化工原理王志魁版第三章-沉降过程ppt课件.ppt

第三章沉降与过滤 3 1概述 非均相混合物分离的目的 1收集分散物质 2净化分散介质 3劳动保护与环境卫生 3 1概述 颗粒与流体相对运动时所受的阻力当流体密度为 黏度为 颗粒直径为dp 颗粒在运动方向上的投影面积为A 颗粒与流体的相对运动速度为u时 颗粒所受的阻力为 流体相对与颗粒运动时的Re 当10 4 Re 2时 层流 当2 Re 500时 过渡区 当500 Re 2x105时 湍流区 3 2重力沉降 沉降速度球形颗粒的自由沉降 根据牛顿第二定律 当10 4 Re 2时 层流 当2 Re 500时 过渡区 当103 Ret 2x105时 湍流区 影响沉降速度的因素自由沉降干扰沉降流体的黏度 当颗粒向下沉降时 流体被置换而向上运动 阻滞了靠得很近的其它颗粒的沉降 器壁效应 颗粒形状的影响 颗粒的体积分数 当颗粒浓度很高时 沉降速度比自由沉降速度减少 颗粒实质上是在密度和粘度都比清液为大的悬浮液内沉降 球形颗粒比同体积非球形颗粒的沉降快 非球形颗粒的形状 s及投影面积A都影响沉降速度 d d 0 5 m 沉降速度的计算 试差法 重力沉降设备沉降室 长度L m 高度H m 宽度W m 若沉降室设置n层水平隔板 则多层沉降室的生产能力为 气体流速为层流 Ut为最小颗粒的沉降流速而这能100 除去的最小颗粒称为临界粒径dpc 沉降槽间歇的连续的 为了增大沉降速度 通常采用的措施 在悬浮液中加入少量电解质 使细粒发生 凝聚 或 絮凝 加热悬浮液 降低其粘度 沉聚过程为干扰沉降 大颗粒相对于小颗粒进行沉降 液体被沉降颗粒置换而上升的速度不可忽略 悬浮液中小颗粒有被沉降较快的颗粒向下拖曳的趋势 使小颗粒的沉降被加速 第三节离心沉降 惯性离心力作用下的沉降速度 做圆周运动时 向心加速度 离心力 当流体带着颗粒旋转时 离心力 浮力 阻力 达平衡时 离心沉降速度 第三节离心沉降 离心沉降与重力沉降的区别离心加速度r 2代替了gur的值随位置r而变化ur不是颗粒的真实速度 是其速度在径向上的分速度颗粒受重力否离心分离因数 同一颗粒在同种介质中的离心力与重力的比值Kc 二旋风分离器的操作原理 旋风分离器的结构 气芯 上旋气流 负压 外旋气流 对于5 m以下的颗粒 湿法捕集 滤袋器 三旋风分离器的性能 临界粒径分离效率气体经旋风分离器的压强降临界粒径假设 进入旋风分离器的的气流严格按螺旋形线路做等速运动 其切向速度等于进口气速ui颗粒向器壁沉降时 必须穿过厚度等于整个进气宽度b的气流层颗粒在层流情况下作自由沉降 三旋风分离器的性能 r可取平均值rm 气流中颗粒离心沉降速度为 颗粒到达器壁所需的沉降时间 令气流的有效旋转圈数为n 在器内运行的距离为2 rmn 气流停留时间为 若理论上能完全被分离下最小的颗粒所需的沉降时间为 t 临界粒径 三旋风分离器的性能 分离效率总效率 o粒级效率 p xi 粒径在第i段内的颗粒占全部颗粒的质量分率 压强降 三旋风分离器的性能 影响旋风分离器性能的因素 颗粒密度 大小 进口气速高及粉尘浓度高有利于分离 旋风分离器的结构 采用细而长的器身 减少涡流影响 内旋流的影响 排气管和灰斗尺寸是否合理 第四节过滤 3 4 1过滤操作的基本概念 过滤的动力重力压强差离心力 过滤方式饼层过滤 深层过滤 过滤介质特点多孔性承受一定的压力耐腐蚀性 耐热性分类织物介质堆积介质多孔固体介质滤饼的压缩性和助滤剂不可压缩滤饼可压缩滤饼助滤剂 硅藻土 珍珠岩 石棉 炭粉 纸浆粉等助滤剂的添加方式 四 悬浮液量 固体量 滤液量及滤渣量之间的关系 悬浮液 滤液 V 湿滤渣 Vc C 液体 干渣 P 1 湿滤渣的 C计算 令C为湿滤渣与其中所含干渣的质量比 干渣与滤液的质量比 干渣与滤液的体积的比值 即单位体积滤液所对应的干渣质量 3 湿滤渣质量与滤液体积的比值为 C kg湿渣 m3滤液 4 湿滤渣体积与滤液体积的比值 单位体积滤液所含湿滤渣的体积 2 干渣质量与滤液体积的比值 设悬浮液中固体颗粒的质量分数为X kg固体 kg悬浮掖 CX为单位质量悬浮液所获得的湿滤渣的质量 kg湿渣 kg悬浮液 1 CX 为单位质量悬浮液所获得的滤液的质量 kg滤液 kg悬浮液 3 4 2过滤基本方程式 过滤通过饼层的流动 1当量直径de 3流动类型 层流 过滤速度 令u为滤液在整个床层截面积上的流速 则u u1 对于层流 K 5 2非稳态过程 3 4 2过滤基本方程式 过滤速率与过滤速度 滤饼的阻力 R 滤饼的阻力1 m r 滤饼的比阻1 m2 过滤速率 单位时间获得的滤液体积 m3 s 过滤速度 R rL 3 4 2过滤基本方程式 过滤介质的阻力 滤液穿过过滤介质的速度为 滤液穿过滤饼与过滤介质的速度 压强降为 Pm Pc P 阻力 Rm R 设用一层厚度为Le的滤饼代替过滤介质 其比阻也为r 则Rm r Le 3 4 2过滤基本方程式 过滤基本方程式令 为滤饼体积与相应的滤液体积之比 同样生成厚度为Le的滤饼所应获得的滤液体积为Ve Ve为过滤介质的当量体积 或虚拟滤液体积 过滤基本方程 3 4 2过滤基本方程式 对可压缩滤饼 其中r 单位压强差下滤饼的比阻 1 m2 p 过滤压强差 Pa s 滤饼的压缩性指数 s 0 1 不可压缩滤饼s 0 过滤基本方程 3 4 3恒压过滤 k 表征过滤物料特性的常数 对一定的悬浮液 r 为常数 3 4 3恒压过滤 当过滤介质阻力可忽略时 e 0 Ve 0 2 1 得 恒压过滤方程式 当过滤介质阻力可忽略时 qe 0 e 0 3 4 5过滤常数的测定 过滤常数 K qe e 3 4 5过滤常数的测定 恒压下K qe e的测定 恒压过滤方程 方法1 1 q1 2 q2 K qe e 方法2 3 4 5过滤常数的测定 压缩指数s的测定 物料特性常数k的测定 3 4 6过滤设备 按操作方式间歇连续按压强差压滤吸滤离心过滤常用设备板框过滤机叶滤机转筒真空过滤机 3 4 8过滤机的生产能力