沉降与过滤课件

第三章沉降与过滤第一节概述混合物分类均相物系非均相物系非均相物系：有明显相界面；不同相间有明显的物理化学性质差异。泡沫液（气—液混合物）乳浊液（液—液混合物）悬浮液（固—液混合物）含尘气体含雾气体含气气体？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机械分离重力沉降离心沉降沉降过滤重力过滤加压过滤真空过滤离心过滤目的回收有价值的分散物质净化分散介质以满足生产工艺要求环境保护和安全生产

机械分离：即利用非均相混合物中两相的物理性质（如密度、颗粒尺寸等）的差异，施加外力使两相之间发生相对运动而使其分离。第二节重力沉降一、重力沉降速度（一）球形颗粒的自由沉降p重力Fg浮力Fb阻力Fd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 沉降操作：在外力场作用下，利用分散相与连续相间的密度差异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。分析颗粒运动情况：加速度最大阻力加速度加速度=0加速段匀速段重力沉降速度:颗粒受力平衡时，匀速阶段颗粒相对于流体的运动速度。（二）流体中颗粒运动的阻力（曳力）、——流体特性dp、ut——颗粒特性（三）沉降速度的计算层流区：——Stokes(斯托克斯)式过渡区：湍流区：ut和Re都未知需用试差计算法：假设沉降处于某一区域；计算ut；计算Re，校验区域；若符合，则正确，否则重新假设区域。二、重力沉降设备（一）含尘气体的沉降——降尘室1.沉降分离条件停留时间：沉降时间：分离条件：Wut2.生产能力qV——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ut有关，而与高度H无关。3.

临界颗粒直径临界颗粒直径dpc——降尘室理论上能100%除去的最小颗粒直径。层流（二）悬浮液的沉降——沉降槽（增稠器）

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ur合成u合

合受力平衡时，径向速度ur为该点的离心沉降速度。受力平衡时，径向速度ur为该点的离心沉降速度。重力沉降速度ut离心沉降速度ur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KC——同一颗粒在同种介质中所受离心力与重力之比。二、离心沉降设备（一）含尘气的沉降——旋风分离器1.结构与工作原理KC为5~2500，可分离气体中5~75m的颗粒。2.临界颗粒直径假设：切向速度u=进口速度ui

颗粒沉降的最大距离b

层流rm——平均旋转半径n——旋转圈数沉降时间：停留时间：沉降分离条件：沉降速度：(二)悬浮液的沉降——旋液分离器(三)沉降式离心机（5分钟自学）管式离心机碟式离心机螺旋式离心机作业：第116页3-3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

过滤是在外力作用下，使悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固、液分离的操作。（一）两种过滤方式1.滤饼过滤2.深层过滤（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（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——加助滤剂助滤剂： 要求：刚性颗粒；化学稳定性；不可压缩性 常用：不可压缩的粉状或纤维状固体如硅藻土、纤维粉末、活性炭、石棉。 使用：可预涂，也可以混入待滤的滤浆中一起过滤。（四）过滤过程物料衡算悬浮液滤液，密度ρ，体积V湿滤渣，密度ρc液体干渣，密度ρp（1）湿滤渣密度C——kg湿渣/kg干渣（2）干渣质量与滤液体积之比X——kg固体/kg悬浮液kg干渣/m3滤液CX——(kg湿渣/kg干渣kg)*(kg干渣/kg悬浮液)=kg湿渣/kg悬浮液（3）湿渣质量与滤液体积之比（4）湿渣体积与滤液体积之比m3滤饼/m3滤液——(kg干渣/m3滤液)*(kg湿渣/kg干渣)=kg湿渣/m3滤液二、过滤速率基本方程式（一）过滤速率过滤速率：单位时间通过单位过滤面积的滤液体积过滤速度：单位时间获得的滤液体积设为层流流动 由哈根-泊谡叶方程（即层流流动时用以克服摩擦阻力的压力差与平均流速的一次方成正比） 可得滤液在滤层中的毛细管内层流流动时的流速可以表示为：孔道长度孔道中流速与过滤速度的关系过滤速度令——滤层的比阻过滤速度阻力单位为1/m2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，m3滤饼/m3滤液；（二）过滤基本方程滤饼层：过滤介质层：ppCpm滤液过滤速率——过滤基本方程则三、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Vo1V1A(二)过滤常数的测定q/q/q～q为直线关系，其斜率为，截距为三、过滤设备及操作以压力差为推动力：如叶滤机、板框压滤机、回转真空过滤机等；以离心力为推动力：如各种离心机过滤设备（一）板框过滤机——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（二）转筒真空过滤机1.结构与操作特点：同时间、不同部位进行不同的操作。设转筒的转速为N(1/s)操作周期