯区 27化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章核算沉降流型核算沉降流型 原假设正确原假设正确 3、粒径为、粒径为40m的颗粒的回收百分率的颗粒的回收百分率粒径为粒径为40m的颗粒定在滞流区的颗粒定在滞流区，其沉降速度，其沉降速度 28化工

16、原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章气体通过降沉室的时间为：气体通过降沉室的时间为：直径为直径为40m的颗粒在的颗粒在12s内的沉降高度为：内的沉降高度为：假假设设颗颗粒粒在在降降尘尘室室入入口口处处的的炉炉气气中中是是均均匀匀分分布布的的，则则颗颗粒粒在在降降尘尘室室内内的的沉沉降降高高度度与与降降尘尘室室高高度度之之比比约约等等于于该该尺尺寸寸颗颗粒被分离下来的百分率粒被分离下来的百分率。直径为直径为40m的颗粒被回收的百分率为：的颗粒被回收的百分率为：29化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章4、水平隔板层数、水平隔板层数 由规定需要完全除去的由规定需要完全除去的最小粒径最

17、小粒径求沉降速度求沉降速度，再再由生产能力和底面积由生产能力和底面积求得多层降尘室的求得多层降尘室的水平隔板层数水平隔板层数。粒径为粒径为10m的颗粒的沉降必在滞流区，的颗粒的沉降必在滞流区，取33层 板间距为板间距为 30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31

18、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，

19、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32化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章离心沉降离心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

20、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：33化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章离心沉降离心沉降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34化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章离心沉降：离心沉降：依靠惯性离心力的作用而实现的沉降过程依靠惯性离心力的作用而实现的沉降过程 适于分离两相密度差较小，颗粒粒度较细的非均相物系。适于分离两相密度差较小，颗粒粒度较细的非均相物系。惯性离心力场与重力场的区别惯性离心力场与重力场的区别 重力场重力场离心力

21、场离心力场力场强度力场强度重力加速度重力加速度gut2/R 方向方向指向地心指向地心 沿旋转半径从中心指向外周沿旋转半径从中心指向外周 Fg=mg 作用力作用力 35化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章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

22、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。36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的性能旋风分离器的性能 旋风分离器性能的主要操作参数为旋风分离器性能的主要操作参数为气体处理量，气体处理量，分离效率和气体通过旋风分离器的压强降。分离效率和气体通过旋风分离器的压强降。1 1、气体处理量、气体处理量 旋旋风风分分离离器器的的处处理理量量由由入入口口的的气气速速决决定定，入入口口气气体体流流量量是是旋旋风风分离

23、器最主要的操作参数分离器最主要的操作参数。一般入口气速一般入口气速u ui i在在15152525m/sm/s。旋风分离器的处理量旋风分离器的处理量 37化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章2、临界粒径、临界粒径 判断旋风分离器判断旋风分离器分离效率高低的重要依据是临界粒径。分离效率高低的重要依据是临界粒径。临界粒径临界粒径：理理论论上上在在旋旋风风分分离离器器中中能能完完全全分分离离下下来来的的最最小小颗粒直径。颗粒直径。1）临界粒径的计算式临界粒径的计算式 a)进进入入旋旋风风分分离离器器的的气气流流严严格格按按照照螺螺旋旋形形路路线线作作等等速速运运动，且切线速度恒定，等于进口

24、气速动，且切线速度恒定，等于进口气速ut=ui；b)颗粒沉降过程中所穿过的气流厚度为进气口宽度颗粒沉降过程中所穿过的气流厚度为进气口宽度B表示表示c)颗粒在滞流情况下做自由沉降，径向速度可用颗粒在滞流情况下做自由沉降，径向速度可用 38化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章0.659m，则则在在规规定定的的气气量量下下不不能能达达到到规规定定的的分分离效率。离效率。倘倘若若直直径径D0.654m，则则在在规规定定的的气气量量下下，压压降降将将超超出出允允许许的范围。的范围。56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

25、、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57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。58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

26、、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59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、金金属丝等编织成的滤布。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。60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

27、滤饼。空隙结构易变形的滤饼为可压缩滤饼。61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

28、末、活性 炭、石棉。炭、石棉。62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 A63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

29、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64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

30、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A65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？66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

31、（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）67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68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

32、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）pu69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70化工

33、原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章例例：过过滤滤一一种种固固体体颗颗体体积积分分数数为为0.1的的悬悬浮浮液液,滤滤饼饼含含水水的的体体积积 分分 数数 为为 0.5,颗颗 粒粒 不不 可可 压压 缩缩,经经 实实 验验 测测 定定 滤滤 饼饼 比比 阻阻 为为1.31011m-2,水水 的的 粘粘 度度 为为 1.010-3Pa.s。在在 压压 强强 差差 恒恒 为为9.8104Pa的条件下过滤的条件下过滤,假设滤布阻力可以忽略假设滤布阻力可以忽略,试求：试求：1）每）每m2过滤面积上获得过滤面积上获得1.5m3滤液所需的过滤时间。滤液所需的过滤时间。2）如将此过滤时间延长一倍）如将

34、此过滤时间延长一倍,可再得滤液多少？可再得滤液多少？解：解：1）过滤时间）过滤时间71化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章滤布阻力可忽略滤布阻力可忽略 2)求过滤时间加倍时的滤液量求过滤时间加倍时的滤液量72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73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

35、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？74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?75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 76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

36、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77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

37、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。78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79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：

38、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：80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 81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

39、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。82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83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

40、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84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

41、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）85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 86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

42、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

43、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。87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）88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，

44、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？89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作业：作业：返回目录返回目录90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

45、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。返回目录返回目录91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 u092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

46、，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93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：94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：

47、流化床的机械能衡算：95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96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97化工原理化工原理电子教案电子

48、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：98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99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：100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101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：102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103化工原理化工原理电子教案电子教案/第三章第三章第三版第第三版第1818次印刷的教材更正次印刷的教材更正v习题习题3-4答案：答案：52.5改为改为81.5104