第三章机械分离与固体流态化精选PPT.ppt
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1、第三章机械分离与固体第三章机械分离与固体流态化流态化1第1页,本讲稿共70页目录目录 第三节第三节 过滤过滤 一、概述一、概述二、过滤基本方程二、过滤基本方程三、过滤常数的测定三、过滤常数的测定四、滤饼洗涤四、滤饼洗涤五、过滤设备及过滤计算五、过滤设备及过滤计算习题课习题课第2页,本讲稿共70页目录目录 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、什么是流态化一、什么是流态化二、流化床的两种形态二、流化床的两种形态三、流化床的主要特性三、流化床的主要特性 小结小结第三版第18次印刷的教材更正第3页,本讲稿共70页第三章第三章 机械分离与固体流态化机械分离与固体流态化分
2、离分离 悬浮液-固-液混合物乳浊液-液-液混合物含尘气体-气-固混合物 含雾气体-气-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第4页,本讲稿共70页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 第5页,本讲稿共70页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
3、)。频率分布曲线频率分布曲线第6页,本讲稿共70页二、颗粒群的特性二、颗粒群的特性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第7页,本讲稿共70页三、筛分三、筛分泰勒(泰勒(Tyler)标
4、标准准筛筛-其其筛筛孔孔大小以每英寸大小以每英寸长长度度筛筛网上的孔数表网上的孔数表示,称示,称为为“目目”。例如。例如100目的目的筛筛即即指每英寸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。筛网用金属丝制成,孔类似正方形。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-底盘。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第8页,本讲稿共70页第二节第二节 沉降分离沉降分
5、离一、沉降原理1、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:等速段:浮力Fb 曳力FD质量力Fc颗粒在流体中沉降时受力-单个颗粒在无限流体 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 第9页,本讲稿共70页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 作业:第10页,本讲稿共70页1 1、自由沉降、自由沉降离心沉降速度对照重力场对照重力场v 离心加速度ar=2r=ut2/r不是常量v 沉降过程没
6、有匀速段,但在小颗粒沉降时,加速度很小,可近似作为匀速沉降处理颗粒受力: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:第11页,本讲稿共70页1 1、自由沉降、自由沉降Rer=dur/1或2 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第12页,本讲稿共70页2、实际沉降、实际沉降由于干扰作用,实际沉降速度小于由于干扰作用,实际沉降速度小于自由沉降速度。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
7、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。第13页,本讲稿共70页二、沉降设备二、沉降设备-用于除去75m以上颗粒-用于除去510m 颗粒第14页,本讲稿共70页1 1重力沉降设备重力沉降设备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除去。去。思考思考1:为什么气体进入降尘室为什么气体进入降尘室后,流通截面积要扩大?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:除尘原理:除尘原理:为了增大停留时间。为了增大停留时间。第15页,本讲稿共70页降尘室降尘室思考3:要想使某一粒度的颗
8、粒在降尘室中被100%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,必须满除去的最小颗粒,必须满足什么条件?足什么条件?思考思考4:粒径比粒径比dmin小的颗粒,被小的颗粒,被除去的百分数如何计算?除去的百分数如何计算?第16页,本讲稿共70页降尘室降尘室思考2:为什么降尘室要做成扁平的?可见,降尘室最大处理量与底面积、沉降速度有关,而与降尘室高度无关。故降尘室多做成扁平的。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
9、易扬扬起起灰灰尘尘的的,可可取取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Vs第17页,本讲稿共70页降尘室降尘室降尘室优、缺点v结构简单,v设备庞大、效率低v只适用于分离粗颗粒(直径75m以上),或作为预分离设备。作业:第18页,本讲稿共70页增稠器(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:除尘原理:用于分离出液-固混合物与降尘室一样,沉与降尘室一样,沉降槽的生产能力是降槽的生产能力是由截面积来保证的,由截面积来保证的,与其高度无关。故与其高度无关。故沉降槽多为扁平状。沉降槽多为扁平状。与降尘室相同与降尘室相同第19页,本
10、讲稿共70页增稠器(沉降槽)增稠器(沉降槽)u属于干扰沉降u愈往下沉降速度愈慢-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;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,通常要由实验决定。u因固-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100 m以上,高度却都在几米以内。特点:请点击观看动画第20页,本讲稿共70页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:除尘原理:含
11、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,接近底,按螺旋形路线向器底旋转,接近底部后转而向上,成为气芯,然后从顶部的部后转而向上,成为气芯,然后从顶部的中央排气管排出。气流中所夹带的尘粒在中央排气管排出。气流中所夹带的尘粒在随气流旋转的过程中逐渐趋向器壁,碰到随气流旋转的过程中逐渐趋向器壁,碰到器壁后落下,自锥形底落入灰斗(未绘出)。器壁后落下,自锥形底落入灰斗(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。第21页,本讲稿共70页旋风分离器旋风分离器 能够从分离器内100%分离出来的最小颗粒的直径,用dc表示。
12、其满足:几点假设:v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临界粒径第22页,本讲稿共70页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也愈大。也愈大。思考:思考:从上式可见,气体
13、从上式可见,气体 ,入口,入口B ,气旋圈数,气旋圈数N ,进,进口气速口气速ui ,临界粒径越小,临界粒径越小,why?第23页,本讲稿共70页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:小好,一般在小好,一般在500500 2000Pa2000Pa左右左右第24页,本讲稿共70页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。请点击观看动画结构:返回目录第25页,本讲稿共70页第三节第三节 过滤过滤 一、概述深层过滤 这种过滤是在过滤介质内部进行的,介质表面无滤饼形成。过滤用的介质为粒状床层或素烧(不上釉的)陶瓷
14、筒或板。此法适用于从液体中除去很小量的固体微粒,例如饮用水的净化。第26页,本讲稿共70页一、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 滤饼过滤第27页,本讲稿共70页一、概述一、概述滤浆滤饼过滤介质滤液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、金金属属丝等编织成的滤布。丝等编织成的滤布。过滤介质:多孔性介质、耐腐蚀、耐热并具有足够的机械强度。第28页,本讲稿共70页一、概述一、概述滤浆滤饼过滤介质滤液滤饼过滤滤饼的压缩性:空隙结构易变形的滤饼为可压缩滤饼。第29页,本讲稿共70页一、概述一、概述
15、滤浆滤饼过滤介质滤液滤饼过滤 使使用用时时,可可预预涂涂,也也可可以以混混入入待待滤的滤浆中一起过滤。滤的滤浆中一起过滤。助滤剂能形成结构疏松、而且几乎助滤剂能形成结构疏松、而且几乎是不可压缩的滤饼。可改善原滤饼的可是不可压缩的滤饼。可改善原滤饼的可压缩性和过于致密的缺点。压缩性和过于致密的缺点。助滤剂:-是颗粒细小、粒度分布范围较窄、坚硬而悬浮性好 的颗粒状或纤维固体,如硅藻土、纤维粉末、活性 炭、石棉。第30页,本讲稿共70页二、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,单位时间内通过单单位时间内通过单位过滤面积的滤液体积位过滤面积的滤
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