大学课件-化工原理-第3章过滤2.ppt

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1、1 沉降（单元操作） (1)重力沉降, 球形颗粒的自由沉降速度,层流区:,过渡区:,湍流区:,小结,计算方法：试差法 或 判据法 (避免试差), 非球形颗粒的沉降速度 处理方法：可先假定为颗粒球形，然后校正。, 不均匀颗粒的沉降速度, 影响沉降速度的其它因素 颗粒浓度对沉降速度的影响, 流体表观物性的影响, 颗粒分离(沉降)条件, 生产能力 (可处理的尘气体积流量q V),说明：生产能力由底面积、沉降速度决定， 与降尘室高度无关,2 重力沉降设备,(1) 降尘室 结构及工作原理,3 离心沉降,离心沉降速度 离心沉降速度ur：随颗粒旋转半径 r 变化,(2) 衡量离心分离性能的指标 离心分离因素

2、,KC越大，分离效能越高,层流Stokes 区,4 离心沉降设备 (1) 旋风分离器 结构和工作原理 (标准型),生产能力的影响因素: 气体种类、圆柱筒直径D、进口气速,(2) 旋风分离器的性能参数 临界粒径dc：能够分离出的最小颗粒直径。,分离效率： （1）总效率 （2）分级效率,分割粒径 d50,旋风分离器的阻力 是旋风分离器的经济指标,(1)常见旋风分离器的形式 1）进口方式 切向进口：切向进口方式结构简单，较常用。 螺旋面进口：结构复杂，设计制造不方便。 蜗壳形进口：结构简单，减小阻力。,2）常用型式 标准型、CLT/A型、CLP型、扩散式等,(1) 床层的简化模型 1）床层孔道平行，

3、孔道长度与床层高度成正比； 2）孔道内表面积 = 颗粒的全部外表面积； 3）孔道体积等于床层中的空隙体积；,5流体通过固定床的流动,虚拟细管的当量直径：,以1m3床层为基准，,(2) 流体流过固定床的阻力 层流,2、 湍流 范宁公式变形：,适用：高度湍流，摩擦系数为常数,湍流,层流,适用：高度湍流，摩擦系数为常数,欧根(Ergun)方程 将以上两方程叠加得到, 优点：适应于各种流型,欧根方程的其它形式,层流,湍流,3.6 过滤,分离物系 : 液- 固非均相混合物（悬浮液） (1) 工业过滤方式: 深层、滤饼过滤,过滤介质,“架桥”现象,(2) 过滤介质 要求：具有多孔性，足够的机械强度。 丝织

4、物品：棉、麻、合纤、金属网(滤布、滤纸) 多孔性固体介质：多孔塑料 堆积介质：砂、木炭、石棉粉等,(3) 过滤推动力 克服流体流动阻力，提高过滤速度。 推动力 : 重力、离心力、压力差,滤饼过滤中， 流体滤饼层(固定床)+过滤介质,(5) 助滤剂 目的：减小过滤阻力； 使用方法：预涂法、预混法 (6) 过滤过程特点 服从流体经过固定床的流动规律， 随过滤进行，床层厚度，过滤阻力,(4) 滤饼的压缩性 不可压缩滤饼： 可压缩滤饼：,推动力时，不变；阻力随厚度,推动力时，阻力。,衡算基准： (1) 滤饼中固体颗粒质量 =滤浆质量滤浆中固体颗粒质量分率x,设：获得单位体积滤液所形成滤饼体积 v,3.

5、6.2过滤过程的物料衡算,(2) 衡算滤饼质量,用途：测滤饼空隙率,3.6.3 过滤基本方程式 (1) 过滤速度与过滤速率 过滤速率： 过滤速度：,计算过滤阻力 计算前提：* 过滤可归为流体通过固定床的流动 * 过滤多处于层流区 1）滤饼层阻力,2）过滤介质(滤布)阻力 Le：滤布阻力折成滤饼阻力的折合厚度 （当量滤饼厚度）,3）过滤总阻力,(2) 过滤的基本方程式 滤饼厚度： 当量滤饼厚度：,(3) 滤饼比阻 r 及常数 k 1）滤饼比阻,反映：滤饼结构对过滤阻力的影响， 大小与滤饼特性常数 a、有关。,r与压差关系 不可压缩滤饼: 可压缩滤饼：,a、=常数，则 r 与p无关,r0：单位压差

6、下的滤饼比阻，与p无关 s ：压缩指数 不可压缩滤饼 s =0 可压缩滤饼 s0 (0.2-0.8),反映物料特性的常数 影响因素：滤液性质、滤浆浓度、滤饼性质,k与p无关,2）滤饼常数,计算内容（设计型） 已知：生产任务(滤液量V)，选定过滤面积A 求：所需过滤时间 过滤的操作方式 三种方式：恒压过滤：p一定，过滤阻力，u 恒速过滤：u 一定， 则需p 先恒速，后恒压组合操作。 明确：过滤过程-非稳态过程,3.6.4过滤计算,一、恒压过滤 过滤基本方程式,(2) 恒速过滤 特点：速度恒定，V均匀 ， 要求p 。,(3) 先恒速，后恒压过滤 分段计算（注意边界条件）,(4) 过滤常数的测定 测定数据： 实验条件：,同种悬浮液，恒定压差、恒定温度,1、实验测 K ， qe，e,问题：p 与过滤常数 K 的关系,不可压缩滤饼,可压缩滤饼：,不同压差下，测K，做图求 s，r0，,2、实验测 s ， r0,3-6-5 滤饼的洗涤 目的：回收滤饼中滤液，或除去滤饼中可溶性杂质 方法：恒压洗涤，压差为过滤的最终压差 特点：洗涤速率恒定（滤饼厚度不变，阻力恒定）,作业: P231 12 15,