化工原理课件：第三章 沉降与过滤.ppt

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1、第三章沉降与过滤非均相物系分离：沉降（重力沉降、离心沉降）过滤分散物质（分散相）：处于分散状态的物质分散介质（连续相）：处于连续状态的物质分离的目的：回收分散物质;2.净化分散介质。第一节概述2021/9/101p第二节重力沉降一、重力沉降速度（一）球形颗粒的自由沉降重力Fg浮力Fb阻力Fd自由沉降：颗粒浓度低，分散好，沉降过程中互不碰撞、互不影响。颗粒下沉2021/9/1022021/9/103重力沉降速度:颗粒受力平衡时，匀速阶段颗粒相对于流体的运动速度。2021/9/104（二）流体中颗粒运动的阻力(曳力)——阻力系数（曳力系

2、数）、——流体特性dp、ut——颗粒特性2021/9/1052021/9/106——球形圆盘形2021/9/107（1）层流区10－4

3、状越小，阻力越大，Re相同时沉降速度越小。3.壁效应使沉降速度下降。2021/9/1011二、重力沉降设备（一）降尘室2021/9/10121.沉降分离条件停留时间：沉降时间：分离条件：W2021/9/10132.生产能力qV——降尘室所处理含尘气体的体积流量结论：降尘室的生产能力只与沉降面积WL及颗粒沉降速度ut有关，而与高度H无关。2021/9/1014多层降尘室：若n个隔板，则缺点：清灰难；隔板间距小，颗粒易被扬起。2021/9/10153.临界颗粒直径临界颗粒直径dpC——降尘室理论上能100%除去的最小颗粒直径。层流2021/

4、9/1016（二）沉降槽（增稠器）1.悬浮液的沉聚过程2021/9/10172.沉降槽（增稠器）2021/9/1018第三节离心沉降一、离心沉降速度（一）沉降过程切向速度u径向速度ur合成u合合2021/9/1019离心力：径向向外浮力：（向心力）指向中心阻力：指向中心受力平衡时，径向速度ur为该点的离心沉降速度。2021/9/1020重力沉降速度ut离心沉降速度ur方向向下，大小不变径向向外，随r变化层流（二）离心分离因数离心分离因数KC——同一颗粒在同种介质中所受离心力与重力之比。2021/9/1021二、离心沉降设备（一）旋风分离器

5、1.结构与工作原理KC为5~2500，可分离气体中5~75m的颗粒。2021/9/10222.临界颗粒直径uib假设：切向速度ut=进口速度ui颗粒沉降的最大距离b层流rm——平均旋转半径2021/9/1023n——旋转圈数沉降时间：停留时间：沉降分离条件：沉降速度：2021/9/1024临界颗粒直径：讨论：（1）bdpcD旋风分离器越大，分离效果越不好所以生产能力较大时，一般采用多个小旋风分离器并联。（2）uidc分离效果好流动阻力大2021/9/10253.气体通过旋风分离器的压力降一般p=0.3~2kPa进、排气与筒壁之间的摩擦

6、损失；进入时突然扩大的局部阻力；旋转中动能损失造成气体压力降：由于:2021/9/1026(二)旋液分离器2021/9/1027(三)沉降式离心机管式离心机碟式离心机螺旋式离心机2021/9/1028第四节过滤一、悬浮液的过滤推动力：压力差，离心力，重力阻力：滤饼、过滤介质阻力2021/9/1029（一）两种过滤方式1.滤饼过滤2021/9/10302.深层过滤2021/9/1031（二）过滤介质类别：织物介质多孔性固体介质堆积介质多孔膜：高聚物膜、无机膜2021/9/1032（三）滤饼的可压缩性与助滤剂不可压缩滤饼：空隙不随压力变化可压

7、缩滤饼：空隙随压力增加而减小（四）过滤过程物料衡算——加助滤剂（1）湿滤渣密度C——kg湿渣/kg干渣2021/9/1033（2）干渣质量与滤液体积之比X——kg固体/kg悬浮液kg干渣/m3滤液（3）湿渣质量与滤液体积之比（4）湿渣体积与滤液体积之比——kg湿渣/m3滤液m3滤饼/m3滤液2021/9/1034二、过滤速率基本方程式（一）过滤速率过滤速率：过滤速度：设为层流流动2021/9/1035孔道长度孔道中流速与过滤速度的关系过滤速度2021/9/1036令——滤饼的比阻过滤速度滤饼阻力过滤介质阻力v——获得单位体积滤液所形成滤饼

8、的体积，m3滤饼/m3滤液；2021/9/1037（二）过滤基本方程滤饼层：过滤介质层：pp1p2滤液2021/9/1038过滤速率——过滤基本方程则2021/9/1039三、恒压过滤K