第4章沉降与过滤(免费阅读).pptVIP

第四章 沉降与过滤 食品生产常需对混合物进行分离，凡物系内部存在明显的相界面且两侧物料性质不同的称为非均相物系。其中处于分散状态的物质称分散物质（分散相），处于连续状态的物质称分散介质（连续相）。具体分为： 液态非均相物系：液—固（悬浮液），液—液，液—气； 气态非均相物系：气—固（含尘气体），气—液（雾、沫）。 特点：两相具有不同的物性（密度、尺寸），受到外力作用时运动状态不同，因而可采用机械方法进行分离（依据）。 方法：在某种力的作用下使两相发生相对运动，即颗粒相对于流体而运动的沉降操作和流体相对于颗粒而运动的过滤操作。 应用：生产的主要工序；净化物料；回收物质和环保要求。 第一节 重力沉降 沉降是指在某种力的作用下，颗粒相对于流体产生定向运动过程。依据是两相密度不同，受到外力作用时运动速度不同发生相对运动。依靠重力的沉降过程称为重力沉降，其进行的快慢程度用重力沉降速度衡量。 一、重力沉降速度 1、球形颗粒的自由沉降(自由沉降时受力)： 当du/dθ=0时的匀速降落速度u0称为沉降速度，即： 其中： 称为阻力系数，由实验测定。对球形颗粒： （1）层流区（0.0001＜ReP＜1）， 称为Stokes eq （2）过渡区（ 1＜ReP＜500）， 称为Allen eq （3）湍流区（ 500＜ReP＜15000） 称为Newton eq 2、重力沉降速度uo的计算 （1）试差法：①假设区域计算uo ；②计算ReP ；③判断假设正确否 （2）无因次数群判别法：令 称为阿基米德数 层流时 湍流时 二、影响重力沉降速度uo的因素 1、颗粒直径（层流区uo=kd2，重力沉降时加絮凝剂的原理）； 2、粘度影响（μ↑uo↓；液固物系T↑uo↑；气固物系T↑uo↓）； 3、颗粒形状（体积相同时，球形表面积最小，球形度↓ζ↑ uo ↓）； 4、器壁效应（D/d＞100时，影响可忽略，否则需要修正）； 5、干扰沉降（当颗粒浓度＞1%时，用清液层相对器壁移动速度代替uo计算实际沉降过程）。 三、重力沉降（悬浮液）设备 1、间歇式沉降器（澄清槽）生产能力 2、半连续式沉降器 要求（1）悬浮液流动速度uL＜uc；流动截面要大，uL=qV/hob；（2）足够长高比L/ho ，满足液体停留时间 ≥颗粒下沉时间。因而生产能力为： 3、连续式沉降器 要求：沉降面积要大，uo≥u1 生产能力： qv=Aouo 四、气溶胶的重力沉降设备 1、立式沉降室 2、卧式沉降室 生产能力 qv≤bLu0 一般采用多层结构，可除去50μm以上颗粒。 第二节 过滤 一、基本概念：在一定推动力作用下，借一 种能截留固粒而使液体通过的多孔性介质，将 固粒从悬浮液中分离的操作称过滤（实质:液体 相对于固粒的运动过程，依据:两相尺寸差异）。 ＃＃＃ 工业操作术语:滤浆、滤饼（渣）、过滤介质、滤液 1、过滤方式：按颗粒被截留形式-----滤饼、深层（床）过滤； 按推动力------重力、加压或真空、离心过滤。 2、过滤介质：作用截留固粒、支承滤饼，要求多孔具有强度、阻力小 常用：织物介质（滤布）、粒状介质、多孔性固体介质 3、滤饼：可压缩滤饼和不可压缩滤饼(实际过滤阻力主要集中在滤饼中） 4、过滤操作过程：过滤→洗涤→脱湿→卸饼→清洗（可间歇、连续） 二、过滤基本方程式 用过滤速率和过滤速度来表示： （ m3/h） （ m3/m2h） 1、过滤过程数学模型 由Poiseuil