主固-液分离操作

1、 主固-液分離操作、沈降濃縮，過，遠心分離，湿式分，液体，、脱水（Dewatering），圧搾（Expression）操作。6.1沈降濃縮（thickening ）液体中懸濁粒子重力場、遠心力場沈降現象利用、固-液（濃厚懸濁液、清澄液体）分離操作沈降分離（沈降濃縮）。一般的、沈降濃縮操作、大部分液体除去後、濾過、必要応乾燥、経済的。個粒子沈降速度（自由沈降）粒子終末速度UmDp2(P)g18：式第章基礎粒子群沈降速度（干渉沈降）例空間率関数固体粒子濃度大集合沈降理論、回分沈降実験種濃度沈降速度、推算。回分操作実験連続沈降濃縮装置（回分沈降曲線batch-settling curve）(設計)第

2、6章応用（例題1）沈降濃縮関、次問答。 回分沈降濃縮過程（）、沈降曲線説明。 凝集性懸濁液1透明入、撹拌後、静置観察、上図経過、懸濁液固体濃度試料性質、傾向異。（A層，B層，C層，D層簡潔説明重要、p.146参照。）B層存在間、時間対、直線的AB界面沈下、等速沈降区間。B層消失、臨界点( Critical sedimentation point )達、沈下速度、遅。回分沈降曲線、設計基礎。回分沈降任意時刻L、界面濃度CL，沈降速度，層自身上方速度U求方法図示、手順述。但、初期濃度C0,初期高Z0。LU清澄界面到着任意時刻L、沈降曲線A点接線引、0Z=Zi求。CL=C0Z0Zi、任意時刻界面濃度

3、CL求。 点A勾配、任意時刻L沈降速度L求。任意時刻等濃度層上昇速度U、図中原点A点直線結示。、U= ZLL求。（例題 6.1,p.149）, （例題 6.2,p.151）設計、講義中説明、後、宿題（提出）! （期限指定。）6.1沈降濃縮（thickening）6.1.2 回分沈降関理論考方以上、資料No.1参照。（thickener）所要面積（粒子液）QOm3（粒子液）h粒子濃度 COkg-粒子m3（粒子液）密度Okg（粒子液）m3（粒子液）（OCO）kg液m3（粒子液）面積SCv0（粒子）v kg(液)m3V m3(液)hQum3（粒子液）hCukg粒子m3（粒子液）ukg(粒子液)m3（

4、密度）（uCu）kg液m3（粒子液）（material balance）固体粒子：液体 ：（上式Qu消去）、両辺断面積S割一方、次関係成立。但、固体粒子密度：，液体粒子密度：例式、式同様。，式式代入、溢流清澄液上向線速度、清澄液濁、粒子沈降速度v次関係成立必要。S断面積。 、前述Capacity limiting layer書、次式得。場合、内部沈降層固体粒子濃度供給濃度排出濃度中間濃度、沈降速度v値、対応値使用必要。、濃度、流量仮供給考。，設 計 式 種vC単位面積当質量速度求、値最小値最大S、面積決定。、 設 計 式断面積S最大面積決定。機械的分離固-液混合物分離操作、化学工業、工業広範分

5、野行、重要性資源有効利用、環境問題密接関連、広認識。、濾過、圧搾、沈降、遠心分離固-液分離操作、粒径密度差利用分離方法、一般機械的分離総称。分離法、相変化伴，蒸発法比省的方法特徴持。固-液系機械的分離行、処理固-液混合物特性（例、懸濁固体粒径濃度）応、最適分離法選重要。6.2濾過（ filtration ）固-液系機械的分離操作一濾過。充填層透過流動現象応用一濾過( filtration )基本式述。濾過分類（清澄濾過濾過）液体中不溶性懸濁粒子濾材（）捕集分離操作濾過。推進力、重力、圧力（加圧 or 減圧）、遠心力用。濾過( cake filtration ) 320（濾）有効働。濾過( cl

6、arification filtration )0.1%数ppm中間懸濁液濃度0.11、閉塞濾過濾過同時生、沈降濃縮濾過行通常。濾過装置重力、加圧、真空、遠心力式。（例、（加圧濾過）。）実際、設計操作条件解析、対象、濾過実験必要。学生実験（3年次）、定圧濾過実験MgCO3系粘土行。（濾過）濾過基礎式濾過、本質的、第5章充填層透過流動現象応用。（層流、式、充填層適用。）、次特殊条件考慮。時間共層厚L増、層充填密度構造変。濾過圧力P一定定圧濾過、濾過量V時間共減少一方、濾過抵抗Rc増加。定速濾過（濾過速度一定）、濾過圧力時間共増加。抵抗濾材（）分離考。R=RC + R（VA）R R非圧縮性（砂）圧

7、縮性(MgCO3)、区別考。（濾過圧力空隙率変化。）比抵抗、´(P)：圧縮係数（指数）一般、非圧縮性係数時、n =0圧縮性係数時、n =0.10.8(1)圧降下項示濾過基本式導出。（例題）充填層透過流動現象応用濾過基本式導出。但、通流、実際層流、次式適用。、平均濾過比抵抗持意味、式説明。、各記号説明。今、厚L、供給原液液体積比例仮定、式、式、 w濾液1m3当乾燥質量kgm3，LA、中保存濾液体積、通過濾液体積V比、無視考。以上，式、以上濾過基本式。（、圧力降下項示。）（、各記号説明加。）持意味比例定数、平均比抵抗、濾過指標。、SV（単位体積当比表面積）大、粒子径小、空隙率小、粒子密度

8、P小、大。、（、濾過抵抗）大、定圧濾過、濾過速度小意味。(2)濾材通流考慮濾過基本式導出。、V0、濾材抵抗対相当濾液量示m3定圧濾過（Pf一定）非圧縮性濾過場合例、一定砂濾過場合、(6.16)式以上(6.18)式、定圧濾過、非圧縮性濾過場合適用定圧濾過方程式。今、(6.18)式両辺KV割、V普通上、傾、濾過係数K，切片相当濾液量V0求。V0、濾材同抵抗持形成必要濾液量濾材抵抗仮想濾液量置換出来。定速濾過（一定）非圧縮性濾過場合(6.16)式V直線、V0，算出。圧縮性濾過場合比抵抗濾過圧力影響受場合、化学工業、圧縮性。一般圧縮係数n、n=0.10.8。、濾過圧力空隙率変化。一般、´(P

9、)n(6.23)式、非圧縮性場合n=0，圧縮性場合、n=0.10.8。以上(6.16)式適用際、実際用懸濁液種類濃度，濾材種類，濾過圧力諸条件K，V0求諸条件同必要。実用的濾過速度式乾燥固体質量Wkgm2濾液量VAm3m2関係、物質収支以下。変形、 s中固体質量分率表濃度、kgm3濾液密度、m湿乾質量比、次式定義。、以上（6.12）式（6.16）式、式代入以下。 定圧濾過（P：一定）場合濾過圧力一定定圧濾過、濾過期間中一定、前述同様式積分、定圧濾過式以下。、K次式。以上、式式、定圧濾過実験（）、直線関係得、勾配切片K求。既知、平均比抵抗m/kg求。m3相当濾過量。例題3実例示。 定速濾過（場合

10、式、一定定速条件用、次式得。圧縮性濾過場合、平均比抵抗次式近似、例題4実例示。（例題3）濾過面積A65cm2濾過装置用、P98 kPa一定圧力種濾過、実験（表図参照）、定圧濾過係数=1.03×10-106s得。濃度（質量分率）S=0.06、固体粒子密度P=2.6 g/cm3、濾過粘度1×10-3Pas、濾液密度=1 g/cm3。、濾過終了後生成取出乾燥。乾燥前後質量、88.4g、51.3g。平均空隙率平均比抵抗求。（解答例）湿乾質量比 88.451.31.723、平均空隙率、式平均比抵抗、式変形、98実験（備考）定圧濾過実験濾液量V濾過時間、用、直線傾定圧濾過係数K切片相当

11、濾過量V求。（例題）300kPa圧力定圧濾過、濾液量VA濾過時間min間関係得。圧縮性指数n0.5。同同濾過装置0.2mmin濾過速度定速濾過行時、90分後圧力程度。、濾材抵抗無視。（解答例）式濾材抵抗無視式式用、題意B = 0.289、式濾材抵抗無視、（備考）SI単位統一計算。場合、。、式単位換算：原式代入。以上、濾過装置設計、操作条件解析、対象濾過実験必要。（3年次化学工学実験、定圧濾過実験行、濾過方程式確立。）6.3遠心分離（centrifugal separation）原理、第4章参照。沈降分離濾過脱水重力代遠心力用、効率良行装置、遠心沈降（例）遠心濾過遠心分離。円筒型遠心分離装置上図示、回転円筒容器（半径r，長L）中液面半径r1円筒面形成。密度P粒子含密度液流量Qm3/s供給、粒子分離。容器内液容器回転角速度同一角速度回転、軸方向、一様速度上方流。液中粒子運動、半径方向：軸方向：粒子半径方向速度r式、粒子運動式適用。（但、重力加速度g遠心加速度置換）。粒子軸方向速度v式、液流速v同一考得。両式dt消去、境界条件入口：0，1（入口粒子液面）出口：L，2（出口粒子円筒壁到達） 式以上境界条件積分、処理量Q、粒子完全分離条件、粒子沈降時間液体回転体内滞留時間小必要。次式成立。、機械的条