沉降与过滤材料.pptx

第三章 沉降与过滤 Settling and Filtration ;1. 均相物系与非均相物系：;混 合 物;分离依据： 利用物系中两相间的物性的差异(如密度ρ 、颗粒直径 d ) 分离方法：机械分离 借助沉降、过滤、筛分等手段，使分散质与分散相之间发生相对运动，实现分离。 理论基础： 颗粒流体力学基本规律 分离目的： ① 回收分散质；② 净化分散介质。;① 球形颗粒：用直径 dp 表征其大小和形状;① 粒度的分布（粒径的分布） 不同粒径范围内所含粒子的个数或质量，40μm的颗粒常用“筛分”的办法，以筛面上的筛余量作为分析的基本数据。 目——筛孔数/吋，40、60、80、100、120、150、180、200;（a）真密度?s——单位体积内纯粒子的质量（不含颗粒间的空隙），kg/m3。 （b）堆积密度?b——自由填充于某一容器后的单位体积质量（含颗粒间的空隙），kg/m3。;;流体中颗粒运动的阻力(曳力)： （仿照管内流体流动阻力的计算）;（1）层流区 10－4 Re 2 斯托克斯(Stokes )区 ;一、重力沉降速度;;由动量定理：;2. 影响重力沉降的因素：;;假设沉降处于某一区域； 计算ut； 计算Re，校验区域； 若符合，则正确，否则重新假设区域。;4. 影响沉降速度的其它因素;二、重力沉降设备;（1）沉降分离条件;（2）生产能力 qVs——降尘室所处理含尘气体的体积流量;多层降尘室：;（3）临界颗粒直径dpC;（1）悬浮液的沉聚过程;（2）沉降槽（增稠器）;一、离心沉降速度;离心力：;重力沉降速度ut;1. 旋风分离器;;（3）旋风分离器的性能;n——旋转圈数 通常取 n = 5;临界颗粒直径：; dpc的颗粒可能离器壁近或聚集 增大了直径得以分离；而 dpc 的颗粒可能受气流涡动影响未及器壁。;一般 ?p= 0.3~2 kPa;;PV型旋风分离器;39;2. 旋液分离器;（1）管式离心机 （2）碟式离心机 （3）螺旋式离心机;一、悬浮液过滤的基本概念;1. 过滤分类;;① 间歇过滤：过滤的同时不能卸料 饼层??滤液通过饼层的流阻??过滤速率??滤液流量? 如：板框压滤机和加压液滤机中的操作 ② 连续过滤：滤液、滤渣同时排出 如：转筒真空过滤机和活塞推料离心机中的操作; 织物介质（滤布）：由棉、毛、麻、丝等天然纤维及合成纤维制成的织物，以及玻璃丝、金属丝等织成的网；;过滤介质的作用：促使滤饼的形成，并支承滤饼。;不可压缩滤饼：滤饼结构不随压差发生明显变化 ——颗粒由不易变形的坚硬固体组成;助滤剂：将质地坚硬而能形成疏松滤饼的另一种固体颗粒混入悬浮液或预涂于过滤介质上，以形成疏松饼层，减少滤阻，使得滤液畅流，该种颗粒状物质就称为助滤剂。;4. 过滤过程物料衡算;（2）干渣质量与滤液体积之比; 对于滤饼颗粒层中不规则的通道，可简化成由一组长度为l当量直径为de的细管，细管的当量直径可由床层的空隙率和颗粒的比表面积来计算。;可用空隙率、当量直径等物理量来描述;;滤液实际流速u1与按整个床层截面积计算的滤液平均流速u之间的关系为：;3. 过滤速率;R ——滤饼阻力，1/m; 通常把过滤介质的阻力视为常数，仿照滤液穿过滤饼层的速度方程则可写出滤液穿过过滤介质层的速度关系式：; 上式表明，可用滤液通过串联的滤饼与滤布的总压强降来表示过滤推动力，用两层的阻力之和来表示总阻力。;式中：v — 滤饼体积与相应的滤液体积之比;适用于不可压缩滤饼 ;对于可压缩滤饼其比阻 r 与压强差有关： ;1. 滤液体积与过滤时间的关系;——恒压过滤方程式;又令 q=V/A，qe=Ve/A ;讨论： ① 上式均为恒压过滤方程，反映了恒压条件下时间θ与滤液流量V间的关系。式中K，Ve ，te，qe统称恒压过滤常数。 ② 恒压过滤过程中，K保持不变，但K与Δp有关。 ③ 当介质阻力不计时（Ve＝0或 qe＝0），方程为：q2＝Kt。 ④ 当t＝0时V＝0，有：qe2＝Kte。 ⑤ 恒压过滤方程曲线为抛物线形，OB段表示实际过滤体积与过滤时间关系，O′O表示过滤介质阻力相对应的虚拟过滤时间与当量滤液量Ve之间的关系。;2. 过滤常数的测定;2(q+qe )dq=Kd? ; 工业上使用的典型过滤设备：;（1）结构组成 滤板、滤框、夹紧机构等组成 ;;间歇操作，包括装合、过滤、洗涤、卸渣、整理五个阶段;③ 洗涤： 将洗水送入洗水通道，经洗涤板左上角的洗水口进入板的两侧表面的