化工原理（第四版）：第3章 沉降與過濾

1、第三章 沉降與過濾非均相物系分離：沉降（重力沉降、離心沉降）過濾分散物質(zhì)（分散相）：處于分散狀態(tài)的物質(zhì)分散介質(zhì)（連續(xù)相）：處于連續(xù)狀態(tài)的物質(zhì)分離的目的：回收分散物質(zhì);2. 凈化分散介質(zhì)。第一節(jié) 概述2022/10/111（二）流體中顆粒運(yùn)動(dòng)的阻力(曳力)2022/10/112（二）流體中顆粒運(yùn)動(dòng)的阻力(曳力)阻力系數(shù)（曳力系數(shù)）、流體特性dp、ut顆粒特性2022/10/113 球形 圓盤形2022/10/114（1）層流區(qū) 104 Re 2 Stokes 區(qū) （2）過渡區(qū) 2 Re 500 Allen 區(qū) （3）湍流區(qū) 500 Re 2105 Newton區(qū)2022/10/115第二節(jié) 重力

2、沉降一、重力沉降速度（一）球形顆粒的自由沉降p重力Fg浮力Fb阻力Fd自由沉降：顆粒濃度低，分散好， 沉降過程中互不碰撞、 互不影響。顆粒下沉2022/10/1162022/10/117重力沉降速度: 顆粒受力平衡時(shí)，勻速階段顆粒相對(duì) 于流體的運(yùn)動(dòng)速度。若勻速沉降2022/10/118（二） 沉降速度的計(jì)算層流區(qū)：Stokes(斯托克斯)式過渡區(qū)：湍流區(qū)：2022/10/119試差計(jì)算法：假設(shè)沉降處于某一區(qū)域；計(jì)算ut；計(jì)算Re，校驗(yàn)區(qū)域；若符合，則正確，否則重新假設(shè)區(qū)域。例 3-12022/10/1110（三）影響沉降速度的其它因素1. 干擾沉降：顆粒濃度高時(shí)，顆粒間有相互影響2. 顆粒形狀

3、 越小，阻力越大，Re相同時(shí)沉降速度越小。3. 壁效應(yīng) 使沉降速度下降。2022/10/1111二、 重力沉降設(shè)備（一）降塵室2022/10/11121. 沉降分離條件停留時(shí)間：沉降時(shí)間：分離條件：W2022/10/11132. 生產(chǎn)能力 qV降塵室所處理含塵氣體的體積流量結(jié)論：降塵室的生產(chǎn)能力只與沉降面積WL及顆粒 沉降速度ut有關(guān)，而與高度H無關(guān)。tLuHu2022/10/1114多層降塵室：設(shè)n個(gè)隔板，則缺點(diǎn)： 清灰難； 隔板間距小， 顆粒易被揚(yáng)起。2022/10/11153. 臨界顆粒直徑臨界粒徑dpc降塵室理論上能100%除去的 最小顆粒直徑。層流2022/10/1116（二）沉降槽

4、（增稠器）1. 懸浮液的沉聚過程2022/10/11172. 沉降槽（增稠器）2022/10/1118 第三節(jié) 離心沉降一、離心沉降速度（一）沉降過程切向速度 u徑向速度 ur合成u合 合2022/10/1119離心力：徑向向外 浮力：（向心力）指向中心阻力：指向中心 受力平衡時(shí)，徑向速度ur為該點(diǎn)的離心沉降速度。2022/10/1120重力沉降速度ut離心沉降速度ur方向 向下，大小不變 徑向向外，隨r變化 層流（二）離心分離因數(shù)離心分離因數(shù)KC同一顆粒在同種介質(zhì)中所受 離心力與重力之比。2022/10/1121二、 離心沉降設(shè)備（一）旋風(fēng)分離器1. 結(jié)構(gòu)與工作原理 KC為52500，可分離

5、氣體中575m的顆粒。2022/10/11222. 臨界顆粒直徑uib假設(shè)： 切向速度ut=進(jìn)口速度ui 顆粒沉降的最大距離b 層流rm平均旋轉(zhuǎn)半徑2022/10/1123n旋轉(zhuǎn)圈數(shù)沉降時(shí)間：停留時(shí)間：沉降分離條件：沉降速度：2022/10/1124臨界顆粒直徑：討論：（1）b dpc D 旋風(fēng)分離器越大，分離效果越不好所以生產(chǎn)量較大時(shí)，一般采用多個(gè)小旋風(fēng)分離器并聯(lián)。（2）ui dpc 分離效果好流動(dòng)阻力大2022/10/11253. 氣體通過旋風(fēng)分離器的壓力降一般 p= 0.32 kPa 進(jìn)、排氣與筒壁之間的摩擦損失； 進(jìn)入時(shí)突然擴(kuò)大的局部阻力； 旋轉(zhuǎn)中動(dòng)能損失造成氣體壓力降：由于:2022

6、/10/1126(二) 旋液分離器2022/10/1127(三) 沉降式離心機(jī)管式離心機(jī)碟式離心機(jī)螺旋式離心機(jī)2022/10/1128第四節(jié) 過 濾一、懸浮液的過濾推動(dòng)力：重力，離心力，壓力差阻 力：濾餅、過濾介質(zhì)阻力2022/10/1129（一）兩種過濾方式 1. 濾餅過濾2022/10/11302. 深層過濾2022/10/1131（二）過濾介質(zhì)類別： 織物介質(zhì) 多孔性固體介質(zhì) 堆積介質(zhì) 多孔膜：高聚物膜2022/10/1132（三）濾餅的可壓縮性與助濾劑不可壓縮濾餅：空隙不隨壓力變化 可壓縮濾餅：空隙隨壓力增加而減小 加助濾劑2022/10/1133二、過濾速率基本方程式（一）過濾速率過

7、濾速率：過濾速度：設(shè)為層流流動(dòng)（哈根-泊謖葉方程）cc2022/10/1134孔道長度孔道中流速與過濾速度的關(guān)系過濾速度2022/10/1135令濾餅的比阻過濾速度濾餅阻力過濾介質(zhì)阻力 v 獲得單位體積濾液所形成濾餅的體積， m3濾餅/m3濾液；c2022/10/1136（二）過濾基本方程濾餅層： pc過濾介質(zhì)層： pmppcpm濾液pc+pmRc+ Rm2022/10/1137過濾速率過濾基本方程則2022/10/1138三、恒壓過濾K為常數(shù)恒壓過濾方程式（一）濾液體積與過濾時(shí)間的關(guān)系2022/10/1139Vo1V1A2022/10/1140(二) 過濾常數(shù) K 和 qe 的測(cè)定q/q /qq 為直線關(guān)系， 其斜率為 ，截距為2022/10/1141三、過濾設(shè)備及操作（一）板框過濾機(jī)2022/10/11422022/10/1143橫穿洗滌法 卸渣、清洗、組裝特點(diǎn)：同部位、不同時(shí)間進(jìn)行不同的操作。 過濾： 洗滌：濾液排出：明流、暗流2022/10/1144（二）轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)1.結(jié)構(gòu)與操作過濾區(qū)：14吹、卸濾渣區(qū)： 1112吸干洗滌區(qū)： 5105111410813212特點(diǎn)：同時(shí)間、不同部位進(jìn)行不同的操作。2022/10/1145設(shè)轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速為N (1/s)操作周期：