1、第四章第四章 固体颗粒流体力学固体颗粒流体力学基础与机械分离基础与机械分离化工原理化工原理第四章第四章 固体颗粒流体力学基础与固体颗粒流体力学基础与 机械分离机械分离固体颗粒特性固体颗粒特性34.1固体颗粒在流体中运动时的阻力固体颗粒在流体中运动时的阻力沉降分离沉降分离过滤过滤34.234.434.3固体流态化固体流态化34.6其他机械分离技术其他机械分离技术34.5Company Logo单一颗粒特性单一颗粒特性4.1.14.1.1颗粒群的特性颗粒群的特性4.1.24.1.24.1 固体颗粒特性固体颗粒特性粒径测量粒径测量4.1.34.1.3 4.1.1 4.1.1 单一颗粒特性单一颗粒特性
2、（1）球形颗粒 （4-1）（4-2）（4-3）（2）非球形颗粒 （4-4）36Vd2Sd6ad36peVd4.1.2 4.1.2 颗粒群的特性颗粒群的特性（1）粒度分布 4.1.2 4.1.2 颗粒群的特性颗粒群的特性（2）颗粒的平均直径 颗粒平均直径的计算方法很多，其中最常用的是平均比表面积直径。设有一批大小不等的球形颗粒，其总质量为G，经筛分分析得到相邻两号筛直径的颗粒质量为Gi，筛分直径为di。根据比表面积相等原则，颗粒群的平均比表面积直径可写为 （4-9）1aiidxd4.1.3 4.1.3 粒径测量粒径测量 4.1.3 4.1.3 粒径测量粒径测量 4.2 4.2 固体颗粒在流体中运
3、动时的阻力固体颗粒在流体中运动时的阻力4.2 4.2 固体颗粒在流体中运动时的阻力固体颗粒在流体中运动时的阻力Company Logo重力沉降重力沉降4.3.14.3.1离心沉降离心沉降4.3.24.3.24.3 沉降分离沉降分离4.3.1 4.3.1 重力沉降重力沉降（1）光滑球形颗粒在静止流体中的自由沉降）光滑球形颗粒在静止流体中的自由沉降 4.3.1 4.3.1 重力沉降重力沉降 4.3.1 4.3.1 重力沉降重力沉降（2）重力沉降设备）重力沉降设备l降尘室降尘室 4.3.1 4.3.1 重力沉降重力沉降l 沉降槽沉降槽 4.3.1 4.3.1 重力沉降重力沉降l 分级器分级器 4.3
4、.2 4.3.2 离心沉降离心沉降（1）离心沉降速度）离心沉降速度 4.3.2 4.3.2 离心沉降离心沉降（2）离心沉降设备）离心沉降设备l旋风分离器旋风分离器 4.3.2 4.3.2 离心沉降离心沉降 临界直径 （4-22）分离效率 9cesiBdNu4.3.2 4.3.2 离心沉降离心沉降 （4-22）阻力损失气体通过旋风分离器时受器壁的摩擦阻力、流动时局部阻力以及气体旋转运动所产生的动能损失影响，造成气体的压强降低，该压降可表示为 （4-23）01nipiix22iuP4.3.2 4.3.2 离心沉降离心沉降l旋液分离器旋液分离器 4.3.2 4.3.2 离心沉降离心沉降l环流式旋风除
5、尘器与液固分离器环流式旋风除尘器与液固分离器 4.3.2 4.3.2 离心沉降离心沉降 4.3.2 4.3.2 离心沉降离心沉降l离心沉淀机离心沉淀机 Company Logo过滤原理过滤原理4.4.14.4.1过滤基本方程式过滤基本方程式4.4.24.4.24.4 沉降沉降过滤设备过滤设备4.4.34.4.3过滤操作的改进过滤操作的改进4.4.44.4.44.4.1 4.4.1 过滤原理过滤原理（1）过滤过程）过滤过程 4.4.1 4.4.1 过滤原理过滤原理 4.4.1 4.4.1 过滤原理过滤原理（2）过滤操作分类）过滤操作分类 4.4.1 4.4.1 过滤原理过滤原理（3）过滤介质）过
6、滤介质 4.4.2 4.4.2 过滤原理过滤原理（1）过滤基本方程式表述）过滤基本方程式表述 （4-27）（4-28）（4-29）222643222flululupddudd01 dVuA dt0AA4.4.2 4.4.2 过滤原理过滤原理（2）恒压过滤基本方程式）恒压过滤基本方程式 （4-34）（4-35）K与物料特性及压强差有关，单位为m2/s；qe与过滤介质阻力大小有关，单位为m3/m2。二者均可由实验测定。200VteApVVdVdtr22eqq qKt4.4.3 4.4.3 过滤过滤设备设备（1）板框压滤机）板框压滤机4.4.3 4.4.3 过滤过滤设备设备（2）加压叶滤机）加压叶滤
7、机4.4.3 4.4.3 过滤过滤设备设备（3）转筒真空过滤机）转筒真空过滤机4.4.3 4.4.3 过滤过滤设备设备（4）袋式过滤器）袋式过滤器4.4.3 4.4.3 过滤过滤设备设备4.4.3 4.4.3 过滤过滤设备设备（4）袋式过滤器）袋式过滤器4.4.4 4.4.4 过滤操作的改进过滤操作的改进（1）使用助滤剂）使用助滤剂 常用的助滤剂有硅藻土、珍珠岩或石棉粉、炭粉等刚性好的颗粒。助滤剂有两种使用方法，一种是把助滤剂与水混合成的悬浮液在滤布上先进行预滤，使滤布上形成l3mm助滤剂层然后正式过滤，此法可防止滤布堵塞；另一种是将助滤剂混在料浆中一道过滤，此法只能用于滤饼不予回收的情况。4
8、.4.4 4.4.4 过滤操作的改进过滤操作的改进（2）动态过滤）动态过滤 为了在过滤过程中限制滤饼的增厚，蒂勒于1977年提出了一种新的过滤方式，即料浆沿过滤介质平面的平行方向高速流动，使滤饼在剪切力作用下被大部分铲除，以维持较高的过滤能力。因滤液与料浆流动方向呈错流，故称错流式过滤，又因滤饼被基本铲除，亦称为无滤饼过滤，但较多的称法为动态过滤。4.4.4 4.4.4 过滤操作的改进过滤操作的改进（3）深层过滤）深层过滤 以固体颗粒固定床作为过滤介质，将悬浮液中的固体粒子截留在床层内部，且过滤介质表面不生成滤饼的过滤称为深层过滤。Company Logo固体流态化现象固体流态化现象4.5.1
9、4.5.1固体流态化流体力学特性固体流态化流体力学特性4.5.24.5.24.5 固体流态化固体流态化分布板对流化质量的影响分布板对流化质量的影响4.5.34.5.3固体流态化技术的应用固体流态化技术的应用4.5.44.5.4 4.5.1 4.5.1 固体流态化现象固体流态化现象（1）固定床阶段（2）流化床阶段 散式流化 聚式流化（3）输送床阶段 4.5.1 4.5.1 固体流态化现象固体流态化现象 4.5.1 4.5.1 固体流态化现象固体流态化现象 4.5.1 4.5.1 固体流态化现象固体流态化现象（1）腾涌现象（2）沟流 4.5.2 4.5.2 固体流态化流体力学特性固体流态化流体力学
10、特性（1）压降与流速的关系 4.5.2 4.5.2 固体流态化流体力学特性固体流态化流体力学特性（2）流化床的流体空速范围 临界流化速度umf （4-37）带出速度samfmfsauu 4.5.2 4.5.2 固体流态化流体力学特性固体流态化流体力学特性（3）流化床的操作范围 流化床的操作范围，为空塔速度的上下极限，用比值ut/umf的大小来衡量。ut/umf称为流化数。对于细颗粒，ut/umf=91.7；对于大颗粒，ut/umf=8.62。研究表明，上面两个ut/umf的上下限值与实验数据基本相符，ut/umf值常在1090之间。细颗粒流化床较粗颗粒有更宽的流速操作范围。4.5.3 4.5.
11、3 分布板对流化质量的影响分布板对流化质量的影响（1）分布板的作用（2）分布板的形式 4.5.3 4.5.3 分布板对流化质量的影响分布板对流化质量的影响 4.5.3 4.5.3 分布板对流化质量的影响分布板对流化质量的影响 4.5.4 4.5.4 固体流态化技术的应用固体流态化技术的应用 4.5.4 4.5.4 固体流态化技术的应用固体流态化技术的应用 4.5.4 4.5.4 固体流态化技术的应用固体流态化技术的应用 4.5.4 4.5.4 固体流态化技术的应用固体流态化技术的应用Company Logo静电除尘静电除尘4.6.14.6.1湿法捕集湿法捕集4.6.24.6.24.6 其他机械
12、分离技术其他机械分离技术4.6.1 4.6.1 静电除尘静电除尘4.6.1 4.6.1 静电除尘静电除尘4.6.1 4.6.1 静电除尘静电除尘4.6.2 4.6.2 湿法捕集湿法捕集（1）在捕集气体内悬浮物的同时，只要液体选用适当，还可吸收而除去气体内的有害组分，所以用途更为广泛。（2）在消耗同样能量的情况下，湿法捕集一般可比干法捕集的除尘效率高，而且能处理粘性大的固体颗粒，但不适于处理憎水性和水硬性颗粒。（3）洗涤器设备本身较简单，费用也不高，但却要有一套液体的供给及回收系统，所以总的造价及操作维修等费用也不低。4.6.2 4.6.2 湿法捕集湿法捕集 4.6.2 4.6.2 湿法捕集湿法捕集 4.6.2 4.6.2 湿法捕集湿法捕集 4.6.2 4.6.2 湿法捕集湿法捕集 4.6.2 4.6.2 湿法捕集湿法捕集
