第三章-沉降与过滤.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第三章 沉降与过滤,非均相物系分离：,沉降,（重力沉降、离心沉降）,过滤,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,分离的目的：,回收分散物质,;,2.,净化分散介质。,第一节 概述,2025/1/7 周二,1,p,第二节 重力沉降,一、,重力沉降速度,（一）球形颗粒的自由沉降,重力,F,g,浮力,F,b,阻力,F,d,自由沉降,：,颗粒浓度低，分散好，沉降过程中,互不碰撞、互不影响。,颗粒下沉,2025/1/7 周二,2,2025/1/7 周二,3,重力沉降速度,:,颗粒受力平衡时，匀速阶段颗粒相对,于流体的运动速度。,2025/1/7 周二,4,（二）流体中颗粒运动的阻力,(,曳力,),阻力系数,（曳力系数）,、,流体特性,d,p,、,u,t,颗粒特性,2025/1/7 周二,5,2025/1/7 周二,6,球形,圆盘形,2025/1/7 周二,7,（,1,）层流区,10,4,Re,2 Stokes,区,（,2,）过渡区,2 Re 500 Allen,区,（,3,）湍流区,500 Re 2,10,5,Newton,区,（球形）,2025/1/7 周二,8,（三）沉降速度的计算,层流区：,Stokes(,斯托克斯,),式,过渡区：,湍流区：,2025/1/7 周二,9,试差计算法：,假设沉降处于某一区域；,计算,u,t,；,计算,Re,，校验区域；,若符合，则正确，否则重新假设区域。,2025/1/7 周二,10,（四）影响沉降速度的其它因素,1.,干扰沉降,2.,颗粒形状,越小，阻力越大，,Re,相同时沉降速度越小。,3.,壁效应,使沉降速度下降。,2025/1/7 周二,11,二、重力沉降设备,（一）降尘室,2025/1/7 周二,12,1.,沉降分离条件,停留时间：,沉降时间：,分离条件：,W,2025/1/7 周二,13,2.,生,产能力,q,V,降尘室所处理含尘气体的体积流量,结论,：,降尘室的生产能力只与沉降面积,WL,及颗粒,沉降速度,u,t,有关，而与高度,H,无关。,2025/1/7 周二,14,多层降尘室：,若,n,个隔板，则,缺点：,清灰难；,隔板间距小，颗粒易被扬起。,2025/1/7 周二,15,3.,临界颗粒直径,临界颗粒直径,d,pC,降尘室,理论上,能,100%,除去的,最小颗粒直径。,层流,2025/1/7 周二,16,（二）沉降槽（增稠器）,1.,悬浮液的沉聚过程,2025/1/7 周二,17,2.,沉降槽（增稠器）,2025/1/7 周二,18,第三节 离心沉降,一、离心沉降速度,（一）沉降过程,切向速度,u,径向速度,u,r,合成,u,合,合,2025/1/7 周二,19,离心力：,径向向外,浮力：,（向心力）,指向中心,阻力：,指向中心,受力平衡时，,径向速度,u,r,为该点的,离心沉降速度,。,2025/1/7 周二,20,重力沉降速度,u,t,离心沉降速度,u,r,方向 向下，大小不变 径向向外，随,r,变化,层流,（二）离心分离因数,离心分离因数,K,C,同一颗粒在同种介质中所受离心力与重力之比。,2025/1/7 周二,21,二、离心沉降设备,（一）旋风分离器,1.,结构与工作原理,K,C,为,52500,，可分离气体中,575,m,的颗粒。,2025/1/7 周二,22,2.,临界颗粒直径,u,i,b,假设：,切向速度,u,t,=,进口速度,u,i,颗粒沉降的最大距离,b,层流,r,m,平均旋转半径,2025/1/7 周二,23,n,旋转圈数,沉降时间：,停留时间：,沉降分离条件：,沉降速度：,2025/1/7 周二,24,临界颗粒直径：,讨论：,（,1,）,b d,pc,D,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离器并联。,（,2,）,u,i,d,c,分离效果好,流动阻力大,2025/1/7 周二,25,3.,气体通过旋风分离器的压力降,一般,p=0.32 kPa,进、排气与筒壁之间的摩擦损失；,进入时突然扩大的局部阻力；,旋转中动能损失,造成气体压力降：,由于,:,2025/1/7 周二,26,(,二,),旋液分离器,2025/1/7 周二,27,(,三,),沉降式离心机,管式离心机,碟式离心机,螺旋式离心机,2025/1/7 周二,28,第四节 过 滤,一、悬浮液的过滤,推动力：压力差，离心力，重力,阻 力：滤饼、过滤介质阻力,2025/1/7 周二,29,（一）两种过滤方式,1.,滤饼过滤,2025/1/7 周二,30,2.,深层过滤,2025/1/7 周二,31,（二）过滤介质,类别：,织物介质,多孔性固体介质,堆积介质,多孔膜,：,高聚物膜、无机膜,2025/1/7 周二,32,（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,可压缩滤饼：空隙随压力增加而减小,（四）过滤过程物料衡算,加助滤剂,（,1,）湿滤渣密度,Ckg,湿渣,/kg,干渣,2025/1/7 周二,33,（,2,）干渣质量与滤液体积之比,Xkg,固体,/kg,悬浮液,kg,干渣,/m,3,滤液,（,3,）湿渣质量与滤液体积之比,（,4,）湿渣体积与滤液体积之比,kg,湿渣,/m,3,滤液,m,3,滤饼,/m,3,滤液,2025/1/7 周二,34,二、过滤速率基本方程式,（一）过滤速率,过滤速率：,过滤速度：,设为,层流流动,2025/1/7 周二,35,孔道长度,孔道中流速与过滤速度的关系,过滤速度,2025/1/7 周二,36,令,滤饼的比阻,过滤速度,滤饼阻力,过滤介质阻力,v,获得单位体积滤液所形成滤饼的体积，,m,3,滤饼,/m,3,滤液；,2025/1/7 周二,37,（二）过滤基本方程,滤饼层：,过滤介质层：,p,p,1,p,2,滤液,2025/1/7 周二,38,过滤速率,过滤基本方程,则,2025/1/7 周二,39,三、恒压过滤,K,为常数,恒压过滤方程式,（一）滤液体积与过滤时间的关系,2025/1/7 周二,40,V,o,1,V,1,A,2025/1/7 周二,41,(,二,),过滤常数的测定,q,/q,/q,q,为直线关系，,其斜率为,，,截距为,2025/1/7 周二,42,三、,过滤设备及操作,（一）板框过滤机,2025/1/7 周二,43,2025/1/7 周二,44,横穿洗涤法,卸渣、清洗、组装,特点：,同部位、不同时间进行不同的操作。,过滤：,洗涤：,滤液排出：明流、暗流,2025/1/7 周二,45,（二）转筒真空过滤机,1.,结构与操作,过滤区：,1,4,吹、卸滤渣区：,11,12,吸干洗涤区：,5,10,5,1,11,4,10,8,1,3,2,12,特点：,同时间、不同部位进行不同的操作。,2025/1/7 周二,46,设转筒的转速,为,N(1/s),操作周期：,浸液率：,（浸没分数）,N,有效过滤时间：,2.,生产能力,2025/1/7 周二,47,恒压过滤,：,生产能力：,当过滤介质阻力忽略时,:,2025/1/7 周二,48,（三）,离心过滤机,1.,悬筐式离心机,2.,往复活塞推渣离心机,3.,离心力自动卸渣离心机,2025/1/7 周二,49,