环境工程原理电子教案-第07章过滤
胡洪营《环境工程原理》(第2版)配套辅导用书-第七章 过滤【圣才出品】
第七章 过滤7.1 复习笔记【知识框架】沉降分离的一般原理和类型沉降分离的基本概念 单颗粒的几何特性参数 流体阻力与阻力系数 流体阻力 阻力系数 重力场中颗粒的沉降过程 重力沉降 沉降速度的计算沉降分离设备离心力场中颗粒的沉降分析旋风分离器 离心沉降 旋流器工作原理旋流分流器 离心沉降机工作原理电除尘器的原理 电沉降电除尘器的优点其他沉降 惯性除尘器的工作原理 惯性沉降惯性除尘器特点沉降【重点难点归纳】一、过滤操作的基本概念1.过滤过程过滤是分离液体和气体非均相混合物的常用方法。
其基本过程是混合物中的流体在推动力(重力、压力、离心力等)的作用下通过过滤介质时,流体中的固体颗粒被截留,而流体通过过滤介质,从而实现流体与颗粒物的分离。
2.过滤介质①固体颗粒;②织物;③多孔固体;④多孔膜。
3.过滤分类(见表7-1)表7-1 过滤的种类分类标准种类表面过滤表面过滤的过滤机理如图7-1所示,表面过滤(滤饼过滤)通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高或过滤速度较慢、滤饼层容易形成的情况下机理深层过滤深层过滤的现象通常发生在以固体颗粒为过滤介质的过滤操作中,如图7-2所示。
在过滤时,颗粒物随流体可以进入过滤介质层,在拦截、惯性碰撞、扩散沉淀等作用下附着在介质表面上而与流体分开。
深层过滤一般适用于待过滤流体中颗粒物含量少的场合,如水的净化、烟气除尘等推动力①重力过滤;②真空过滤;③压力差过滤;④离心过滤图7-1 表面过滤示意图(a )滤饼过滤;(b )架桥现象图7-2 深层过滤示意图二、表面过滤的基本理论1.过滤基本方程(1)表面过滤的基本方程以液相非均相混合物的分离为例,表面过滤的基本方程如下(7-1)(7-2)式中,dt 为微分过滤时间,s ;dV 为dt 时间内通过过滤介质的滤液量,m 3;A 为过滤面积,m 2;K 为过滤常数,m 2/s 。
(2)表面过滤的基本方程含义表示某一时刻过滤速率与推动力、滤饼厚度、滤饼结构、过滤介质特性以及滤液物理性质的关系,是计算过滤过程的最基本的关系式。
环工原理
第02章质量衡算与能量衡算第二节质量衡算1、什么是稳态系统和非稳态系统?2、以物料的全部组分为衡算系统时,其衡算方程如何表述?3、以某种组分为衡算系统时,其衡算方程如何表述?4、什么是转化速率?如何确定其正负?第三节能量衡算1系统内部能量的变化与环境的关系如何?2什么是封闭系统和开放系统?3简述热量衡算方程的涵义。
4对于不对外做功的封闭系统,其内部能量的变化如何表现?热量衡算方程?5对于不对外做功的开放系统,系统能量变化率可如何表示?热量衡算方程?第03章流体流动第一节管道系统的衡算方程1用圆管道输送水,流量增加1倍,若流速不变或管径不变,则管径或流速如何变化?2当布水孔板的开孔率为30%时,流过布水孔的流速增加多少?3拓展的伯努利方程表明管路中各种机械能变化和外界能量之间的关系,试简述这种关系,并说明该方程的适用条件。
4在管流系统中,机械能的损耗转变为什么形式的能量?其宏观的表现形式是什么?5对于实际流体,流动过程中若无外功加入,则流体将向哪个方向流动?6如何确定流体输送管路系统所需要的输送机械的功率?第二节流体流动的内摩擦力1简述层流和湍流的流态特征。
2流体流动时产生阻力的根本原因是什么?3什么情况下可用牛顿黏性定律计算剪切应力?牛顿型流体有哪些?4简述温度和压力对液体和气体黏度的影响。
第四节流体流动的阻力损失1写出圆直管中阻力损失通式。
2试推导层流流动的速度分布和阻力损失公式。
(课后练习)3圆管内,层流流动的摩擦系数如何确定?4不可压缩流体在水平直管中稳态层流流动,试分析以下情况下,管内压力差如何变化:a.管径增加一倍;b.流量增加一倍;c.管长增加一倍。
5试分析圆管湍流流动的雷诺数和管道相对粗糙度对摩擦系数的影响。
第五节管路计算1管路设计中选择流速通常需要考虑哪些因素?2简单管路具有哪些特点?3分支管路具有哪些特点?4并联管路具有哪些特点?5分析管路系统中某一局部阻力变化时,其上下游流量和压力的变化。
环境工程原理教案
环境工程原理教案教案标题:环境工程原理教案教学目标:1. 了解环境工程的基本原理和概念。
2. 掌握环境工程中常用的处理技术和方法。
3. 培养学生对环境问题的认识和解决能力。
4. 培养学生的团队合作和创新能力。
教学重点:1. 环境工程的基本原理和概念。
2. 环境工程中的处理技术和方法。
教学难点:1. 环境工程中的处理技术和方法的深入理解和应用。
2. 学生对环境问题的认识和解决能力的培养。
教学准备:1. 教学课件和多媒体设备。
2. 相关的教学资源和实例。
3. 实验室和实践环境。
教学过程:1. 导入环境工程的概念和意义(5分钟):- 引导学生思考环境工程的定义和作用。
- 介绍环境工程对于环境保护和可持续发展的重要性。
2. 环境工程原理的讲解(15分钟):- 介绍环境工程中常用的原理和理论,如质量守恒、能量守恒、动量守恒等。
- 解释这些原理在环境工程中的应用。
3. 环境工程处理技术和方法的介绍(20分钟):- 介绍环境工程中常用的处理技术和方法,如废水处理、废气处理、固体废弃物处理等。
- 分析这些技术和方法的原理、特点和应用范围。
4. 环境工程案例分析(20分钟):- 提供一些实际的环境工程案例,引导学生分析和解决问题。
- 鼓励学生讨论和提出创新的解决方案。
5. 学生实践和实验(30分钟):- 安排学生进行一些实践和实验活动,例如废水处理实验、空气质量监测等。
- 指导学生收集数据、分析结果并进行总结。
6. 总结和评价(10分钟):- 总结本节课的重点内容和学习收获。
- 对学生的表现进行评价和反馈。
教学延伸:1. 鼓励学生参与环境保护和可持续发展的实践活动,如参观环保企业、参与社区环境改善等。
2. 组织学生进行小组项目研究,深入探讨特定环境问题,并提出解决方案。
3. 鼓励学生参与相关的科研和竞赛活动,提升专业能力和创新能力。
教学评估:1. 课堂参与和讨论表现评价。
2. 实践和实验报告评价。
3. 小组项目研究报告评价。
精品工程类本科大三课件《建筑环境学》07第七章第 5节 噪声的控制与治理方法
城市噪声的控制
• 避免交通噪声和工厂噪声干扰居住区 • 利用临街的建筑物作为后面建筑的防噪屏障 • 严格施工噪声管理 • 对居住区,锅炉房、水泵房、变电站等应采取消声建造措施,并布置
边缘角落处
室内设备噪声控制
(1)改革工艺和操作方法来降低噪声 (2)降低噪声源的激振力 (3)降低噪声辐射部件对激振力的响应 ——需要说明的是: • 设备噪声的降低,意味着性能提高和寿命延长。 • 机械产品本身的噪声级,可以做为评价其本身综合性能的一项重
• 风机、水泵的出口加软管连接,也是隔振的一种方式。
隔振器
橡
精密磨床隔振基础
胶
隔
振
垫
振动传递
• 如某个产生振动的设备与一构件 (固有频率f0)相连,则通过这个构 件传导出去的振动动力占振源输 入动力的百分比称作振动传递比 T
1 T ( f / f0 )2 1
隔振结构固有频率 f0 比振源频率f 越低,振动传递比就越小,隔振效
• 吸声尖劈用于半消声室、全消声室,尺寸可根 据用户要求定制。
吸声减噪法使用原则
1.只能取得 4~12dB的降噪效果,因仅能减少反射声(混响声)
• ——不可能通过吸声处理得到更大的减噪效果
2.在靠近声源、直达声占支配地位的场所,采用吸收减噪法将不会得到 理想的降噪效果。
3.室内平均吸声系数较小时,吸声减噪法收效最大。
• 原理:利用布置在管内壁上的吸声材料或吸声结构的吸声作用,使沿管道 传播的噪声迅速随距离衰减,从而达到消声的目的
(1)在总图设计时应按照“僻静分开” 的原则对强噪声源的位置合理地布置
• 将高噪声车间与办公室、宿舍分开。 • 在车间内部,把高噪声的机器与其他机器设备隔离开来,尽可能集
环境工程原理第07章过滤讲解
u
?
?p
r? ?L ?
Le ?
过滤过程中饼厚 L 难以直接测定,而滤液体积 V 易于测量,故用 V 计算过滤速度更为方便。
假设每过滤 1m3 滤液,产生滤饼量 f m3 ,
fV ? LA
L ? fV V:滤液体积, m3 A
同理,生成厚度 Le的滤饼获得过滤介质的当量滤液体
下易变形,导致滤饼中通道变小, 阻力增大。
为降低可压缩滤饼的过滤阻力,可加入助滤剂改 变滤饼的结构。 助滤剂是某种质地坚硬而能形成疏松 饼层的固体颗粒或纤维状物质 ,有两种加法:一是直 接将其混入悬浮液;二是预涂于过滤介质上。
一般只有在以获得清净滤液为目的时才使用助滤 剂。常用的 助滤剂有粒状 (硅藻土,珍珠岩粉,碳粉 或石棉粉等)和 纤维状(纤维素、石棉等)两大类。
悬浮液 (滤浆)
滤饼 过滤介质
滤液
过滤操作的外力:重力、压力差或惯性离心力。
过滤方式很多,适用广泛,固 -液、固 -气、大、小颗 粒等。无论采用何种过滤方式,均需过滤介质,过滤 介质是影响过滤操作重要因素。
二、过滤介质
起支撑滤饼作用,并让滤液通过,基本要求是具有足 够的机械强度、尽可能小的流动阻力,耐腐蚀和耐热
第一节 过滤操作的基本概念
本节思考题
(1)过滤过程在环境工程领域有哪些应用? (2)环境工程领域中的过滤过程,使用的过滤介
质主要有哪些? (3)过滤的主要类型有哪些? (4)表面过滤和深层过滤的主要区别是什么?
第二节 表面过滤的基本理论
主要内容 一、过滤基本方程 二、过滤过程的计算 三、过滤常数的测定 四、滤饼洗涤 五、过滤机生产能力的计算
过滤p 压差?
环境工程原理第07章_过滤
(7.2.11)
令q=V/A,qe=Ve/A(qe称为过滤介质比当量滤液体积),则
dq K dt 2( q qe )
(7.2.12)(滤饼过滤基本方程)
第二节 表面过滤的基本理论
K:过滤常数,如何测定?与下列因素有关:
•滤饼的颗粒性质
•悬浮液浓度 •滤液黏度 •滤饼的可压缩性 qe:过滤介质特性参数
(7.3.4)
ab主要与颗粒尺寸有关,颗粒尺寸愈小,床层的比表面愈 大。
第三节 深层过滤的基本理论
3.颗粒床层的当量直径 颗粒床层中空隙所形成的流体通道结构非常复杂。 通常采用简化的流动模型来代替床层内的真实流动过程。 将实际床层简化成由许多相互平行的小孔道组成的管束。
l’=L
与床层厚 度成正比
2 2 3 q q 0.1 2.073 10 1.6 10 0.1 0.473 10 所以 3 m3 2
因此可再得到的滤液为 0.473L。
第二节 表面过滤的基本理论
(二)恒速过滤 恒速过滤是指在过滤过程中过滤速度保持不变,即滤 液量与过滤时间呈正比。
留在过滤介质表面并逐渐积累成滤饼层。
滤饼层厚度:随过滤时间的增长而增厚,其增加速率与过
滤所得的滤液的量成正比。
过滤速度:由于滤饼层厚度的增加,因此在过滤过程中是
变化的。
过滤速度是描述过滤过程的关键!
推动力 其它因素
第二节 表面过滤的基本理论
过滤过程的主要参数
处理量:处理的流体流量或 分离得到的纯流体量V(m3) 过滤推动力:由流体位差、压差或离心力场 造成的过滤压差p 过滤面积:表示过滤设备的大小A(m2) 过滤速度:单位时间通过单位面积的滤液量u
本节的主要内容
环境工程原理过滤
三、过滤方式 1、滤饼过滤(表面过滤): 过滤介质为织物、多孔材料或膜等,孔径可大于最 小颗粒的粒径。过滤初期,部分小颗粒可以进入或穿 过介质的小孔,后因颗粒的架桥作用使介质的孔径缩 小形成有效的阻挡。 截留在介质表面的颗粒形成滤渣层(滤饼), 随滤饼的形成,真正起过滤介质作用的是滤饼,而 非过滤介质本身,故称作滤饼过滤。
则:
滤饼比阻 r 有两种情况:
不可压缩滤饼:滤饼层的颗粒结构稳定,在压力作用
下不变形,r与p无关 。
可压缩滤饼:在压力作用下易变形,r与p有关 。
经验式:
单位压差下滤饼的 比阻,m-2 Pa-1
滤饼的压缩指数, 对于可压缩滤饼,s= 0.2~0.8, 对于不可压缩滤饼,s=0 。
代入
故: 令
第一节 过滤操作的基本概念
本节思考题
(1)过滤过程在环境工程领域有哪些应用?
(2)环境工程领域中的过滤过程,使用的过滤介
质主要有哪些?
(3)过滤的主要类型有哪些?
(4)表面过滤和深层过滤的主要区别是什么?
第二节 表面过滤的基本理论
主要内容
一、过滤基本方程
二、过滤过程的计算 三、过滤常数的测定 四、滤饼洗涤 五、过滤机生产能力的计算
K 过滤常数,与滤饼的颗粒性质、 悬浮液浓度、滤液黏度、滤饼的 可压缩性有关,由实验测定。 qe:过滤介质特性参数
令 q=V/A, qe=Ve/A
滤饼过滤基本方程
二、过滤过程的计算 过滤计算的基本问题:确定过滤速度与推动力、阻 力等因素的具体关系。
1、恒压过滤: 对指定悬浮液,K为常数。
忽略过滤 介质阻力
主要用于含固量较大 (>1%)的场合。
慢滤池; 袋滤器; 压滤机。
环境工程原理-过滤2
Ht H0 Ktu0t
Kt:实验系数 ρ0:过滤原液的固体浓度
(7.3.15)
随着过滤时间的延长,水头损失逐渐增加。当水头损失
增加到一点值后,就需要对滤料床层进行反冲洗,以清
第三节 深层过滤的基本理论
【例题 7.3.2】某颗粒床由直径为 0.5mm 球形颗粒堆积而成,空隙率
为 0.4,床层的厚度为 1m。
(1)如果清水通过床层的压力差为 1×104Pa,求清水在床层中的实
际流速;
(2)如果固定床的横截面积为 1.2m2,清水通过流量为 10m3/h,求
清水通过固定床的水头损失。
对于每个筛,尺寸小于筛孔的颗粒通过筛下落,称
为筛过物。
大
尺寸大于筛孔的颗粒留在筛上,称筛留物。
振动一定时间后称量筛留物,计算在混合颗粒中的
小
质量分数,得到筛分结果。
第三节 深层过滤的基本理论
混合颗粒粒度分布最直观的表示方法是对不同颗粒粒径作相 应的质量分数曲线。
粒度分布还可以用累计分布曲线来表示。
g
Kl (1 )2 3
1
deV
2
Lu
——运动黏滞系数,m2/s, v ;
所以
h0
36
1103 9.811000
51 0.42
0.43
1
1 0.5 103
2
1 2.31103
0.95 m
得清水通过颗粒床层的水头损失为 0.95m。
第三节 深层过滤的基本理论
(二)运行过程中滤料床层
• 随着过滤时间的延长,滤层中截留的悬浮物量逐渐增多,滤 层空隙率逐渐减少。
环境工程原理教案
环境工程原理教案教案标题:环境工程原理教案教案目标:1. 了解环境工程原理的基本概念和重要性。
2. 掌握环境工程原理中的关键概念和基本原理。
3. 培养学生的创新思维和问题解决能力。
教学重点:1. 理解环境工程原理的概念和意义。
2. 掌握环境工程原理中的关键概念,如环境污染、污染物、环境质量标准等。
3. 理解环境工程原理中的基本原理,如污染物迁移转化、环境监测和治理等。
教学难点:1. 理解环境工程原理中的复杂概念和原理。
2. 运用环境工程原理解决实际环境问题。
教学方法:1. 授课结合案例分析,引导学生理解和应用环境工程原理。
2. 小组讨论和合作学习,培养学生的团队合作和解决问题的能力。
3. 实地考察和实验操作,加深学生对环境工程原理的理解和应用。
教学内容和进度安排:第一课:环境工程原理概述- 环境工程原理的定义和意义- 环境工程原理与环境保护的关系- 环境工程原理的基本原理和方法第二课:环境污染与污染物迁移转化- 环境污染的概念和分类- 污染物在环境中的迁移转化过程- 污染物迁移转化的数学模型和模拟方法第三课:环境监测与评价- 环境监测的目的和方法- 环境质量标准与评价方法- 环境监测技术的应用与发展第四课:环境治理与修复- 环境治理的原则和方法- 污染物治理与减排技术- 环境修复技术与案例分析第五课:环境工程原理的应用与展望- 环境工程原理在实际工程中的应用- 环境工程原理的发展趋势和挑战- 学生自主研究和创新项目的展示教学评估:1. 课堂小测验,检验学生对环境工程原理的掌握程度。
2. 小组项目报告,评估学生的团队合作和问题解决能力。
3. 个人总结和反思,促进学生对环境工程原理的深入理解和应用。
教学资源:1. 教科书:《环境工程原理导论》2. 案例分析:相关环境工程案例和实际问题3. 实验设备和材料:环境监测和治理实验设备4. 多媒体教学辅助工具:投影仪、电脑等教学反馈与调整:根据学生的学习情况和反馈,及时调整教学方法和内容,确保教学效果和学生学习的质量。
环境工程原理第07章过滤 (NXPowerLite)
本章主要内容
第一节 过滤操作的基本概念 第二节 表面过滤的基本理论 第三节 深层过滤的基本理论
第一节 过滤操作的基本概念
主要内容 一、过滤过程 二、过滤介质 三、过滤分类
一、过滤过程 在外力作用下,使流体通过多孔介质孔道而将固
体颗粒截留,从而实现固体颗粒与流体的分离。
过滤介质 —多孔物质; 滤浆(料浆)—被处理的悬浮液; 滤饼(滤渣)—截留的固体颗粒; 滤液—通过滤饼及过滤介质的液体
令 q=V/A, qe=Ve/A
滤饼过滤基本方程
dq K dt 2(q qe )
二、过滤过程的计算
过滤计算的基本问题:确定过滤速度与推动力、 阻力等因素的具体关系。
1、恒压过滤:
对指定悬浮液,K为常数。u
dV
过滤推动力
Adt 过滤阻力
Hale Waihona Puke V0 2(V Ve )dV
t KA2dt
0
q
t
0 2(q qe )dq
Kdt
0
V 2 2VVe KA2t
忽略过滤 介质阻力
dV KA Adt 2(V Ve ) dq K dt 2(q qe )
V 2 KA2t
q2 2qqe Kt
q2 Kt
如果恒压过滤的滤液量已达到 V1,即滤饼层厚度已累 计到 L1 的条件下开始,如何计算?
深层过滤无滤饼形成,主要用于净化含固量较少 (<0.1%)的流体,如水的净化、烟气除尘等。
快滤池等。
在拦截、惯性碰撞、扩 散沉淀等作用下,颗粒 物最终附着在介质表面
过滤介质 深层过滤示意图
四、滤饼的压缩性和助滤剂
滤饼
环境工程原理 沉降与过滤66页PPT
41、学问是异常珍贵的东西,从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间,才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话,只需要教育; 而要挑战别人所说的话,则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
环境工程原理 沉降与过滤
6、法律的基础有两个,而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力,那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序,有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起,可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的,因为好人用不着它们,而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
环境工程原理过滤与反冲洗课件
一、教学背景分析清洁的自来水,能满足人们日常所需。
自来水,是指水厂将江河、湖泊的淡水经过“混凝、沉淀、过滤、消毒”等净水工序,最后由机泵通过输配水管道供给用户的水。
在水厂的净水工序中,过滤是重要环节。
二、设计思路通过自制简易水过滤器进行过滤的小实验使学生明白过滤的重要性,从而产生浓厚的学习兴趣。
同时配以FLASH动画,模拟过滤与反冲洗的演变过程,神入浅出,使学生理解过滤与反冲洗的工作过程及工作机理。
另外以V型滤池这种水处理中常见的滤池为例,详细解读过滤与反冲洗的工作过程,理论联系实际。
三、教学目标1、了解过滤与反冲洗的基本概念及工作机理;2、掌握过滤与反冲洗的工作过程。
四、教学难点与重点教学重点:过滤与反冲洗的工作过程。
教学难点:过滤与反冲洗的工作机理。
五、教学方法在本次教学中,运用如下学习方法:1、讲授教学:通过简明、生动的口头语言讲解过滤与反冲洗的概念。
2、实践教学:通过制作简易水过滤器使学生明白过滤的重要性。
3、演示教学:通过FLASH动画演示,使学生通过观察获得感性的认识,明白过滤与反冲洗的工作机理及工作过程。
4、现场教学:本次现场教学在水厂进行,现场讲解V型滤池的工作过程。
六、教学设计步骤具体内容如下:1、教学内容导入清洁的自来水,能满足日常生活所需。
目前自来水厂净水流程一般为:原水沉淀过滤消毒出水加絮凝剂其中过滤是净水中的重要环节。
自制简易水过滤器模拟过滤环节,说明过滤的重要性。
原水中加入聚合氯化铝,这是水厂普遍采用的絮凝剂,若没有,可用明矾代替,搅拌,矾花出现,静置一段时间后,水中杂质发生沉降,但是还是有部分杂质因为颗粒较小,重力较小无法沉降完全,怎么办?可自制简易水过滤器解决这个问题。
简易水过滤器的制作:取一个塑料质体的空饮料瓶,剪去底部,瓶口打洞塞上吸管,将瓶子倒置,放上洗净的蓬松棉,防止吸管堵塞,铺上纱布,放入洗净的石英砂,若没有,可用普通砂子代替,再盖上纱布。
简易水过滤器示意图过滤:将上层液体倒入自制的简易水过滤器中过滤,将滤液收集到烧杯中。
环境工程原理电子教案-第07章过滤
第二节 表面过滤的基本理论
带式脱水机
第二节 表面过滤的基本理论
一、过滤基本方程
主要特征:随着过滤过程的进行,流体中的固体颗粒被截
留在过滤介质表面并逐渐积累成滤饼层。 滤饼层厚度:随过滤时间的增长而增厚,其增加速率与过 滤所得的滤液的量成正比。 过滤速度:由于滤饼层厚度的增加,因此在过滤过程中是 变化的。
-3
y 0.3 ,所以 y 25.7 kg, 60 y 60 25.7 0.059 m3, 所以滤饼的体积为 滤液体积为 1 0.059 0.941 m3, 1800 998.2 0.059 0.0627 所以 f 0.941 p1s A2t 102 10 60 2 所以 V1 p0.7 2.394 103 p0.7 (1) r0 f 1 103 4 1011 0.0627
第二节 表面过滤的基本理论
假设每过滤1m3滤液得滤饼f,单位为m3
fV LA
fV L A
V:滤液体积,m3
(7.2.4)
另外,可把过滤介质的阻力转化成厚度为Le的滤饼层阻力
rm Lm rLe
则:
(7.2.6)
fVe Le A
(7.2.7)
dV Ap u Adt r f (V Ve )
2.按促使流体流动的推动力分: •重力过滤:在水位差的作用下被过滤的混合液通过过滤介 质进行过滤,如水处理中的快滤池。 •真空过滤:在真空下过滤,如水处理中的真空过滤机。
•压力差过滤:在加压条件下过滤,如水处理中的压滤滤池。
•离心过滤:使被分离的混合液旋转,在所产生的惯性离心 力的作用下,使流体通过周边的滤饼和过滤介质,从而实 现与颗粒物的分离。
已知过滤面积和悬浮液的处理量,求推动力。
环工原理第七章过滤.
优点:织物介质薄,阻力小,清洗与更新方便,价 格比较便宜,是工业上应用最广泛的过滤介质。 b)多孔固体介质:如素烧陶瓷,烧结金属.塑料细 粉粘成的多孔塑料,棉花饼等 这类介质较厚,孔道细,阻力大,能截留 1 ~ 3 μm 的颗粒 c) 堆积介质:由各种固体颗粒(砂、木炭、石棉粉 等)或非编织的纤维(玻璃棉等)堆积而成,层较 厚。 d) 多孔膜:由高分子材料制成,膜很薄(几十μm 到200μm),孔很小,可以分离小到0.05μm的颗粒 ,应用多孔膜的过滤有超滤和微滤。
2018/8/13
二、过滤过程的计算
(一)恒压过滤:在恒定压强差下进行的过滤操作。 恒压过滤时,滤饼不断变厚致使阻力逐渐增加。但推动力ΔP 恒定,过滤速率逐渐变小。 对于一定的悬浮液,K可视为常数。
dV KA dt 2(V Ve )
2018/8/13
2
积分得 :
V 0
t 2(V Ve )dV KA2 0 dt
较慢、滤饼容易形成的情况。
深层过滤 适用于悬浮液中颗粒甚小且含量甚微(固 相体积分率在0.1%以下)的场合 。 如水的 净化,烟气除尘等。
2018/8/13
4、按促使流体流动的推动力分类
• 1)重力过滤
• 2)真空过滤
• 3)压力差过滤
• 4)离心过滤
2018/8/13
5、助滤剂
滤饼 不可压缩滤饼: 颗粒有一定的刚性,所形成的滤饼 并不因所受的压力差而变形 。 可压缩滤饼: 颗粒比较软,所形成的滤饼在压差的作 用下变形,使滤饼中的流动通道变小, 阻力增大。 加入助滤剂:可减少可压缩滤饼的流动阻力,增加过滤速率。 助滤剂是一种坚硬而形状不规则的小颗粒,能形成结构疏松 而且几乎是不可压缩的滤饼。常用作助滤剂的物质有:硅藻 土、珍珠岩、炭粉、石棉粉等。 用助滤剂配成悬浮液,在正式过滤前用它进 预涂: 行过滤,在过滤介质上形成一层由助滤剂组 加入方法 成的滤饼。 将助滤剂混在滤浆中一起过滤
环境工程原理复习教材(doc 7页)
环境工程原理复习教材(doc 7页)(4)为什么管道进口段附近的摩擦系数最大?(5)简述边界层分离的条件和过程。
流体沿平壁面的流动和理想流体绕过圆柱体流动时是否会发生边界层分离?(6)当逆压梯度相同时,层流边界层和湍流边界层分离点的相对位置如何?请解释其原因。
第四节流体流动的阻力损失(1)简述运动中的物体受到阻力的原因。
流线形物体运动时是否存在形体阻力?(2)简述流态对流动阻力的影响。
(3)分析物体表面的粗糙度对流动阻力的影响,举应用实例说明。
(4)不可压缩流体在水平直管中稳态流动,试分析以下情况下,管内压力差如何变化:a.管径增加一倍;b.流量增加一倍;c.管长增加一倍。
(5)试比较圆管中层流和湍流流动的速度分布特征。
(6)试分析圆管湍流流动的雷诺数和管道相对粗糙度对摩擦系数的影响。
第四章热量传递第一节热量传递的方式(1)什么是热传导?(2)什么是对流传热?分别举出一个强制对流传热和自然对流传热的实例。
(3)简述辐射传热的过程及其特点。
(4)试分析在居室内人体所发生的传热过程,设室内空气处于流动状态。
(5)若冬季和夏季的室温均为18℃,人对冷暖的感觉是否相同?在哪种情况下觉得更暖和?为什么?第二节热传导(1)简述傅立叶定律的意义和适用条件。
(2)分析导温系数和导热系数的涵义及影响因素。
(3)为什么多孔材料具有保温性能?保温材料为什么需要防潮?(4)当平壁面的导热系数随温度变化时,若分别按变量和平均导热系数计算,导热热通量和平壁内的温度分布有何差异。
(5)若采用两种导热系数不同的材料为管道保温,试分析应如何布置效果最好。
第三节对流传热(1)简述影响对流传热的因素。
(2)简述对流传热的机理、传热阻力的分布及强化传热的措施。
(3)为什么流体层流流动时其传热过程较静止时增强?(4) 传热边界层的范围如何确定?试分析传热边界层与流动边界层的关系。
(5)试分析影响对流传热系数的因素。
(6) 分析圆直管内湍流流动的对流传热系数与流量和管径的关系,若要提高对流传热系数,采取哪种措施最有效?(7)流体由直管流入短管和弯管,其对流传热系数将如何变化?为什么?(8)什么情况下保温层厚度增加反而会使热损失加大?保温层的临界直径由什么决定?(9)间壁传热热阻包括哪几部分?若冷热流体分别为气体和液体,要强化换热过程,需在哪一侧采取措施?(10)什么是传热效率和传热单元数?第四节辐射传热(1)分析热辐射对固体、液体和气体的作用特点。
环境工程原理 教案
环境工程原理教案教案标题:环境工程原理教案目标:1. 了解环境工程的基本概念和原理。
2. 掌握环境工程的相关技术和方法。
3. 培养学生对环境问题的意识和解决问题的能力。
教案大纲:1. 环境工程概述a. 环境工程的定义和发展历程b. 环境工程的重要性和应用领域2. 环境工程原理a. 水污染控制原理i. 水质标准和监测方法ii. 污水处理技术和工艺b. 大气污染控制原理i. 大气污染物的种类和来源ii. 大气污染控制技术和措施c. 固体废物处理原理i. 固体废物的分类和处理方法ii. 垃圾处理设施和管理d. 环境监测与评估原理i. 环境监测方法和技术ii. 环境评估的步骤和指标3. 环境工程案例分析a. 案例1:水污染控制i. 污水处理厂设计和运行ii. 水环境保护政策和管理b. 案例2:大气污染控制i. 燃煤电厂的大气污染控制ii. 大气污染治理项目的实施c. 案例3:固体废物处理i. 垃圾填埋场的建设和管理ii. 固体废物资源化利用项目4. 环境工程实践a. 实验1:水质监测和污水处理实验b. 实验2:大气污染物测量和控制实验c. 实验3:固体废物处理实验教案教学方法:1. 授课讲解:通过教师讲解环境工程的基本概念和原理,引导学生对环境工程的认识和理解。
2. 案例分析:通过分析实际环境工程案例,让学生了解环境工程的应用和解决问题的方法。
3. 实验实践:通过实验实践,让学生亲自操作和探索环境工程的技术和方法。
4. 讨论和互动:鼓励学生参与讨论和互动,提高学生对环境工程的理解和思考能力。
教案评估方法:1. 小组讨论:组织学生进行小组讨论,让学生就案例分析和实验实践进行交流和分享。
2. 课堂练习:布置课堂练习,检验学生对环境工程原理的掌握情况。
3. 实验报告:要求学生完成实验报告,评估学生对环境工程实践的理解和应用能力。
教案参考资源:1. 《环境工程原理》教材2. 相关学术论文和研究报告3. 环境工程案例和实验指导书教案拓展建议:1. 鼓励学生参与环境保护活动,如参观污水处理厂、垃圾处理中心等。
过滤基本原理电子教案
过 滤一.基本概念(一)过滤概念过滤是以某种多孔性物质为介质,在外力作用下使悬浮液中的液体通过介质的孔道,而固体颗粒被截留,从而实现固—液分离的一种操作。
过滤操作中采用的多孔物质称为过滤介质,被过滤的悬浮液称为滤浆,被截留的固体物质称为滤饼或滤渣,得到的澄清液体称为滤液。
(二)饼层过滤和深层过滤工业上的过滤操作可分为两大类:饼层过滤和深层过滤。
1.饼层过滤:饼层过滤是固体粒子沉积于过滤介质的表面,形成滤饼。
过滤介质的孔径可能大于悬浮液中部分颗粒,因而过滤初期会有些细小粒子穿过介质,使滤液浑浊。
随后较大颗粒在介质表面形成滤饼层,使固体粒子在滤饼层的孔道中和孔口堆积,发生“架桥”现象,使细小的粒子也能被截留,在后面的过滤中滤液变得逐渐澄清,而过滤初期得到的浑浊液应返回重新过滤。
可见饼层过滤真正发挥截留作用的主要是滤饼层而不是过滤介质。
例如:啤酒生产中的糖化醪的过滤,就是利用醪液中的麦糟所形成的滤饼层进行过滤,从而得到澄清的麦汁。
2.深层过滤固体颗粒并不形成滤饼,而是沉积于过滤介质的内部,通常颗粒的粒径小于介质的孔径,一般适用于悬浮液中颗粒小,而含量少的场合。
如污水处理厂,水的净化。
由于饼层过滤在工业领域中应用较为广泛,故本节着重讨论饼层过滤。
(一)过滤介质工业用的过滤介质应具有下列特性:1)多孔性,液体通过的阻力要小,但为了截留住固体颗粒,孔径要适宜;2)根据所处理悬浮液的性质,要有相应的耐腐蚀性、耐热性;3)有足够的强度,因过滤时要承受一定的压力,且操作中拆装、移动;4)用于食品工业中的过滤介质则应无毒,易于清洗消毒。
最常用的过滤介质为织物,即用棉、毛、麻、合成纤维、玻璃丝、金属丝等织成滤布;用沙粒、碎石、炭屑等堆积成层,亦可作过滤介质;此外还有专门的多孔陶瓷、金属板等。
(二)助滤剂助滤剂是一种坚硬而形状不规则的小颗粒,能形成结构疏松、而且几乎是不可压缩的滤饼。
这样可减小过滤阻力。
常用作助滤剂的物质有:1)硅藻土,这是一种单细胞水生植物的沉积化石,骨架为多孔结构,需经过干燥或煅烧,再经粉碎而成。
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第二节 表面过滤的基本理论
在恒压过滤阶段,应用式(7-2-15) ,
V 2 V12 KA2t
p1s A2t 2 102 30 60 8 V p0.7 1.436 102 p0.7 (2) r0 f 1 103 4 1011 0.0627
第二节 表面过滤的基本理论
假设每过滤1m3滤液得滤饼f,单位为m3
fV LA
fV L A
V:滤液体积,m3
(7.2.4)
另外,可把过滤介质的阻力转化成厚度为Le的滤饼层阻力
rm Lm rLe
则:
(7.2.6)
fVe Le A
(7.2.7)
dV Ap u Adt r f (V Ve )
第二节 表面过滤的基本理论
实际上过滤模式常常采用:
先恒速过滤后恒压过滤
在开始过滤时,以较低的恒速操作,避免颗粒穿透过滤
介质。
当压差上升到给定数值后,再采用恒压过滤,直到过滤
终止。
计算:
恒压过滤中的起始滤液量为恒速过滤末段的滤液量
第二节 表面过滤的基本理论
【例题 7.2.2】用一台过滤面积为 10m2 的过滤机过滤某种悬浮液。 已知悬浮液中固体颗粒的含量为 60kg/m3 ,颗粒密度为 1800 kg/m3。已知滤饼的比阻为 4×1011m-2,压缩指数为 0.3,滤饼含 水的质量分数为 0.3,且忽略过滤介质的阻力,滤液的物性接近 20℃的水。采用先恒速后恒压的操作方式,恒速过滤 10min 后, 进行恒压操作 30min,得到的总滤液的量为 8m 。求最后的操作压 差和恒速过滤阶段得到的滤液量。 解:设恒速过滤阶段得到的滤液体积为 V1,根据恒速过滤的方程 式(7.2.18a) ,得
第二节 表面过滤的基本理论
带式脱水机
第二节 表面过滤的基本理论
一、过滤基本方程
主要特征:随着过滤过程的进行,流体中的固体颗粒被截
留在过滤介质表面并逐渐积累成滤饼层。 滤饼层厚度:随过滤时间的增长而增厚,其增加速率与过 滤所得的滤液的量成正比。 过滤速度:由于滤饼层厚度的增加,因此在过滤过程中是 变化的。
(7.2.8)
或:
dV A2 p dt r f (V Ve )
……(7.2.8)
第二节 表面过滤的基本理论
滤饼层的比阻r有两种情况: •不可压缩滤饼:滤饼层的颗粒结构稳定,在压 力的作用下不变形,r与p无关
•可压缩滤饼:在压力的作用下容易发生变形
经验式:
r r0 p
s
(7.2.9)
则: dV
Adt
KA 2(V Ve )
(7.2.11)
令q=V/A,qe=Ve/A(qe称为过滤介质比当量滤液体积),则
dq K dt 2(q qe )
(7.2.12)(滤饼过滤基本方程)
第二节 表面过滤的基本理论
K:过滤常数,如何测定?与下列因素有关:
•滤饼的颗粒性质
•悬浮液浓度 •滤液黏度 •滤饼的可压缩性 qe:过滤介质特性参数
K 2 (7.2.17a) 或 V VVe A t 2
K (7.2.17b) q qqe t 2
2
第二节 表面过滤的基本理论
若忽略过滤介质阻力,则简化为:
K 2 V A t (7.2.18a) 或 2
2
K q t 2
2
(7.2.18a)
在恒速过滤方程中,过滤压差随时间是变化的, 因此过滤常数K随时间t变化 。
第一节 过滤操作的基本概念
本节思考题
(1)过滤过程在环境工程域有哪些应用?
(2)环境工程领域中的过滤过程,使用的过滤介质 主要有哪些? (3)过滤的主要类型有哪些? (4)表面过滤和深层过滤的主要区别是什么?
第二节 表面过滤的基本理论
本节的主要内容
一、过滤基本方程
二、过滤过程的计算 三、过滤常数的测定 四、滤饼洗涤 五、过滤机生产能力的计算
第二节 表面过滤的基本理论
表面过滤过程
滤饼过滤
被过滤的颗粒粒 径较小的情况
多孔性 介质
表面过滤通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高或过滤速 度较慢的情况。 给水处理:慢滤池 污泥脱水:使用的各类脱水机(如真空过滤机、板框式压 滤机等)
第二节 表面过滤的基本理论 转筒真空过滤机
回转真空过滤机工作过程示意图
相应的滤液量为V 某一过滤时间t时的过滤状态 过滤速度u定义为:
(表观)
dV dV——dt时间内通过过滤面的滤液量, m3 u Adt 2
A——过滤面积, m
dt——微分过滤时间, s
(7.2.1)
Lm
过滤 压差
p
第二节 表面过滤的基本理论
过滤速度与推动力之间的关系可用下式Darcy 定律表示:
累计到L1的条件下开始时,应如何计算?
积分时:时间0 t, 滤液量V1V
L1
(V V ) 2Ve (V V1 ) KA t
2 2 1 2
(7.2.15)
V1
第二节 表面过滤的基本理论
如何应用恒压过滤方程?
设计型: 已知要处理的悬浮液量和推动力,求所需的过滤面积。
操作型:
已知过滤面积和推动力,求悬浮液的处理量;
p u ( Rm Rc )
(7.2.2)
Rm:过滤介质过滤阻力, 1/m Rc:滤饼层过滤阻力, 1/m
假设rm,r分别为过滤介质和滤饼层的过滤比阻, 1/m2 Rm= rmLm;Rc= rL
p u (rm Lm rL)
(7.2.3) Ruth 过滤方程
r:与过滤介质上形成的滤饼层的孔隙结构特性有关。 L:与滤液量有关,在过滤过程中是变化的。
2.按促使流体流动的推动力分: •重力过滤:在水位差的作用下被过滤的混合液通过过滤介 质进行过滤,如水处理中的快滤池。 •真空过滤:在真空下过滤,如水处理中的真空过滤机。
•压力差过滤:在加压条件下过滤,如水处理中的压滤滤池。
•离心过滤:使被分离的混合液旋转,在所产生的惯性离心 力的作用下,使流体通过周边的滤饼和过滤介质,从而实 现与颗粒物的分离。
第七章 过 滤
第七章 过滤
本章主要内容
第一节 过滤操作的基本概念
第二节 表面过滤的基本理论 第三节 深层过滤的基本理论
第一节 过滤操作的基本概念
本节的主要内容
一、过滤过程
二、过滤介质 三、过滤分类
第一节 过滤操作的基本概念
一、过滤过程
• 混合物的分离:液体和气体混合物 • 什么现象属于过滤? 混合物中的流体在推动力(重力、压力、离心力)的 作用下通过过滤介质,固体粒子被截留,而流体通过 过滤介质,从而实现流体与颗粒物的分离。 液-固分离,气-固分离 如砂滤池、袋式除尘器、口罩…… • 过滤分离的对象? 粗大颗粒、细微粒子、细菌、病毒和高分子物质等
因此可再得到的滤液为 0.473L。
第二节 表面过滤的基本理论
(二)恒速过滤 恒速过滤是指在过滤过程中过滤速度保持不变,即滤 液量与过滤时间呈正比。
q ut
(7.2.16a) 或 V Aut
(7.2.16b)
dV V 常数 Adt At
2
代入式(7.2.11)
dV KA2 dt 2(V Ve )
属丝等编制成的滤布。
• 多孔固体介质:如素烧陶瓷板或管、烧结金属板或管等。
• 多孔膜:由高分子有机材料或无机材料制成的薄膜,根据 分离孔径的大小,可分为微滤、超滤等。
第一节 过滤操作的基本概念
三、过滤分类
1.按过滤机理分:表面过滤和深层过滤 (1)表面过滤:采用的过滤介质(如织物、多孔固体等) 的孔一般要比待过滤流体中的固体颗粒的粒径小,过滤时这些 固体颗粒被过滤介质截留,并在其表面逐渐积累成滤饼,此时 沉积的滤饼也起过滤作用。因此,表面过滤又称滤饼过滤。
2 当 t3 15 60 900 s, 则: q3 2 0.7 102 q3 0.8 106 900 ,
解得: q3 2.073102 m3/m2
2 2 3 所以 q3 q2 0.1 2.073 10 1.6 10 0.1 0.473 10 m3
第二节 表面过滤的基本理论
二、过滤过程的计算
确定滤液量与过滤时间和过滤压差等之间的关系。 (一)恒压过滤 在过滤过程中,过滤压差自始自终保持恒定。 对于指定的悬浮液,K为常数。 对式(7.2.11)或式(7.2.12)进行积分:
V
0
2(V Ve )dV KA2dt
0
t
V 2 2VVe KA2t
1103 q1 1102 m3/m2, t1 5 60 300 s 0.1 1 0.6 103 1.6 102 m3/m2, t 600 s q2 2 0.1
代入过滤方程得
110
2 2
2 1102 qe 300 K (1)
3
KA t p A t V 2 r0 f
2 2 2 1
1 s
第二节 表面过滤的基本理论
滤液的物性可查得:黏度 μ =1×10 Pa·s,密度为 998.2 kg/m3,根据过滤的物 料衡算按以下步骤求得 f: 已知 1m3 悬浮液形成的滤饼中固体颗粒质量为 60kg,含水的质量分数为 0.3,所 以滤饼中的水的质量 y 为:
(7.2.13a)
q
0
2(q qe )dq Kdt
0
t
q 2qqe Kt
2
(7.2.13b)
第二节 表面过滤的基本理论
若过滤介质阻力可忽略不计,则简化为:
V 2 KA2 t
(7.2.14a)
q 2 Kt