化工原理分离PPT讲稿.ppt

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1、化工原理分离第1页，共49页，编辑于2022年，星期五混合颗粒大小的分布混合颗粒大小的分布 质量分率质量分率颗粒直径（平均）曲线颗粒直径（平均）曲线 频率分布频率分布 di ai 累计分布累计分布 di ai 颗粒的平均大小颗粒的平均大小 长度平均直径长度平均直径算术平均数算术平均数 dLm ；表面积平均直径表面积平均直径 dAm 体积平均直径体积平均直径 dVm ；体积表面积平均直径体积表面积平均直径 dVAm 非球形颗粒非球形颗粒 当量直径法当量直径法 （某个特性相当）（体积）（某个特性相当）（体积）形状因数法形状因数法 球形度球形度 表面积之比表面积之比 球球/颗颗 1 13.1.2 3

2、.1.2 筛筛 操作原理操作原理 筛分：筛分：筛过物筛过物 筛留物筛留物 往复、转动或振动往复、转动或振动 设备：设备：平板筛平板筛 滚筒筛滚筒筛 有效性与生产能力有效性与生产能力 分割直径分割直径dc 有效性：有效性：dc 截留率截留率 1 生产能力生产能力 kg/m2.h m=k dc第2页，共49页，编辑于2022年，星期五标准筛机 振动筛滚动筛第3页，共49页，编辑于2022年，星期五3.2 重力沉降重力沉降 密度差大小密度差大小 重力差异重力差异 重力重力大颗粒大颗粒 离心力离心力小粒小粒3.2.1 3.2.1 沉降速度沉降速度 球形颗粒的自由沉降球形颗粒的自由沉降重力沉降重力沉降

3、P143 重力重力 Fg 浮力浮力Fb 阻力阻力 Fd 加速阶段加速阶段 a 0 FF 0 匀速阶段匀速阶段 a=0 F=F=0 u t 沉降速度沉降速度 =f(Re=du ut t/)层流区层流区 Rep0.3(200000 =0.1=0.1 第5页，共49页，编辑于2022年，星期五沉降速度计算沉降速度计算 试差：试差：用公式用公式 ut Re p 校对范围校对范围 例例 1 分级沉降分级沉降 完全分离完全分离 层流层流n=1/2,湍流湍流n=1,过渡过渡n=1/1.6 漂走漂走 前前 后部后部 实际沉降实际沉降 干扰干扰 公式应用公式应用：静止流体静止流体 运动流体运动流体 逆向逆向 同

4、向同向3.2.2 3.2.2 降尘室降尘室 P146 图图3-16降尘室降尘室.swf工作原理工作原理：扩大扩大 u ut t t=H/=H/ut =L/u=L/u Vs=b H u=b L ut t t Vs=Vs=ut A A0 0 层流层流 例例 2第6页，共49页，编辑于2022年，星期五重力沉降重力沉降重力重力Fg阻力阻力Fd浮力浮力FbutLHuut宽度宽度b第7页，共49页，编辑于2022年，星期五教案教案1010例例1 1颗粒大小测定颗粒大小测定 已测得密度为已测得密度为p p=1630kg/m=1630kg/m3 3的塑料珠在的塑料珠在2020的的CClCCl4 4液体中的沉

5、降速液体中的沉降速度为度为1.701.70 1010-3-3m/sm/s，2020时时CClCCl4 4的密度的密度=1590 kg/m=1590 kg/m3 3，黏度黏度=1.03=1.03 1010-3 3Pa.sPa.s，求此塑料珠的直径求此塑料珠的直径.解：设小珠沉降在斯托克斯定律区，解：设小珠沉降在斯托克斯定律区，按按 u ut t=gd=gdp p2 2(p p-)/18/18 可得可得d dp p=(18=(18 u ut t)/g()/g(p p-)1/21/2 =（1818 1.701.70 1010-3-3 1.031.03 1010-3-3)/9.81)/9.81(163

6、0-1590)(1630-1590)1/21/2 =2.83=2.83 1010-4-4m m 校核校核Re ReRe Rep p=d=dp p u ut t/=2.83 =2.83 1010-4-4 1.701.70 1010-3-3 1590/1.031590/1.03 1010-3-3=0.7442=0.7442 计算有效，小珠直径约为计算有效，小珠直径约为0.2830.283mm mm。第8页，共49页，编辑于2022年，星期五教案教案1010例例2 2降尘室空气处理能力的计算降尘室空气处理能力的计算 现有一底面积为现有一底面积为2 2m m2 2的降尘室，用于处理的降尘室，用于处理2

7、020的常压含尘空气，尘粒密的常压含尘空气，尘粒密度为度为1800 1800 kg/mkg/m3 3，现需将直径为现需将直径为2525 m m以上的颗粒全部除去，试求：（以上的颗粒全部除去，试求：（1 1）该降）该降尘室的含尘气体处理能力尘室的含尘气体处理能力,m m3 3/s/s；（；（2 2）若在该降尘室中均匀设置若在该降尘室中均匀设置9 9块水平隔板，块水平隔板，则含尘气体的处理能力为多少则含尘气体的处理能力为多少m m3 3/s/s？解：解：(1)(1)据题意，由附录查得据题意，由附录查得2020常压空气常压空气=1.2=1.2 kg/m kg/m3 3,=1.81=1.81 1010

8、-5-5Pa.sPa.s 设设100%100%除去的最小颗粒沉降处于斯托克斯定律区，则其沉降速度为除去的最小颗粒沉降处于斯托克斯定律区，则其沉降速度为 u ut t=gd=gdminmin2 2(p p-)/18/18 =(25 =(25 1010-6-6)2 2(1800-1.2)(1800-1.2)9.81/189.81/18 1.811.81 1010-5-5=0.034m/s=0.034m/s 验验ReRep p=d=dpminpmin u ut t/=25=25 1010-6-6 0.034 0.034 1.2/1.811.2/1.81 1010-5-5=0.0562=0.0562原

9、假设成立，气体处理量为原假设成立，气体处理量为 V Vs s=A=A底底u ut t=2=2 0.034=0.068 m0.034=0.068 m3 3/s/s(2)(2)当均匀设置当均匀设置n n块水平隔板时，实际降尘面积块水平隔板时，实际降尘面积(n+1)An+1)A底底，所以气体处理，所以气体处理 量为量为 V Vs s=(n+1)A=(n+1)A底底u ut t=10=10 2 2 0.034=0.68 m0.034=0.68 m3 3/s/s。第9页，共49页，编辑于2022年，星期五3.2.3 3.2.3 悬浮液沉聚悬浮液沉聚 P148 图图3-18干扰原因：干扰原因：1.附近颗粒

10、干扰附近颗粒干扰 u Fd 2.有效密度、粘度有效密度、粘度 3.大小颗粒间互曳，壁面效应大小颗粒间互曳，壁面效应 P145过程：过程：清液区清液区 等浓区等浓区 变浓区变浓区 沉聚区沉聚区 四层四层 清液与沉聚区两层清液与沉聚区两层设备：设备：沉降槽（池、桶）沉降槽（池、桶）清液区清液区等浓区等浓区变浓区变浓区沉聚区沉聚区悬浮液悬浮液清液清液泥浆泥浆第10页，共49页，编辑于2022年，星期五沉降槽沉降槽第11页，共49页，编辑于2022年，星期五3.3 离心沉降离心沉降惯性离心力惯性离心力旋转旋转 P149 Fg=m g 固定固定 向下向下 uT F c d ,r F c 沉降速度沉降速度

11、浮力浮力向心力向心力 重力重力离心力离心力 阻力阻力阻力阻力 ur ut 力平衡力平衡 ur不恒定，不恒定，ut恒定恒定,ur为径向分量为径向分量,合成合成,ur 与与 ut、uT 螺旋形轨迹螺旋形轨迹 层流时层流时 分离因数分离因数第12页，共49页，编辑于2022年，星期五离心沉降离心沉降离心力离心力FcuruT向心力向心力Fb阻力阻力Fdr轨迹轨迹离心沉降速度离心沉降速度圆周速度圆周速度重力第13页，共49页，编辑于2022年，星期五旋风分离器的操作原理旋风分离器的操作原理（气固）（气固）P150 图图3-20 设备不动设备不动 ui uT 旋风分离旋风分离.swf 圆锥形圆锥形 切向进

12、入切向进入 螺旋形螺旋形 除尘区：外旋除尘区：外旋l流流 内旋流内旋流 双层螺旋形双层螺旋形 ui 15 20 m/s d=5mm性能性能 P150 临界粒径临界粒径 最小完全分离直径最小完全分离直径 假设假设1.1.进口进口ui 等速等速(=圆周圆周uT);2.沉降距离沉降距离 B;3.层流层流.沉降时间沉降时间 停留时间停留时间 D B dc 并联并联 Ne=0.5 Ne=0.5 3.0 标标5 第14页，共49页，编辑于2022年，星期五旋风分离器旋风分离器第15页，共49页，编辑于2022年，星期五旋风分离器旋风分离器Bui颗粒颗粒含尘气体含尘气体去尘气体去尘气体外旋外旋内旋内旋h第1

13、6页，共49页，编辑于2022年，星期五分离效率分离效率 P151 总总 粒级粒级 pi pi di/dc 粒级效率曲线粒级效率曲线 P152 图图3-21 理论理论 di/dc1 p p=1 实际相交有交界区实际相交有交界区 吹起吹起 di/dc1 p p=0 近壁近壁 聚结聚结 0 0=x xi i pi pi x xi i 质量分率质量分率压降压降 摩擦阻力摩擦阻力 局部阻力局部阻力 动能损失动能损失压降压降P152 c c=8.0 30200 mmH2O 例例 3第17页，共49页，编辑于2022年，星期五教案教案1010例例3 3旋风分离器计算旋风分离器计算气流中所含尘粒的密度气流中

14、所含尘粒的密度p p=2000 kg/m=2000 kg/m3 3，气体的流量为气体的流量为55005500标准标准 m m3 3/h,h,温度温度t=500 t=500,=0.43 kg/m=0.43 kg/m3 3，黏度黏度=3.6=3.6 1010-5-5Pa.sPa.s，拟采用标准型旋风拟采用标准型旋风分离器进行除尘，要求分离效率不低于分离器进行除尘，要求分离效率不低于90%90%，且知相应的临界粒径不大于，且知相应的临界粒径不大于1010 m m；要求压强降不超过要求压强降不超过700700PaPa，试决定旋风分离器的尺寸与个数。试决定旋风分离器的尺寸与个数。解：已知标准型旋风分离器

15、的阻力系数解：已知标准型旋风分离器的阻力系数cc=8.0=8.0，规定的允许规定的允许压强降为：压强降为：pf=c(c(ui 2/2)=700Pa700Pa 可知可知ui=2pf/cc1/2=2 700700/8.0 0.430.43 1/2=20.2m/s又知按照要求的分离效率，临界粒径不大于又知按照要求的分离效率，临界粒径不大于1010 m m，故取临界粒径故取临界粒径dc=1010 m mdc=9 B/(B/(NeNe ui p p)=1010 1010-6-6m m，Ne=5 Ne=5，ui=20.2m/s则则B=B=NeNeuip p dc2 2/9=5 5 20002000 20.

16、220.2(10(10 1010-6-6)2 2/9(3.6(3.6 1010-5-5)=0.196m)=0.196m旋风分离器的直径旋风分离器的直径:D=4B=4D=4B=4 0.196=0.78 m0.196=0.78 m进气管截面积为：进气管截面积为：hB=(D/2)hB=(D/2)(D/4)=D(D/4)=D2 2/8=(0.78)/8=(0.78)2 2/8=0.076m/8=0.076m2 2Nm3标准立方米D=4B(进口直径)第18页，共49页，编辑于2022年，星期五每个旋风分离器的气体处理量为每个旋风分离器的气体处理量为 ：V Vs s=(hB)u=(hB)ui i=0.07

17、6=0.076 20.2=1.535m20.2=1.535m3 3/s/s含尘气体在操作条件下的总流量为：含尘气体在操作条件下的总流量为：V Vs s=(5500/3600)=(5500/3600)(273+500)/273=4.32 m(273+500)/273=4.32 m3 3/s/s 所需旋风分离器的台数为：所需旋风分离器的台数为：n=Vn=Vs s/V/Vs s=4.32/1.535=2.8=4.32/1.535=2.8台台表明：为满足规定的气体处理量，压强降及分离效率三项表明：为满足规定的气体处理量，压强降及分离效率三项指标，需要直径不大于的标准型旋风分离器至少三台。为指标，需要直

18、径不大于的标准型旋风分离器至少三台。为便于安排，决定采用四台并联便于安排，决定采用四台并联;以下按四台并联方案进行计算：以下按四台并联方案进行计算：每台的气体处理量为：每台的气体处理量为：V Vs s=V=Vs s/4=1.08/4=1.08 m m3 3/s/s为保证指定的分离效率，临界粒径仍取为为保证指定的分离效率，临界粒径仍取为1010 m m；重复上述重复上述方法确定分离器直径，方法确定分离器直径，dc=9 B/(B/(NeNe ui p p)B=D/4,B=D/4,ui=V=Vs s/hB=8 V/hB=8 Vs s/D/D2 2则则 D=(32D=(32NeNes s V Vs s

19、dc2 2)/9 1/31/3=32=32 5 5 20002000 1.081.08(10(10 1010-6-6)2 2/9/9 3.63.6 1010-5-5 1/31/3=0.695m=0.695m核算压强降：核算压强降：ui=8 V8 Vs s/D/D2 2=8=8 1.08/1.08/（0.6950.695）2 2=17.9 m/s=17.9 m/s第19页，共49页，编辑于2022年，星期五pf=c(c(ui 2/2)=8.0 0.430.43(17.9)(17.9)2 2/2=550Pa700Pa;/2=550Pa700Pa;或者以维持指定的最大允许压强降数值为前提，求得每台分

20、或者以维持指定的最大允许压强降数值为前提，求得每台分离器的最小直径，当离器的最小直径，当pf=700Pa700Pa时，进口气速应为时，进口气速应为20.2m/s，则进口截面积为：则进口截面积为：hB=hB=D D2 2/8=/8=V Vs s/ui=1.08/20.2=0.0535m=1.08/20.2=0.0535m2 2,D=(8D=(8 0.0535)0.0535)1/21/2=0.654m=0.654m核算临界直径：核算临界直径：dc=9(D/4)/(D/4)/NeNe(8 V8 Vs s/D/D2 2)s s =9DD3 3/(32/(32NeNes s V Vs s)1/21/2=

21、9.1 1010-6-6 m=9.1 m=9.1 m10m10 m m 临界直径小于临界直径小于1010 m m，分离效率必能满足要求。这表明：采分离效率必能满足要求。这表明：采用四台并联，只要旋风分离器直径在用四台并联，只要旋风分离器直径在0.6540.6950.6540.695m m之间即能之间即能满足本本题要求。满足本本题要求。第20页，共49页，编辑于2022年，星期五结构形式与选用结构形式与选用 CLG CLT CLT/A CLP/A.B 进气方式等进气方式等 细而长细而长 先定型式先定型式 再定尺寸与个数再定尺寸与个数 依据依据 Vs or or dc pf 要知粒级效率与粒度分布

22、要知粒级效率与粒度分布 多台并联多台并联 窜流窜流/灰灰 均匀分布均匀分布旋液分离器旋液分离器（液（液 固）（液液）固）（液液）底流（含液）底流（含液）溢流溢流 空气芯空气芯 增稠增稠 分级分级调流速调流速 互不相溶分液互不相溶分液 不能完全分开液固不能完全分开液固 ui=10m/s第21页，共49页，编辑于2022年，星期五3.4 3.4 离心机分离离心机分离 P153P153离心机离心机.swfswf 三足式离心机三足式离心机.swfswf概念概念:液态非均相混合物分离液态非均相混合物分离,液液固固 液液液（轻、重不溶）液（轻、重不溶）设备转动：设备转动：高速旋转转鼓高速旋转转鼓 r n

23、n 则则 Fr r 太大，机械强度要求高太大，机械强度要求高 设备固定时设备固定时 u T 一定时一定时 r 则则 Fr ；r 或或 n n 则则Fr 分类及结构分类及结构 间歇、连续间歇、连续/立式立式 卧式卧式 /过滤式、沉降式（液过滤式、沉降式（液-固），固），分离式（分离式（液液-液液）管式管式碟片式碟片式螺旋式螺旋式 常速常速 Kc 50000第22页，共49页，编辑于2022年，星期五 三足离心机三足离心机第23页，共49页，编辑于2022年，星期五碟片沉降自动出渣卧式螺旋卸料第24页，共49页，编辑于2022年，星期五普通 管式 超速第25页，共49页，编辑于2022年，星期五卧

24、式刮刀第26页，共49页，编辑于2022年，星期五滤滤 液液过滤介质过滤介质滤浆滤浆滤饼滤饼3.5 3.5 过滤过滤过滤示意图过滤示意图滤浆滤浆第27页，共49页，编辑于2022年，星期五3.5.1 3.5.1 过滤操作的基本概念过滤操作的基本概念 P126 P126 图图3-13-1 多孔介质处理悬浮液（滤浆）多孔介质处理悬浮液（滤浆）外力（重力，压力差，离心力等）外力（重力，压力差，离心力等）滤液与滤饼（滤渣）滤液与滤饼（滤渣）固液分离固液分离分类：饼层过滤（分类：饼层过滤（1 1含固量）；含固量）；滤饼过滤滤饼过滤.swfswf 深层过滤深层过滤-介质床层内部介质床层内部 0.10.1含

25、固量含固量 水厂水厂深层过滤深层过滤.swfswf 过滤介质：要求过滤介质：要求 多孔多孔 阻力小阻力小 截留率高截留率高 机械强度好机械强度好 饼支承物饼支承物 支承作用支承作用 滤布滤布 粒状介质粒状介质 多孔固体介质多孔固体介质 滤饼：固定底层滤饼：固定底层 厚度厚度 阻力阻力 空隙率空隙率 pp 可可压缩性，压缩性，p p 不变不可压缩不变不可压缩,单位厚度阻力恒定单位厚度阻力恒定 助滤剂：可压缩性饼添加助滤剂：可压缩性饼添加 支撑支撑 渗透好渗透好 阻力小阻力小 不反应不反应 不溶解不溶解 不压缩不压缩 1、先涂先涂 2、加入悬浮液、加入悬浮液第28页，共49页，编辑于2022年，星

26、期五3.5.23.5.2设备设备 分分 间歇机：板框压滤机间歇机：板框压滤机板框压滤机板框压滤机.swfswf叶滤机叶滤机 P134-136P134-136图图3-53-5、8 8板框板框 叶滤叶滤第29页，共49页，编辑于2022年，星期五第30页，共49页，编辑于2022年，星期五 连续机：转筒真空过滤机连续机：转筒真空过滤机转鼓转鼓.swf 圆盘真空过滤机圆盘真空过滤机 P137P137图图3-13-12 2转鼓转鼓 圆盘圆盘操作步骤：操作步骤：间歇：装合间歇：装合 过滤、洗涤过滤、洗涤(横穿、置换）横穿、置换）、卸渣、整理卸渣、整理 连续：工作循环连续：工作循环 过滤、洗涤、卸渣过滤、

27、洗涤、卸渣第31页，共49页，编辑于2022年，星期五3.5.3 3.5.3 过滤的基本理论过滤的基本理论 P128P128过滤速度过滤速度 m3/m2.s 层流层流 式中：式中：L 厚度；厚度；l le e当量长度；当量长度；LL r 过滤阻力过滤阻力；r 比阻单位厚度滤饼的阻力，比阻单位厚度滤饼的阻力，r=pf/(u L)L)1/m2 含空隙率含空隙率、通道长与厚之比例通道长与厚之比例K K0 0、比表面积比表面积A A0 0,实测实测 pf u ,r u ,u ,L u 第32页，共49页，编辑于2022年，星期五基本方程式基本方程式 P128 速率公式变换速率公式变换 式中：式中：L=

28、C V/A L=C V/A C 单位单位m3饼饼/m3滤液滤液,式中：式中：r =r/m/kg,C=C kg/kg/m3,Ve e 过滤介质当量滤液体积，虚拟过滤介质当量滤液体积，虚拟 第33页，共49页，编辑于2022年，星期五 恒压恒压：p定定 L pf 则则u 恒速恒速：u 不变不变 pf p 恒压过滤方程式恒压过滤方程式 P131 p常数常数 r C 均为常数均为常数 则则 分离变量积分分离变量积分 Ve e (V+Ve e)，0 为过滤常数为过滤常数 p K K s s压缩压缩性指数，不可压缩性指数，不可压缩 s=0s=0 第34页，共49页，编辑于2022年，星期五如何测如何测?书

29、：书：实验实验作作 曲线曲线 实验测定实验测定K,Ve,e,e e ,改变改变p，测定各自的测定各自的K,再作再作lnK lnp曲线测定曲线测定r0,s P132 恒速过滤方程式恒速过滤方程式 P131 恒速时恒速时 为常数为常数,则则故可得方程故可得方程 假设假设K K不变（实际由于压不变（实际由于压 差增大，差增大，K K有变化）有变化）第35页，共49页，编辑于2022年，星期五过滤计算过滤计算 a 知知A、,求求 V ;b 知知V、,求求A 两者前提是已知方程及两者前提是已知方程及K 间歇机计算间歇机计算 P138 过滤过滤 洗涤洗涤 重装重装 操作周期：操作周期：C=F +w+R F

30、 方程计算方程计算，w 洗涤水量、洗涤速率计算，洗涤水量、洗涤速率计算，R可定可定 洗涤速率洗涤速率=最终过滤速率最终过滤速率 P133横穿（滤饼厚度是过滤的两倍，而面积只是横穿（滤饼厚度是过滤的两倍，而面积只是1/2）=1/4=1/4，置换置换 =1=1 最佳操作周期最佳操作周期 P143 第36页，共49页，编辑于2022年，星期五 不同不同 pp不同则需校不同则需校 例例 1、2 生产能力生产能力 m3/s(m3/h)连续机连续机 P139 操作周期操作周期 C=1/n =浸入角度浸入角度/360 /360 F F=C C 生产能力生产能力 e e =0 则则Ve e=0，n n Vh

31、，n太高太高 则饼薄，则饼薄，太高，太高，操作困难，操作困难，洗涤洗涤 吸干吸干 吹松吹松 例例 3第37页，共49页，编辑于2022年，星期五教案教案11 11 例例1 1叶滤机过滤面积的计算叶滤机过滤面积的计算过滤过程的计算过滤过程的计算 某固体粉末水悬浮液固含量的质量百分数某固体粉末水悬浮液固含量的质量百分数w=0.02w=0.02，温度为温度为2020，固体密，固体密度度s s=3200 kg/m=3200 kg/m3 3，已通过小试过滤实验测得滤饼的比阻已通过小试过滤实验测得滤饼的比阻r=1.82r=1.82 10101313m m-2-2，滤饼不可压缩，滤饼空隙率滤饼不可压缩，滤饼

32、空隙率=0.6=0.6，过滤介质阻力的当量滤液量过滤介质阻力的当量滤液量q qe e=0=0，现工艺要求每次过滤时间现工艺要求每次过滤时间3030minmin，每次处理悬浮液每次处理悬浮液8 8 m m3 3，选用操作压强选用操作压强p=0.12MPap=0.12MPa，若用叶滤机来完成此任务，则该叶滤机过滤面积为多大？若用叶滤机来完成此任务，则该叶滤机过滤面积为多大？解：由题意：解：由题意：=1800s,=1=1800s,=1 1010-3-3Pa.s,Pa.s,=1000=1000 kg/m kg/m3 3,悬浮液体积分数为悬浮液体积分数为=（w/w/s s）/（w/w/s s）+(1-w

33、)/+(1-w)/=(0.02/3200)/(0.02/3200)+(1-0.02)/1000=(0.02/3200)/(0.02/3200)+(1-0.02)/1000=6.34=6.34 1010-3-3固固m m3 3/m m3 3悬浮液悬浮液滤液滤液V=VV=V悬悬1-1-/(1-/(1-)=8)=8 1-6.341-6.34 1010-3-3/(1-0.6)=7.87 m/(1-0.6)=7.87 m3 3C=8C=8 /(1-(1-)V=1.61 V=1.61 1010-4-4 (c c m m3 3饼饼/m m3 3滤液）滤液）K=2p/rc=2K=2p/rc=2 0.120.1

34、2 10106 6/(1.82/(1.82 10101313 1.611.61 1010-4-4 1 1 1010-3-3)=8.28=8.28 1010-4-4m m2 2/s/s当当q qe e=0=0时，时，V Ve e=0=0 由由 V V2 2+2VV+2VVe e=KA=KA2 2得：得：A=V/(K A=V/(K)1/21/2=7.87/(8.28=7.87/(8.28 1010-4-4 1800)1800)1/21/2=6.45 m=6.45 m2 2 第38页，共49页，编辑于2022年，星期五教案教案11 11 例例2 2板框压滤机的生产能力计算板框压滤机的生产能力计算 拟

35、用一台板框压滤机过滤悬浮液拟用一台板框压滤机过滤悬浮液CaCOCaCO3 3，CaCOCaCO3 3密度为密度为29302930kg/mkg/m3 3，含固量质量分率含固量质量分率w w=0.023=0.023，滤框的容渣体积为滤框的容渣体积为450450 450450 2525mmmm，有有4040个滤框，过滤温度个滤框，过滤温度2525，p=3p=3 10105 5PaPa，待滤框充满后在同样压差下用清待滤框充满后在同样压差下用清水横穿洗涤滤饼，洗涤水量为滤液体积的水横穿洗涤滤饼，洗涤水量为滤液体积的1/101/10，已知每，已知每m m3 3滤液可形成滤液可形成0.025 0.025 m

36、 m3 3的滤饼，试求：（的滤饼，试求：（1 1）过滤时间）过滤时间F F ；（；（2 2）洗涤时间洗涤时间w w；（3 3）压滤机的生产能力（设辅助时间为压滤机的生产能力（设辅助时间为6060minmin）。）。已知已知q qe e=0.0268,=0.0268,=0.894=0.894 1010-3-3 Pa.s Pa.s K=7.45 K=7.45 1010-5-5 m m-2-2/s/s解：此例属操作型问题解：此例属操作型问题 (1)(1)计算滤框中充满滤饼所经历的过滤时间计算滤框中充满滤饼所经历的过滤时间F F 框内滤饼总体积框内滤饼总体积 40 40 0.450.452 2 0.0

37、25=0.203 0.025=0.203 m m3 3滤液量滤液量 V=0.203/0.025=8.1 mV=0.203/0.025=8.1 m3 3 过滤面积过滤面积A=40A=40 0.450.452 2 2=16.2m2=16.2m2 2q=V/A=8.1/16.2=0.5 mq=V/A=8.1/16.2=0.5 m3 3/m/m2 2第39页，共49页，编辑于2022年，星期五过滤时间过滤时间F F=(q=(q2 2+2qq+2qqe e)/K=(0.5)/K=(0.52 2+2+2 0.50.5 0.0268)/7.450.0268)/7.45 1010-5-5=3720s=3720

38、s（2 2）洗涤时间洗涤时间 w w；横穿洗涤（横穿洗涤（dV/ddV/d）w w=1/4=1/4（dV/ddV/d）F F =1/8 =1/8 KAKA2 2/(V+V/(V+Ve e)=2.864)=2.864 1010-4-4 m m3 3/s/s V Vw w=0.1V=0.1=0.1V=0.1 8.1=0.81 m8.1=0.81 m3 3 故故w w=V=Vw w/（dq/ddq/d）w w=0.81/2.864=0.81/2.864 1010-4-4=2830s=2830s （3 3）生产能力生产能力Q Q Q=V/(Q=V/(F F+w w+R R)=8.1/(3720+283

39、0+3600)=8.1/(3720+2830+3600)=7.98 =7.98 1010-4-4 m m3 3/s=2.87 m/s=2.87 m3 3/h./h.第40页，共49页，编辑于2022年，星期五教案教案11 11 例例3 3连续机的计算连续机的计算密度为密度为1116 1116 kg/mkg/m3 3的某种悬浮液于的某种悬浮液于5330053300PaPa的真空度下用小型转筒真空过滤机的真空度下用小型转筒真空过滤机作试验，测得过滤常数作试验，测得过滤常数K=5.15K=5.15 1010-6-6 m m2 2/s/s，每送出每送出1 1m m3 3滤液所得的滤饼中滤液所得的滤饼中

40、含有固相含有固相594594kgkg，固相密度为固相密度为15001500kg/mkg/m3 3，液相为水。现用一直径液相为水。现用一直径1.751.75m m，长长0.980.98m m的转筒真空过滤机进行生产操作，维持与试验时相同的真空度，转速的转筒真空过滤机进行生产操作，维持与试验时相同的真空度，转速为为1 1r/minr/min，浸没角度为浸没角度为125.5125.50 0，且知滤布阻力可忽略，滤饼不可压缩，且知滤布阻力可忽略，滤饼不可压缩，求：（求：（1 1）过滤机的生产能力）过滤机的生产能力Q Q；（；（2 2）转筒表面的滤饼厚度转筒表面的滤饼厚度 L.L.解：（解：（1 1）生

41、产能力）生产能力Q Q 转筒过滤面积转筒过滤面积 A=DL=A=DL=1.751.75 0.98=5.39 m0.98=5.39 m2 2 转筒的浸没度转筒的浸没度 =125.5/360=0.349,=125.5/360=0.349,每分钟转速为每分钟转速为1 1次，次，n=1/60,n=1/60,过滤常数过滤常数K=5.15K=5.15 1010-6-6 m m2 2/s/s，将数据代入将数据代入 V Vh h=3600A(Kn)=3600A(Kn)1/21/2 =3600=3600 5.395.39(5.15(5.15 1010-6-6 0.3490.349 1/60)1/60)1/2 1

42、/2=3.36 m=3.36 m3 3/h./h.（2 2）滤饼厚度滤饼厚度 L L 应先物料衡算，求出饼应先物料衡算，求出饼/滤液滤液 体积比，体积比，以以1 1 m m3 3悬浮液为准，设其中固相质量分率为悬浮液为准，设其中固相质量分率为x,x,第41页，共49页，编辑于2022年，星期五则则 1116 1116x/1500+1116(1-x)/1000=1 x/1500+1116(1-x)/1000=1 x=0.312 x=0.312，故知，故知，1 1 m m3 3悬浮液中的固相质量悬浮液中的固相质量=1116=1116 0.312=3480.312=348kg,kg,1 m 1 m3

43、 3悬浮液所得滤液体积悬浮液所得滤液体积=348/594=0.586=348/594=0.586 m m3 3,1 m 1 m3 3悬浮液所得滤饼体积悬浮液所得滤饼体积=1-0.586=0.414=1-0.586=0.414 m m3 3 于是，饼液体积比于是，饼液体积比c=0.414/0.586=0.706c=0.414/0.586=0.706饼饼m m3 3/滤液滤液m m3 3 转筒每转一周所得滤液量应为转筒每转一周所得滤液量应为 V=VV=Vh hc c/3600=3.36/3600=3.36 60/3600=0.056 m60/3600=0.056 m3 3 则相应的滤饼体积为则相应

44、的滤饼体积为 V Vc c=cV=0.706=cV=0.706 0.056=0.0394 m0.056=0.0394 m3 3 故知滤饼厚度为故知滤饼厚度为L=VL=Vc c/A=0.0394/5.39=0.0073m=7.3mm/A=0.0394/5.39=0.0073m=7.3mm第42页，共49页，编辑于2022年，星期五机械分离重点：过滤原理过滤原理 P126过滤基本方程过滤基本方程 P135过滤常数过滤常数K与与pp、的关系的关系 P130恒压过滤恒压过滤、恒速过滤、过滤常数测定方法、恒速过滤、过滤常数测定方法 P131横穿、置换洗涤速率、洗涤时间横穿、置换洗涤速率、洗涤时间 P13

45、3过滤设备过滤设备 P134操作周期与生产能力、计算例题操作周期与生产能力、计算例题 P138沉降速度计算公式的推导沉降速度计算公式的推导P144、自由与离心沉降、自由与离心沉降、Kc的含义的含义 P149沉降分区及公式沉降分区及公式 P145沉降影响因素沉降影响因素 P145设备及计算设备及计算 P146旋风分离器的性能旋风分离器的性能dc c P151 ppf f P152 P151离心机离心机 P153第43页，共49页，编辑于2022年，星期五分离习题课分离习题课1 1、用双锥分级器对方铅矿与石英两种粒子的混合物进行分离，、用双锥分级器对方铅矿与石英两种粒子的混合物进行分离，分级器工质

46、为分级器工质为20 20 的水。已知粒子尺寸范围的水。已知粒子尺寸范围d=0.08d=0.080.7mm.0.7mm.方方铅矿铅矿p1p1=7500 kg/m=7500 kg/m3 3，石英，石英p2p2=2650kg/m=2650kg/m3 3，水，水2020=998=998 kg/mkg/m3 3，=1.004=1.004 1010-3-3Pa.s,Pa.s,假定为球形粒子，且作自由沉降，试求：假定为球形粒子，且作自由沉降，试求：（1 1）欲获得纯方铅矿粒，水的上升速度至少应为多少？）欲获得纯方铅矿粒，水的上升速度至少应为多少？（2 2）所得纯方铅矿粒的最大尺寸范围如何？）所得纯方铅矿粒的

47、最大尺寸范围如何？解：因方铅矿密度比石英大，尺寸相等的两种粒子中以方铅矿沉解：因方铅矿密度比石英大，尺寸相等的两种粒子中以方铅矿沉降较快，因此应该按大石英粒子自由沉降速度决定水的流速。这降较快，因此应该按大石英粒子自由沉降速度决定水的流速。这样能带走全部石英粒子而获得尽可能多的纯方铅矿。样能带走全部石英粒子而获得尽可能多的纯方铅矿。设与最大石英粒子的沉降速度相对应的设与最大石英粒子的沉降速度相对应的ReRe处在处在2 2500500过渡状态过渡状态区（阿仑区），则区（阿仑区），则第44页，共49页，编辑于2022年，星期五=18.5/Rep0.6 ut =0.269 g dp p(p p)Re

48、0.6/Re=duRe=du/代入代入ut =0.269 9.81 0.70.7 1010-3-3 (2650 998998)/998)/998 0.70.7 1010-3-3 ut 998/998/1.0041.004 1010-3-3 0.6 ut 0.7=0.269 0.10660.1066 7.124=0.2043 7.124=0.2043 ut =0.103 m/s校校ReRe范围范围 Re=Re=0.70.7 1010-3-3 0.103 998/998/1.0041.004 1010-3-3=72=72在在阿仑区，阿仑区，假定正确。假定正确。水流上升速度为水流上升速度为 u =0

49、.103 m/s（2）所得的所得的纯方铅矿粒中尺寸最小者应是其沉降速度恰等纯方铅矿粒中尺寸最小者应是其沉降速度恰等于于0.103 m/s的的粒子。粒子。设设ReRe在阿仑区，则在阿仑区，则ut =0.269 g dp p(p p)Re0.6/0.103=0.269 9.81d (7500 998998)/998)/998 d 0.103 998/998/1.0041.004 1010-3-3 0.6 =0.269 63.91 d d 0.6 1014.24=68.5 1014.24=68.5 d 0.8 第45页，共49页，编辑于2022年，星期五d=2.96 1010-4 -4 m=0.29

50、6mmm=0.296mm校校ReRe范围范围 Re=Re=2.96 1010-4-4 0.103 998/998/1.0041.004 1010-3 -3 =30.3=30.3在在阿仑区，假定正确。则最大尺寸范围为阿仑区，假定正确。则最大尺寸范围为 0.296 0.2960.70.7mmmm。第46页，共49页，编辑于2022年，星期五2、用直径为、用直径为2m，长为长为8m的转筒真空过滤机过滤，料液中固的转筒真空过滤机过滤，料液中固相质量分率为相质量分率为 0.08，固相密度为，固相密度为1800 kg/mkg/m3 3，滤饼不可压缩，滤饼不可压缩，其含水量为其含水量为25%，q qe e=