化工原理(天大版）---（上册）第三章 机械分离与固体流态化.ppt

第三章 机械分离与固体流态化 第一节 颗粒及颗粒床层的特性 颗粒的大小及形状 尺寸 球形颗粒 一般用体积当量直径和形状系数来表征颗粒的体、表面积和比表面积 二 颗粒群的特性 粒度分布 不同粒径范围内所含粒子的个数或质量 筛分分析法（泰勒标准筛） 目数：筛网上每英寸的孔数 颗粒的平均粒径 平均比表面积直径 对一批大小不等的球形颗粒，总质量G，径筛分分析得到相邻网号筛之间的质量为Gi，筛分直径di（两筛号筛孔的算术平均值）作为Gi的平均直径 3-1-2 颗粒床层的特性 床层空隙率ε 3-1-2 颗粒床层的特性 床层比表面积ab 定义：单位体积床层具有的颗粒表面积 若忽略颗粒之间接触面积的影响 3-1-2 颗粒床层的特性 床层的各向同性 各向同性 小颗粒的床层用乱堆方法堆成，非球形颗粒可定向是随机的 床层横截面上可供流体通过的自由截面积与床层截面之比等于ε 壁效应 第二节 沉降过程 3-2-1 重力沉降 沉降速度 球形颗粒的自由沉降 阻力系数ζ 影响沉降速度的因素 自由沉降 干扰沉降 颗粒的体积浓度：当颗粒浓度很高时，沉降速度比自由沉降速度减少 颗粒实质上是在密度和粘度都比清液为大的悬浮液内沉降 颗粒形状的影响 球形颗粒比同体积非球形颗粒的沉降快（图3-2） 非球形颗粒的形状Φs及投影面积A都影响沉降速度 A Φs（图3-2） d（d 0.5μm） 沉降速度的计算 重力沉降设备 沉降室 沉降槽 间歇的 连续的 3-2-2 离心沉降 惯性离心力作用下的沉降速度 离心沉降与重力沉降的区别 离心加速度uT2/R代替了g ur的值随位置R而变化 ur不是颗粒的真实速度，是其速度在径向上的分速度 颗粒受重力否 同一颗粒在同种介质中的离心沉降速度与重力沉降速度的比值Kc：离心分离因数 二 旋风分离器的操作原理 三旋风分离器的性能 分离效果 临界粒径 分离效率 气体经旋风分离器的压强降 临界粒径 假设： 进入旋风分离器的的气流严格按螺旋形线路做等速运动，其切向速度等于进口气速ui 颗粒向器壁沉降时，必须穿过厚度等于整个进气宽度B的气流层 颗粒在滞流情况下作自由沉降 三旋风分离器的性能 三旋风分离器的性能 分离效率 总效率?o 粒级效率?p 三旋风分离器的性能 压强降 第三节 过滤 3-3-1 过滤操作的基本概念 过滤的动力 重力 压强差 离心力 过滤方式 饼层过滤 过滤介质 特点 多孔性 承受一定的压力 耐腐蚀性、耐热性 分类 织物介质 堆积介质 多孔固体介质 滤饼的压缩性和助滤剂 不可压缩滤饼 可压缩滤饼 助滤剂 3-3-2 过滤的基本方程式 过滤通过饼层的流动 3-3-2 过滤的基本方程式 过滤速率 定义：单位时间获得的滤液体积，m3/s 3-3-2 过滤的基本方程式 过滤介质的阻力 3-3-2 过滤的基本方程式 过滤基本方程式 令?为滤饼体积与相应的滤液体积之比 3-3-2 过滤的基本方程式 3-3-3 恒压过滤 3-3-3 恒压过滤 3-3-4 恒速过滤与先恒速后恒压过程 恒速过滤 3-3-4 恒速过滤与先恒速后恒压过程 先恒速后恒压操作 3-3-5 过滤常数的测定 过滤常数：K、qe、?e 3-3-5 过滤常数的测定 恒压下K、qe、?e的测定 3-3-5 过滤常数的测定 压缩指数s的测定、物料特性常数k的测定 3-3-6 过滤设备 按操作方式 间歇 连续 按压强差 压滤 吸滤 离心过滤 常用设备 板框过滤机 叶滤机 转筒真空过滤机 3-3-7 滤饼的洗涤 洗涤速率 3-3-7 滤饼的洗涤 叶滤机 置换洗涤法：（L+Le）W=（L+Le）E；A洗=A 3-3-8 过滤机的生产能力 过滤机的生产能力：单位时间获得的滤液体积或滤饼的质量 间歇过滤机的生产能力 间歇过滤过程包括：过滤、洗涤、卸渣、清理、装合等步骤 3-3-8 过滤机的生产能力 连续过滤机的生产能力 浸没度?：转筒表面浸入滤浆中的分数 3-5-1 流态化基本概念 固定床 流化床 流化床用途 传热 传质 化学反应 流化床缺点 操作动力消耗大 设备磨损大，颗粒易碎 其剧烈的返混可使出口作为产品的物料中夹杂了新加入的原料 3-5-1 流态化基本概念 固体流态化的三个阶段 固定床阶段 流化床阶段 颗粒输送阶段 3-5-2 流动阻力 理想流化床的压降 3-5-2 流动阻力 实际流化床的压强降 3-5-2 流动阻力 流化床的操作范围 空塔气速大于临界流化速度umf，小于气力输送或液力输送速度 流化数：ut/umf 流化床的主要特点 流化床的返混 流化床有类似液体的性质 流化床的不正常现象 腾涌现象 影响流化质量的因素 设备因素（高径比、直径、床层高、分布板） 流固密度差 固相物性（密度、黏度