化工原理课件：第三章 沉降与过滤

1、2020/7/4,1,第三章沉降与过滤,非均相物系分离：,沉降（重力沉降、离心沉降）过滤,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,分离的目的：回收分散物质;,2.净化分散介质。,第一节概述,2020/7/4,2,第二节重力沉降,一、重力沉降速度,（一）球形颗粒的自由沉降,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,2020/7/4,3,2020/7/4,4,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。,2020/7/4,5,（二）流体中颗粒运动的阻力(曳力),阻力系数（曳力系数）,、流体特性dp、ut颗粒特性

2、,2020/7/4,6,2020/7/4,7,2020/7/4,8,（1）层流区104Re2Stokes区,（2）过渡区2Re500Allen区,（3）湍流区500Re2105Newton区,（球形）,2020/7/4,9,（三）沉降速度的计算,层流区：,Stokes(斯托克斯)式,过渡区：,湍流区：,2020/7/4,10,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。,2020/7/4,11,（四）影响沉降速度的其它因素,1.干扰沉降,2.颗粒形状,越小，阻力越大，Re相同时沉降速度越小。,3.壁效应使沉降速度下降。,2020/7/4,1

3、2,二、重力沉降设备,（一）降尘室,2020/7/4,13,1.沉降分离条件,停留时间：,沉降时间：,分离条件：,W,2020/7/4,14,2.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。,2020/7/4,15,多层降尘室：,若n个隔板，则,缺点：清灰难；隔板间距小，颗粒易被扬起。,2020/7/4,16,3.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,2020/7/4,17,（二）沉降槽（增稠器）1.悬浮液的沉聚过程,2020/7/4,18,2.沉降槽（增稠器）,2020/

4、7/4,19,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,2020/7/4,20,受力平衡时，径向速度ur为该点的离心沉降速度。,2020/7/4,21,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。,2020/7/4,22,二、离心沉降设备,（一）旋风分离器1.结构与工作原理,KC为52500，可分离气体中575m的颗粒。,2020/7/4,23,2.临界颗粒直径,假设：切向速度ut=进口速度ui颗粒沉降的最大距离b层流,rm平均旋转半径,2020/7/

5、4,24,n旋转圈数,沉降时间：,停留时间：,沉降分离条件：,沉降速度：,2020/7/4,25,临界颗粒直径：,讨论：,所以生产能力较大时，一般采用多个小旋风分离器并联。,2020/7/4,26,3.气体通过旋风分离器的压力降,一般p=0.32kPa,进、排气与筒壁之间的摩擦损失；进入时突然扩大的局部阻力；旋转中动能损失,造成气体压力降：,由于:,2020/7/4,27,(二)旋液分离器,2020/7/4,28,(三)沉降式离心机,管式离心机碟式离心机螺旋式离心机,2020/7/4,29,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,2020/7/4,3

6、0,（一）两种过滤方式1.滤饼过滤,2020/7/4,31,2.深层过滤,2020/7/4,32,（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,2020/7/4,33,（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,（四）过滤过程物料衡算,加助滤剂,（1）湿滤渣密度,Ckg湿渣/kg干渣,2020/7/4,34,（2）干渣质量与滤液体积之比,Xkg固体/kg悬浮液,kg干渣/m3滤液,（3）湿渣质量与滤液体积之比,（4）湿渣体积与滤液体积之比,kg湿渣/m3滤液,m3滤饼/m3滤液,2020/7/4,35,二、过滤速

7、率基本方程式,（一）过滤速率,过滤速率：,过滤速度：,设为层流流动,2020/7/4,36,孔道长度,孔道中流速与过滤速度的关系,过滤速度,2020/7/4,37,令,滤饼的比阻,过滤速度,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；,2020/7/4,38,（二）过滤基本方程,滤饼层：,过滤介质层：,2020/7/4,39,过滤速率,过滤基本方程,则,2020/7/4,40,三、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,2020/7/4,41,2020/7/4,42,(二)过滤常数的测定,/qq为直线关系，其斜率为，截距为,2020/7/4,43,三、过滤设备及操作,（一）板框过滤机,2020/7/4,44,2020/7/4,45,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,2020/7/4,46,（二）转筒真空过滤机,1.结构与操作,过滤区：14,吹、卸滤渣区：1112,吸干洗涤区：510,特点：同时间、不同部位进行不同的操作。,2020/7/4,47,设转筒的转速为N(1/s),