第三章非均相物系分离

1、第三章第三章机械分离与固体流态化机械分离与固体流态化第一节 筛分第二节 沉降分离第三节 过滤第四节 离心分离第五节 固体流态化 1本章学习目的 通过本章的学习，要重点掌握沉降和过滤这两种机械分离操作的原理、过程计算、典型设备的结构与特性，能够根据生产工艺要求，合理选择设备类型和尺寸。 2 本章应掌握的内容 a 沉降分离（包括重力沉降和离心沉降）的原理、过程计算、旋风分离器的选型。 b 过滤操作的原理、过滤基本方程式，恒压过滤的计算、过滤常数的测定。非均匀混合物的分离应用： 从含有粉尘或液滴的气体中分离出粉尘或液滴； 从含有固体颗粒的悬浮液中分离出固体颗粒； 流体通过由大量固体颗粒堆集而成的颗粒

2、或床层的流动（如过滤、离子交换器、催化反应器等）。 均涉及到流体相对于固体颗粒及颗粒床层流动时的基本规律以及与之有关的非均相混合物的机械分离问题。 球形颗粒第一节筛分第一节筛分3p6dV2pdAp6dVAa球一、颗粒的特性一、颗粒的特性1. 球形颗粒球形颗粒形状匀称，只用直径dp就可表明其大小。面积：体积：比表面积:颗粒的表面积颗粒等体积颗球形度的表面 积的球形粒与 表明颗粒形状接近于球形的程度； ，则颗粒越接近于球形。 球形颗粒： 1。非球形颗粒颗粒的比表面积 aev326)( )( dVAmma颗粒体积颗粒表面积说明：V相同时，a，则颗粒越接近球形。2. 非球形颗粒非球形颗粒的形状用形状因

3、数反映。1. 粒度分布：某一粒度范围的颗粒的质量分数随粒度的变化关系。2. 平均直径：（1）长度平均直径kiikiiikkkndnnnnndndndndnd11321332211Lm/二、颗粒群的特性二、颗粒群的特性kiiikiiidadad1312Lm/ 用dAm表示的平均表面积等于全部颗粒的表面积之和除以颗粒的总数。 （2）表面积平均直径 dAmkiikiiindnd1122Am/kiikiiindnd112Am/kiiikiiidadad131Am/（3） 体积平均直径 dvm用dVm表示的体积等于全部颗粒的体积之和除以颗粒的总数。3113Vm/kikiiiindndkiikiiindn

4、d1133Am/66313Vm/1kiiidad（4） 体积表面积平均直径 dvAmkikiiiidndd1123iVAm/nkiiidad1VAm/11. 筛分原理 标准筛：有不同的系列，常用泰勒标准筛。 筛号(目数)：每英寸长度筛网上的筛孔数目； 筛过物：通过筛孔的物料量； 筛留物：截留于筛面上的物料量。三、筛分三、筛分例100目筛：每英寸筛网上有100个孔孔宽(1/1000.0042)0.0058in0.147mm（1）分割直径dc：划分颗粒大小界线的直径。（2）有效性：小于dc颗粒的通过率与大于dc颗粒的截留率的乘积。理想筛的有效性等于1 ，实际筛的有效性小于1 。（3）筛的生产能力：

5、单位时间单位面积筛表面能处理的物料量。提高筛的摇动或振动速率可以提高其生产能力，但有效性下降。2. 筛的有效性与生产能力di-1didi+1di+2ddcddc 目的：流体与固体颗粒分离 原理：利用非均相混合物（固体颗粒与流体）在重力场或离心力场中所受力的不同加以分离的方法。第二节沉降分离第二节沉降分离重力沉降：可分离100m以上颗粒。例：选矿离心沉降：可分离510m以上颗粒。例：气体除尘一、重力沉降原理一、重力沉降原理（1）颗粒受力分析：(重力浮力) 净重力净重力阻力ma净重力阻力：颗粒加速降落净重力 阻力：颗粒等速降落1、自由沉降：重力阻力浮力重力阻力浮力 单个颗粒在无限大流体中的沉降。自

6、由沉降时，颗粒的沉降速度不受容器壁和其它颗粒影响。（3）沉降速度计算3)(40gdusgds)(63净重力24)(62023udgds受力平衡时：24202ud阻力其中：s、 固体与流体的密度 阻力系数 d 颗粒直径（2）沉降速度：颗粒等速沉降时的速度，用u0表示。00duRe 颗粒运动时雷诺数：)(0Ref量纲分析得：颗粒沉降的与Re0的关系10-410-310-210-11.01010210310410510610-11.010102103105（1）（2）（3） Re0（1）圆球（2）圆盘（3）圆柱18)()(20gduStokess公式：斯托克斯6 . 0005 .185002ReRe

7、，6 . 000)(269. 0:)(gReduAllens公式阿仑44. 010250050，RegduNewtons)(74. 1)(0公式：牛顿00024)2(3 .0ReReRe，可近似用到 湍流区 层流区 过渡区问题：沉降速度u0未知，如何判断流型？非球形颗粒的沉降速度如何计算？不均匀颗粒的沉降速度如何计算？（2）非球形颗粒的沉降速度仍可近似用球形颗粒的方法计算，但其中的颗粒直径应采用当量。（1）试差法： 先假设在层流区，计算u0沉降速度， 核验Re0是否满足层流条件，Re0不满足层流条件时，重新假设。（3）不均匀颗粒的沉降速度: 粒径不同时，大颗粒沉降速度快，小颗粒沉降速度慢。除去

8、所有颗粒，应以最小颗粒直径计算u0 。m/s053. 0100.0185189.811.2)(2000103018)(32620）（gdus例3-2 尘粒的直径为30m，密度为2000kg/m3，注它在空气中做自由沉降时的沉降速度。空气密度为1.2kg/m3，黏度为0.0185mPas解：设沉降在层流区103. 0100185. 02 . 1053. 010303600duRe2核验算出的结果可用。 颗粒直径 d，则u0 其它条件相同时，小颗粒后沉降。 流体密度，则u0其它条件相同时，颗粒在空气较在水中易沉降。 颗粒密度 s，则u0 其它条件相同时，密度大的颗粒先沉降。 （4）影响沉降速度的因

9、素2. 干扰沉降（1） 颗粒浓度对沉降速度的影响大量颗粒沉降，造成流体反向运动（2） 流体表观物性的影响颗粒存在，改变了流体的表观密度和表观粘度（3）干扰沉降的速度可用自由沉降法计算，再根据颗粒浓度对流体密度和黏度的影响进行校正。二二 、重力沉降设备、重力沉降设备用于除去100m以上颗粒用于除去510m 颗粒离心沉降设备重力沉降设备液固体系沉降槽气固体系降尘室液固体系旋液分离器气固体系旋风分离器1、降尘室 气体气体 气体气体 进口进口 出口出口 集灰斗集灰斗 L B 含尘气体含尘气体 u H u0 颗粒在降尘室中的运动颗粒在降尘室中的运动 降尘室降尘室思考1：为什么气体进入降尘室后，流通截面积

10、要扩大？思考2：为什么降尘室要做成扁平的？结构：入口截面为矩形除尘原理：为了增大停留时间。降尘室底面积：A0BL含尘气流通截面积：SBH含尘气体净化气体颗粒降尘室操作示意图颗粒因沉降被除去的条件：停留时间沉降时间停留时间：t L/u沉降时间：0H/u00uHuL集尘斗气体入口气体出口LBH生产能力 ： 含尘气体的处理量Vs ， m3/s000uABLuBHuVs降尘室生产能力由底面积、沉降速度决定，与降尘室高度无关。因此降尘室多用扁平形状或多层 (层高40100mm)。 多层降沉室清洁气流含尘气流挡板隔板降尘室体积庞大，属于低效率设备，适于分离直径在100m以上的粗颗粒，一般作预除尘用。可分离

11、的最小颗粒直径dmin：02min018)(AVgduss处理气体量Vs一定时，若沉降符合斯托克斯定律：0min)(18gAVdss例3-3 降尘室高2m，宽2m，长5m，用于焙烧炉炉气的除尘。操作条件下气体流量为25000m3/h，密度为0.6kg/m3，黏度为0.03mPas。求：（1）能除去的最小颗粒直径。（2）粒径为60m的灰尘被除去的百分率。（3）分成二层后的处理量或最小颗粒直径的变化。m1022. 9523600/25000) 6 . 04500(81. 910318)(18550mingAVdss解：（1）设沉降为层流m/s695. 01031881. 9)6 . 04500()

12、1022. 9(18)(5252min0gdus28. 11036 . 0695. 01022. 9550min0udRe2核算：（2）粒径为60m颗粒被除去的分数 (d/dmin)2 (60/92.2)2 0.424（3）若把降尘室分为二层，A021020m2若除去的粒径相同时， Vs2 Vs 22500050000m3/s m2 .65212 .920minminssVVdd若处理的总气流量不变，每层流过的气流Vs0Vs/2分类：间歇式和连续式沉降过程：第一阶段：沉降槽上部，颗粒浓度低，近似自由沉降；第二阶段：沉降槽下部，颗粒浓度大，属于干扰沉降。沉降速度：通常由实验来确定。 2. 沉降槽

13、利用重力沉降分离悬浮液的设备。加料清液溢流水平挡板清液液 耙 稠浆 连续式沉降槽u属于干扰沉降u愈往下沉降速度愈慢-愈往下颗粒浓度愈高，其表观粘度愈大，对沉降的干扰、阻力便愈大；u沉降很快的大颗粒又会把沉降慢的小颗粒向下拉，结果小颗粒被加速而大颗粒则变慢。u有时颗粒又会相互聚结成棉絮状整团往下沉，这称为絮凝现象，使沉降加快。u这种过程中的沉降速度难以进行理论计算，通常要由实验决定。u因固-液密度相差不是很悬殊，故较难分离，因此，连续沉降槽的直径可以大到100 m以上，高度却都在几米以内。 特点：1. 离心沉降速度 计算方法：同重力场，重力离心力；rudurs2ts3)(4离心沉降速度：三、离心

14、沉降原理三、离心沉降原理rudrmrmumatstr23223424)(62r22t3udruds受力平衡时：242r2udrudt236向心力 离心力 阻力 离心分离因数:grugaK2trC说明: 评价离心分离设备的重要指标，KC越大，分离效能越高。利用离心沉降可以将更小的颗粒从气流中分离出来。 层流Stokes 区：rudusr2t218)(2. 衡量离心分离性能的指标 离心力场与重力场的区别 重力场离心力场力场强度重力加速度gut2/r 方向指向地心 沿旋转半径从中心指向外周 Fg=mg rumFtC2作用力 1. 旋风分离器（1）基本结构与操作原理 四、离心沉降设备四、离心沉降设备结

15、构：除尘原理：上部为圆筒形，下部为圆锥形。 含尘气体以切线方向进入，速度为1225 ms-1，按螺旋形路线向器底旋转，接近底部后转而向上，成为气芯，然后从顶部的中央排气管排出。气流中所夹带的尘粒在随气流旋转的过程中逐渐趋向器壁，碰到器壁后落下，自锥形底落入灰斗。 B 净化气体 含尘 气体 A D 尘粒 标准型旋风分离器 B 净化气体 含尘 气体 A D 尘粒 标准型旋风分离器 旋风分离器结构简单，造价低廉，没有运动部件，可用多种材料制造，操作范围宽广，分离效率较高。 缺点：阻力较大。 尺寸：进口管A、B； 圆柱筒直径D (主要尺寸)； 排气口直径D1。标准型旋风分离器尺寸间关系：2421DDD

16、BDA沉降速度：msrudu182i2r沉降时间： 2i2r018udBruBsm（2）旋风分离器的性能参数临界直径假设条件： a）颗粒与气体在器内等速运动，均为进口气速； b）颗粒沉降时，最大距离是旋风分离器进气口宽度B； c）颗粒沉降处于stokes 区。设：气体旋转圈数为 N，则气流运行距离=2rmN it2uNrmt0颗粒分离条件：气体停留时间： 对常用形式的旋风分离器： ui=1225m/s，N=34.5临界直径：sic9NuBd分离效率： %100全部颗粒质量分离出的颗粒质量%100颗粒的总质量直径颗粒质量分离出的直径iiidda）总效率：b）粒级效率：iiw两者关系：理论情况：时

17、，cidd 0i时，cidd 1i时，cidd 0i时，cidd 1i实际情况：101.00.1颗粒直径比 d/dc 粒级效率1.00.822icup旋风分离器的粒级效率压降：压降：旋风分离器要消耗能量，压降是旋风分离器的经济指标。旋风分离器的压降一般在5002000Pa范围内。 1）进口方式 旋风分离器切向进口B （3）选型 选型的主要依据是：生产能力、允许的压降、粉尘性质、要求的分离效率。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。轴向进口：常用于多管式旋风分离器。标准型：标准型旋风分离器 标准型、CLT/

18、A型、CLP型、扩散式等。 2）常用型式结构简单、容易制造、处理量大；适用于捕集密度大且颗粒尺寸大的粉尘，对5m以下颗粒分离效率很低。CLT/A型：具有螺旋面进口，结构与标准型旋风分离器相似；CLP型：蜗壳形进口，分为A型和B型；扩散式：适用于净化颗粒浓度较高的气体。多级旋风分离器二、 旋液分离器 分离液-固非均相混合物； 结构与工作原理与旋风分离器类似； 特点：形状细长、直径小、圆锥部分长； 优点：结构简单，没有运动部件，体积小、处理量大； 缺点：产生较大阻力；造成设备严重磨损。 1悬浮液入口管2圆筒，3锥形筒4第流出口5中心溢流管6溢流出口管第三节过滤第三节过滤一、概述滤浆滤饼过滤介质滤液

19、过滤：利用重力或压差使悬浮液通过多孔性过滤介质，将固体颗粒截留，从而实现固-液分离的单元操作。在化工生产中，广泛地采用过滤操作来分离悬浮液以获得澄清的液体或固体物料。在过滤操作中，通常称原料悬浮液为滤浆，被截留在过滤介质上的滤渣层称为滤饼（滤渣），通过滤饼及过滤介质的澄清液称为滤液。特点：固体颗粒的沉积发生在较厚的粒状过滤介质内部，过滤介质表面上无颗粒层形成 。适用：悬浮液中颗粒尺寸甚小而且含量甚微的场合。悬浮液过滤介质滤液深层过滤深层过滤1. 1. 深层过滤、滤饼过滤深层过滤、滤饼过滤（1）深层过滤（2）滤饼过滤特点：固体颗粒呈饼层状沉积于过滤介质的上游一侧，形成滤饼层 。适用：处理颗粒含量

20、较高的悬浮液，是化工生产中的主要过滤方式。 清液过滤介质悬浮液滤饼滤饼过滤由于滤浆所含的固体颗粒往往不一样，而一般所用的过滤介质孔径基本是一致的，且比其中的一部分颗粒大，故在过滤开始时，过滤介质往往不能完全阻止细小颗粒的通过，因此开始阶段所得的滤液常常是浑浊的，循环使用。 随着过程的进行，细小的颗粒可能在孔道上及孔道中发生架桥现象，拦截后来的颗粒不能通过，同时滤饼开始形成，由于滤饼中的孔道常常比过滤介质小，更能拦截细小的粒子，所以过滤进行一段时间后可得到澄清的溶液，这时过滤的阻力主要来自过滤介质。2. 2. 过滤介质过滤介质（1）要求：具有多孔性、耐腐蚀性和耐热性、足够的机械强度。（2）常用过

21、滤介质丝织物品：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. 3. 过滤推动力过滤推动力过滤推动力 : 重力、离心力、压力差。 化工生产上常用压差作推动力，压差有可调性。不可压缩滤饼：推动力时，不变；阻力随厚度；可压缩滤饼：推动力时，阻力。5.5.助滤剂助滤剂 目的：减小过滤阻力； 使用方法：预涂法、预混法。 要求：助滤剂应能较好地悬浮于料液中，颗粒大小合 适，助滤剂中还不应含有可溶于滤液的物质。 注意：当滤饼是产品时不能使用助滤剂。4.4.滤饼的压缩性滤饼的压缩性1. 1. 过滤速度过滤速度 ：单位时间内通单位过滤面积的滤液体积。 dd

22、ddqAVusm/三、 过滤的基本理论u瞬时过滤速度，m/sV滤液体积，m3A过滤面积，m2q 单位过滤面积所得滤液量，m3/m2 ， qV/ A 过滤时间，s。 1）颗粒床层由许多平行的细管组成，细管长度与床层高度成正比； 2）细管内表面积之和等于滤饼内全部颗粒的外表面积； 3）细管的全部流动空间等于滤饼内的全部空隙体积。简化模型：（a）滤饼（b）简化模型Lleuu2. 2. 过滤的基本方程式过滤的基本方程式过滤阻力过滤推动力AddVUeVVrcpAAddVU21ppp总推动力：21pp p1滤饼压降p2过滤介质压降ArcVR/1阻力：滤饼阻力R1、过滤介质阻力R2ArcVRe/2或 eVV

23、rcpAddV2不可压缩滤饼 eVVrcpAddV2滤饼的比阻r由滤饼的特性决定，其值与构成滤饼的固体颗粒的形状、大小及饼层的空隙率有关，其值只能通过实验测定。r的物理意义为：单位过滤面积上，单位体积滤饼的阻力，故r值的大小可反映滤液通过滤饼层的难易程度。 不可压缩滤饼的比阻r不随其两侧压差的变化而变化。可压缩滤饼的比阻r则随压差的增大而增加，可用下列经验公式表示： rrps 对可压缩性和不可压缩性滤饼均适用。 对不可压缩性滤饼：s=0。 对可压缩性滤饼：s=01。 221 sseedVApApdr c VVrpc VV 3. 3. 影响过滤速度的因素：影响过滤速度的因素：（1）推动力p加压过

24、滤、真空过滤、重力过滤、离心过滤（2）滤液的性质滤液黏度，过滤速度u。（3）滤饼层的性质滤饼的厚度、空隙率、比表面积等。 4. 4. 恒压过滤方程式恒压过滤方程式在恒压过滤操作中，p为常数，对一定的悬浮液，、r、c也是常数 rcpkeVVkAddV2222KAVVVeKqqqe22积分得： 或 kK2222KAVVVeKqqqe22恒压过滤恒压过滤方程式方程式 若过滤介质阻力可忽略不计，则 22KAV或或Kq 2K是由物料特性及过滤压强差所决定的常数，称为滤饼常数，其单位为m2/s；Ve或qe是反映过滤介质阻力大小的常数，称为介质常数，其单位分别为m3与m3/m2，二者总称为过滤常数，其值由实

25、验测定。 5 5、过滤常数的测定、过滤常数的测定由过滤常数 K 的定义式 将恒压过滤方程式改写为KqqKqe21即在恒压过滤条件下，/q 与 q 的函数关系是以 1/K 为斜率、2qe/K 为截距的直线，实验测得不同时刻单位过滤面积的累积滤液量 q，即可由上式回归出 K 和 qe。例：过滤一种固体颗体积分数为0.1的悬浮液,滤饼含水的体积分数为0.5,颗粒不可压缩,经实验测定滤饼比阻为1.31011m-2,水的粘度为1.010-3Pa.s。在压强差恒为9.8104Pa的条件下过滤,假设滤布阻力可以忽略,试求：1）每m2过滤面积上获得1.5m3滤液所需的过滤时间。2）如将此过滤时间延长一倍,可再

26、得滤液多少？解：1）过滤时间33/25. 05 . 0/1 . 0115 . 0/1 . 01mmcsmcrPK/10625. 0103 . 1100 . 11081. 9222311340滤布阻力可忽略 Kq 2sKq3221065 . 1 s3752)求过滤时间加倍时的滤液量s75037522Kq3312. 2750106m5 . 112. 2qq23/62. 0mm二、 过滤设备以压力差为推动力：板框式压滤机、叶滤机、筒真空过滤机（连续）。以离心力为推动力：离心过滤机。1. 1. 板框式压滤机板框式压滤机 结构和工作原理 滤框、 滤板 洗涤板，非洗涤板。料液通道2钮1钮3钮洗涤液通道洗涤

27、板框非洗涤板排列方式：板、框交替，个数可调。 123212 操作周期：组装过滤洗涤卸渣整理。 操作方式：间歇操作过滤过程：滤 液滤浆洗涤过程：洗液废洗液过滤过程：洗涤过程：缺点是：装卸板框的劳动强度大，生产效率低，滤饼洗涤慢，且不均匀；由于经常拆卸，滤布磨损严重。 优点：构造简单，制造方便，附属设备少，占地面积小而过滤面积大，操作压强高，对各种物料的适应能力强。2. 2. 叶滤机叶滤机优缺点：过滤推动力大，单位地面所容纳的过滤面积大，机械化强度高，操作环境好，生产能力也较大。但较复杂，造价高滤饼分层积聚，洗涤不易均匀。 结构和工作原理 主要部件：机壳，滤叶 操作方式：间歇操作 操作周期：过滤

28、洗涤 卸渣 洗涤方式：置换法3. 3. 转筒真空过滤机转筒真空过滤机1-转筒；2-分配头；3-洗涤水喷嘴4-刮刀；5-悬浮液槽；6-抖搅器卸渣区卸渣区洗涤脱水区洗涤脱水区过滤区过滤区123456结构和工作原理主要部件：水平转筒、分配头；操作方式：恒压、连续操作；操作周期 (旋转一周)：过滤 洗涤 吸干 吹松 卸渣。12345 回转真空过滤机的分配头转动盘固定盘1、2与滤液储槽相同的槽；3与洗液相通的槽；4、5通压缩空气的孔缺点：转筒体积庞大而过滤面积较小，所需的附属设备多，投资费用高。此外，由于是真空操作，因而过滤推动力有限，尤其不能过滤温度较高或饱和蒸汽压大的物料，以免滤液的蒸汽压大而使真空

29、度降低；对物料的适应能力差，滤饼的洗涤不够充分。 优点：能连续自动操作，节省人力，生产能力大，特别适用于处理量大而容易过滤的悬浮液。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）洗涤液用量：取决于对滤渣的质量要求或滤液的回收要求；洗涤速率：与洗涤液的性质及洗涤方法有关，后者又与所用的过滤设备结构有关 。四、滤饼的洗涤 洗涤液 w p Lw u 表观速度 洗涤阻力洗涤阻力洗涤推动力洗涤推动力 wAddV 与滤饼厚度、滤饼性质、洗涤液粘度、介质阻力有关 wwwddVV洗涤液量wwLrp wAwV 常数常数洗涤速率：若

30、推动力相同，则：v洗涤速度与过滤终了速度的关系?wwewLLAddVAddV 过滤终了阻力过滤终了阻力洗涤阻力洗涤阻力 LrpAddVewwwLrpAddV属间歇式，横穿洗涤：Lw=2L， Aw=A/2特点：wwewLLAddVAddV 洗板框非洗板洗板洗涤液流出洗涤液入口21 ewAddVAddV w 若若41 wwwewLALAddVddV 板框压滤机： 滤 浆 洗 液 滤 液 1ewAddVAddV1ewddVddV叶滤机：属间歇式，置换洗涤：Lw=L， Aw=A特点：1ewAddVAddV1ewddVddV转筒真空过滤机：属连续式，置换洗涤：Lw=L， Aw=A特点：1-转筒；2-分配

31、头；3-洗涤水喷嘴4-刮刀；5-悬浮液槽；6-抖搅器卸渣卸渣区区洗涤脱水区洗涤脱水区过滤区过滤区123456五、过滤机的生产能力过滤机的生产能力：单位时间内获得的滤液体积。1.1.间歇过滤机的生产能力间歇过滤机的生产能力操作步骤：过滤、洗涤、卸渣、清理、装合。T一个操作循环的时间，即操作周期，s；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；R一个操作循环内的卸渣、清理、装合等辅助时间，s。操作周期： Rwc操作周期=过滤时间+洗涤时间+辅助时间生产能力： 单位时间内获得的滤液量或滤饼量 。222KAVVVe 其中：wwwddVVRwc RwcVVQ 最佳操作周期：生产能力最大

32、时的操作周期令dQdV=0可得：wR 若过滤、洗涤的操作压力相同； 滤液洗涤液w；介质阻力忽略不计-最佳操作周期 RVQ 2max Roptc 2, 2.2.连续过滤机的生产能力连续过滤机的生产能力操作特点：(1)过滤、洗涤、卸饼等操作在转筒的不同区域同时进行；(2)转筒任一块表面旋转一周分别进行了过滤、洗涤、卸饼等操作。 回转真空过滤机上的转筒过滤区过滤区洗涤区洗涤区吹干区吹干区卸渣区卸渣区Tn1操作周期nVTVQ 222KAVVVe 其中：操作周期： 生产能力： 思考：对转筒真空过滤机，上式中V、Ve、A、 怎么取值？按过滤区？还是按整个转筒？按整个转筒取：V，Ve，A，= Tn 浸没分数

33、浸没分数（转筒浸（转筒浸入面积占全部转筒入面积占全部转筒面积的分率）面积的分率）T 式中，nKAV 22 若介质阻力忽略不计，则 nKAnKnAQ Qn, 可见：但这类方法受到一定的限制 【例】 某板框过滤机有5个滤框，框的尺寸为63563525mm。过滤操作在20、恒定压差下进行，过滤常数K=4.2410-5m2/s，qe=0.0201m3/m2，滤饼体积与滤液体积之比c=0.08 m3/m3，滤饼不洗涤，卸渣、重整等辅助时间为10分钟。试求框全充满所需时间。 现改用一台回转真空过滤机过滤滤浆，所用滤布与前相同，过滤压差也相同。转筒直径为1m，长度为1m，浸入角度为120。问转鼓每分钟多少转

34、才能维持与板框过滤机同样的生产能力？ 假设滤饼不可压缩。以一个框为基准进行计算。30101. 0025. 0635. 0635. 0mV 饼饼滤液量 cVV饼饼 23/156. 0806. 0126. 0mm 2806. 0635. 0635. 022mAA侧侧 过滤面积AVq 3126. 008. 00101. 0m 【解】框全充满所需时间？（框全充满） Kqqqe 22再根据恒压过滤方程得：K=4.2410-5m2/sqe=0.0201m3/m2min0 .129 .7211024. 40201. 0156. 02156. 02522 sKqqqe 思考：以5个框为基准，如何求解？改用回转

35、真空过滤机后，压差不变，故K不变；滤布不变，故qe不变。K=4.2410-5m2/s，qe=0.0201m3/m2过滤面积214. 311mDLA 30631. 014. 30201. 0mAqVee 31360120 nKAVVVe 222 回转真空过滤机：3166. 0mV 转鼓每分钟多少转才能维持与板框过滤机同样的生产能力？ smVQD/10773. 460100 .12126. 05534 板框：smnVQQ/10773. 434 设转筒每分钟转n转，则回转真空过滤机生产能力3166. 0mV mprsprn 17. 010875. 2166. 010773. 434一、概述1. 1.

36、 工作原理：工作原理：利用设备旋转产生的离心力分离非均相混合物，所分离的非均相混合物中至少有一相是液体。2. 2. 优点：优点：分离速率大，可分离出一般过滤方法不能除去的小颗粒，可分离两种密度不同的液体。3. 3. 离心机的分类离心机的分类：按分离方式分：按分离方式分：沉降式离心机、过滤式离心机、分离式离心机第四节第四节 离心分离离心分离（1 1）沉降式离心机）沉降式离心机 分离液-固非均相混合物 特点：转速可以根据需要调整，适用于分离困难的体系， 常用的沉降式离心机：转鼓式离心机、蝶片式离心机等。转鼓式离心沉降机： 1固体 2液体R1h 颗粒在离心机内的沉降R3（2 2）过滤式离心机）过滤式

37、离心机 鼓壁上开孔，覆以滤布，液体受离心力后穿过滤布及壁上小孔排出，而固体颗粒被截留在滤布上。（3 3）分离式离心机）分离式离心机 用于乳浊液的分离。非均相液体混合物被转鼓带动旋转时，密度大的液体趋向器壁运动，密度小的液体集中于中央，分别从靠近外周的及近中央的溢流口流出。混合液重液轻液优点：构造简单、运转周期灵活；缺点：卸料时劳动条件差、检修不方便；适用：小批量物料处理，各种盐类结晶的过滤和脱水。离心机按结构分：离心机按结构分：三足式离心机、转鼓式离心机、 碟片式离心机、 管式离心机。（1 1） 三足式离心机三足式离心机适用：颗粒直径较大（0.15mm)、浓度大（30%)的滤浆 食盐、硫酸铵、

38、尿素等的生产中。121原料液2洗涤液3脱液固体4洗出液5滤液（2 2）活塞往复式卸料离心机）活塞往复式卸料离心机（3 3）蝶片式离心机：）蝶片式离心机： 用途：用途：分离乳浊液和从液体中分离少量极细的固体颗粒，广泛用于润滑油脱水、牛乳脱脂、饮料澄清等。 （4 4）管式超速离心机：）管式超速离心机：直径一般为100200mm，高0.751.5m。乳浊液自底部引入，在管内自下而上运行过程中，因离心力作用，依密度不同分成内外两个同心层，到达顶部分别自轻液出口与重液出口送出管外。1. 1. 筛分筛分形状因数:用于表示非球形颗粒的形状。颗粒的平均直径：标准筛2. 2. 沉降沉降（1）沉降速度计算：本章小

39、结本章小结3)(40gdus18)()(20gduStokess公式：斯托克斯6 . 0005 .185002ReRe，6 . 000)(269. 0:)(gReduAllens公式阿仑44. 010250050，RegduNewtons)(74. 1)(0公式：牛顿00024)2(3 .0ReReRe，可近似用到 湍流区 层流区 过渡区 颗粒直径 d，则u0 其它条件相同时，小颗粒后沉降。 流体密度和黏度，则u0； ，则u0其它条件相同时，颗粒在空气较在水中易沉降。 颗粒密度 s，则u0 其它条件相同时，密度大的颗粒先沉降。 （2）影响沉降速度的因素（3）降尘室的操作颗粒因沉降被除去的条件：

40、停留时间沉降时间0uHuL生产能力 ： 含尘气体的处理量Vs ， m3/s000uABLuBHuVs0min)(18gAVdss可分离的最小颗粒直径dmin：颗粒分离百分率(d/dmin)2（1）衡量离心分离性能的指标 离心分离因数KC：grugaK2trC（2）旋风分离器的性能参数沉降速度：msrudu182i2r分离效率、临界直径、压降3.3.离心沉降原理离心沉降原理sNuBdic9临界直径：4. 4. 过滤过滤（1）过滤推动力（2）助滤剂过滤阻力过滤推动力rLpAddVu1 （3）影响过滤速度的因素：A.推动力p:加压过滤、真空过滤、重力过滤、离心过滤B.滤液的性质:滤液黏度，过滤速度u

41、。C.滤饼层的性质:滤饼的厚度、空隙率、比表面积等。（4）洗涤速率 ：板框式压滤机洗涤速率只有最终过滤速率的1/4 第五节固体流态化第五节固体流态化流态化流态化：使固体颗粒通过与运动的流体接触而具有流体某些表观特性的过程。应用：应用：处理粉粒状物料的输送、混合、加热或冷却、干燥、吸附等过程。缺点缺点：动力消耗大，设备易磨损，颗粒易碎。一、基本概念一、基本概念1.1.固定床阶段固定床阶段：流体通过颗粒床层的表观速度较小，颗粒空隙中流体的真实速度小于颗粒的沉降速度，则颗粒保持静止状态，此时的颗粒床层称为固定床。2.2.流化床阶段：流化床阶段：流体的表观速度大到某一数值，流体的真实速度与颗粒的沉降速

42、度相等，则颗粒悬浮在流体中，床层有一个明显的上界面，这种床层称为流化床。3.3.颗粒输送阶段：颗粒输送阶段：继续提高表观速度，流体的真实速度大于颗粒的沉降速度，则颗粒将被流体所带走，达到颗粒的输送阶段。三个阶段三个阶段：固定床、流化床、颗粒输送。LmLmfLL（a)(b)(c)(d)(e)气体或液体 （低速）气体或液体液体气体气体或液体 （高速）图3-30 不同流速下床层状态的变化：（a）固定床（b）流化开始 （c）散式流化床（d）聚式流化床（e）水力或气力输送床层的流态化过程床层的流态化过程 (1) (1) 固定床阶段固定床阶段 颗粒静止（流体空床流速小，颗粒受曳力小）； 床层高度 、空隙率

43、，均保持不变； 阻力服从欧根方程(u， pf ）。(2) (2) 流化床流化床( ( 沸腾床沸腾床 ) ) 阶段阶段 空床流速，颗粒受曳力，把颗粒托起；，空隙率时，床层高度mfuu空床流速一定时，有一个稳定的床层上界面 。(3)(3) 颗粒（气力或液力）输送颗粒（气力或液力）输送 当u =u0时，颗粒被带走。 带出速度带出速度：颗粒被吹出的临界速度。1. 流化类型流化类型（1） 散式流化：散式流化：颗粒均匀地分散在流动的流体中，有一稳定的上界面。如：大多数液-固流化。（2） 聚式流化：聚式流化：床层中存在两个不同的乳化相（固体浓度大、分布均匀的连续相），气泡相（夹带少量固体颗粒以气泡形式通过床 层的不连续