化工原理-第三章教材课件.ppt

1、 3 3 沉降与过滤沉降与过滤Chongqing Technology and Business University 概述概述 颗粒的沉降运动颗粒的沉降运动 沉降分离设备沉降分离设备 过滤原理及设备过滤原理及设备讲解内容讲解内容本章将考察流固两相物系中固体颗粒与流体间的相对运动。本章将考察流固两相物系中固体颗粒与流体间的相对运动。第一节第一节 概述概述一、混合物的分类一、混合物的分类 均相混合物：均相混合物：二、分离非均相混合物的目的二、分离非均相混合物的目的 回收有价值的分散物质回收有价值的分散物质净化分散介质净化分散介质 环境保护和安全生产环境保护和安全生产 非均相混合物：非均相混合物：

2、物系内部各处物料性质均匀，且不存在相界面物系内部各处物料性质均匀，且不存在相界面 内部有隔开两相的界面存在，且界面两侧物料性质截然不同内部有隔开两相的界面存在，且界面两侧物料性质截然不同 气态非均相物系：含尘气体，含雾气体气态非均相物系：含尘气体，含雾气体液态非均相物系：悬浮液液态非均相物系：悬浮液分散物质（分散相）分散物质（分散相）+分散介质（连续相）分散介质（连续相）三、分离方法三、分离方法机械分离法，使流机械分离法，使流-固物系发生相对运动实现分离。固物系发生相对运动实现分离。l 过 滤：l 沉降分离：重力沉降，离心沉降涉及流固物系发生相对运动的化工过程：l 某些物理、化学过程：固体干燥

3、催化反应固体流态化1.研究内容：研究内容：流-固物系发生相对运动的规律2.相对运动的特殊性相对运动的特殊性相对运动包括：u 颗粒静止，流体绕流u 流体静止，颗粒沉降u 两相都运动，但保持一定的相对速度就流体对颗粒的作用力面言，只要相对速度相同，三者无本质区别。假设颗粒静止，流体绕流假设颗粒静止，流体绕流比较比较名称名称感兴趣感兴趣区别区别颗粒对流体的作用力颗粒对流体的作用力阻力阻力阻力损失（外部问题）阻力损失（外部问题）作用力的效果作用力的效果流体对颗粒的作用力流体对颗粒的作用力曳力曳力阻力大小（内部问题）阻力大小（内部问题）作用力的本身作用力的本身四、颗粒与流体相对运动时所受的阻力四、颗粒与

4、流体相对运动时所受的阻力A、两种曳力（阻力）、两种曳力（阻力）表面曳力和形体曳力表面曳力和形体曳力B、曳力与曳力系数、曳力与曳力系数221uAFpd),(:udfFpd析因分析研究表明：研究表明：曳力系数曳力系数)(udp实验测定实验测定：pReRep2 Stokes区 tRe242Rep500 Allen区 500Rep2105 Newton 区 44.0对于球形颗粒对于球形颗粒)1(说明说明服从一次方定律,2Re)1(uFdp服从平方定律表面曳力形体曳力,44.0,500Re)3(2uFdp,Re)2(p边界层开始脱体，形体曳力增大 注意注意.积应取颗粒的最大投影面计算阻力时pARe10第

5、二节第二节 重力沉降重力沉降一、静止流体中颗粒的自由沉降一、静止流体中颗粒的自由沉降P:前提重力场中重力场中分析：静止流体中，颗粒在重力分析：静止流体中，颗粒在重力(或离心力或离心力)作用下将沿重力作用下将沿重力方向方向(或离心力方向或离心力方向)作沉降运动。设颗粒的初速度为零，起作沉降运动。设颗粒的初速度为零，起初颗粒只受重力和浮力的作用。如果颗粒的密度大于流体的初颗粒只受重力和浮力的作用。如果颗粒的密度大于流体的密度，作用于颗粒上的外力之和不等于零，颗粒将产生加速密度，作用于颗粒上的外力之和不等于零，颗粒将产生加速度。但是，一旦颗粒开始运动，颗粒即受到流体施予的曳力。度。但是，一旦颗粒开始

6、运动，颗粒即受到流体施予的曳力。A、受力分析、受力分析重力：浮力：曳力：221uAFpdgdmgFppg36gdgmFppb36B、重力沉降的几个阶段、重力沉降的几个阶段1.沉降的加速阶段：沉降的加速阶段：设初始速度为0，根据牛顿第二定律：0ddumFFFdbg2.沉降的等速阶段沉降的等速阶段tdbgduuuFFFddu，dduF此时某一时刻,0,0,243)(udgddupppp043)(2tppppudg即：3)(4pptgdu计算的不同计算式代入即可将度称为沉降速度或终端速tu)(18)(,)1(2较小区时处于ppptd，gduStockspptdguAllen3122225)(4,)2

7、(区时处于)(;,)(03.3,)3(较大无关与区时处于ppptdgduNewtonC、颗粒的沉降运动、颗粒的沉降运动沉降的两个阶段：加速阶段、等速阶段（1）流体静止：小颗粒加速阶段 可以忽略，近似认为始终 以速度 沉降（2）流体水平运动：颗粒以与流体相同的速度水平运动，又以 速度沉降（3）流体以一定的速度向上运动颗粒绝对速度颗粒绝对速度tpuuu颗粒向上运动,tuu 颗粒向下运动,tuu 悬浮于流体中颗粒静止，uut,tutuD、沉降速度的计算与应用、沉降速度的计算与应用1.计算计算)(tpud3)(4pptgdu方程组非线性，须试差求解方程组非线性，须试差求解区否则校验假设否则再校验区首先

8、假设处于，Allen，Stockspp,500Re,44.0,2Re,方法：无因次判据：K2.影响的影响的 因素与应用因素与应用tu18)(,2pptgduStocks区若在tpu,尤其注意影响最大，dudptp,tu,Tut:,气T:液气体先冷后除尘，还是相反？气体先冷后除尘，还是相反？液体先冷后除尘，还是相反？液体先冷后除尘，还是相反？问题问题E、其它因素对沉降速度的影响、其它因素对沉降速度的影响干扰沉降：相邻颗粒的运动改变了原来单个颗粒周围的流场，颗粒沉降相互干扰壁效应：壁面，底面处曳力颗粒形状：例例 5-1 颗粒大小测定颗粒大小测定 已测得密度为已测得密度为 p=1630kg/m3 的

9、塑料珠在的塑料珠在 20 的的 CCl4 液体中的液体中的沉降速度为沉降速度为 1.7010-3m/s，20时时CCl4 的密度的密度=1590kg/m3，粘度粘度=1.0310-3Pa/s，求此塑料珠的直径求此塑料珠的直径 例例 5-2 落球粘度计落球粘度计 使用光滑小球在粘性液体中的自由沉降可以测定液体的粘度。现有密度为 8010kg/m3、直径为 0.16mm 的钢球置于密度为 980kg/m3 的某液体中，盛放液体的玻璃管内径为 20mm。测得小球的沉降速度为 1.70mm/s，试验温度为 20，试计算此时液体的粘度。测量是在距液面高度 1/3 的中段内进行的，从而免除小球初期的加速及

10、管底对沉降的影响。当颗粒直径 dp 与容器直径 D 之比dp/D 50m 颗粒。颗粒在降尘室的运动.swf 在流体水平方向水平方向上颗粒的速度与流体速度相同，故颗粒在室内的停留时间也与流体质点相同。在垂直方向垂直方向上，颗粒在重力作用下以沉降速度ut向下运动。气流速度和颗粒速度的关系气流速度和颗粒速度的关系Ut：可根据不同的情况，用公式求解。：可根据不同的情况，用公式求解。2.过程数学描述过程数学描述HLBA高底面积降尘室,:sVm/,:3在流动截面上均匀分布含尘气VrqAHuL任一流体质点（颗粒）的停留时间（水平）：ttuH位于降尘室最高点的颗粒降至室底所需时间 (沉降时间，垂直方向)为：除

11、尘条件：除尘条件：trtVuHqAH即：即：临界条件：临界条件：tVuHqAHtcpcud临界沉降速度临界粒径,tVAuq 处理能力：处理能力：18)(,2ppctcgdu，Stocks区小颗粒AVgdppc)(18为满足除尘要求，气流的停留时间为满足除尘要求，气流的停留时间r至少必须与颗粒的沉降时间至少必须与颗粒的沉降时间t相等，相等，此式表明对一定物系，降尘室的处理能力只取决于降尘此式表明对一定物系，降尘室的处理能力只取决于降尘室的底面积，而与高度无关。室的底面积，而与高度无关。什么是什么是“能能100%除下的最小颗粒？除下的最小颗粒？”及及pcd降尘室有隔板与无隔板时的降尘室有隔板与无隔

12、板时的 之比之比pcd有：无：tcAuV21tcAuV 18)(2ppctcgdu1222pcpctctcdduupcpcdd21讨论讨论降尘室应设计降尘室应设计 成扁平形状，成扁平形状，或在室内设置或在室内设置 多层多层水平隔板。水平隔板。是否是越多层越好？是否是越多层越好？能降下60%的颗粒粒径?pd温度对降尘室生产能力的影响ttcruHuH6.06.0tctuu，TG不变VAHVrtttuHu除尘能力6.0pcpdd3、过程计算、过程计算tcVAuq 18)(2ppctcgdu小颗粒：小颗粒：7个变量，自由度为个变量，自由度为5A，dqpcpV求选择工艺要求已知,:设计型：操作型：Vpc

13、pq，d，A求处理能力已知,:)1(pcVpd，q，A求已知,:)2(工况由一种工况推算另一种)3(例例 5-3 降尘室空气处理能力的计算降尘室空气处理能力的计算 现有一底面积为现有一底面积为 2m2的降尘室，用以处理的降尘室，用以处理 20的常压含的常压含尘空气。尘粒密度为尘空气。尘粒密度为 1800kg/m3。现需将直径为现需将直径为 25m 以上以上的颗粒全部除去，试求：的颗粒全部除去，试求：(1)该降尘室的含尘气体处理能力，该降尘室的含尘气体处理能力，m3/s；(2)若在该降尘室中均匀设置若在该降尘室中均匀设置 9 块水平隔板，则含尘气体块水平隔板，则含尘气体的处理能力为多少的处理能力

14、为多少 m3/s？B、增稠器、增稠器-分离悬浮液（连续生产过程）悬浮液在任何设备内静置，均会发生沉降过程，其中固体颗粒在重力作用下沉降与液体分离 工作原理：工作原理：沉降的两个阶段：沉降的两个阶段：上部上部-自由沉降自由沉降下部下部-干扰沉降干扰沉降 双重功能：双重功能：得到澄清液体，得到澄清液体，产率取决于产率取决于D器器 增稠悬浮液，增稠悬浮液，必须有足够的停留时间必须有足够的停留时间絮凝剂絮凝剂问题：为什么要进行离心沉降？问题：为什么要进行离心沉降？答：18)(,2ppctcgdu，Stocks区小颗粒tppud改变因工艺而异而或两密度差细颗粒,)(turwwrgrw22,:代替离心沉降

15、第三节第三节 离心沉降离心沉降与重力之比同一颗粒所受的离心力离心分离因数,:2grwKc离心分离因数是表示离心力大小的指标离心分离因数是表示离心力大小的指标一、离心分离因数一、离心分离因数二、离心沉降速度二、离心沉降速度23)(4rdddrupprrurT22或离心沉降速度：离心沉降速度：u 离心沉降速度的计算公式只将重力沉降速度离心沉降速度的计算公式只将重力沉降速度g计算公式中的计算公式中的 加速度改为离心加速度加速度改为离心加速度u 沉降方向不是向下，而是沿半径向外沉降方向不是向下，而是沿半径向外u重力沉降速度不变，离心沉降速度随着颗粒在半径方向上的位置不同而变化重力沉降速度不变，离心沉降

16、速度随着颗粒在半径方向上的位置不同而变化u小颗粒沉降时一般处于斯托克斯区，故小颗粒沉降时一般处于斯托克斯区，故2218)(rdddrpp旋流器：旋风和旋液分离器旋液分离器：用于液-固体系旋风分离器：用于气-固体系三、旋风分离器三、旋风分离器用途用途：适用于含颗粒浓度为：适用于含颗粒浓度为0.01500g/m3、粒度不小于粒度不小于5um的气体净化与颗粒回收操作，尤其是各种气的气体净化与颗粒回收操作，尤其是各种气-固流态化固流态化装置的尾气处理。装置的尾气处理。旋风分离器 旋风分离器.swf严格地说严格地说，旋风分离器内气流的运动情况相当复杂。由于细粉，旋风分离器内气流的运动情况相当复杂。由于细

17、粉的凝聚与分散，器壁对细粉的反弹作用以及粒子间的摩擦作用的凝聚与分散，器壁对细粉的反弹作用以及粒子间的摩擦作用等原因，分离机理很复杂，理论上的研究从未停止过。等原因，分离机理很复杂，理论上的研究从未停止过。含尘气体以较高的线速度切向进入器内，在外筒与排气含尘气体以较高的线速度切向进入器内，在外筒与排气管之间形成旋转向下的外螺旋流场，到达锥底后以相同的旋管之间形成旋转向下的外螺旋流场，到达锥底后以相同的旋向折转向上形成内螺旋流场直至达到上部排气管流出。颗粒向折转向上形成内螺旋流场直至达到上部排气管流出。颗粒在内、外旋转流场中均会受离心力作用向器壁方向抛出，在在内、外旋转流场中均会受离心力作用向器

18、壁方向抛出，在重力作用下沿壁面下落到排灰口被排出。重力作用下沿壁面下落到排灰口被排出。旋风分离器旋风分离器结构和工作原理：结构和工作原理：1.构造构造 圆筒部分：矩形进口 管、圆形排气管、圆筒 锥形部分：集尘室-灰斗2.工作原理工作原理 含固体颗粒的气体由矩形进品管切向进入器内，以造成气体与颗粒的圆周运动，颗粒被离心力抛至器壁并汇集于锥形底部的集斗中，被 净化后的气体从中央排气管排出。旋风分离器旋风分离器 旋风分离器的离心分离因数约为 52500，一般可分离气体中 575m 直径的粒子。旋风分离器性能的评价指标评价指标 分离效率 气体经过旋风分离器的压降(1)在分离器内气流形成两个主旋涡(2)

19、外旋涡造成的离心力将颗粒抛向器壁含尘气体清洁气体排气管排尘BB（1）临界粒径）临界粒径 颗粒向器壁沉降时，必须穿过厚度等于整个进气口宽度B的气体层，方能达到气壁面被分离。颗粒在stocks区，作自由沉降，其径向沉降速度可用stocks公式计算临界粒径的简化条件：计算临界粒径的简化条件：Rudutppr2218)(进入旋风分离器的气流严格按螺旋形路线作等速运动，其切向速度 等于进口气速 tu3.性能指标性能指标mitRRuu,由以上假设：22)(18ippmrtudbRubmipprRudu2218)(沉降时间：,n设气流的有效旋转圈为停留时间：imrunR2除尘条件：trimippmunRud

20、bR2)(1822即)(3pipcnubd5n标准型讨讨 论论分离效率,pcdb细长型有利pcdn,分离效率,pcidu分离效率,pcpd)(3pipcnubd(2)旋风分离器的分离效率旋风分离器的分离效率分离效率的表示方法粒径 dpi的颗粒粒级效率：总效率是指被除下的颗粒占气体进口总的颗粒的质量分率，即总效率0 粒级效率i 进出进CCC0进出进iiiiCCC不同粒径 dpi的粒级与分离效率的关系总效率与粒级效率的关系为通常将经过旋风分离器后能被除下 50%的颗粒直径称为分割直径分割直径 dpc，某些高效旋风分离器的分割直径可小至 310m。阻力系数 主要由旋风分离器的结构决定。同一结构型式、

21、不论其尺寸大小，阻力系数 接近定值。常用型号的旋风分离器 值在 5.08.0 之间；入口气速，分离效率，但阻力，不经济。压降一般控制在 0.52kPa 左右(入口气速 1525m/s)，采取缩小直径、多台并联的方式满足分离效率与大气量的要求。(3)旋风分离器的压降旋风分离器的压降旋风分离器分类繁多，分类方法也各有不同。按结构形式可分为：长锥体、圆筒体、扩散式以及旁通式。我国已定型了多种旋风分离器，制定了标准系列，常用的有CLT、CLT/A、CLP/A、CLP/B 以及 CLK 型等。对各种型号的旋风分离器一般以圆筒直径 D 来表示其各部分的比例尺寸，详细尺寸及性能指标可查阅有关资料手册。PV型

22、粗旋风分离器PV型外置旋风分离器PV型一、二级 旋风分离器PV型单级旋风分离器提高分离效率的措施提高分离效率的措施缩小旋风分离器的直径采用较大的进口气速延长锥体部分的高度并联操作减少粉粒重新卷起-扩散式旋风分离器选用原则选用原则按气体处理量选用旋风分离器的尺寸系列选用与设计旋风分离器的尺寸系列选用与设计5.小小 结结旋液分离器请同学们自学旋液分离器请同学们自学适用于各种悬浮液或乳浊液、尤其是粒度细小、密度差不大的体系的分离。离心分离因素达 50,000 以上的超高速离心机甚至可以使不同分子量的蛋白质分子在具有密度梯度的溶液中分级。工业上常见的沉降离心机根据其结构形式可分为三大类，在此仅作一扼要

23、介绍。A、管式离心机 特点是转鼓(管)直径小、长度大、转速高、分离效率很高，可以处理颗粒粒径为0.01mm的悬浮液和难分离的乳浊液。可连续操作，悬浮液或乳浊液由转鼓下端加入，被转鼓内的纵向肋板带动迅速达到与转鼓同角速度旋转。在离心力作用下，颗粒或重液层甩向鼓壁由重液出口引出，轻液则从转鼓中心部位溢出。离心分离因数可达65,000，工业上可用于油水分离，实验室中可用于分离微生物和蛋白质。管式离心机示意图 重相出口轻相出口进料B、碟式离心机(薄层分离沉降离心机)转鼓内装有一叠随转鼓旋转的倒锥形碟片，碟片间隙为0.51.5mm，分离因素可达300010000。悬浮液由中心管引入转鼓，分配在碟片之间形

24、成薄层流动。在离心力作用下，颗粒沉降到碟片内侧表面并向外滑动。清液则沿碟片外侧表面向内流动。碟片扩展了沉降面，缩短了沉降距离，故具有较大的生产能力和较高的分离效率。适于处理粒径0.1100mm、固含量小于25%的悬浮液。喷嘴排渣碟式离心机底液进料溢流液卧式螺旋卸料离心机示意图1螺旋送料器；2机壳；3转鼓；4行星差速器 1234悬浮液溢流沉渣C、螺旋卸料沉降离心机 有卧式和立式两种。连续操作，悬浮液经加料管由螺旋内筒进料孔进入，随同转鼓高速旋转，固体沉降到鼓壁，由与转鼓有一定转速差的螺旋向小端输送并排出，清液则由转鼓大端溢流而出。分离因素可达 6000。可处理粒度 2mm5mm，固含量小于 10

25、%50%，固液密度差大于 0.05g/cm3 的悬浮液。第二节第二节 固体流态化技术固体流态化技术假设床层是由均匀颗粒组成的流体自下而上地流过颗粒层则根据流速的不同，会出现三种不同的情况固定床阶段流化床阶段颗粒输送阶段 将大量固体颗粒悬浮于流支的流体中，并在流体作用下将大量固体颗粒悬浮于流支的流体中，并在流体作用下使颗粒作翻滚运动，类似于液体的沸腾，称为固体流态化。使颗粒作翻滚运动，类似于液体的沸腾，称为固体流态化。A、流态化现象、流态化现象固定床阶段固定床阶段很小utuu 1颗粒固定不动，颗粒层为固定床，床层高度为颗粒固定不动，颗粒层为固定床，床层高度为L0流化床阶段流化床阶段tuu 1颗粒

26、悬浮，流化床不变流化床tuuu1,:mfmfu，L，u,态称床层处于临界流化状但不能自由运动床层略有膨胀颗粒开始松动当，但有一明显的上界面颗粒输送阶段颗粒输送阶段气力输送或液力输送颗粒获得上升速度时当,1tuu流化床的操作范围流化床的操作范围即空塔速度的即空塔速度的上下限上下限，9010/mftuuB、两种不同流化形式、两种不同流化形式1.散式流化散式流化2.聚式流化聚式流化特点：固体颗粒均匀地分散在流化介质中流速增大时，床层膨胀，无汽泡产生，上界面清晰特点：床层内分为两相，界面不稳定乳化相：空隙小而固体浓度大的气固均匀混合构成的连续相气泡相：夹带有少量固体颗粒而以气泡形式通过床层的不连续相C

27、、流化床的主要特性流化床的主要特性液体样特性液体样特性 固体的混合固体的混合固体的上升运动，伴随等量的固体作下降运动宏观上的均匀混合固体颗粒的强烈混合，是流化床的主要优点气流的不均匀分布和气-固的不均匀接触 流化床的严重缺点(1)腾涌或节涌(2)沟流流化床的不正常现象流化床的不正常现象恒定的压降恒定的压降 A空床截面积，m2；m床层颗粒的总质量，kg；p、分别为颗粒与流体的密度，kg/m3。流化床的压降等于单位截面床内固体的表观重量(即重量浮力)AB 为固定床阶段，P 基本不变重要优点重要优点CD 段向下倾斜，表观流速接近于某些颗粒的沉降速度（式5-37）第四节第四节 过过 滤滤一、悬浮液的过

28、滤一、悬浮液的过滤推动力：压力差，离心力，重力推动力：压力差，离心力，重力阻阻 力：滤饼、过滤介质阻力力：滤饼、过滤介质阻力过滤介质过滤介质滤 饼滤 饼滤 浆滤 浆滤 液滤 液A、过滤的两种方式、过滤的两种方式（1）饼层过滤（滤饼过滤）（2）深层过滤（深床过滤）滤饼才是真正的过滤介质B、过滤介质、过滤介质（1）织物介质：纤维（棉、毛、丝、麻等）、玻璃丝、金属丝等织成的滤布滤）织物介质：纤维（棉、毛、丝、麻等）、玻璃丝、金属丝等织成的滤布滤网网（2）堆积的粒状介质：细纱、木炭、石棉、硅藻土等的颗粒状物质堆积而成。）堆积的粒状介质：细纱、木炭、石棉、硅藻土等的颗粒状物质堆积而成。（3）多孔性固体介

29、质：陶瓷，塑料及金属粉末烧成的多孔性板状或管状介质。）多孔性固体介质：陶瓷，塑料及金属粉末烧成的多孔性板状或管状介质。选择：考虑滤液性质、颗粒含量及粒径范围，操作温度与压力、介质械强度与价格选择：考虑滤液性质、颗粒含量及粒径范围，操作温度与压力、介质械强度与价格C、滤饼的压缩性与助滤剂、滤饼的压缩性与助滤剂（1）压缩性：不可压缩性滤饼：刚性）压缩性：不可压缩性滤饼：刚性可压缩性滤饼：可压缩性滤饼：（2）助滤剂：不可压缩的粉状或纤维状固体）助滤剂：不可压缩的粉状或纤维状固体常见：硅藻土、活性炭、石棉等常见：硅藻土、活性炭、石棉等)(,不变空隙结构不变性p加入助滤剂流动阻力，p,D、过滤过程中的物

30、料衡算、过滤过程中的物料衡算，C，C，CP11:湿滤渣含液量为湿滤渣量的固体质量为已知11CCpc质量单位滤液体积所含固体w)/(悬浮液固体悬浮含固量kgkgX)1(CXXw（2）干渣质量与滤液体积之比）干渣质量与滤液体积之比(1)/XwCX cwCv Xkg固体固体/kg悬浮液悬浮液kg干渣干渣/m3滤液滤液（3）湿渣质量与滤液体积之比）湿渣质量与滤液体积之比（4）湿渣体积与滤液体积之比）湿渣体积与滤液体积之比wCkg湿渣湿渣/m3滤液滤液m3滤饼滤饼/m3滤液滤液二、过滤速率基本方程式二、过滤速率基本方程式A、过滤过程的特点、过滤过程的特点过滤速率过滤速率-单位时间、单位过滤面积所得的滤液

31、量单位时间、单位过滤面积所得的滤液量ddqAddVu23/:mmAVq液量面单位过滤面积所得的滤式中（2）过滤速度慢）过滤速度慢-爬流，可用哈根泊谡叶方程表征爬流，可用哈根泊谡叶方程表征（1）非定态过程）非定态过程 滤饼厚度不断增加滤饼厚度不断增加 在一定的过滤速率不断，Lp，)(B、过滤过程的简化、过滤过程的简化（1）床层由许多互相平行的细小孔道组成，孔道长度与床层高度成正比；）床层由许多互相平行的细小孔道组成，孔道长度与床层高度成正比；（2）孔道内表面积之和等于全部颗粒的表面积；孔道全部流动空间等于床层空）孔道内表面积之和等于全部颗粒的表面积；孔道全部流动空间等于床层空隙的容积。隙的容积。

32、流道长度润湿周边长流道长度流通截面积 4edade14 可见流体通过固定床的压降等同于流体通过一组当量直径为可见流体通过固定床的压降等同于流体通过一组当量直径为de、长度为、长度为l的细的细管的压降管的压降 哈根泊谡叶方程哈根泊谡叶方程 2132ecdlupuu 1CLl 比例常数比例常数K与床层的空隙率、粒子形状、排列及粒度范围等因素与床层的空隙率、粒子形状、排列及粒度范围等因素有关。此处，有关。此处，K=5每获得每获得1m3滤液所形成的滤饼体积为滤液所形成的滤饼体积为m3，则，则已知式中各项：已知式中各项：vqCAVvCCLluvqaKpc322)1(uvqapc322)1(5vVLA 求

33、得求得uC、过滤速率基本方程式、过滤速率基本方程式223)1(5:ar令滤饼比阻优点：同欧姆定律，串联时，过滤推动力与过滤阻力均具有加和性优点：同欧姆定律，串联时，过滤推动力与过滤阻力均具有加和性)()1(5223vqpaddqAddVuc过滤阻力过滤推动力过滤速率vqrpddqAddVc:AvVrpvqrpddqAddVcc/:滤饼AvVrpvqrpddqAddVemem/:介质AVVvrpqqvrpqqvrppddqAddVeeemc/)()()(:即;,阻力;,阻力q;,阻力r影响阻力的因素影响阻力的因素 p pc pm滤液滤液;,阻力eV.2:vrpK令过滤常数)(2:eqqKddq过

34、滤速率方程)(2:2eVVKAddV或关于过滤常数关于过滤常数K：),(pvrfKConst，Kpvr 不变不变时当:,Const，Kp 变三、恒压过滤三、恒压过滤两种典型过滤方式：恒压过滤：恒压差，变速率两种典型过滤方式：恒压过滤：恒压差，变速率 恒速过滤：恒速率，变压差恒速过滤：恒速率，变压差复合操作：先恒速后恒压复合操作：先恒速后恒压A、恒压过滤方程、恒压过滤方程),(均不变prConstKdKdqqqqqqe002)(Kqqqe 22222KAVVVe积分得：或恒压过滤方程恒压过滤方程 例：恒压过滤某悬浮液，过滤例：恒压过滤某悬浮液，过滤1小时得滤小时得滤液液10m3,，若不计介质阻力

35、，再过滤，若不计介质阻力，再过滤2小时小时可共得滤液可共得滤液 m3。B、过滤常数的测定、过滤常数的测定例例3-6 过滤常数的测定过滤常数的测定Kqqqe 2:)1(2恒压eqKqKqKq21:,得两边同除eeqqKKKqq2,1;由截距由斜率呈线性关系即:,)2(11则若恒压前已得qeqKqqKqq2)(1111eeqqKKKqqqq2,1;)(111由截距由斜率呈线性关系即四、过滤设备四、过滤设备A、板框压滤机、板框压滤机间歇过滤间歇过滤（1）构造：由多块滤板和滤框交替排列于机架所构成）构造：由多块滤板和滤框交替排列于机架所构成主要构件:滤板和滤框B、转筒真空过滤机、转筒真空过滤机（二）转

36、筒真空过滤机（二）转筒真空过滤机1.结构与操作结构与操作过滤区：过滤区：14吹、卸滤渣区：吹、卸滤渣区：1112吸干洗涤区：吸干洗涤区：5105111410813212特点：特点：同时间、不同部位进行不同的操作。同时间、不同部位进行不同的操作。（1）构造）构造主要部件：转鼓、分配头、洗涤水喷嘴、刮刀、悬浮液贮槽、搅拌器主要部件：转鼓、分配头、洗涤水喷嘴、刮刀、悬浮液贮槽、搅拌器（2）操作）操作转鼓每转动一格，相继进行过滤、洗涤、卸渣、再生等操作转鼓每转动一格，相继进行过滤、洗涤、卸渣、再生等操作（3）特点）特点l 过滤面积小大，压差（恒压差）也不高，操作自动连续过滤面积小大，压差（恒压差）也不

37、高，操作自动连续l 过滤细、粘性物料时，须用助滤剂预涂过滤细、粘性物料时，须用助滤剂预涂A、间歇式过滤机生产能力、间歇式过滤机生产能力B、转筒真空过滤机的生产能力、转筒真空过滤机的生产能力五、过滤机的生产能力五、过滤机的生产能力DWVQ并非Q,每一操作周期总时间：每一操作周期总时间：生产能力：单位时间可得到的滤液量生产能力：单位时间可得到的滤液量定义：浸没度（浸液率）定义：浸没度（浸液率）转鼓总表面积转鼓浸液面积NsN/1),/1(每转一周所需的时间为设转鼓的转数为每转一周，转鼓上任何一点或全部鼓面积的过滤时间为：每转一周，转鼓上任何一点或全部鼓面积的过滤时间为：NNqANNqAQ/1设转鼓面积为设转鼓面积为A，则生产能力：，则生产能力：Kqqqe 2:2恒压差2222eeeqKqqqqeeqqKq2ANqqKQee)(2NVVNKAee)(22NKANKA，QVe2可忽略若六、加快过滤速率的途径六、加快过滤速率的途径A、改变滤饼结构、改变滤饼结构，使用助滤剂，使用助滤剂B、改变悬浮液中颗粒的聚集状态、改变悬浮液中颗粒的聚集状态C、动态过滤、动态过滤 如加入聚电解质如聚丙烯酰胺等絮凝剂；使分散的较细颗粒如加入聚电解质如聚丙烯酰胺等絮凝剂；使分散的较细颗粒聚集成较大颗粒聚集成较大颗粒