第三章沉降與過濾

第三章沉降與過濾HeterogeneousFlowandSeparation2023/2/41概述重力沉降離心沉降過濾2023/2/42第三章沉降與過濾第一節(jié)

概述自然界的混合物分為兩大類：homogeneoussystem(均相物系)non-homogeneoussystem(非均相物系)homogeneoussystem均相混合物。物系內(nèi)部各處均勻且無相界面。如：溶液和混合氣體都是均相物系。non-homogeneoussystem非均相混合物。物系內(nèi)部有隔開不同相的界面存在，且界面兩側(cè)的物料性質(zhì)有顯著差異。如：懸浮液、乳濁液、泡沫液屬于液態(tài)非均相物系，含塵氣體、含霧氣體屬于氣態(tài)非均相物系。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)2023/2/46非均相物系的組成回收分散物質(zhì)；凈化分散介質(zhì)；勞動保護和環(huán)境衛(wèi)生。2023/2/47分離的目的根據(jù)兩相物理性質(zhì)(如密度等)的不同而進行的分離。2023/2/48非均相物系的分離原理要實現(xiàn)分離，必須使分散相和連續(xù)相之間發(fā)生相對運動。因此，非均相物系的分離操作遵循流體力學的基本規(guī)律。2023/2/49非均相物系分離的理論基礎沉降（重力沉降、離心沉降）過濾2023/2/410非均相物系分離的方法重力沉降速度降塵室懸浮液的沉聚2023/2/411第二節(jié)重力沉降2023/2/412p一、重力沉降速度（一）球形顆粒的自由沉降(freesettling)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2023/2/4132023/2/414重力沉降速度:

顆粒受力平衡時，勻速階段顆粒相對于流體的運動速度。2023/2/415（二）流體中顆粒運動的阻力(曳力)——阻力系數(shù)（曳力系數(shù)）、——流體特性dp、ut——顆粒特性2023/2/4162023/2/417——球形

圓盤形2023/2/418（1）層流區(qū)10－4<

Re<2Stokes區(qū)

（2）過渡區(qū)2<Re<500Allen區(qū)

（3）湍流區(qū)500<Re<2105Newton區(qū)（球形）2023/2/419（三）沉降速度的計算層流區(qū)：——Stokes(斯托克斯)式過渡區(qū)：湍流區(qū)：2023/2/420試差計算法：假設沉降處于某一區(qū)域；計算ut；計算Re，校驗區(qū)域；若符合，則正確，否則重新假設區(qū)域。2023/2/421（四）影響沉降速度的其它因素1.干擾沉降2.

顆粒形狀越小，阻力越大，Re相同時沉降速度越小。3.

壁效應使沉降速度下降。2023/2/422二、重力沉降設備（一）降塵室(Settlingchamber)2023/2/4231.沉降分離條件停留時間：沉降時間：分離條件：W2023/2/4242.

生產(chǎn)能力qV——降塵室所處理含塵氣體的體積流量結論：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，而與高度H無關。2023/2/425多層降塵室：若n個隔板，則缺點：清灰難；隔板間距小，顆粒易被揚起。2023/2/4263.

臨界顆粒直徑臨界顆粒直徑dpC——降塵室理論上能100%除去的最小顆粒直徑。層流2023/2/427（二）沉降槽（增稠器）1.

懸浮液的沉聚過程2023/2/4282.

沉降槽（增稠器）第三節(jié)離心沉降2023/2/4292023/2/430一、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2023/2/431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，徑向速度ur為該點的離心沉降速度。2023/2/432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。2023/2/433二、離心沉降設備（一）旋風分離器1.結構與工作原理

KC為5~2500，可分離氣體中5~75m的顆粒。2023/2/4342.臨界顆粒直徑uib假設：切向速度ut=進口速度ui

顆粒沉降的最大距離b

層流rm——平均旋轉(zhuǎn)半徑2023/2/435n——旋轉(zhuǎn)圈數(shù)沉降時間：停留時間：沉降分離條件：沉降速度：2023/2/436臨界顆粒直徑：討論：（1）bdpc

D旋風分離器越大，分離效果越不好所以生產(chǎn)能力較大時，一般采用多個小旋風分離器并聯(lián)。（2）uidc分離效果好流動阻力大2023/2/4373.氣體通過旋風分離器的壓力降一般p=0.3~2kPa進、排氣與筒壁之間的摩擦損失；進入時突然擴大的局部阻力；旋轉(zhuǎn)中動能損失造成氣體壓力降：由于:2023/2/438(二)旋液分離器2023/2/439(三)沉降式離心機管式離心機碟式離心機螺旋式離心機第四節(jié)過濾2023/2/4402023/2/441一、懸浮液的過濾推動力：壓力差，離心力，重力阻力：濾餅、過濾介質(zhì)阻力2023/2/442（一）兩種過濾方式1.濾餅過濾2023/2/4432.

深層過濾2023/2/444（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、無機膜2023/2/445（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2023/2/446（四）過濾過程物料衡算（1）濕濾渣密度C——kg濕渣/kg干渣2023/2/447（2）干渣質(zhì)量與濾液體積之比X——kg固體/kg懸浮液kg干渣/m3濾液（3）濕渣質(zhì)量與濾液體積之比（4）濕渣體積與濾液體積之比——kg濕渣/m3濾液m3濾餅/m3濾液2023/2/448二、過濾速率基本方程式（一）過濾速率過濾速率：過濾速度：設為層流流動2023/2/449孔道長度孔道中流速與過濾速度的關系過濾速度2023/2/450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；2023/2/451（二）過濾基本方程濾餅層：過濾介質(zhì)層：pp1p2濾液2023/2/452過濾速率——過濾基本方程則2023/2/453三、恒壓過濾K為常數(shù)——恒壓過濾方程式（一）濾液體積與過濾時間的關系2023/2/454Vo1V1A2023/2/455(二)過濾常數(shù)的測定q/q/q～q為直線關系，其斜率為，截距為2023/2/456三、過濾設備及操作（一）板框過濾機2023/2/4572023/2/458——橫穿洗滌法卸渣、清洗、組裝特點：同部位、不同時間進行不同的操作。過濾：洗滌：濾液排出：明流、暗流2023/2/459（二）轉(zhuǎn)筒真空過濾機1.結構與操作過濾區(qū)：1－4吹、卸濾渣區(qū)：

11－12吸干洗滌區(qū)：

5－105111410813212特點：同時間、不同部位進行不同的操作。2023/2/460（二）轉(zhuǎn)筒真空過濾機1.結構與操作過濾區(qū)：1－4吹、卸濾渣區(qū)：

11－12吸干洗滌區(qū)：