化工流体流动2324学时

与沉降 分
离比较
过滤操作示意图
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二、过滤的方式与介质
过滤
饼层过滤
过滤介质
√
—
织物介质（滤布）
— 多孔固体介质（多孔陶瓷等）
深床过滤
过滤介质 — 堆积介质（砂、木炭、硅藻
土等固体颗粒） 膜过滤
过滤介质 — 多孔膜（有机高分子膜、无 机材料膜等）
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三、滤饼的压缩性和助滤剂
二、过滤速率和过滤速度
单位时间通过单位过滤面积的滤液体积—过滤速度。
单位时间内获得的滤液体积—过滤速率。
u dV
Ad
单位过滤面 积上的过滤
dV u
d
速率
u dV 3 ( pc ) Ad 5a2 (1 )2 L
V —滤液量，m3
dV
d
3 5a2 (1 )2
( Apc )
L
—过滤时间，s
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一、滤液通过饼层的流动
2. 滤液通过饼层流动的数学描述
滤液通过饼层的流动可用康采尼公式进行描述。
由 p f 5 (1 )2 a2u
L
3
u 3 ( pc ) 5a2 (1 )2 L
滤液通过饼 层的压降
按整个床层截面 计算的滤液流速
滤液 黏度
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饼层 厚度
连续沉降槽
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五、重力沉降设备
3. 分级器
分级器是利用重力 沉降将悬浮液中不同粒 度的颗粒进行初步分离 的设备 。
沉降速度小于水在 环隙处上升流速的 颗粒被溢流带出
沉降速度大于水在 环隙处上升流速的
颗粒进入底流
双锥分级器
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第三章
非均相物系的分 离和固体流态化
松饼层的物质以改变滤饼的结构— 助滤剂。 助滤剂的基本要求
❖ 能形成多孔饼层的刚性颗粒，使滤饼有良好的
渗透性及较低的流动阻力。
❖ 有良好的化学稳定性，不与悬浮液发生化学反
应，不溶于液相中。
❖ 在操作压力差内，应具有不可压缩性。
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第三章
非均相物系的分 离和固体流态化
3.1 概 述 3.2 沉降分离 3.3 过滤分离 3.3.1 过滤操作的基本概念
Hb
则 单层沉降室的生产能力
与沉降
Vs blut
室 高度无
多层沉降室的生产能力 隔板关
数目
Vs (n 1)blut
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五、重力沉降设备
2. 沉降槽
沉降槽是用来 提高悬浮液浓度并 同时得到澄清液体 的重力沉降设备 。
连续
沉 降 槽
操作
间歇 操作
1- 进料槽道 2- 转动机构 3- 料井 4- 溢流槽 5- 溢流管 6- 叶片 7- 转耙
3.1 概 述 3.2 沉降分离 3.2.1 重力沉降 3.2.2 离心沉降（不要求） 3.3 过滤分离 3.3.1 过滤操作的基本概念
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一、过滤操作的原理
在外力作用下，使悬浮液中的液体通过多孔介
质孔道，而固体被截留在介质上—过滤 。
重力
外力
压惯力性√离心力
特点
❖ 分离速率快。 ❖ 分离程度高。 ❖ 操作强度大。
A —过滤面积，m2
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三、过滤的阻力
1. 过滤阻力的类型
R —滤饼阻力
Rm —介质阻力
通常 Rm 常数
过滤初期 R 较小 ～ Rm 主导作用
过滤时间 ～ R ～ Rm 作用
滤饼 阻力
介质 阻力
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三、过滤的阻力
2. 滤饼的阻力
由
dV
Ad
3 5a2 (1 )2
特点
❖ 结构简单； ❖ 流动阻力小； ❖ 体积庞大，分离效率低。
沉降室示意图
适用条件 分离粒度 50μm的粗颗பைடு நூலகம்。
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五、重力沉降设备
1- 隔板 2,6- 调节闸阀 3- 气体分配道 4- 气体集聚道 5- 气道 7- 清灰口
多层沉降室示意图 化工流体流动2324学时
五、重力沉降设备
过滤总阻力为 滤饼与介质的 阻力之和。
三、过滤的阻力
通常 介质阻力与最初形成的滤饼层阻力难于划分
设 介质对滤液流动的阻力相当于厚度为Le 的滤 饼层的阻力
3.3.2 过滤基本方程式
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一、滤液通过饼层的流动
1. 滤液通过饼层流动的特点 滤液通过饼层的流动属流体通过固定床的流动
方式，具有以下特点：
❖ 滤液通道细小曲折，形成不规则的网状结构。 ❖ 随着过滤进行，滤饼厚度不断增加，流动阻力
逐渐加大，因而过滤为非稳态操作。
❖ 滤液的流速通常很低，属于层流流动范围。
1. 滤饼的可压缩性
过滤时间 ～ 滤饼厚度
流动阻力 滤饼两侧压差
若 滤饼中固体颗粒受压不发生明显变化
单位厚度滤饼层的流动阻力视作恒定
不可压 缩滤饼
若 滤饼中固体颗粒受压发生变形
单位厚度滤饼层的流动阻力随压差增大而增大
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可压缩 滤饼
三、滤饼的压缩性和助滤剂
2. 助滤剂 为降低可压缩滤饼的过滤阻力，加入能形成疏
第三章
非均相物系的分 离和固体流态化
3.1 概 述 3.2 沉降分离 3.2.1 重力沉降 一、球形颗粒的自由沉降 二、阻力系数 三、影响沉降速度的因素 四、沉降速度的计算
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五、重力沉降设备
1. 沉降室
（1） 沉降室的构造
动画：沉降室
沉降室是依靠重力沉降从气流中分离出尘粒的
设备 。
( pc )
L
对于不可压缩滤饼 、a 常数
令
r
5a 2
(1
3
)2
1/m2
滤 饼 比
dV pc pc
Ad rL R
推动 力
阻力
阻
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滤饼 阻力
R rL 1/m
三、过滤的阻力
比阻 r 分析
❖ 单位厚度滤饼的阻力。
❖ 反应颗粒形状、尺寸及床层空隙率对滤液流动
的影响。
a
～r
～ 滤液流动阻力
（2） 沉降室的计算
设 l —沉降室的长度 H —沉降室的高度 b —沉降室的长度 u —气体的水平通过速度
Vs—沉降室的生产能力
则 位于沉降室最高点颗粒的沉降时间
气体通过沉降室的时间 l
u
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t
H ut
五、重力沉降设备
满足除尘要求 t
l H u ut
气体在沉降室的水平通过速度 u Vs
对于不可压缩滤饼 r 常数
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三、过滤的阻力
3. 介质的阻力
仿照 dV pc pc Ad rL R
滤液穿过介质层的速度
dV pm
Ad Rm
过滤速度
过滤介质 的压力差
过滤压 力差
dV pc pm p
Ad (R Rm ) (R Rm )
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过滤推动力为 滤液通过串联 的滤饼与介质 的总压力降。