第三章 非均相混合物的分离.ppt

1、 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离内容纲要内容纲要n3.1 概述概述n3.2 颗粒及颗粒床层的特性颗粒及颗粒床层的特性n3.3 沉降分离沉降分离n3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.1 概述概述n3.1.1 混合物分类混合物分类混合物混合物均相混合物均相混合物非均相非均相混合物混合物溶液：溶液：混合气体：混合气体：精馏、萃取精馏、萃取吸收、吸附吸收、吸附气态非均相气态非均相液态非均相液态非均相含尘气体含尘气体含雾气体含雾气体悬浮液悬浮液乳浊液乳浊液气泡液气泡液物系内部存在相界面且界面物系内部存在相界面且界面两侧的物理性质完全不同。两侧的物理性质完全不同。 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离化工原理课件第四章 沉降与过滤分散相：非均相物系中处于分散状态的物质，如分散相：非均相物系中处于分散状态的物质，如悬浮液中的固体颗粒。悬浮液中的固体颗粒。连续相：包围分散质的处于连续状态的流体。如连续相：包围分散质的处于连续状态的流体。如悬浮液中的液体。悬浮液中的液体。3.1 概述概述 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.1.2

2、非均相混合物的分离方法非均相混合物的分离方法依据：分散相与连续相之间的物理性质的差异。如密度、颗粒外径等方法：连续相与分散相之间发生相对运动而分离.3.1 概述概述 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.1.3 机械分离方法的推动力3.1.4 分离目的回收有价值的物质 净化分散介质保护环境和安全生产3.1 概述概述 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离 3.2.1 颗粒的特性 3.2.1.1 单一颗粒的特性 （1）球形颗粒 体积 表面积 比表面积 （2）非球形颗粒 非球形颗粒可用当量直径及形状系数来表示其特性。3.2 颗粒及颗粒床层的特性颗粒及颗粒床层的特性 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离 体积当量直径de 表面积当量直径des 比表面积当量直径dea 形状系数 形状系数表征颗粒的形状与球形的差异程度 球形颗粒， =1，颗粒形状与球形差别愈大， 值愈低。 3.2 颗粒及颗粒床层的特性颗粒及颗粒床层的特性 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离 非球形颗粒通常以体积当量直径和形状系数来表征颗粒的体积、表面积和比表面积。 3.2 颗粒及颗粒床层

3、的特性颗粒及颗粒床层的特性 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.2.1.2 颗粒群的特性 1、粒度分布 不同粒径范围内所含粒子的个数或质量即粒径分布。 标准筛: 泰勒制，日本制，德国制及原苏联制等。我 国用泰勒制。3.2 颗粒及颗粒床层的特性颗粒及颗粒床层的特性 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离 2、 颗粒的平均粒径平均比表面积直径3.2 颗粒及颗粒床层的特性颗粒及颗粒床层的特性 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.2.2 颗粒床层的特性3.2.2.1 床层空隙率 固定床：众多固体颗粒堆积而成的静止的颗粒层。 3.2 颗粒及颗粒床层的特性颗粒及颗粒床层的特性 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离n3.2.2.2 床层的比表面积n单位床层体积具有的颗粒表面积称为床层的比表面积。若忽略颗粒之间接触面积的影响n床层比表面积也可根据堆积密度估算3.2 颗粒及颗粒床层的特性颗粒及颗粒床层的特性 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.2.3 流体通过床层流动的压降（3.4 过滤）3.2 颗粒及颗粒床层的特性颗粒及颗粒床层的特性 第三章

4、第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离 沉降分离沉降分离是借助某种力的作用，利用分散物质与分散介质的密度差异使之发生相对运动而分离的过程。 沉降: 重力沉降 作用力是重力 离心沉降 作用力是惯性离心力3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离 3.3.1 重力沉降重力沉降 受地球吸引力的作用而发生的沉降。 3.3.1.1 沉降速度沉降速度 假设：假设： 3.3 沉沉降分离降分离颗粒为球形； 颗粒沉降时彼此相距较远，互不干扰 容器壁对沉降的阻滞作用可以忽略 颗粒直径不能小到受流体分子运动的影响 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离1.1.球形颗粒的自由沉降：球形颗粒的自由沉降：重力：重力：浮力：浮力：阻力：阻力：颗颗粒粒密密度度流流体体密密度度l受力分析受力分析3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离化工原理课件第四章 沉降与过滤刚开始沉降：刚开始沉降： 不变不变a最大最大 开始沉降开始沉降 a 3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离a0 u增加至一定值时增加至一定值时 自由沉降速

5、度自由沉降速度 匀速沉降匀速沉降 自由沉降速度公式自由沉降速度公式 3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离2.2.阻力系数阻力系数 的计算的计算因次分析因次分析球形度球形度= =与颗粒体积相等的圆球的表面积与颗粒体积相等的圆球的表面积颗粒的表面积颗粒的表面积3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离层流区(Stokes区) Stokes公式表面摩擦阻力占主导地位不发生边界层分离3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离过渡区(Allen区) 开始发生边界层分离颗粒后部形成旋涡尾流尾流区压强低形体阻力增大3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离湍流区(牛顿区) 形体阻力占主导地位，表面摩擦阻力可以忽略阻力u2阻力系数与Ret无关3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离 Ret2105阻力系数骤然下降层流边界层湍流边界层分离点后移，尾流区收缩，形体阻力突然下降近似

6、取=0.13.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离自由沉降速度的公式不适用于非常微细颗粒（如d10-4时，可不考虑布朗运动的影响。沉降速度关系式适用于颗粒与流体在重力方向上的相对运动的计算。例如: 颗粒密度大于流体密度的沉降操作；颗粒密度小于流体密度的颗粒浮升运动；在静止流体中颗粒的沉降，流体相对于静止颗粒的运动；颗粒与流体逆向运动的情况；颗粒与流体同向运动但具有不同的相对速度的计算。3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.3.ut的计算：的计算：l试差法：试差法：l摩擦数群法摩擦数群法l无因次判据法无因次判据法l非试差法：非试差法：3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离l试差法：试差法：假设假设流型流型选择选择公式公式计算计算计算计算验算验算3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离例：求直径例：求直径40m球形颗粒在球形颗粒在30大气中的自由沉降大气中的自由沉降速度。已知速度。已知颗粒颗粒为为2600kg/m3,大气压为大气压为0.1MPa。解：解：设

7、为层流，则：设为层流，则：查查30、0.1MPa空气：空气：校核：校核：( (正确正确) )3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离4.4.影响沉降速度的因素影响沉降速度的因素 流体的粘度、密度流体的粘度、密度 颗粒的体积浓度颗粒的体积浓度 器壁效应器壁效应 颗粒形状的影响颗粒形状的影响 颗粒的最小尺寸颗粒的最小尺寸 3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离雷诺数公式雷诺数公式层流区层流区Stokes定律区定律区小小 结结 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.3.1.2 重力沉降分离设备重力沉降分离设备气体沉降设备利用重力沉降除去气流中颗粒的设备。液体沉降设备用于浓缩、澄清沉降槽： 3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离一、降尘室一、降尘室 1.1.用途：分离气流中的尘粒用途：分离气流中的尘粒3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离2.2.工作原理工作原理3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离气体入室气体入室减

8、速减速颗粒的沉降运动随气体运动颗粒的沉降运动随气体运动沉降运动时间沉降运动时间 气体停留时间气体停留时间分离分离说明说明: : d d ，容易除去，容易除去 气量气量V V ，容易除去，容易除去3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离沉降时间：沉降时间：停留时间：停留时间：分离条件：分离条件： 3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离说明：说明：某一粒径的粒子，只要满足某一粒径的粒子，只要满足 ，则该粒径的粒子可以则该粒径的粒子可以100100被分离被分离某一粒径的粒子，如果不满足某一粒径的粒子，如果不满足 ，则该粒径的粒子不能被则该粒径的粒子不能被100100分离分离对于一降尘室对于一降尘室, ,存在一能存在一能100100被除去的最小粒子被除去的最小粒子, ,用用 表示；其沉降速度最小，用表示；其沉降速度最小，用表示，表示，称为临界沉降速度。称为临界沉降速度。3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.3.常见的降尘室结构常见的降尘室结构3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系

9、的分离非均相物系的分离4.4.降尘室的生产能力降尘室的生产能力说明：说明：一定时一定时, ( ), ( )只只与沉降面积与沉降面积与与H无关无关当当有关，有关，3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离对设备而言，生产能力对设备而言，生产能力只与只与沉降面积沉降面积 和和有关，与有关，与H无关。无关。最小颗粒的沉降速度最小颗粒的沉降速度所以设计降尘室时，应作成扁平形。所以设计降尘室时，应作成扁平形。气体在降尘室的流速气体在降尘室的流速u一般应保证处于层流区一般应保证处于层流区不宜过高，不宜过高，化工原理课件第四章 沉降与过滤3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离5.5.多层降尘室：多层降尘室：N层层单层单层3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离N层层单层单层多层降尘室：多层降尘室：3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离例例:降尘室高降尘室高2m,宽宽2m,长长5m。气体流量为气体流量为4m3/s,为为0.75kg/m3,为为0.026cp。(1)求除尘的求

10、除尘的dc；(2)将将降尘室隔成降尘室隔成10层层,若若dc不变不变,则流量？若流量不变则流量？若流量不变,则则dc？已知已知尘粒尘粒为为3000kg/m3。(3)粒径为粒径为40m的颗粒的颗粒的回收百分率？的回收百分率？(4)如欲回收直径为如欲回收直径为15 m的尘粒，的尘粒，降尘室应隔成多少层？降尘室应隔成多少层？解解:(1):(1)3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离校核校核计算有效计算有效设为层流沉降：设为层流沉降：3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离若流量不变若流量不变仍为层流沉降仍为层流沉降或或(2)隔成隔成10层：层：若若dc不变不变utc不变不变Vs=10Vs3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离(3)由以上计算知，粒径为由以上计算知，粒径为40m的颗粒必定在的颗粒必定在滞流区滞流区气体在降尘室的停留时间气体在降尘室的停留时间3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离40um的颗粒在的颗粒在5s内的沉降高度内的沉降高度回收率回收率或或3

11、.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离(4)如欲回收直径为如欲回收直径为15um的尘粒，的尘粒，3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离例例：已已测测得得密密度度为为=1630kg/m=1630kg/m3 3的的塑塑料料珠珠在在20的的CClCCl4 4液液体体中中的的沉沉降降速速度度为为1.70101.7010-3-3m/sm/s，20时时 CClCCl4 4的的 密密 度度 =1590kg/m=1590kg/m3 3， 粘粘 度度=1.0310=1.0310-3-3 Pas，求此塑料珠的直径。求此塑料珠的直径。3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离解：设小珠沉降在斯托克斯定律区，按式解：设小珠沉降在斯托克斯定律区，按式可得可得校验校验ReRe，1 1计算有效计算有效3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离例例：质质量量流流量量为为2.50kg/s2.50kg/s、温温度度为为20的的常常压压含含尘尘空空气气在在进进入入反反应应器器之之前前必必须须除除尘尘

12、并并预预热热至至150，所所含含尘尘粒粒密密度度为为1800kg/m1800kg/m3 3。现现有有一一台台总总面面积积为为130m3的的多多层层降降尘尘器器，试试求求在在下下列列两两种种情况时此降尘器可全部除去的最小颗粒直径：情况时此降尘器可全部除去的最小颗粒直径：（1 ）先除尘后预热；（）先除尘后预热；（2） 先预热后除尘。先预热后除尘。 3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离解：（解：（1）查表可知，）查表可知，=18.1=18.11010-6-6 Pa Pas s=1.20kg/m=1.20kg/m3 3 体积流量体积流量3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离假定颗粒沉降处于斯托克斯定律区，则假定颗粒沉降处于斯托克斯定律区，则 校核校核计算有效计算有效3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离（2 2）=24.1=24.11010-6-6 Pa Pas s3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离假定颗粒沉降处于斯托克斯定律区，则假定颗粒沉降处于斯托克

13、斯定律区，则 校核校核计算有效计算有效说明：先除尘后预热的顺序较好，可以全部除去的最说明：先除尘后预热的顺序较好，可以全部除去的最小颗粒直径较小小颗粒直径较小 3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离二、沉降槽二、沉降槽用途：分离悬浮液用途：分离悬浮液处理量大处理量大 大颗粒悬浮液大颗粒悬浮液化工原理课件第四章 沉降与过滤3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.3.2 离心沉降离心沉降 依靠惯性离心力的作用而实现的沉降过程。 气固离心设备：旋风分离器 液固离心设备：旋液分离器，沉降离心机3.3.2. 1 惯性离心力作用下的沉降速度 3.3 沉沉降分离降分离 F阻 F离 F向 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离1.1.惯性离心力作用下的沉降速度惯性离心力作用下的沉降速度惯性离心力惯性离心力= 向心力向心力= 阻力阻力= 3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.3 沉沉降分离降分离离心沉降速度和重力沉降速度比较ur：颗粒绝对运动速度在径向上的分量，方向沿径向向外，随R方向及大

14、小而变化，不是恒值。ut：恒值，方向向下 ur，uT方向均在变化，颗粒运动轨迹为绝对速度方向分离因数Kc=(uT2/R)/g K为分离因数Kc值大小是反映离心分离设备性能的重要指标。 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离2.2.旋风分离器旋风分离器气固分离气固分离除除5m20m尘粒尘粒缺点：不适于分离缺点：不适于分离粘性，高湿性、粘性，高湿性、腐蚀性粉尘腐蚀性粉尘3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.3.旋风分离器的性能指标旋风分离器的性能指标细而长细而长(1)(1)临界粒径临界粒径(2)(2)分离效率分离效率l总效率总效率l粒级效率粒级效率l分割粒径分割粒径3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离p(3)(3)压强降压强降3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离某气流干燥器送出的含尘空气量为某气流干燥器送出的含尘空气量为10000m3h-1，空气温度为空气温度为80oC。直径为直径为1m的标准型旋风分离

15、的标准型旋风分离器收集粉尘，粉尘密度器收集粉尘，粉尘密度1500kgm-3，(1) 分割粒分割粒径；径；(2)直径为直径为15 m的颗粒的粒级效率；的颗粒的粒级效率；(3) 压压强降。强降。 解：解：查查80(1)(1) 进口横截面积进口横截面积进口气速进口气速3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离(2)(2)由图查得由图查得 p=0.83=83% (3)(3)3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离4.4.存在问题及改进存在问题及改进l上部易形成涡流上部易形成涡流l尘粒易带走尘粒易带走倾斜式、倾斜式、 旁路旁路扩散式扩散式3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离旋液旋液分离器分离器3.3 沉沉降分离降分离 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离l滤浆滤浆( (料浆料浆)悬浮液悬浮液l滤液滤液l滤饼滤饼( (滤渣滤渣) )l过滤介质过滤介质过滤操作推动力过滤操作推动力重力重力压强差压强差离心力离心力3.4 过滤过滤一、基本概念一、基本概念 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的

16、分离1.1.过滤方式过滤方式l饼层过滤饼层过滤 l深床过滤深床过滤 架桥现象架桥现象深床过滤深床过滤d粒粒d孔孔 滤饼滤饼:过滤作用过滤作用过滤介质过滤介质:支承作用支承作用 3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离2.2.过滤介质：过滤介质：l特性：特性：多孔多孔流阻小流阻小机械强度高机械强度高耐热、耐腐蚀耐热、耐腐蚀l分类：分类：织物介质织物介质( (滤布滤布) )多孔固体介质多孔固体介质粒状介质粒状介质5-65um 1-3um 3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离奔驰汽油过滤纸奔驰汽油过滤纸3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.4 过滤过滤BUICKBUICK车用空气过滤纸车用空气过滤纸 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.3.滤饼种类：滤饼种类：l不可压缩滤饼：不可压缩滤饼：当当p p时时, ,流阻流阻/ /滤饼厚度滤饼厚度constconstl可压缩滤饼：可压缩滤饼：当当p p时时, ,流阻流阻/ /滤饼厚度滤饼厚度3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离4

17、.4.助滤剂助滤剂3.4 过滤过滤助滤剂助滤剂的作用的作用 吸附液体，增大床层孔隙率，防止滤孔堵塞对助滤剂的要求对助滤剂的要求 有一定刚性，具有不可压缩性，可增大孔隙率，流动阻力小；化学性质稳定，不溶于流动相。 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.4 过滤过滤二、床层特性分析二、床层特性分析 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离1. 1. 床层的简化模型床层的简化模型建立物理模型: 对该过程进行合理的物理的抽象和简化.简化模型是将复杂的不规则的网状通道简化为许多管径为de，长度为L的平行细管。细管中的全部流动空间等于颗粒床层的空隙容积细管的内表面积等于颗粒床层的全部表面积3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离合理的简化细管的当量直径可表示为3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离2.2.流体通过床层的数学描述流体通过床层的数学描述在物理模型的基础上进行数学的抽象与简化，用数学的方式来反映物理模型的本质。u1:流体在床层内的实际流速，m/su:按整个床层截面计算的空床流速3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的

18、分离非均相物系的分离上式即流体通过固定床层压降的数学模型: 模型参数3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.3.模型参数的确定模型参数的确定 模型参数的确定通过实验来测定,模型的有效性必须通过实验检验 康采尼实验结果（流动属于层流）=5.0/Re， Re=deu1/=u/(1-)3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离1.1.过滤速度过滤速度( (u) )：单位时间通过单位过滤面积的滤液体积单位时间通过单位过滤面积的滤液体积,m,m3 3/(m/(m2 2s)s)3.4 过滤过滤三、过滤速度和过滤速率三、过滤速度和过滤速率 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离2.2.过滤速率过滤速率( )( )：单位时间获取的滤液体积单位时间获取的滤液体积,m,m3 3/s/s过滤速率过滤速率3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.3.滤饼阻力滤饼阻力令令滤饼比阻滤饼比阻( (单位厚度滤饼的阻力单位厚度滤饼的阻力,1/m,1/m2 2) )滤饼阻力滤饼阻力, ,1/m1/m3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物

19、系的分离非均相物系的分离4.4.过滤介质阻力：过滤介质阻力：过滤过滤速度速度滤饼处：滤饼处：过滤介质处：过滤介质处：总速度：总速度：令令虚拟滤饼厚度虚拟滤饼厚度过滤压强差过滤压强差( (当量当量) )3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离1.1.不可压缩滤饼过滤基本方程式不可压缩滤饼过滤基本方程式虚拟虚拟( (当量当量) )滤液体积滤液体积同理：同理：( (过滤速度过滤速度) )( (过滤速率过滤速率) )3.4 过滤过滤四、过滤基本方程式四、过滤基本方程式 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离滤饼面积滤饼面积 ： ：料浆的物性：料浆的物性说明：说明：3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离单位压强差下的比阻单位压强差下的比阻压缩性指数压缩性指数(s=0(s=01)1)过滤基本方程过滤基本方程适用适用可压缩滤饼可压缩滤饼不可压缩滤饼不可压缩滤饼(s=0(s=0) )2.2.可压缩滤饼过滤基本方程式可压缩滤饼过滤基本方程式3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离例：已知某悬浮液中固相的质量分率为例：已知某

20、悬浮液中固相的质量分率为0.139，固，固相密度为相密度为2200kg/m3，液相为水，每液相为水，每1m3滤饼中含滤饼中含500kg水，其余全为固相。求滤饼体积与滤液体积水，其余全为固相。求滤饼体积与滤液体积之比之比 。 (1)以以1m3滤饼为基准。滤饼为基准。解：解：1m3滤饼中滤饼中 水：水：500kg 固体：固体：体积体积0.5m3需要滤浆的质量为需要滤浆的质量为 质量质量1100kg，3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离生成的滤液质量为生成的滤液质量为 7913.7-500-11006313.7kg (2)(2)以以1kg悬浮液为基准悬浮液为基准 1kg悬浮液中悬浮液中 水：水：0.861kg 固体：固体：0.139kg颗粒体积：颗粒体积： 3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离每每1m3滤饼中含滤饼中含500kg水，即固相体积分率为水，即固相体积分率为0.5。滤饼体积：滤饼体积： 滤饼中含水：滤饼中含水： 则则1kg悬浮液生成的滤液质量为悬浮液生成的滤液质量为0.861-0.06320.798kg3.4 过滤过滤 第三章

21、第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离(3)(3)设得到设得到1m3滤液可得到滤液可得到x m3滤饼滤饼 解得：解得： 3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离强化过滤的途径:r改变悬浮液中颗粒的聚集状态.比如加絮凝剂等r改变滤饼结构.比如加助滤剂.r采用机械的水力或人为地干扰滤饼厚度r适当提高 悬浮液温度以降低滤液黏度.r选用阻力小的滤布3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离特点：特点：p p不变不变 1.1.恒压过滤方程式恒压过滤方程式l以以作为变量作为变量3.4 过滤过滤五、恒压过滤五、恒压过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离过滤时间过滤时间滤液体积滤液体积边界条件：边界条件： 3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离l以以作为变量作为变量过滤时间过滤时间滤液体积滤液体积边界条件：边界条件： 3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离若介质阻力可忽略，即若介质阻力可忽略，即 3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.4 过滤过滤 第三章第三章

22、 非均相物系的分离非均相物系的分离2.2.过滤常数过滤常数物料特性及过滤压强差决定，物料特性及过滤压强差决定，过滤常数过滤常数同一滤浆：同一滤浆： 反映了过滤介质阻力大小反映了过滤介质阻力大小介质常数介质常数3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离例：已知，例：已知， p=9.81 l03Pa，水水 =1.0 10-3Pa s，滤饼不可压滤饼不可压缩，过滤介质阻力可忽略。求缩，过滤介质阻力可忽略。求(1)q=1.5m3/m2时的时的 ；(2) =2 时，可再得多少滤液时，可再得多少滤液?解：解： (1)(1)(2)(2)3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离解：解：滤液体积滤液体积 例：在过滤压强差为例：在过滤压强差为0.3MPa条件下，利用板框压条件下，利用板框压滤机对某药物悬浮液进行恒压过滤，过滤面积滤机对某药物悬浮液进行恒压过滤，过滤面积21m2,得到不可压缩滤饼，且滤饼体积与滤液体积得到不可压缩滤饼，且滤饼体积与滤液体积之比为之比为0.018。已知当过滤压强差为。已知当过滤压强差为0.1 MPa而其它而其它操作条件相同时，该压滤

23、机的过滤常数操作条件相同时，该压滤机的过滤常数qe=0.0217 m3/m2，e=2.81 s。试求当所得滤饼体积为试求当所得滤饼体积为0.26m3时，时，所获得的滤液体积及所需的过滤时间。所获得的滤液体积及所需的过滤时间。 3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离P0.1 MPa时时P0.3 MPa时时3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离例：有一板框过滤机，例：有一板框过滤机，p1.5atm下恒压过滤某一下恒压过滤某一种悬浮液，种悬浮液，2小时后得滤液小时后得滤液40m3，过滤介质阻力可过滤介质阻力可忽略不计。忽略不计。(1)其它条件不变，过滤面积加倍，可得其它条件不变，过滤面积加倍，可得滤液多少？滤液多少？(2) p加倍，滤饼可压缩，压缩指数加倍，滤饼可压缩，压缩指数0.25，2小时后可得滤液多少？小时后可得滤液多少？(3)其它条件不变，其它条件不变，操作时间缩短操作时间缩短1小时，可得滤液多少？小时，可得滤液多少？解：解：(1)(1)恒压过滤，阻力忽略不计恒压过滤，阻力忽略不计料浆定，料浆定，k k为定值为定值 第三章第三章 非

24、均相物系的分离非均相物系的分离(2) (2) 变，变，K K改变改变(3)操作时间缩短操作时间缩短1小时，小时，K不变不变 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离1.1.恒压下恒压下 的测定：的测定：3.4 过滤过滤六、过滤常数的测定六、过滤常数的测定 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离 3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离2. 2. 的测定：的测定：画图画图3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离按照操作方式可分为间歇式和连续式按照操作方式可分为间歇式和连续式在同一部分、不同时间进行称为在同一部分、不同时间进行称为间歇过滤间歇过滤 板框过滤机、叶滤机板框过滤机、叶滤机在同一时间、不同部分进行称为在同一时间、不同部分进行称为连续过滤连续过滤 转筒真空过滤机转筒真空过滤机过滤过程过滤过程 洗涤洗涤 过滤过滤 七、过滤设备七、过滤设备3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的

25、分离1.1.板框压滤机板框压滤机 间歇式间歇式3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离滤浆滤浆1-1-滤浆通道；滤浆通道；2 2、3 3、4-4-滤液通道滤液通道 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离l 板板框框结结构构 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离l过滤阶段过滤阶段l洗涤阶段洗涤阶段3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离l排列方式排列方式l滤液排出方式滤液排出方式l洗涤：横穿洗涤法洗涤：横穿洗涤法3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离l型号：型号：B M S 20/635-25板框压滤机板框压滤机明流式明流式(A暗流式暗流式)手动压紧手动压紧(Y液压压紧液压压紧)框厚框厚25mm框内每边长框内每边长635mm过滤面积过滤面积20m23.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分

26、离2.2.加压叶滤机加压叶滤机3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离加压滤浆加压滤浆l洗涤：置换洗涤法洗涤：置换洗涤法3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.3.转筒真空过滤机转筒真空过滤机 连续式连续式l 结结构构3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离转筒及分配头：转筒及分配头： 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离l 工工作作原原理理1-71-7过滤区过滤区8-10 8-10 吸干区吸干区ff槽槽 滤液通路滤液通路11 11 不工作区不工作区 不与任何凹槽相连不与任何凹槽相连12-1312-13 洗涤区洗涤区14 14 吸干区吸干区gg槽槽 洗液通路洗液通路15 15 不工作区不工作区16-1716-17吹松区、卸料区吹松区、卸料区 hh槽槽 压缩空气压缩空气18 18 不工作区不工作区与真空与真空管相连管相连3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离4 4、袋式过滤机、袋式过滤机3.4 过滤过滤 第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离5 5、三足式离心过滤机叶滤机、三足式离心过滤机叶滤机3.4 过滤过滤

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