化工原理过滤5课件.ppt

1、3.6.6 过滤机及其生产能力过滤机及其生产能力 以压力差为推动力以压力差为推动力：板框式压滤机（间歇操作）；叶滤机（间歇操作）；回转真空过滤机（连续操作）。以离心力以离心力为推动力为推动力：离心过滤机。(1)板框式压滤机板框式压滤机 结构和工作原理结构和工作原理 滤框、滤板 洗涤板，非洗涤板。料液通道2钮1钮3钮洗涤液通道洗涤板框非洗涤板排列方式排列方式：板、框交替，个数可调。操作周期操作周期：组装过滤洗涤卸渣整理。操作方式操作方式：间歇操作滤 液滤浆过滤过程：过滤过程：洗液废洗液洗涤过程：洗涤过程：优点优点：操作灵活，过滤面积大，可承受较大压力；缺点缺点：劳动强度大，操作不连续，生产效率低

2、。板框过滤机的生产能力板框过滤机的生产能力 生产能力：生产能力：一个周期内，单位时间可获得滤液量。DwhVVDw辅助时间洗涤时间过滤时间一个生产周期洗涤时间洗涤时间w的计算：的计算：洗涤条件洗涤条件：洗涤压差=过滤最终压差；洗涤时，滤饼厚度不变；洗涤液粘度与滤液相近。洗涤L过滤L滤液穿过滤饼厚度L/2L 流通截面2A(A框面积)A推动力过滤终了p洗涤p速率EddVwddV洗涤方法：横穿洗涤法洗涤方法：横穿洗涤法 速率间关系：速率间关系：Ew)dd(41)dd(VV)(2)dd(e2VVKAVE)(81)dd(e2wVVKAV洗涤速率：VVaww令：2e2wwww)(8)dd(KAVVVaVV洗

3、涤时间：最终过滤速率：最终过滤速率：时，0eVw22ww88aKAVa 最佳过滤周期最佳过滤周期 最佳：最佳：安排操作周期，使生产能力最大。D2e2w2e2h)(82KAVVVaKAVVVVV22wD)81(KAVa时，0eVDw最佳生产周期：时，过滤机生产能力最大0ddhVV叶滤机的生产能力叶滤机的生产能力DwhVV)(2)dd()dd(e2EwVVKAVV2e2ww)(2KAVVVa洗涤时间：(2)叶滤机叶滤机 结构和工作原理结构和工作原理 主要部件：主要部件：机壳，滤叶 操作方式：操作方式：间歇操作 操作周期操作周期：过滤 洗涤 卸渣 洗涤方式：洗涤方式：置换法置换法 42-金属网;25

4、31滤叶的构造1-空框;3-滤布;4-顶盖;5-滤饼时，0eVww2a最佳操作周期最佳操作周期22wD)21(KAVa洗涤时间：时，0eVDw最佳生产周期：(3)回转真空过滤机回转真空过滤机 结构和工作原理结构和工作原理 主要部件主要部件：水平转筒、分配头；操作方式操作方式：恒压、连续操作；恒压、连续操作；操作周期操作周期(旋转一周)：过滤 吸干洗涤 吹松 卸渣。1-转筒；2-分配头；3-洗涤水喷嘴4-刮刀；5-悬浮液槽；6-抖搅器卸渣区洗涤脱水区过滤区123456回转真空过滤机操作简图12345 回转真空过滤机的分配头转动盘固定盘1、2与滤液储槽相同的槽；3与洗液相通的槽；4、5通压缩空气的

5、孔 设设：转筒过滤面积A，一生产周期得滤液量V，转筒浸没分率，转数 n（rps）nT1nT)()(e22eKAVVee2)(VKAV一周期滤液量：ee2)(VnKA)(36003600ee2hnVnnKAnVV生产能力：TVVVDwh 生产能力生产能力 Vh生产周期：生产周期：过滤时间：过滤时间：过滤基本方程式过滤基本方程式：卸渣区洗涤脱水区过滤区123456时，0eVKnAVh3600),(KAnfVh影响因素：n：0.1-3 rpm，过高，滤饼薄，不易卸料；：过滤面积为转筒总面积的30%-40%为宜。(4)其它过滤设备其它过滤设备(自学）自学）3.6.7 离心过滤离心过滤 (1)工作原理工

6、作原理 过滤推动力：离心力；离心机分类：常速、高速、超速离心机。(2)离心过滤计算离心过滤计算作用在薄圆筒形液体上的离心力为：)()d(2d2cRRRhF由此产生的径向压力差为：)(212cdd212222121RRRhFppppppR1h 离心机过滤R3则积分基本方程式有：22AKV(3)离心过滤机型式及操作（自学）离心过滤机型式及操作（自学）若滤饼厚度相对转鼓半径可忽略不计，则过滤面积可视为常数，令rvRRK)(21222rvVpAV2dd忽略介质阻力,离心过滤的基本方程式为：例题：例题：一板框压滤机，在一定压力下过滤某种悬浮液。当滤渣完全充满滤框时滤液量15m3，过滤时间1.5hr，随后

7、在相同压力下，用10%滤液量的清水(物性可视为与滤液相同)洗涤，每次拆装时间18min，且已知这一操作中Ve=2.0m3求：1、该机生产能力；DwhVVhm/23.53EwddVddV)(41)()(812eVVKA22)(8)(KAVVVaddVVewwwwhrw07.1222KAVVVe恒压时，190222eVVVKADwhVVhm/23.53)(153滤液滤饼VVvmV 2、如果该机的每一滤框厚度减半，长宽不变，框数加倍，仍用相同滤布，洗涤用水量不变，但拆装时间增加为25min，试求：滤渣完全充满滤框时，生产能力变为若干。222AKVVVe恒压时，760422KAAKvrpKKs012A

8、A2hr375.022)(8)(AKVVVaddVVewwwwhrw268.0hmVh/15.143)(423AVmVVeee3.7.1 床层的流态化过程床层的流态化过程 三个阶段三个阶段：固定床、流化床、颗粒输送。3.7 固体流态化及气力输送固体流态化及气力输送LmLmfLL（a)(b)(c)(d)(e)气体或液体（低速）气体或液体液体气体气体或液体（高速）图3-30 不同流速下床层状态的变化：（a）固定床（b）流化开始 （c）散式流化床（d）聚式流化床（e）水力或气力输送(1)固定床阶段固定床阶段 颗粒静止（流体空床流速小，颗粒受曳力小）；床层高度、空隙率，均保持不变；阻力服从欧根方程(）

9、。(2)流化床流化床(沸腾床沸腾床)阶段阶段 空床流速，颗粒受曳力，把颗粒托起；fpu，临界流化状态临界流化状态(起始流化状态）：最小流化速度最小流化速度tmfuuumfmf，空隙率为床层增高为LttppVuuuuSSSSSSuuSq0)(，空隙率时，床层高度mfuutuuu同时孔道中流速不变：空床流速一定时，有一个稳定的床层上界面。(3)颗粒（气力或液力）输送颗粒（气力或液力）输送 当u=ut时，颗粒被带走。带出速度带出速度：颗粒被吹出的临界速度。3.7.2 流化床类似液体的特性流化床类似液体的特性流化床类似液体的性质 （1）密度比床层密度小的物体能浮在床层的上面；（2）床层倾斜，床层表面仍

10、能保持水平；（3）床层中任意两截面间的压差可用静力学关系式 表示（p=gL）；（4）有流动性，颗粒能像液体一样从器壁小孔流出；（5）连通两个高度不同的床层时，床层能自动调整平衡。3.7.3 流体通过流化床的阻力流体通过流化床的阻力 固定床阶段，阻力服从欧根方程，如图中a段；流化床阶段，床层压降基本恒定，如图中cd 段；12 351020 30 4050100水力或气力输送流化床固定床斜率=1umfaa夹带开始p,mmH2Oe空气流速u cm/s 流化床阻力损失与流速的关系（空气、沙粒系统）c,dbutgALFFAp)(1(sbgfgLp)(1(sfs固流化床：气gLpsf)1(AmgAgLAp

11、/)1(sf 即：流化床层阻力即：流化床层阻力=单位面积床层中颗粒的总重力，单位面积床层中颗粒的总重力，因此流化床阶段，床层压降基本恒定。因此流化床阶段，床层压降基本恒定。总浮力总重力即：总曳力流化床阶段，近似认为颗粒处于动态平衡。3.7.4 流化床的流化类型与不正常现象流化床的流化类型与不正常现象（1）流化类型）流化类型 散式流化：散式流化：颗粒均匀地分散在流动的流体中，有一稳定的 上界面。如：大多数液-固流化。聚式流化：聚式流化：床层中存在两个不同的相 乳化相（固体浓度大、分布均匀的连续相），气泡相（夹带少量固体颗粒以气泡形式通过床 层的不连续相）。如：气-固流态化1Fr散式流化：1Fr聚

12、式流化：判断依据：判断依据：弗鲁特准数smfgduFr（2）腾涌腾涌 现象：现象：气泡长大将床层分成相互分开的气泡和颗粒层 颗粒层象活塞一样被气泡向上推动，到达床层上界面，气泡崩裂，颗粒分散下落。原因：原因：气-固流化床中床层高度与直径的比值过大或气速过高。后果：后果：床层阻力大幅度波动，器壁被颗粒磨损加剧，设备振动，甚至将床中构件冲坏。（3）沟流现象沟流现象 现象现象：气体通过床层时形成短路，床层内密度分布不均匀，气、固接触不良，部分床层变成死床。原因：原因：与颗粒的特性、堆积情况、床层直径及气体分布板有关。发生沟流现象时，床层阻力较正常值低。发生沟流现象时，床层阻力较正常值低。gLp)(1

13、(smfmffa2mf3mfmf2a2mf3mf2mfmff)1(75.1)1(150duduLpvadd代入：3.7.5 流化床的操作流化床的操作(1)临界流化速度临界流化速度 临界流化状态临界流化状态：可按固定床计算0)()1(15075.12s3vmf3mf2mf2mf3mfgdReRe,1413mf一般的，1113mf2mf。代入，可求mfRe。，可求又由：mfmfvmfuudRe说明说明：公式误差较大，一般应以实验数据为准。(2)带出速度带出速度 ut 颗粒被流体带走时，颗粒沉降速度表观流速注意：计算不均匀颗粒床层的带出速度注意：计算不均匀颗粒床层的带出速度 用最小颗粒直径，保证操作

14、可靠性。(3)流化床操作范围流化床操作范围 tmfuuu操作范围：6.91/mftuu较小颗粒：9/mftuu较大颗粒：mft/uu流化数：浓相区（床层）高度：浓相区（床层）高度：床层上界面以下的床层高度。ssmfmf)1()1(ALAL物料衡算：11mfmfLL得：gLp)(1(sf由：1pF)1(150Ref3.7.6 流化床的高度与直径流化床的高度与直径(1)流化床的高度流化床的高度 高度高度=浓相区高度浓相区高度+稀相区高度稀相区高度浓相区浓相区稀相区稀相区150)(s2v2gdk令：ukLL3mfmf1则：稀相区高度稀相区高度（分离高度）：浓相区上界面到稀相区颗粒浓度 恒定处的距离。

15、1150)(3s2v2gdu得：分离高度取决于颗粒的粒度分布、颗粒的密度和气体的密度、粘度及结构尺寸和气速。目前，尚无可靠的计算公式。气速愈大，分离高度愈大。(2)流化床的直径流化床的直径 确定好流化床的操作气速后，即可根据气体的处理量确定流化床所需的直径D。uVD4 V-气体的处理量，m3/s ；u-流化床的实际操作气速，m/s。3.7.7 气力输送的一般概念气力输送的一般概念 气力输送：气力输送：利用气体进行颗粒输送的过程。常用介质：空气。气力输送的优点：气力输送的优点：系统密闭，可避免物料飞扬，减少物料损失，改善劳动条件；输送管线受地形与设备设置的限制小；输送的同时易于进行物料的干燥、加热、冷却等操作；设备紧凑，易于实现过程的连续化与自动化。气力输送的缺点：气力输送的缺点：动力消耗大、颗粒尺寸受一定限制；在输送过程中颗粒易破碎；管壁受到磨损；不适用于含水量大、有粘附性或高速运动时易产生静电的物料。3.7.8 气力输送的类型气力输送的类型气力输送类型：气力输送类型：稀相输送、密相输送。固气比固气比R：单位质量气体所输送的固体质量。（1）稀相输送稀相输送固气比 R 25的气力输送；用高压气体压送物料。作业作业:旧书旧书 P233 21 22 24P233 21 22 24新书新书 P215 19 20 22P215 19 20 22