化工原理第三章2

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化工原理(第三章)

up=u－u0
u = 0，up = u0 流体静止，颗粒向下运动； up = 0，u = u0 ，颗粒静止地悬浮在流体中； u > u0 ， up > 0，颗粒向上运动； u < u0， up < 0，颗粒向下运动。
4、非球形颗粒的几何特征与阻力系数
一般采用与球形颗粒相对比的当量直径来表征非球形颗粒的主要几何特征。等体积当量直径 deV 等表面积当量直径 deA
非均相混合物 2.悬浮液 3.乳浊液 4.含尘（或雾）气体
第一节筛分
一、颗粒的特征颗粒的基本特征是大小（粒径）、形状和表面积。二、颗粒群的特征颗粒群的基本特征有料径分布、平均直径三、筛分 1.筛分原理 2.筛的有效性与生产能力
第二节沉降分离
一、重力沉降原理 1、自由沉降的定义单个颗粒在无限大流体（容器直径大于颗粒直径的 100倍以上）中的降落过程。它的特点是颗粒间没有干扰。 2、颗粒的流体中的受力分析在重力场中，颗粒自由沉降时共受三个力的作用，即重力(Fg)、浮力 (Fb)和阻力(Ff)。 Fg= π d 3 ρs g Fb= π d 3 ρ g 6 6 π d 2 ρu2 Ff= ζ 4 2
例3－2 尘料的直径为30μm，密度为2000kg/m3，求它在空气中做自由沉降时的沉降速度。空气的密度为1.2kg/m3，粘度为0.0185Pa.s。解：先假设沉降在层流区，由斯托克斯公式有： d2 (ρs－ ρ) g u0 = 18μ (30×10－6)2 (2000－1.2) ×9.81 = = 0.053(m/s) －3 18×0.0185×10 核验 30×10－6 ×0.053×1.2 du0ρ Re0 = = 0.103＜2 = －3 μ 0.0185×10

化工原理第三章习题与答案

化⼯原理第三章习题与答案第三章机械分离⼀、名词解释（每题2分）1. ⾮均相混合物物系组成不同，分布不均匀，组分之间有相界⾯2. 斯托克斯式r u d u ts r 2218)(?-=µρρ3. 球形度s ?⾮球形粒⼦体积相同的球形颗粒的⾯积与球形颗粒总⾯积的⽐值4. 离⼼分离因数离⼼加速度与重⼒加速度的⽐值5. 临界直径dc离⼼分离器分离颗粒最⼩直径6．过滤利⽤多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作7. 过滤速率单位时间所产⽣的滤液量8. 过滤周期间歇过滤中过滤、洗涤、拆装、清理完成⼀次过滤所⽤时间9. 过滤机⽣产能⼒过滤机单位时间产⽣滤液体积10. 浸没度转筒过滤机浸没⾓度与圆周⾓⽐值⼆、单选择题（每题2分）1、⾃由沉降的意思是_______。

Ａ颗粒在沉降过程中受到的流体阻⼒可忽略不计Ｂ颗粒开始的降落速度为零，没有附加⼀个初始速度Ｃ颗粒在降落的⽅向上只受重⼒作⽤，没有离⼼⼒等的作⽤Ｄ颗粒间不发⽣碰撞或接触的情况下的沉降过程D 2、颗粒的沉降速度不是指_______。

Ａ等速运动段的颗粒降落的速度Ｂ加速运动段任⼀时刻颗粒的降落速度Ｃ加速运动段结束时颗粒的降落速度Ｄ净重⼒（重⼒减去浮⼒）与流体阻⼒平衡时颗粒的降落速度B3、对于恒压过滤_______。

A 滤液体积增⼤⼀倍则过滤时间增⼤为原来的2倍B 滤液体积增⼤⼀倍则过滤时间增⼤⾄原来的2倍C 滤液体积增⼤⼀倍则过滤时间增⼤⾄原来的4倍D 当介质阻⼒不计时,滤液体积增⼤⼀倍,则过滤时间增⼤⾄原来的4倍D4、恒压过滤时，如介质阻⼒不计，滤饼不可压缩，过滤压差增⼤⼀倍时同⼀过滤时刻所得滤液量___ 。

Ａ增⼤⾄原来的2倍Ｂ增⼤⾄原来的4倍Ｃ增⼤⾄原来的2倍Ｄ增⼤⾄原来的1.5倍C5、以下过滤机是连续式过滤机_______。

Ａ箱式叶滤机Ｂ真空叶滤机Ｃ回转真空过滤机Ｄ板框压滤机 C6、过滤推动⼒⼀般是指______。

Ａ过滤介质两边的压差Ｂ过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差Ｃ滤饼两⾯的压差Ｄ液体进出过滤机的压差B7、回转真空过滤机中是以下部件使过滤室在不同部位时，能⾃动地进⾏相应的不同操作：______。

化工原理第三章沉降

ut
2 d p ( p ) g
1.86 10 Pa s
5
18
(40 106 )2 9.81 ( 2600 1.165) 18 1.86 10 5
0.12m s
校核：
Re dut 0.3 2
(正确)
6.非球形颗粒的沉降速度
同样条件下因此
1 3
1 则：Re k 18
令
Rep 1
则
k 2.62
层流区：
k 2.6 2 采用斯托克斯公式
过渡区：
湍流区：
2.62 k 60.1
60.1 k 2364
采用阿伦公式
采用牛顿公式
试差法：假设流型选择公式
验算
计算
ut
计算
Re t
例：求直径40μm球形颗粒在30℃大气中的自由沉降速度。已知ρ颗粒为2600kg/m3,大气压为0.1MPa。解：查30℃、0.1MPa空气： 1.165kg m3 设为层流，则：
ζ是流体相对于颗粒运动时的雷诺数的函数，
(Re) (d pu / )
层流区过渡区湍流区
10 4 Re 2
24 Re
2 Re 500
500 Re 2 10
5
10 0.5 Re 0.44
第二节重力沉降
目的：流体与固体颗粒分离
上部易形成涡流 ——倾斜式、旁路尘粒易带走 ——扩散式
螺旋面进口：结构复杂，设计制造不方便。
蜗壳形进口：结构简单，减小阻力。
轴向进口：常用于多管式旋风分离器。
常用型式
标准型、CLT/A型、CLP型、扩散式等。

新版化工原理习题答案第三章-非均相混合物分离及固体流态化-题解

第三章非均相混合物分离及固体流态化1.颗粒在流体中做自由沉降，试计算（1）密度为2 650 kg/m\直径为0.04 mm的球形石英顆粒在20 °C空气中自由沉降，沉降速度是多少？（2）密度为2 650 kg/m;,，球形度 0 = 0.6的非球形颗粒在20 £清水中的沉降速度为0. 1 m/ s,颗粒的等体积当量直径是多少？（3）密度为7 900 kg/m\克径为6.35 mm的钢球在密度为1 600 kg/n?的液体中沉降150 mm所需的时间为7.32 s,液体的黏度是多少？解：（1）假设为滞流沉降，则：18“查附录 20 °C 空气 p = 1.2O5kg/m\ //= 1.81 x IO'5Pa • s ,所以，“,=¥的吧:鵲眷吟9%沖276m方核算流型:=1.205X0.1276X004X10-=034<11.81X10'5所以,原假设正确，沉降速度为0. 1276 m/so（2）采用摩擦数群法4xl.81xl0-5 (2650-1.205)x9.81 $3x1.20 宁 xOf依0 = 0.6, ^Re"1 =431.9,查出：Re x =^A = o.3,所以:」O.3xl.81xlO-5in5 *d、= ------------- = 4.506 x 10 m = 45屮nc 1.205x0」(3)假设为滞流沉降，得：1/ = --------⑻，其中u{ = h/0 =0.15/7.32 m/s = 0.02(M9 m/s将已知数据代入上式得：J）.00635'（7900J 600）5lp a s = 6.757Pa.s 18x0.02049核算流型n odu. 0.00635 x 0.02049 x 1600 n AOAO t -Re =匕_- = ----------------------- = 0.03081 < 1// 6.7572.用降尘室除去气体中的固体杂质，降尘室长5 m,宽5 m,高4.2 m,固体杂质为球形颗粒，密度为3000 kg/m\气体的处理量为3000 （标准）m7h o试求理论上能完全除去的最小颗粒直径。

化工原理下册第三章塔设备-2

xn1 yn (利用操作线方程)
（2）塔顶冷凝器的类型 (i)当塔顶为全凝器时,
y1 xd
则自第一块塔板下降的液相组成 x1 与 y1 成相平衡，故可应用相平衡方程由 y1 计算出 x1，自第二块塔板上升蒸汽组成 y2 与 x1 满足操作线方程，由操作线方程以小 x1 计算得出 y2.
停留时间，即
A H
f T

LS
—液体在降液管中的停留时间，s
Af
（2）.降液管底隙高度为保证良好的液封，又不致使液流阻力太大，一般取为
hO
m3 —降液管截面积，
hO hW 0.006 ~ 0.012 , hO
m
也不易小于 0.02～0.025m，以免引起堵塞，产生液泛。
孔，以供停工时排液。
18
19
3．溢流堰
根据溢流堰在塔盘上的位置
可分为进口堰和出口堰。
当塔盘采用平形受液盘时，为保证降液管的液封，使液体均匀流入下层塔盘，并减少液流沿水平方向的冲击，应在液
体进口处设置进口堰。
20
21
4、溢流堰（出口堰）的设计
(1).堰长 lW : 依据溢流型式及液体负荷决定堰长,单溢流型塔板堰长 lW 一般取为 (0.6 ～ 0.8)D ；双溢流型塔板，两侧堰长取为 (0.5 ～ 0.7)D，其中 D 为塔径 (2).堰上液层高度 OW ：堰上液层高度应适宜，太小则堰上的液体均布差，太大则塔板压强增大，物沫夹带增加。对平直堰，设计时 hOW 一般应大于 0.006m，若低于此值应改用齿形堰。 hOW 也不宜超过 0.06 ～ 0.07m ，否则可改用双溢流型塔板。平直堰的 hOW 按下式计算式中

化工原理离心分离设备第三章第二节讲

分离效率和气体通过旋风分离器的压强降。
气体处理量
旋风分离器的处理量由入口的气速决定，入口气体流量是旋风分离器最主要的操作参数。一般入口气速ui在15～25m/s。
旋风分离器的处理量
*
2、临界粒径判断旋风分离器分离效率高低的重要依据是临界粒径。临界粒径：
理论上在旋风分离器中能完全分离下来的最小颗粒直径。 1）临界粒径的计算式 a) 进入旋风分离器的气流严格按照螺旋形路线作等速运动，且切线速度恒定，等于进口气速ut=ui； b) 颗粒沉降过程中所穿过的气流厚度为进气口宽度B
*
校核ΔP 或者从维持指定的最大允许压降数值为前提，求得每台旋风分离器的最小直径。
ΔP=700Pa ui=20.2m/s
校核临界粒径根据以上计算可知，当采用四个尺寸相同的标准型旋风分离器并联操作来处理本题中的含尘气体时，只要分离器在
*
1
倘若直径D<0.654m，则在规定的气量下，压降将超出允许的范围。
重力场
离心力场
力场强度
重力加速度g
ut2/R
方向
指向地心
沿旋转半径从中心指向外周
Fg=mg
作用力
一、离心沉降速度
离心沉降速度ur 惯性离心力= 向心力= 阻力= 三力达到平衡，则：
*
平衡时颗粒在径向上相对于流体的运动速度ur便是此位置上的离心沉降速度。
离心沉降速度与重力沉降速度的比较表达式：重力沉降速度公式中的重力加速度改为离心加速度数值：重力沉降速度基本上为定值离心沉降速度为绝对速度在径向上的分量，随颗粒在离心力场中的位置而变。
步骤：
根据ui和dc计算旋风分离器的直径D
根据具体情况选择合适的型式，选型时应在高效率与地阻力者之间作权衡，一般长、径比大且出入口截面小的设备效率高且阻力大，反之，阻力小效率低。

考研必备《化工原理》第三章：非均相混合物

33

(五) 助滤剂

当悬浮液中的颗粒很细时，过滤时很容易堵死过滤介质的孔隙，或所形成的滤饼在过滤的压力差作用下，孔隙很小，阻力很大，使过滤困难。一般加入助滤剂解决。常用的助滤剂：硅藻土、珍珠岩、石棉、炭粉、纸浆粉
34
二、过滤设备
( 一 ) 板框压滤机
35
板框压滤机是间歇式压滤机中应用最广泛的一种。此机是由多块滤板和滤框交替排列而组成。板和框都用一对支耳架在一对横梁上，可用压紧装置压紧或拉开。为了组装时便于区分，在板和框的边上作不同的标记，非洗涤板以一钮记，框以两钮记，洗涤板以三钮记。
15
3. 过滤时当颗粒尺寸比过滤介质孔径小时，过滤开始会有部分颗粒进入过滤介质孔道里，迅速发生“架桥” 现象 4. 典型设备：板框压滤机叶滤机真空转筒过滤机密闭加耙过滤机
16
五、筛分
1．筛分分析：用一组泰勒制标准筛分析出混合颗粒的粒径分布。每英寸长度上的孔数为筛子的目数相临筛号的筛孔的直径比 2
rm 称为过滤介质的比阻，是单位厚度过滤介质的阻力，其数值等于粘度为1Pa· s的滤液以 1m/s的平均速度穿过厚度为1m的过滤介质所需的压力降。 52
p 为滤液通过滤饼层的压力降为滤液的粘度
Lm 过滤介质的厚度

为单位体积滤液可得滤饼体积
de 为毛细孔道的平均直径 Rm 为过滤介质阻力，是过滤介质比
可测得混合颗粒大小的粒度分布进行筛分时，将若干个一系列的筛按筛孔大小的次序从上到下叠起来，筛孔尺寸最大的放在最上面，筛孔最小的筛放在最下面，它的底下放一无孔的底盘。把要进行筛分的混合颗粒放在最上面的一个筛中，将整叠筛均衡地摇动，较小的颗粒通过各 17 个筛的筛孔依次往下落。

化工原理第三章沉降和过滤课后习题和答案解析

第三章沉降与过滤沉降【3-1】密度为1030kg/m 3、直径为400m μ的球形颗粒在150℃的热空气中降落，求其沉降速度。

解 150℃时，空气密度./30835kg m ρ=，黏度.524110Pa s μ-=⨯⋅颗粒密度/31030p kg m ρ=，直径4410p d m -=⨯ 假设为过渡区，沉降速度为()(.)()./..1122223345449811030410179225225241100835p t p g u d m s ρρμρ--⎡⎤-⎡⎤⨯==⨯⨯=⎢⎥⎢⎥⨯⨯⨯⎢⎥⎣⎦⎣⎦验算 .Re ..454101790．835=24824110p t d u ρμ--⨯⨯⨯==⨯ 为过渡区【3-2】密度为2500kg/m 3的玻璃球在20℃的水中和空气中以相同的速度沉降。

试求在这两种介质中沉降的颗粒直径的比值，假设沉降处于斯托克斯定律区。

解在斯托克斯区，沉降速度计算式为()/218t p p u d g ρρμ=- 由此式得（下标w 表示水，a 表示空气）()()2218= p w pw p a pat w ad d u g ρρρρμμ--=pw pad d =查得20℃时水与空气的密度及黏度分别为./,.339982 100410w w kg m Pa s ρμ-==⨯⋅ ./,.35120518110a a kg m Pa s ρμ-==⨯⋅已知玻璃球的密度为/32500p kg m ρ=，代入上式得.961pw pad d ==【3-3】降尘室的长度为10m ，宽为5m ，其中用隔板分为20层，间距为100mm ，气体中悬浮的最小颗粒直径为10m μ，气体密度为./311kg m ，黏度为.621810Pa s -⨯⋅，颗粒密度为4000kg/m 3。

试求：(1)最小颗粒的沉降速度；(2)若需要最小颗粒沉降，气体的最大流速不能超过多少m/s? (3)此降尘室每小时能处理多少m 3的气体？解已知,/./.6336101040001121810pc p d m kg m kg m Pa s ρρμ--=⨯===⨯⋅,, (1) 沉降速度计算假设为层流区().()(.)./.26269811010400011001181821810pc p t gd u m s ρρμ---⨯⨯-===⨯⨯验算..Re .66101000111000505221810pc t d u ρμ--⨯⨯⨯===<⨯．为层流(2) 气体的最大流速max u 。

化工原理3-2

34
三、滤饼的压缩性和助滤剂
助滤剂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，将其混入悬浮液或预涂于过滤介质上，可以改善饼层的性能，使滤液得以畅流。
35
练习题目
思考题 1.分析影响旋风分离器临界粒径的因素。 2.选择旋风分离器时应该依据哪些性能指标? 3.过滤的方式有哪些？饼层过滤时，真正起过滤作用的是什么？
Pf L
150
(1 )2u 3(sde )2
1.75
(1 )u2 3(sde )
（3-58）
28
第三章、非均相混合物分离及固体流态化
3.2 过滤分离原理及设备 3.2.1 流体通过固体颗粒床层的流动 3.2.2 过滤操作的原理
29
过滤过滤是在外力作用下，使悬浮液中的液体
通过多孔介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固、液分离的操作。
第三章、非均相混合物分离及固体流态化
3.1 沉降分离原理及设备 3.1.1 颗粒相对于流体的运动 3.1.2 重力沉降 3.1.3 离心沉降
1
一、离心沉降速度及分离因数
惯性离心力作用下实现的沉降过程称为离心沉降。
颗粒受到三个力
惯性离心力
＝
6
d 3s
u2 T R
向心力＝ d 3 uT2
6
R
阻力＝ d 2 ur2
19
一、固体颗粒群的特性
2. 颗粒群的平均直径粒群的平均直径计算式为
dp
1 xi
d pi
（3-46）
20
二、固体颗粒床层的特性
1. 床层的空隙率
空隙率以ε表示，即
床层体积-颗粒体积床层体积
21

化工原理第三章过滤3-2

导致滤饼两侧的压强差增大。滤饼的压缩性对压强差有较大影响。
加入助滤剂
改变滤饼的结构
增加刚性
助滤剂的加入，可以增大滤饼的空隙率，对于所处理的悬浮液颗粒比较细小而且粘度很大时，效果尤为明显。
使用方法：
①混入悬浮液：助滤剂混入待滤的悬浮液一起过滤。
②预涂：预先制备只含助滤剂颗粒的悬浮液并先行过。
适用场合：以获得清洁滤液为目的才使用，当滤饼是产品时不能使用助滤剂。
C 1 C 1
C
P

Ρp:固体的密度 Ρc:湿滤渣的密度 Ρ:液体的密度
kg干渣/ kg悬浮液
X—单位质量悬浮液中所含干滤渣质量。
ω—得到1m3滤液所形成的干滤渣质量。取1kg悬浮液为基准：
kg(干渣)/m3(滤液)
X 1 CX /
湿滤渣质量与滤液体积的比值ωC ωC——kg湿渣/m3滤液
过滤基本方程
过滤速度: 单位时间内通过单位过滤面积的滤液体积，
m3/m2s。
过滤速率: 单位时间内获得的滤液体积，m3/s。
任一瞬间的过滤速度为：
pc dV 3 u 2 ( ) 2 Adt 5a (1 ) L
Apc dV 3 2 ( ) 2 dt 5a (1 ) L
（三）助滤剂
随着过滤的进行，滤饼的厚度增大，滤液的流动阻力亦逐渐增大，滤饼分为可压缩滤饼和不可压缩滤饼。不可压缩滤饼：某些悬浮液中的颗粒所形成的滤饼具有一定的刚性，滤饼的空隙结构不会因为操作压差的增大而变形。可压缩滤饼：滤饼因为操作压差的增大而发生不同程度的变形，滤饼中的流动通道缩小，流动阻力增加。克服滤饼压缩性的手段：
管道截面积 d e 4 水力半径 4 润湿周边长

化工原理第三章非均相物系的分离

集尘斗
降尘室
含尘气体
净化气体
ut
u
降尘室工作原理:
H 沉降时间： t ut L 停留时间： u
分离条件：
L H t u ut
——降尘室使颗粒沉降条件
降尘室的生产能力:
L H u ut
u Vs
HbL H Vs ut ( Hb)
Vs bLut
沉降分离：借助某种外力的作用，利用分散物质与分散介质的密度差异使之发生相对运动而分离的过程。
沉降方式:
重力沉降
作用力是重力
离心沉降
作用力是惯性离心力
一、重力沉降速度
1.球形颗粒的自由沉降：受力分析
π 3 重力：Fg d s g 6 π 3 浮力：Fb d ρg 6
Fb
Fg
s

3）影响沉降速度的因素(以层流区为例)
1) 颗粒直径d:
水净化，加入絮凝剂（明矾）。
d 2 (s )g ut 18
啤酒生产，采用絮状酵母，d↑→ut↑，易于分离和澄清。
2) 连续相的粘度：
加酶：清饮料中添加果胶酶，使 ↓→ut↑，易于分离。增稠：浓饮料中添加增稠剂，使 ↑→ut↓，不易分层。
已知ut 求d
ut3 2 令K' (s ) g 滞流区：Re t dut

18ut3 2 18 K ' 1 (s ) g ut3 2 K' 1000 2 2 1.74 ( s ) g 1.74
K ' 0.0556 湍流区：Re t dut
第二节颗粒及颗粒床层的特性
一、颗粒的特性（形状，体积和表面积） 1、单一颗粒特性（1）球形颗粒

化工原理下册第三章-填料塔-本科

25
二、填料的性能及其评价
(2)空隙率单位体积填料层的空隙体积称为空隙率，以表示，其单位为 m3/m3，或以%表示。分析

～流动阻力～塔压降～生产能力～流动阻力～传质效率
26
二、填料的性能及其评价
(3)填料因子填料的比表面积与空隙率三次方的比值称为填料因子，以表示，其单位为1/m。
60
二、填料塔工艺尺寸的计算
2.填料层高度的计算 (1)传质单元高度法
Z H OG NOG
(2)等板高度法
Z NT HETP
注意问题： ①填料层的分段； ②设计填料层高度 Z 1.3 ~ 1.5 Z。
61
三、填料层压降的计算
1.散装填料压降的计算
计算方法：由埃克特通用关联图计算。 2.规整填料压降的计算计算方法： ①由压降关联式计算； ②由实验曲线计算。
2.填料规格的选择 (1)散装填料规格的选择散装填料常用的规格（公称直径）有 DN16 DN25 DN38 DN50 DN76 填料规格
～传质效率～填料层压降
填料公称直径
54
选择原则：D/d ≥ 8
塔径
一、填料的选择
(2)规整填料规格的选择规整填料常用的规格（比表面积）有 125 150 250 350 500 700 同种类型的规整填料，其比表面积越大，传质效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用也明显增加。故选用时，应从分离要求、通量要求、场地条件、物料性质以及设备投资、操作费用等方面综合考虑。
经验值
39
第3章蒸馏和吸收塔设备
3.2 填料塔 3.2.4 填料塔的内件
40
一、填料支承装置

化工原理第三章过滤3-2

应用：适于处理生产能力大而悬浮液中颗粒小而且含量少（颗粒的体积百分数<0.1%) ，滤饼不为产品的场合,如水处理和酒的过滤。
(二）过滤介质
过滤介质的作用(滤饼过滤)：促使滤饼的形成，并支承滤饼。过滤介质应具有如下性质：（1）多孔性，液体流过的阻力小；（2）孔道大小适当，能发生架桥现象；（3）有足够的机械强度,使用寿命长；（4）耐腐蚀性和耐热性（5）价格便宜
第四节过滤
在某些场合，过滤是沉降的后继操作。过滤目的：从悬浮液中分离出固体颗粒。
过滤：在外力的作用下，悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道而固体颗粒被截留下来，从而实现固、液分离的操作。
实现过滤操作的外力有重力、压力、离心力，化工中应用最多的是压力过滤。
滤浆(slurry)：原悬浮液。
滤饼(filter cake)：截留的固体物质。
例3-4 已知湿滤渣、干滤渣及滤液的密度分别为ρc=1400 kg/m3 ， ρp=2600kg/m3，ρ=1000kg/m3。试求湿滤渣与其中所含干渣的质量比?若1kg悬浮液中含固体颗粒0.04kg，试求与1m3滤液所对应的干渣质量为多少？
解：(1) 由
C 1 C 1

C P

C 1 C 1 1400 2600 1000 所以 C=2.15kg(湿渣)/kg(干渣)
注意：所选过滤介质的孔道尺寸
一定要使“架桥现象”能够发生。
架桥现象
2. 深层过滤
过滤介质：堆积较厚的粒状床层。
过滤对象：悬浮液中的固体颗粒小而少。
过滤原理：颗粒尺寸介质通道尺寸，颗粒通过细长而弯曲的孔道，靠静电和分子的作用力附着在介质孔道上。
深层过滤
特点：颗粒(粒子)并不形成滤饼,沉积于介质内部。

化工原理第三章概述、重力沉降ppt课件

;
（2〕过渡区：2＜Re＜500，Allen定律区
10
Re （3〕湍流区：500＜Re＜2×105，Newton定律区
0.44
【阐明】（1〕查ζ－Re关系曲线图，准确但复杂；（2〕经验公式计算简便，但是有误差。
2021/6/5
;
第二节重力沉降
一、什么是沉降？
2021/6/5
【定义】在某种力场中利用分散相
有关说明
2021/6/5
;
【阻力系数ζ计算的经验公式】【应用前提】球形颗粒。
根据不同的雷诺数范围〔区域〕内的阻力系数ζ 的变化情况，可用如下经验公式计算阻力系数ζ：
（1〕层流区：10－4＜Re＜2，Stokes定律区
24
Re
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;
层流区
过渡区
湍流区
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ζ－Re关系曲线图
;
何谓球形度
s
S Sp
S——与物体相同体积的球体的表面积； SP——物体的表面积。
【定义】与物体相同体积的球体的表面积和物体的表面积之比。
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;
（1〕此处的雷诺数Re是指：
Re d Pu
计算Re时，dP应为足以表征颗粒大小的长度〔特性尺寸），对球形颗粒而言，就是它的直径。
（2〕此处的区域〔如层流区〕范围与流动型态的区域范围并不相同。
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;
【准数判别法】如果不能确定流动处在哪个区，亦可采用以下方法先确定区域。通过实验整理数据可得到：
其中：
Re
Ar
18 0.6 Ar
Ar
d
3 P
P
2
g
——阿基米德准数
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化工原理：第三章机械分离

第三章机械分离
(非均相混合物的分离)
1
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3-1 引言
一、机械分离通过机械力（重力、离心力或压差）分离
非均相混合物的单元操作。二、机械分离的目的及重要性 1. 使原料得到提纯和净化 2. 获得中间产品或成品 3. 回收有用物质 4. 机械分离在环境保护方面具有重要的作用三、机械分离的常用方法 1. 筛分 2. 沉降 3. 过滤
因为沉降依据的有重力或离心力，
重力沉降所以沉降又可分为
离心沉降
3
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（一）重力沉降原理—沉降速度
一固体颗粒在流体中的沉降运动
1．颗粒沉降运动中的受力分析
d，s的球形颗粒
(1) 作用力
重力
6
d3sg
离心力
6
d
3 s ar
6
d 3s
ut2 r
4
返回
(2) 浮力重力场 d 3g
6
(3)阻力
离心力场 d 3 ut2
都能提高除尘室的分离效率
对气体p
pM RT
,Vs
ms
21
返回
三离心沉降设备
重力沉降的不足与离心沉降的优势
设备体积小而分离效率高
3-9．旋风分离器
一、构造与工作原理
圆筒、圆锥、矩形切线入口
气流获得旋转向下锥口向上，气芯
顶部中央排气口
22
返回
颗粒器壁滑落各部分尺寸——按比例 (见教材) 二、旋风分离器的主要性能 1、分离性能——评价分离性能的两种不同方式有
② 作用力的方向不同重力沉降方向指向地心
离心沉降方向沿旋转半径从中
心指向 ur 的方向
③ 重力沉降速度是颗粒运动的绝对速度

化工原理讲稿-应化第三章沉降与过滤2

1.结构与原理：
1－转筒；2－滤饼；3－割刀；4－分配头； 5－吸走滤液的真空凹槽；6－吸走洗水的真空凹槽；7－通入压缩空气的凹槽； I－过滤区；II－洗涤脱水区；III－卸渣区
2.过滤操作：
➢ 转筒旋转一周，每一个扇形过滤室依次完成真空过滤、洗涤、和压缩空气吹松、刮刀卸料等全部操作，相应分为过滤区、洗涤区、卸料区等几个不同的工作区域。 ➢ 转筒转速多在0.1～3 r/min，浸入悬浮液中的吸滤面积约占总表面的 30～40%。滤饼厚度范围大约3～40mm。
（二）过滤基本方程式
定义饼液比：C＝滤饼体积/滤液体积V， m3饼/m3液
滤饼体C 积VAL 则：介质当量滤饼 CVe体 A积 Le
d dV r'A ( L P 1 L se)r'(A C P V 1 C s e)V r' A C 2( V P 1 V se)
AA
dV A2P1s
d r'C(VVe)
滤液
2
装成一体插入箱体内。
淤泥
（二）叶滤机
2.操作：
悬浮液被加压送入或借真空泵进行抽吸，滤液穿过滤布进入丝网构成的中空部分并汇集于下部总管流出，颗粒则沉积在滤布上形成滤饼，当滤饼达到一定厚度时停止过滤。视悬浮液的性质和操作压强的大小，滤饼厚度通常在5~35mm之间。
过滤结束后，通入洗涤液对滤饼进行洗涤，洗涤液的行程和流通面积与过滤终了时滤液的行程和流通面积相同，在洗涤液与滤液的性质接近的情况下，洗涤速率约为过滤终了时速率。可用振动或压缩空气及清水等反吹卸滤渣。
2.过滤方式
表面过滤(滤饼过滤)：
➢ 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，部分小颗粒可能会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。

化工原理第三章沉降与过滤

问题：过滤速度慢，影响生产效率解决方案：采用高效过滤材料，如活性炭、膜过滤等
解决方案：优化过滤工艺，如增加过滤层数、调整过滤压力等
问题：过滤效果不佳，杂质残留解决方案：优化过滤工艺，如增加过滤层数、调整过滤压力等
解决方案：定期维护设备，更换易损件，提高设备可靠性
问题：设备故障率高，维护成本高解决方案：定期维护设备，更换易损件，提高设备可靠性
生物化工：利用生物技术，开发新型化工产品
纳米化工：纳米材料，提高产品性能和应用范围
环保化工：环保型化工产品，减少环境污染
汇报人：
感谢您的观看
离心过滤机：过滤速度快，过滤效果好，但设备复杂，成本高
袋式过滤机：结构简单，操作方便，过滤面积大，过滤效率高，但过滤精度低
陶瓷过滤机：过滤精度高，耐腐蚀，但设备复杂，成本高
膜过滤机：过滤精度高，过滤效果好，但设备复杂，成本高
04
沉降与过滤的比较
操作原理的比较
沉降：利用重力作用使悬浮颗粒下沉，达到分离目的
离心沉降应用：污水处理、食品加工、制药等领域
沉降原理：利用颗粒间的重力差进行分离工艺流程： a. 进料：将待分离的混合物送入沉降器 b. 沉降：颗粒在重力作用下沉降，液体上升 c. 澄清：液体澄清后从顶部流出 d. 排渣：沉降后的颗粒从底部排出沉降器类型： a. 重力沉降器：利用重力进行沉降 b. 离心沉降器：利用离心力进行沉降沉降效果影响因素： a. 颗粒大小：颗粒越大，沉降速度越快 b. 液体密度：液体密度越大，沉降速度越快 c. 颗粒形状：颗粒形状影响沉降速度 d. 液体黏度：液体黏度影响沉降速度沉降应用： a. 污水处理：去除悬浮物和颗粒物 b. 化工生产：分离固体和液体 c. 食品加工：分离固体和液体 d. 环境监测：监测颗粒物浓度

化工原理 第三章2