29-30学时.ppt

1、1,3.4.7 滤饼的洗涤,3.4 过滤 3.4.1 过滤操作的基本概念 3.4.2 过滤基本方程式 3.4.3 恒压过滤 3.4.4 恒速过滤与先恒速后恒压过滤 3.4.5 过滤常数的测定 3.4.6 过滤设备,第3章 非均相物系的分离和固体流态化,2,滤饼的洗涤,洗涤滤饼的目的是回收滞留在颗粒缝隙间的滤液，或净化构成滤饼的颗粒。,单位时间内消耗的洗水容积，以,洗涤速率,洗涤时间,表示,3,影响洗涤速率的因素可根据过滤基本方程式来分析，即,对于一定的悬浮液，r为常数。若洗涤推动力与过滤终了时相同，并假设洗水黏度与滤液黏度相近，则洗涤速率与过滤终了时的过滤速率有一定关系，这个关系取决于过滤设备

2、上采用的洗涤方式。,滤饼的洗涤,4,叶滤机等所采用的是置换洗涤法，洗水与过滤终了时的滤液流过的路径基本相同，故,滤饼的洗涤,5,板框压滤机采用的是横穿洗涤法，洗水横穿两层滤布及整个厚度的滤饼，流径长度约为过滤终了时滤液流动路径的两倍，而供洗水流通的面积又仅为过滤面积的一半，即,滤饼的洗涤,6,将以上关系代入过滤基本方程式，可得,当洗水黏度、洗水表压与滤液黏度、过滤压强差有明显差异时，所需的洗涤时间可按下式进行校正，即,滤饼的洗涤,7,3.4.8 过滤机的生产能力,3.4 过滤 3.4.1 过滤操作的基本概念 3.4.2 过滤基本方程式 3.4.3 恒压过滤 3.4.4 恒速过滤与先恒速后恒压过

3、滤 3.4.5 过滤常数的测定 3.4.6 过滤设备 3.4.7 滤饼的洗涤,第3章 非均相物系的分离和固体流态化,8,一、间歇过滤机的生产能力,则生产能力的计算式为,一个操作周期的总时间为,卸渣、清理、装合等辅助操作时间,过滤时间,洗涤时间,m3/h,9,二、连续过滤机的生产能力,以转筒真空过滤机为例，连续过滤机的特点是过滤、洗涤、卸饼等操作在转筒表面的不同区域内同时进行。任何时刻总有一部分表面浸没在滤浆中进行过滤，任何一块表面在转筒回转一周过程中都只有部分时间进行过滤操作。,一个操作周期就是转筒旋转一周所用时间，即,转筒每分钟转速,10,在一个过滤周期内，整个转筒表面上任何一小块过滤面积所

4、经历的过滤时间均为,浸没度,代入恒压过滤方程，得每小时所得滤液体积，即生产能力为,二、连续过滤机的生产能力,11,当滤布阻力可以忽略时，Ve=0，则上式简化为,可见，连续过滤机的转速愈高，生产能力也愈大。但若旋转过快，每一周期中的过滤时间便缩至很短，使滤饼太薄，难于卸除，也不利于洗涤，而且功率消耗增大。合适的转速需经实验决定。上式指出了提高连续真空过滤机生产能力的途径。,二、连续过滤机的生产能力,12,3.5 离心机 3.5.1 一般概念,第3章 非均相物系的分离和固体流态化,13,一般概念,离心机是利用惯性离心力分离液态非均相混合物的机械。它与旋液分离器的主要区别在于离心力是由设备(转鼓)本

5、身旋转而产生的。,离心机,14,过滤式 沉降式 分离式,分离方式,离心机的分类,间歇式 连续式,操作方式,立式 卧式,转鼓轴线的方向,一般概念,15,分离因数,常速离心机 高速离心机 超速离心机,一般概念,16,3.5 离心机 3.5.1 一般概念,3.5.2 沉降离心机和分离离心机（自学）,第3章 非均相物系的分离和固体流态化,17,3.6 固体流态化 3.6.1 流态化的基本概念,第3章 非均相物系的分离和固体流态化,18,将大量固体颗粒悬浮于流动的流体之中，并在流体作用下使颗粒作翻滚运动，类似于液体的沸腾，故称这种状态为固体流态化。化学工业中广泛使用固体流态化技术以强化传热、传质，并实现

6、某些化学反应、物理加工乃至颗粒的输送等过程。,19,一、流态化现象,当一种流体自下而上流过颗粒床层时，随着流速的加大，会出现以下三种不同的情况。,固定床阶段 流化床阶段 稀相输送床阶段,气 速 增 加,动画08,20,图3-30 不同流速时床层的变化 (a)固定床 (b)初始或临界流化床 (c)散式流化床 (d)聚式流化床 (e)输送床,一、流态化现象,21,二、两种不同流化形式,散式流化,散式流化状态的特点为固体颗粒均匀地分散在流化介质中，故亦称均匀流化。当流速增大时，床层逐渐膨胀而没有气泡产生，颗粒彼此分开，颗粒间的平均距离或床层中各处的空隙率均匀增大，床层高度上升，并有一稳定的上界面。通

7、常两相密度差小的系统趋向散式流化，故大多数液固流化属于“散式流化”。,散式流化,22,聚式流化,床层内分为两相:乳化相和气泡相。由于气泡在上界面处破裂，所以上界面是以某种频率上下波动的不稳定界面，床层压强降也随之作相应的波动。对于密度差较大的气固流化系统，一般趋向于形成聚式流化。,聚式流化,二、两种不同流化形式,23,3.6 固体流态化 3.6.1 流态化的基本概念,3.6.2 流化床的主要特征,第3章 非均相物系的分离和固体流态化,24,一、恒定的压强降,理想流化床 的压强降,图3-31 理想流化床的p-u关系图,25,2. 实际流化床 的压强降,图3-32 实际流化床的p-u关系曲线,一、

8、恒定的压强降,驼峰,26,二、类似液体的特点,类似液体的特点,图3-33 气体流化床类似液体的特性,27,流化床中两相流动特点： 颗粒轴向混合，系统颗粒混和均匀； 温度、浓度分布均匀，避免局部过热； 但温度、浓度均匀会使床层内传热、传质推动力下降，反应进行得不完全； 易于连续自动操作。,三、流化床中的两相流动,28,四、流化床的不正常现象,腾涌现象,图3-34 腾涌发生后p-u关系曲线,29,2. 沟流现象,图3-35 沟流发生后p-u关系曲线,四、流化床的不正常现象,30,3.6 固体流态化 3.6.1 流态化的基本概念 3.6.2 流化床的主要特征,3.6.3 流化床的操作范围,第3章 非

9、均相物系的分离和固体流态化,31,要使固体颗粒床层在流化状态下操作，必须使气速高于临界流速umf，而最大气速又不得超过颗粒的沉降速度，以免颗粒被气流带走。,32,一、临界流化速度umf,1实测法 测取流化床回到固定床的一系列压降与气体流速的对应数值。 测定时常用空气作流化介质，最后根据实际生产中的不同条件将测得的值加以校正。,33,可得到如图3-32的曲线。,临界流化速度,一、临界流化速度umf,34,2.计算法,对于小颗粒,对于大颗粒,一、临界流化速度umf,35,颗粒带出速度即颗粒的沉降速度，各种情况下的沉降速度公式见3.3.1。,二、带出速度,36,带出速度与临界流化速度的比值反映了流化

10、床的可操作范围。,对细颗粒,对大颗粒,流化床实际操作速度与临界流化速度的比值称为流化数。,三、流化床的操作范围,37,3.6 固体流态化 3.6.1 流态化的基本概念 3.6.2 流化床的主要特征 3.6.3 流化床的操作范围,3.6.4 提高流化质量的措施（自学）,第3章 非均相物系的分离和固体流态化,38,3.6.5 气力输送简介,3.6 固体流态化 3.6.1 流态化的基本概念 3.6.2 流化床的主要特征 3.6.3 流化床的操作范围,3.6.4 提高流化质量的措施（自学）,第3章 非均相物系的分离和固体流态化,39,利用气体在管内流动以输送粉粒状固体的方法称为气力输送。,气力输送,输

11、送介质,最常用的输送介质是空气，但在输送易燃易爆粉料时，也可采用其他惰性气体。,40,系统密闭，避免了物料的飞扬、受潮、受污染，也改善了劳动条件； 可在输送过程中(或输送终端)同时进行粉碎、分级、加热、冷却以及干燥等操作； 占地面积小，可以根据具体条件灵活地安排线路，例如，可以水平、垂直或倾斜地装置管路； 设备紧凑，易于实现连续化、自动化操作，便于同连续的化工过程相衔接。,气力输送的优点,41,与其他机械输送方法相比存在的缺点： 动力消耗较大，颗粒尺寸受到一定限制(30 mm);在输送过程中物料易于破碎;管壁也受到一定程度的磨损，不适于输送黏附性物料或高速运动时易产生静电的物料。,气力输送的缺

12、点,42,1.吸引式,1-吸嘴 2-输送管 3-一次旋风分离器 4-料仓 5-二次旋风分离器 6-抽风机,一、按气流压强分类,图3-42 吸引式气力输送装置图,43,2.压送式,1-回转式供料器 2-压气机械 3-料斗 4-输料管 5-旋风分离器 6-料仓,图3-43 压送式气力输送装置图,一、按气流压强分类,44,混合比R（或固气比）,单位质量气体所输送的固体质量，即,二、按气流中固相浓度分类,45,1.稀相输送的分类 混合比在25以下（通常R =0.15）的气力 输送为稀相输送。,2.密相输送 混合比大于25的气力输送称为密相输送。在密相输送中，固体颗粒呈集团状态。,二、按气流中固相浓度分类,46,图3-44 脉冲式密相输送装置图 1-发送罐 2-气相密封插板 3-料斗 4-气体分配器 5-脉冲发生器和电磁阀 6-输送管道 7-受槽 8-袋滤器,二、按气流中固相浓度分类,47,练 习 题 目,思考题,作业题: 10、11、12,1一个完整的过滤操作周期包括哪几部分？ 2. 试分析提高回转真空过滤机转速的利弊。 3.