1、 非均相物系的分离非均相物系的分离和固体流态化和固体流态化3.2颗粒及颗粒床层的特性颗粒及颗粒床层的特性3.3沉降分离沉降分离3.4过滤过滤3.5离心机离心机3.6固体流态化固体流态化本章主要内容本章主要内容3.1 概述概述混合物的分类混合物的分类混合物混合物 均相混合物均相混合物（均相物系）（均相物系）非均相混合物非均相混合物（非均相物系）（非均相物系）物系内部各处组成均物系内部各处组成均匀且不存在相界面匀且不存在相界面下册介下册介绍绍由具有不同物理性质（如尺寸、由具有不同物理性质（如尺寸、密度差别）的分散物质（分散密度差别）的分散物质（分散相）和连续介质（连续相）所相）和连续介质（连续相）
2、所组成组成 气态非均气态非均相物系相物系液态非均液态非均相物系相物系本章介绍非均相混合物非均相混合物 的分离方法的分离方法机械方法机械方法沉降分离沉降分离 过滤过滤：颗粒相对于流体运动：颗粒相对于流体运动重力重力离心力离心力：流体相对于颗粒床层运动：流体相对于颗粒床层运动重力重力离心力离心力压强差压强差非均相混合物非均相混合物 的分离目的的分离目的1、收集分散物质、收集分散物质 2、净化分散介质、净化分散介质 3、环境保护和安、环境保护和安 全生产全生产：如回收有用的固体颗粒作为产品：如回收有用的固体颗粒作为产品：除去有害杂质：除去有害杂质：用于处理排放的废气：用于处理排放的废气3.2颗粒及颗
3、粒床层特性颗粒及颗粒床层特性3.2.1颗粒的特性颗粒的特性表述颗粒特性的主要参数为颗粒的形状、大小（体积）和表面积1、单一颗粒特性、单一颗粒特性2、颗粒群的特性、颗粒群的特性球形颗粒球形颗粒非球形颗粒非球形颗粒颗粒的平均粒径颗粒的平均粒径粒度分布粒度分布球形颗粒球形颗粒 球形颗粒的形状为球形，其尺寸由直径球形颗粒的形状为球形，其尺寸由直径d来确定，其它有关参数均来确定，其它有关参数均可表示为直径可表示为直径d的函数的函数 3d6V2dS6/da 非球形颗粒非球形颗粒（1）体积当量直径）体积当量直径 3peV6d（2）形状系数）形状系数 PsSS对非球形颗粒，总有对非球形颗粒，总有S1，颗粒的形
4、状越接近球形，颗粒的形状越接近球形，S越接近越接近1；对球形颗粒，对球形颗粒，S1。粒度分布粒度分布粒度分布：粒度分布：不同粒径范围内所含粒子的个数或质不同粒径范围内所含粒子的个数或质量称为粒度分布量称为粒度分布 测量方法：测量方法：筛分法、显微镜法、沉降法、电感应法、激光筛分法、显微镜法、沉降法、电感应法、激光衍射、动态光散射法等衍射、动态光散射法等 筛分法：筛分法：筛分是用单层或多层筛面将松散的物料按颗筛分是用单层或多层筛面将松散的物料按颗粒粒度分成两个或多个不同粒级产品的过程。粒粒度分成两个或多个不同粒级产品的过程。操作：操作：筛分时，筛面上有筛孔，尺寸小于筛孔尺寸的物筛分时，筛面上有筛
5、孔，尺寸小于筛孔尺寸的物料通过筛孔，称为筛下产品，其质量称为筛过量；尺寸料通过筛孔，称为筛下产品，其质量称为筛过量；尺寸大于筛孔尺寸的物料被截留在筛面上，称为筛上产品，大于筛孔尺寸的物料被截留在筛面上，称为筛上产品，其质量称为筛余量。若用其质量称为筛余量。若用n层筛面，可得层筛面，可得n+1种产品。种产品。颗粒的平均粒径颗粒的平均粒径颗粒平均粒径的计算方法最常用的是平均比表面颗粒平均粒径的计算方法最常用的是平均比表面积直径积直径 设有一批大小不等的球形颗粒，其总质量为设有一批大小不等的球形颗粒，其总质量为G，经筛分分，经筛分分析得到相邻两号筛之间的颗粒质量为析得到相邻两号筛之间的颗粒质量为Gi
6、，筛分直径为，筛分直径为di。根据比表面积相等原则，颗粒的平均比表面积直径可写为根据比表面积相等原则，颗粒的平均比表面积直径可写为iiIiadxGGd1d1iiadx/1d或ad颗粒群的平均直径，m ixid粒径段内颗粒的质量分数 id筛分直径,m 3.2.2 颗粒床层的特性颗粒床层的特性1.床层的空隙率床层的空隙率床层体积颗粒体积床层体积-床层的空隙率床层的空隙率 一般乱堆床层的空隙率大致在一般乱堆床层的空隙率大致在0.470.70 2.床层的比表面积床层的比表面积 指单位床层体积具有的颗粒表面积（即颗粒与指单位床层体积具有的颗粒表面积（即颗粒与流体接触的表面积）流体接触的表面积）若忽略颗粒
7、之间接触面积的影响，则若忽略颗粒之间接触面积的影响，则 aba(1-)床层比表面积也可根据堆积密度估算，即床层比表面积也可根据堆积密度估算，即sbbd6abs 、分别是堆积密度和真实密度，分别是堆积密度和真实密度，kg/m3，3.床层的自由截面积床层的自由截面积指床层截面上未被颗粒占据的、流体可以自由通过的面积指床层截面上未被颗粒占据的、流体可以自由通过的面积 工业上，小颗粒的床层用乱堆方法堆成，乱堆床层可认为是各向工业上，小颗粒的床层用乱堆方法堆成，乱堆床层可认为是各向同性的。各向同性床层的重要特性之一是其自由截面积与床层截面积同性的。各向同性床层的重要特性之一是其自由截面积与床层截面积之比
8、在数值上与床层空隙率相等。之比在数值上与床层空隙率相等。3.2.3 流体通过床层流动的压降流体通过床层流动的压降 1床层的简化模型床层的简化模型 简化模型是将床层中不规则的通道假设成长度为简化模型是将床层中不规则的通道假设成长度为L，当量直径为，当量直径为的一组平行细管，并且规定：的一组平行细管，并且规定：（1）细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙容积；）细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙容积；（2）细管的内表面积等于颗粒床层的全部表面积。）细管的内表面积等于颗粒床层的全部表面积。在上述简化条件下，以在上述简化条件下，以1m3 床层体积为基准，细管的当床层体积为基准，细管的当量直径可表示为床
9、层空隙率量直径可表示为床层空隙率及比表面积及比表面积ab的函数，即：的函数，即：2流体通过床层压降的数学描述流体通过床层压降的数学描述流体通过一组平行细管流动的压降为：流体通过一组平行细管流动的压降为：u1与按整个床层截面计算的空床流速与按整个床层截面计算的空床流速u的关系为的关系为整理得：整理得：式中的式中的 为流体通过床层流道的摩擦系数，称为模型参数，其值由实验测定。为流体通过床层流道的摩擦系数，称为模型参数，其值由实验测定。3模型参数的实验测定模型参数的实验测定模型的有效性需通过实验检验，模型参数需实验测定模型的有效性需通过实验检验，模型参数需实验测定（1）康采尼（）康采尼（Kozeny
10、）的实验结果）的实验结果康采尼通过实验发现，在流速较低，床层雷诺数康采尼通过实验发现，在流速较低，床层雷诺数Reb2的滞流情况下的滞流情况下 （2）欧根（）欧根（Ergun）的实验结果）的实验结果欧根在较宽的欧根在较宽的Reb范围内进行实验，获得如下关联式范围内进行实验，获得如下关联式其实验范围为其实验范围为Reb0.17330 当当Reb3时，式右边第二项可忽略；时，式右边第二项可忽略；当当Reb100时，右边第一项可略去。时，右边第一项可略去。3.3 沉降分离沉降分离沉降运动发生的条件：固体颗粒与流体之间存在密度差，同时有外力场存在。沉降运动发生的条件：固体颗粒与流体之间存在密度差，同时有
11、外力场存在。3.3.1重力沉降重力沉降1）球形颗粒的自由沉降）球形颗粒的自由沉降1沉降速度沉降速度s若颗粒的密度为若颗粒的密度为,直径为直径为d,流体的密度为流体的密度为 对颗粒进行受力分析：对颗粒进行受力分析：浮力浮力 Fb 阻力阻力 Fd 重力重力 Fg 颗粒在流体中沉降时受力 gd6s3gd63Au22dmadgFFFb合外力3g4sdut沉降速度沉降速度ddud686s322s3tDpudgd加速段加速段等速段等速段匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度tu为沉降速度为沉降速度 当当a=0时，时，u=tu,则则2）阻力系数）阻力系数用上式计算沉降速度时，首
12、先需要确定阻力系数用上式计算沉降速度时，首先需要确定阻力系数 值。根据因次分析，值。根据因次分析，是颗粒与流体相对运动时雷诺准数是颗粒与流体相对运动时雷诺准数Ret的函数，由实验测得的综合结果的函数，由实验测得的综合结果见图见图p145 3-2。图中，。图中，s为球形度，为球形度，Ret为雷诺准数为雷诺准数 从图中可以看出，对球形颗粒（从图中可以看出，对球形颗粒（s1），曲线按），曲线按Ret值大致分为三个区域，值大致分为三个区域，各区域内的曲线可分别用相应的关系式表达如下：各区域内的曲线可分别用相应的关系式表达如下：层流区层流区 Re241Re10t4层流区层流区 44.05t310Re10
13、过渡区过渡区 6.0tRe5.183t10Re1 3 3）影响沉降的因素）影响沉降的因素由于壁面效应，实际沉降速度小于自由沉降速度。由于壁面效应，实际沉降速度小于自由沉降速度。v 流体的黏度流体的黏度 v 颗粒的体积分数颗粒的体积分数 v 壁面效应壁面效应 球形度越小，沉降速度越小球形度越小，沉降速度越小；v 颗粒形状的影响颗粒形状的影响 4 4）沉降速度的计算）沉降速度的计算在给定介质中颗粒的沉降速度可采用以下计算方法：在给定介质中颗粒的沉降速度可采用以下计算方法：（1）试差法）试差法 假设流型假设流型 计算计算tu检验是否在原假设的流型区域内检验是否在原假设的流型区域内 YN有效有效（2）
14、摩擦数群法）摩擦数群法 3g4sdut又又两式两式相乘相乘再令再令 tutudReutt计算计算ut时，可先将已知数据代入式时，可先将已知数据代入式3-35求出求出 值，再由图值，再由图3-3的的 Ret曲线查出曲线查出Ret，最后由，最后由Ret反求反求，即，即4 4）沉降速度的计算）沉降速度的计算（3）用量纲为）用量纲为1的数群的数群K值判别流型值判别流型3sg4dtu5t310Re10斯托克斯定律区，斯托克斯定律区，Ret1，则，则K2.62 牛顿定律区牛顿定律区 则则K69.1 艾伦定律区，艾伦定律区，3t10Re1则则2.62K69.1 气体气体 气体气体进口进口 出口出口 集灰斗集
15、灰斗 降尘室降尘室 L B 气体气体 u H ut 颗粒在降尘室中的运动颗粒在降尘室中的运动 停留时间t沉降时间t若uLtuH2重力沉降设备重力沉降设备1）降尘室）降尘室则表明，该颗粒能在降则表明，该颗粒能在降尘室中除去。尘室中除去。t则表明，该颗粒则表明，该颗粒刚好刚好能能完全除去。完全除去。（1）单层降尘室）单层降尘室 结构简单，结构简单，但设备庞大、效率低，但设备庞大、效率低，只适用于分离粗颗粒只适用于分离粗颗粒-直径直径 75 m以上的颗粒，以上的颗粒，或作为预分离设备。或作为预分离设备。2重力沉降设备重力沉降设备（2）多层降尘室）多层降尘室理论上降尘室的生产能力只与其沉降面积理论上降
16、尘室的生产能力只与其沉降面积bl及颗粒的沉降速度及颗粒的沉降速度ut有关，有关，而与降尘室高度而与降尘室高度H无关。所以降尘室一般设计成扁平形，或在室内均无关。所以降尘室一般设计成扁平形，或在室内均匀设置多层水平隔板，构成多层降尘室匀设置多层水平隔板，构成多层降尘室 多层降尘室的生产能力为多层降尘室的生产能力为 tsblu1nV 加料加料清液溢流清液溢流水平水平清液清液挡板挡板 耙耙 稠浆稠浆 连续式沉降槽2重力沉降设备重力沉降设备2）增稠器（沉降槽）增稠器（沉降槽）A B ur r1 O C r2 r u u 颗粒在旋转流场中的运动Rud62Ts3cF离心力Rud62T3bF浮力22d42r
17、DuF 阻力Ru342Tsdur对照重力场34Sgdutv 离心加速度离心加速度ac=R 2=uT2/R不是常量不是常量v 沉降过程没有匀速段，但在小颗粒沉沉降过程没有匀速段，但在小颗粒沉降时，加速度很小，可近似作为匀速沉降时，加速度很小，可近似作为匀速沉降处理降处理3.3.2 离心沉降离心沉降Re24d A B ur r1 O C r2 r u u 颗粒在旋转流场中的运动R1818R182TS222s2uddaduppcrgRuR2T2ggac-离心分离因数Rep=dput/1或2 层流区分离因数是离心分离设备的重要指标分离因数是离心分离设备的重要指标 B 净净化化气气体体 含含尘尘 气气体
18、体 A D 尘尘粒粒 标准型旋风分离器v 标准旋风分离器的构造标准旋风分离器的构造v 操作原理操作原理2旋风分离器的操作原理旋风分离器的操作原理 结构简单，造价低廉，没有活动部件，可用结构简单，造价低廉，没有活动部件，可用多种材料制造，操作范围广，分离效率较高。多种材料制造，操作范围广，分离效率较高。v旋风分离器的优点旋风分离器的优点 评价旋风分离器性能的两个主要指标：评价旋风分离器性能的两个主要指标：分离性能：压降：用临界粒径和分离效率来表示%100%100的颗粒，粒级效率均；的颗粒，粒级效率均为被分离出来的百分率。粒级效率：每一种颗粒cpcpdddd总效率：被分离出来的颗粒占全部颗粒的质量
19、分率3、旋风分离器的性能：、旋风分离器的性能：4、旋风分离器的结构形式与选用、旋风分离器的结构形式与选用 近年来，为提高分离效率或降低压降，在旋风分离器的结近年来，为提高分离效率或降低压降，在旋风分离器的结构设计中，主要从以下几个方面进行改进：构设计中，主要从以下几个方面进行改进：采用细而长的器身采用细而长的器身 减小上涡流的影响减小上涡流的影响 消除下旋流影响消除下旋流影响 排气管和灰斗尺寸的合理设计排气管和灰斗尺寸的合理设计 PV型粗旋风分离器PV型外置旋风分离器PV型单级旋风分离器PV型一、二级 旋风分离器5、旋液分离器、旋液分离器旋液分离器的旋液分离器的结构特点结构特点是直径小而圆锥部
20、分长是直径小而圆锥部分长 旋液分离器不仅旋液分离器不仅可用于可用于悬浮液的增浓、分级，悬浮液的增浓、分级，而且还可用于不互溶液体的分离、气液分离而且还可用于不互溶液体的分离、气液分离以及传热、传质和雾化等操作中，因而广泛以及传热、传质和雾化等操作中，因而广泛应用于多种工业领域中。应用于多种工业领域中。结构：结构：应用应用：3.4 过滤过滤3.4.1 过滤操作的基本概念过滤操作的基本概念 1过滤方式过滤方式饼层过滤饼层过滤 深床过滤深床过滤 本节介本节介绍绍推动力：重力、压力、离心力推动力：重力、压力、离心力 深床过滤深床过滤滤浆滤饼过滤介质滤液滤饼过滤滤饼过滤 2过滤介质过滤介质3.4.1 过
21、滤操作的基本概念过滤操作的基本概念（1）对过滤介质的性能要求）对过滤介质的性能要求 过滤介质起着支撑滤饼的作用，对其基本要求是具有足够的机过滤介质起着支撑滤饼的作用，对其基本要求是具有足够的机强度和尽可能小的流动阻力，同时，还应具有相应的耐腐蚀性和耐热性。强度和尽可能小的流动阻力，同时，还应具有相应的耐腐蚀性和耐热性。（2）工业上常用的过滤介质的种类）工业上常用的过滤介质的种类织物介质织物介质(又称滤布又称滤布)堆积介质堆积介质 多孔固体介质多孔固体介质 3.4.1 过滤操作的基本概念过滤操作的基本概念 3滤饼的压缩性和助滤剂滤饼的压缩性和助滤剂滤滤 饼饼可压缩滤饼可压缩滤饼 不可压缩滤饼不可
22、压缩滤饼 助助 滤滤 剂剂 能形成多孔饼层的刚性颗粒能形成多孔饼层的刚性颗粒 有化学稳定性有化学稳定性 要求要求 u L 1）滤液通过滤饼层流动的特点：）滤液通过滤饼层流动的特点：v 液通道细小曲折，形成不规则的网状结构液通道细小曲折，形成不规则的网状结构 v 流动阻力逐渐加大，属非稳态操作流动阻力逐渐加大，属非稳态操作。3.4.2 过滤基本方程式过滤基本方程式 1滤液通过饼层的流动滤液通过饼层的流动v 滤液的流动大都在层流区滤液的流动大都在层流区 1滤液通过饼层的流动滤液通过饼层的流动2）滤液通过饼层流动的数学描述）滤液通过饼层流动的数学描述 滤液通过滤饼层的流动，与在普通管内的流动相滤液通
23、过滤饼层的流动，与在普通管内的流动相仿，可以简化成长度为仿，可以简化成长度为L的一组平行细管。的一组平行细管。u u L le de 流体在固定床内流动的简化模型 Lp15auc223康采尼公康采尼公式描述式描述2过滤速率和过滤速度过滤速率和过滤速度过滤速度：过滤速度：过滤速率：过滤速率：3滤饼的阻力滤饼的阻力22315a反映了颗粒及颗粒床层的特性，其值随物料而不同。反映了颗粒及颗粒床层的特性，其值随物料而不同。32215ar令令RprLpAddVcc滤饼阻滤饼阻力力 R=rL 过滤阻力过滤阻力过滤推动力过滤推动力 4过滤介质的阻力过滤介质的阻力 通常把过滤介质的阻力视为常数，可以仿照写出滤液
24、穿通常把过滤介质的阻力视为常数，可以仿照写出滤液穿过过滤介质层的速度关系式过过滤介质层的速度关系式mmRpAddV 通常，滤饼与滤布的面积相同，所以两层中的过滤速通常，滤饼与滤布的面积相同，所以两层中的过滤速度应相等，则度应相等，则mmmcRRpRRppAddV假设过滤介质对滤液流动的阻力相当于厚度为假设过滤介质对滤液流动的阻力相当于厚度为eL的滤饼层的阻力，即的滤饼层的阻力，即meRrL eemcLLrprLrLppAddV5过滤基本方程式过滤基本方程式 过滤过程中，饼厚过滤过程中，饼厚L难以直接测定，而滤液体难以直接测定，而滤液体V则易于测量，则易于测量，故用故用V来计算过滤速度更为方便。
25、来计算过滤速度更为方便。若每获得若每获得1m3滤液所形成的滤饼体积为滤液所形成的滤饼体积为m3，则任一瞬间的滤饼，则任一瞬间的滤饼厚度与当时已经获得的滤液体积之间的关系为厚度与当时已经获得的滤液体积之间的关系为LA=V AVVrpAddVee2VVrpAddVsp rres-12VVrpAddV3.4.3 恒压过滤恒压过滤 恒压过滤：恒压过滤：过滤操作是在恒定压力差下进行过滤操作是在恒定压力差下进行 r1k 令令es-12VVpkAddVs1-p2kKes-1VV2pKddVe0eV0 过滤时间过滤时间 滤液体积滤液体积 e22eKAVee0eeVVV0过滤时间过滤时间 滤液体积滤液体积 2e
26、2KA2VVVe22eKAVVe2eKqK2qqqe2e2eKqq3.4.4 恒速过滤与先恒速后恒压过滤恒速过滤与先恒速后恒压过滤 1恒速过滤恒速过滤1、正位移泵、正位移泵 2、支路阀、支路阀 3、压滤机、压滤机 当用排量固定的正位移泵向过滤机供料，并当用排量固定的正位移泵向过滤机供料，并且支路阀处于关闭状态时，过滤速率便是恒定的。且支路阀处于关闭状态时，过滤速率便是恒定的。恒速过滤时的过滤速度为：恒速过滤时的过滤速度为：常数RuqAVAddVRuq RAuV 常数Reuqqrpddqe2R2Rqururpbap2Rurae2Rqurb，es-12VVrpAddV不可压不可压缩滤饼缩滤饼 3.
27、4.4 恒速过滤与先恒速后恒压过滤恒速过滤与先恒速后恒压过滤 2先恒速后恒压过滤先恒速后恒压过滤恒压阶段恒压阶段 es-12VVpkAddVRRdpkAdVVVs-12VVeR2Re2R2KAVV2VVV2kK 恒压阶段的过滤方程恒压阶段的过滤方程 3.4.5 过滤常数的确定过滤常数的确定 1恒压下过滤常数恒压下过滤常数e2eKqqKddqqq2eeqK2qK2dqdeqK2qK2q 1500 1000 q 500 0 0 0.025 0.05 0.075qqq)2k(lg)plg()s1(Klgs1p2kK求出压缩指数求出压缩指数s eqeK、的测定的测定2压缩性指数的测定压缩性指数的测定过
28、过滤滤设设备备 3.4.6 3.4.6 过滤设备过滤设备按推按推动力动力分分按操按操作方作方式分式分间歇过滤机间歇过滤机连续过滤机：转筒真空过滤机连续过滤机：转筒真空过滤机板框压滤机板框压滤机加压叶滤机加压叶滤机1 1、板框过滤机、板框过滤机3.4.6 3.4.6 过滤设备过滤设备滤框、滤板滤框、滤板 非非洗洗板板洗洗板板结构：结构：洗洗板板板框压滤机板框压滤机框框非非洗洗板板洗洗板板一个操作循环：一个操作循环：过滤、洗涤、卸渣、整理重装过滤、洗涤、卸渣、整理重装 滤液流出滤液流出悬悬浮浮液液入入口口10 60块不等，块不等，过滤面积约为过滤面积约为2 80m2 洗涤液流出洗涤液流出洗洗涤涤液
29、液入入口口属间歇式属间歇式特点：特点：横穿洗涤：横穿洗涤：Lw=2L属间歇式属间歇式置换洗涤：置换洗涤：L Lw w=L=L2 2、加压叶滤机、加压叶滤机滤叶滤叶结构：结构：一个操作循环：一个操作循环：过滤、洗涤、卸渣、整理重装过滤、洗涤、卸渣、整理重装 特点：特点：生产能力：生产能力：操作周期：操作周期：思考：思考：V、Ve、A的的含义是什么？含义是什么？滤 浆 滤 液 滤 叶 的 构 造Dw 与板框机相同与板框机相同DwVVQ 222KAVVVe 其中：其中：wwwddVV 与板框机相同与板框机相同3.4.6 3.4.6 过滤设备过滤设备置换洗涤：置换洗涤：L Lw w=L=L属连续式属连
30、续式过滤、洗涤、吹松、刮渣过滤、洗涤、吹松、刮渣3 3、回转真空过滤机、回转真空过滤机3.4.63.4.6、过滤设备、过滤设备 转筒转筒-筒的侧壁上覆盖有金属网，长、径之比约为筒的侧壁上覆盖有金属网，长、径之比约为1/2 2，滤布滤布-蒙在筒外壁上。蒙在筒外壁上。分配头分配头-转动盘、固定盘转动盘、固定盘 构造：构造：一个操作循环：一个操作循环：浸没于滤浆中的过滤面积约占全部面积的浸没于滤浆中的过滤面积约占全部面积的30 40%转速为转速为0.1至至2 3（转（转/分）分）特点：特点：回转真空过滤机上的转筒过滤区过滤区洗涤区洗涤区吹干区吹干区卸渣区卸渣区 洗涤液 p u 表观速度洗涤速度洗涤速
31、度洗涤阻力洗涤阻力洗涤推动力洗涤推动力 wAddV 与滤饼厚度、滤饼性质、洗涤液粘度、介质阻力有关wwewLLAddVAddV eeVVKAAddV 2 其中其中3.4.73.4.7、滤饼的洗涤、滤饼的洗涤特点：特点：洗涤时推动力、阻力不变，洗涤速度为常数。洗涤时推动力、阻力不变，洗涤速度为常数。1 1、洗涤速度与过滤终了速度间的关系、洗涤速度与过滤终了速度间的关系 若推动力相同，则：若推动力相同，则：wwwddVV 洗涤液量3.4.73.4.7、滤饼的洗涤、滤饼的洗涤2 2、洗涤时间、洗涤时间 w DwVVQ 板板 框框 悬浮液悬浮液 入口入口1 1、板框过滤机、板框过滤机辅辅助助时时间间洗
32、洗涤涤时时间间过过滤滤时时间间操操作作周周期期 Dw 生产能力：生产能力：操作周期：操作周期：单位时间内获得的滤液量或滤饼量单位时间内获得的滤液量或滤饼量。222KAVVVe 其中：其中：wwwddVV 思考：思考：V、Ve、A的含义是什么？的含义是什么？3.4.8 3.4.8 过滤机的生产能力过滤机的生产能力 板板 框框 悬浮液悬浮液 入口入口1 1、板框过滤机、板框过滤机最佳操作周期：最佳操作周期：生产能力最大时的操作周期生产能力最大时的操作周期DwVVQ 222KAVVVe 其中：其中：wwwddVV 3.4.8 3.4.8 过滤机的生产能力过滤机的生产能力 bVVw 其中其中得：得：令
33、令0 dVdQ22228KAbVKAVD 22KAV 228KAbVW 若介质阻力忽略不计，则若介质阻力忽略不计，则(A)3.4.8 3.4.8 过滤机的生产能力过滤机的生产能力 bwD8 代入式代入式(A)得：得：-最佳操作周期最佳操作周期 当当 D0；D+w时，时，dQ/dV0故故 D+w时，时，Q有最大值有最大值DVQ 2max（=w，介质阻力忽略不计），介质阻力忽略不计）Dopt 2 故故3.4.8 3.4.8 过滤机的生产能力过滤机的生产能力属间歇式属间歇式置换洗涤：置换洗涤：L Lw w=L=L2 2、叶滤机、叶滤机滤叶滤叶结构：结构：一个操作循环：一个操作循环：过滤、洗涤、卸渣、
34、整理重装过滤、洗涤、卸渣、整理重装 特点：特点：生产能力：生产能力：操作周期：操作周期：思考：思考：V、Ve、A的的含义是什么？含义是什么？滤 浆 滤 液 滤 叶 的 构 造Dw 与板框机相同与板框机相同DwVVQ 222KAVVVe 其中：其中：wwwddVV 与板框机相同与板框机相同3.4.8 3.4.8 过滤机的生产能力过滤机的生产能力22222KAbVKAVD 得：得：令令0 dVdQ对照板框过滤机：对照板框过滤机：最佳操作周期：最佳操作周期：若介质阻力忽略不计，则若介质阻力忽略不计，则 bwD2 bwD8 3.4.8 3.4.8 过滤机的生产能力过滤机的生产能力DVQ 2max 最佳
35、操作周期最佳操作周期 Dopt 2 （=w，介质阻力忽略不计）3.4.8 3.4.8 过滤机的生产能力过滤机的生产能力 回转真空过滤机上的转筒过滤区过滤区洗涤区洗涤区吹干区吹干区卸渣区卸渣区Tn 1操作周期操作周期nVTVQ T 222KAVVVe 其中：其中：设转筒浸入面积占全部转筒面设转筒浸入面积占全部转筒面积的分率为积的分率为浸没分数浸没分数，则，则n 生产能力：生产能力：操作周期：操作周期：思考：思考：V、Ve、A的含义是什么？的含义是什么？nKAV 22 若介质阻力忽略不计，则若介质阻力忽略不计，则 3.4.8 3.4.8 过滤机的生产能力过滤机的生产能力 回转真空过滤机上的转筒过滤
36、区过滤区洗涤区洗涤区吹干区吹干区卸渣区卸渣区nKAnKnAQ Qn,可见：可见：但这类方法受到一定的限制但这类方法受到一定的限制 3.4.8 3.4.8 过滤机的生产能力过滤机的生产能力 离心过滤机分为立式和卧式两种。离心过滤机分为立式和卧式两种。离心过滤机是一种利用物料在转鼓表面受到的离心力的离心过滤机是一种利用物料在转鼓表面受到的离心力的分力进行过滤的全自动过滤机。分力进行过滤的全自动过滤机。离心过滤机生产能力大、适应范围广，适用于分离固相离心过滤机生产能力大、适应范围广，适用于分离固相颗粒颗粒0.05mm0.05mm的易过滤悬浮液。的易过滤悬浮液。3.5 3.5 离心机离心机例例1 某板
37、框过滤机有某板框过滤机有5个滤框，框的尺寸为个滤框，框的尺寸为635 635 25mm。过滤操作在过滤操作在20、恒定压差下进行，过滤常数、恒定压差下进行，过滤常数K=4.24 10-5m2/s，qe=0.0201m3/m2，滤饼体积与滤液体积之比，滤饼体积与滤液体积之比c=0.08 m3/m3，滤饼不洗涤，卸渣、重整等辅助时间为，滤饼不洗涤，卸渣、重整等辅助时间为10分钟。试求框全充满所需时间和生产能力。分钟。试求框全充满所需时间和生产能力。现改用一台回转真空过滤机过滤滤浆，所用滤布与前相同，现改用一台回转真空过滤机过滤滤浆，所用滤布与前相同，过滤压差也相同。转筒直径为过滤压差也相同。转筒直
38、径为1m，长度为，长度为1m，浸入角度为，浸入角度为120。问转鼓每分钟多少转才能维持与板框过滤机同样的生。问转鼓每分钟多少转才能维持与板框过滤机同样的生产能力？产能力？假设滤饼不可压缩。假设滤饼不可压缩。习题课习题课解：解：以一个框为基准进行计算。框全充满时滤饼的体积为：以一个框为基准进行计算。框全充满时滤饼的体积为：30101.0025.0635.0635.0mV 饼饼滤液量滤液量 cVV饼饼 23/156.0806.0126.0mm Kqqqe 222806.0635.0635.022mAA侧侧 过滤面积过滤面积再根据恒压过滤方程得：再根据恒压过滤方程得：222KAVVVe K=4.24
39、 10-5m2/s，qe=0.0201m3/m2AVq 3126.008.00101.0m min0.129.7211024.40201.0156.02156.02522 sKqqqe 思考：思考：以以5个框为基准，如何求解？个框为基准，如何求解？流态化流态化3.6 3.6 固体流态化固体流态化 将大量固体颗粒悬浮于流动的流体中，并在流体作用下使颗粒将大量固体颗粒悬浮于流动的流体中，并在流体作用下使颗粒作翻滚运动，类似于液体的翻腾，故称这种状态为固体流态化。作翻滚运动，类似于液体的翻腾，故称这种状态为固体流态化。固体流态化：固体流态化：3.6.1流态化的基本概念流态化的基本概念1.流态化现象流
40、态化现象 固定床阶段固定床阶段 流化床阶段流化床阶段 颗粒输送床阶段颗粒输送床阶段 2.两种不同流化形式两种不同流化形式 散式流化散式流化 聚式流化聚式流化 3.6.2 流化床的主要特征流化床的主要特征流化流化床的床的主要主要特征特征恒定的压强降恒定的压强降 类似于液体的特点类似于液体的特点 流化床中的两相流动流化床中的两相流动 流化床的不正常现象流化床的不正常现象 理想流化床的压强降理想流化床的压强降 实际流化床的压强降实际流化床的压强降 腾涌腾涌 沟流沟流 3.6.3 流化床的操作范围流化床的操作范围1.临界流化速度临界流化速度mfu实测法实测法 计算法计算法 2.带出速度带出速度3.流化
41、床的操作范围流化床的操作范围对于均匀的细颗粒，对于均匀的细颗粒，tumfu/=91.7 对于大颗粒，对于大颗粒，tumfu/=8.62 3.6.4 提高流化质量的措施提高流化质量的措施流化质量：指流化床均匀的程度，即气体分布和气固接触的均匀程度。流化质量：指流化床均匀的程度，即气体分布和气固接触的均匀程度。提高流化质量从如下几方面入手：提高流化质量从如下几方面入手：分布板应有足够的流动阻力分布板应有足够的流动阻力 设备内部构件设备内部构件 采用小粒径、宽分布的颗粒采用小粒径、宽分布的颗粒 分布板的作用分布板的作用 分布板的形式分布板的形式 直流式直流式 侧流式侧流式 填充式填充式 挡网挡网 挡板挡板 3.6.5 气力输送简介气力输送简介气力输送的分类气力输送的分类按气流压强分类按气流压强分类吸引式吸引式压送式压送式按气流中固相浓度分类按气流中固相浓度分类稀相输送稀相输送密相输送密相输送
