课件：化工原理机械分离.ppt

第三章 机械分离,本章主要内容,3.1 概述 3.2 重力沉降 3.3 离心沉降 3.4 流体通过颗粒床层的流动,概念和术语,均相混合物、非均相混合物；,连续相、分散相；分散介质、分散物质。,机械分离方法,分离目的,3.1 概述,3.2 重力沉降,一、定义,自由沉降：单一颗粒或者充分分散的颗粒群 在流体中颗粒间互不影响的沉降 过程。,二、自由沉降速度,曳力系数,1. 受力分析,重力Fg,浮力Fb,阻力Fd,2. 曳力系数,-Ret关系曲线,Ret,Ret2时（Stokes区),2 Ret 500时（Allen区),500 Ret 时(Newton区),3. 沉降速度的计算,假设沉降属于斯托克斯区,选用斯托克斯公式计算ut,检验Ret范围：10-4Ret2,ut有效,是,否,重新 假设,试差法,无因次判据法,4. 沉降速度的影响因素 干扰沉降/器壁效应/分子运动/颗粒形状,1. 降尘室,颗粒沉降时间,气体通过时间,满足除尘要求 ：,t ，即,三、重力沉降设备,降尘室的生产能力Vs,Vsblut=Aut,3.3 离心沉降,一、离心沉降的含义,1. 原理,2. 离心分离因数,二、离心沉降速度,三、离心沉降设备,1. 旋风分离器,结构与工作原理,旋风除尘器实物,硅铁炉除尘器6300KVA,性能参数,旋风分离器中能被完全分离下来 的最小颗粒直径,（1）临界粒径,（2）分离效率 旋风分离器所收集的该颗粒的质 量分数。,总效率,粒级效率,粒级效率曲线,标准旋风分离器的,（3）压降,2. 旋液分离器,旋液分离器又称水力旋流器，是利用离心沉降原理从悬浮液中分离固体颗粒的设备。,化工用离心机,制药用离心机,蔬菜脱水离心机,实验室用离心机,螺旋卸料离心机,3.离心机,管式离心机,卧式螺旋离心机,植物油分离机,血液分离机,固定床u ut,流化床u=ut,气力输送u ut,3.4 流体通过颗粒床层的流动,u,一、颗粒床层的特性,1. 床层空隙率,2. 床层的比表面积ab,3. 床层的各向同性,1. 概述,（1）概念和术语,过滤,二、悬浮液的过滤,滤液,滤浆,滤饼,过滤介质,（2）过滤方式,深层过滤,滤饼过滤,（3）过滤介质和滤饼,过滤介质,滤饼,可压缩滤饼 不可压缩滤饼,（4）助滤剂,2. 流体通过滤饼床层的流动,（1）流体通过滤饼床层（固定床）的阻力,床层简化模型,床层由许多互相平行的细小孔道组成，孔道长度与床层高度成正比； 孔道内表面积之和等于全部颗粒的表面积；孔道全部流动空间等于床层空隙的容积； 流动处于层流区。,数学分析,2019/8/24,31,可编辑,孔道长度,（2）过滤基本方程,过滤速度与过滤速率,滤饼的比阻，1/m2,滤饼及介质的阻力,比阻,当量滤饼厚度,过滤基本方程,3. 过滤时间与滤液量的关系,（1）过滤方式,恒压过滤 恒速过滤 先恒速后恒压,（2）过滤时间与滤液量的关系,恒压过滤,过滤时间 滤液体积 0e 0Ve e+e VeV+ Ve,+,（1）,（2）,说 明,方程（1）、（2）为恒压过滤方程； V、指实际的滤液量和实际的过滤时间； K由操作压强差和物料特性决定，qe、 e 是反映过滤介质阻力大小的常数，统称过 滤常数。,恒速过滤,恒速过滤过程p 是变量，所以 K 不是常数。,先恒速后恒压,一叶滤机，自始至终在恒压下过滤某悬浮 液，得出的过滤方程式为q2+20q=250， 式中 qL/m2；min。实际操作先用 5min做恒速过滤，此时压强由0上升至上述试 验压强，以后维持此压强不变进行恒压过滤， 全部过滤时间为20min，求每一循环每平方米 过滤面积可得滤液量。,讨论题,？,先恒速后恒压与纯恒压相比，哪种方式q多？ 先恒速后恒压是否等价于（5min恒速+15min 恒压）？,解 ：由恒压过滤方程 q2+20q=250 得 qe=10L/m2 K=250 L/(m4min) 恒速过滤速度 所以恒速过滤阶段获得滤液 qR=20.5 L/m2 由先恒速后恒压过滤方程得 每一循环中每平方米过滤面积可得滤液量q=58.4 L/m2。,恒压下K、qe、e的测定； 实验常数r、s的测定,（4）过滤常数的测定,板框压滤机,（5）过滤设备,滤板和滤框,操作示意图,叶滤机,回转真空过滤机,水平真空带式过滤机,精密过滤机微孔过滤管,（6）滤饼的洗涤,洗涤时间：,=,=,（叶滤机与真空转筒）,=1/4,=,（板框压滤机）,（7）过滤机的生产能力 间歇过滤机的生产能力 操作周期为 T=+W+D 一个操作循环内的过滤时间（s）； W一个操作循环内的洗涤时间（s）； D一个操作循环辅助操作所需时间（s）。,V一个操作循环内所获得的滤液体积（m3 ） ； Q 生产能力（m3/h）。,连续过滤机的生产能力 转筒表面浸入滤浆中的分数称为浸没度,提高过滤生产能力的措施,助滤剂：改变滤饼结构，使之较为疏松且不被压缩。助滤剂多为刚性较好的多孔性粒状或纤维状材料，如常用的硅藻土、膨胀珍珠岩、纤维素等。 絮凝剂：使分散的细颗粒凝聚成团从而更容易过滤。絮凝剂有聚合电解质类的如明胶、聚丙烯酰胺等，其长链高分子结构为固体颗粒架桥而成絮团