化工原理第三章PPT
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第三章 非均相物系的分离
1 重力沉降
重力： 浮力： Fg Fb 6 6 4 d
2
d sg
3
阻力Fd 浮力Fb
d g
3
阻力：
Fd
u 2
2
6
d ( s )
3
4
d
2
u t 2
2
ut
4 d ( s )g 3
重力Fg
2 阻力系数ζ
3 •用前式计算沉降速度时，需先确定阻力系数ζ值。 1.滞流区(斯托克斯定律区)103<Ret-4<Ret<1 3.湍流区(牛顿定律区) 2.过渡区(艾伦定律区) 1<Re10 <2×105 t<10 通过因次分析，ζ是颗粒形状、颗粒与流体相对运 24 . 5 ρ/μ的函数，由实验测得的综合结果 18 . 44 动雷诺数Ret=dut 0 0 .6 Re t Re t 在下图中示出。 •对于球形颗粒的曲线，从图可看出，按Ret 值大致 分为三个区，各区内曲线所对应的ζ可分别用相应 的数学关系式表示。
3.6 过滤设备
3.摩擦数群法
Re
2 t
Re
1 t
Re
t
二 重力沉降设备
降尘室
停留时间
沉降时间
气体 进口 气体 出口
L u
t
高度 ut
集灰斗 降尘室
L B
气体
若 t
则表 明 ，该颗粒能在降 尘室中除去。 则 表 明 ，该 颗粒刚好 能 完全除去。
t
u
H
ut
颗粒在降尘室中的运动
4 重力沉降设备
增稠器（沉降槽）
加料 清液溢流
水平 挡板
清液
耙
稠浆 连续式沉降槽
5 离心沉降设备
B
旋风分离器：
净化气体
离心力： F m FC 6 4
构造 操作原理
uT R
2
含尘 气体 A
6
2
d S
3
uT R
2
方向向外
F
D
向心力：
d
3 2
uT R
2
方向向内
ur
阻力： Fd
6.6 恒压过滤 (V+Ve)2=KA2(θ＋θe)
(q+qe)2=K(θ＋θe)
பைடு நூலகம்
总结：恒压过滤方程式
以绝对滤液量为基准
(V+Ve)2=KA2(θ＋θe) V2+2VeV =KA2θe
以相对滤液量为基准
(q+qe)2=K(θ＋θe) q2+2qeq =Kθe qe=Kθe
Ve=KA2θe
过滤介 质阻力 忽略
V2=KA2θ
q2=Kθ
• 例 拟在9.81kPa的恒定压强差下过滤悬浮于水中直径为 0.1mm的球形颗粒物质，悬浮液中固相体积分率为10%， 水的粘度为1×10-3Pa· s。过滤过程介质阻力不计，滤饼为 不可压缩滤饼，其空隙率为60%，过滤机过滤面积为10m2， 计算：(1)得到15m3滤液时需过滤时间；(2)若将过滤时间 延长一倍时，可得滤液共为若干? • 例 在100KPa的恒压下过滤某悬浮液，温度30℃，过滤 14 2 1 10 m 面积为40m2 ，并已知滤渣的比阻为 , υ值为 0.05m3/m-3。过滤介质的阻力忽略不计，滤渣为不可压 缩，试求：(1)要获得10m3滤液需要多少过滤时间？(2)若 仅将过滤时间延长一倍，又可以再获得多少滤液？(3)若 仅将过滤压差增加一倍，同样获得10m3滤液时又需要多 少过滤时间？
6.2 过滤方式 • 过滤操作分两类：
• 1）.饼层过滤：真正发挥分离作用的是滤饼层，而不是过滤介质。 • 2）.深床过滤：真正发挥作用的是过滤介质。
6.3 过滤介质 6.4 滤饼的压缩性和助滤剂 6.5 过滤基本方程式
dV d Ap r(L L e ) A p
2 1 s
r' (V Ve )
d
u r 2
方向向内
FC
Fd
uT
R
ur
4 d ( S ) u T 3 R
2
尘粒
标准型旋风分离器
6 过滤分离原理
• 6.1过滤操作的基本概念 • 过滤：以某种多孔物质为介质，在外力作用下，使悬浮液 中的液体通过介质的孔道，而使固体颗粒被截留在介质上， 从而实现固、液分离的单元操作。 • 过滤操作所处理的悬浮液称为滤浆或料浆 • 所用的多孔性介质称为过滤介质 • 通过过滤介质的液体称为滤液 • 被截留下来的颗粒层称为滤饼或滤渣 • 实现过滤操作的外力有重力，压强差或惯性离心力，在化 工生产中应用最多的是过滤介质上、下游两侧的压强差。
1 重力沉降
重力： 浮力： Fg Fb 6 6 4 d
2
d sg
3
阻力Fd 浮力Fb
d g
3
阻力：
Fd
u 2
2
6
d ( s )
3
4
d
2
u t 2
2
ut
4 d ( s )g 3
重力Fg
2 阻力系数ζ
3 •用前式计算沉降速度时，需先确定阻力系数ζ值。 1.滞流区(斯托克斯定律区)103<Ret-4<Ret<1 3.湍流区(牛顿定律区) 2.过渡区(艾伦定律区) 1<Re10 <2×105 t<10 通过因次分析，ζ是颗粒形状、颗粒与流体相对运 24 . 5 ρ/μ的函数，由实验测得的综合结果 18 . 44 动雷诺数Ret=dut 0 0 .6 Re t Re t 在下图中示出。 •对于球形颗粒的曲线，从图可看出，按Ret 值大致 分为三个区，各区内曲线所对应的ζ可分别用相应 的数学关系式表示。
3.6 过滤设备
3.摩擦数群法
Re
2 t
Re
1 t
Re
t
二 重力沉降设备
降尘室
停留时间
沉降时间
气体 进口 气体 出口
L u
t
高度 ut
集灰斗 降尘室
L B
气体
若 t
则表 明 ，该颗粒能在降 尘室中除去。 则 表 明 ，该 颗粒刚好 能 完全除去。
t
u
H
ut
颗粒在降尘室中的运动
4 重力沉降设备
增稠器（沉降槽）
加料 清液溢流
水平 挡板
清液
耙
稠浆 连续式沉降槽
5 离心沉降设备
B
旋风分离器：
净化气体
离心力： F m FC 6 4
构造 操作原理
uT R
2
含尘 气体 A
6
2
d S
3
uT R
2
方向向外
F
D
向心力：
d
3 2
uT R
2
方向向内
ur
阻力： Fd
6.6 恒压过滤 (V+Ve)2=KA2(θ＋θe)
(q+qe)2=K(θ＋θe)
பைடு நூலகம்
总结：恒压过滤方程式
以绝对滤液量为基准
(V+Ve)2=KA2(θ＋θe) V2+2VeV =KA2θe
以相对滤液量为基准
(q+qe)2=K(θ＋θe) q2+2qeq =Kθe qe=Kθe
Ve=KA2θe
过滤介 质阻力 忽略
V2=KA2θ
q2=Kθ
• 例 拟在9.81kPa的恒定压强差下过滤悬浮于水中直径为 0.1mm的球形颗粒物质，悬浮液中固相体积分率为10%， 水的粘度为1×10-3Pa· s。过滤过程介质阻力不计，滤饼为 不可压缩滤饼，其空隙率为60%，过滤机过滤面积为10m2， 计算：(1)得到15m3滤液时需过滤时间；(2)若将过滤时间 延长一倍时，可得滤液共为若干? • 例 在100KPa的恒压下过滤某悬浮液，温度30℃，过滤 14 2 1 10 m 面积为40m2 ，并已知滤渣的比阻为 , υ值为 0.05m3/m-3。过滤介质的阻力忽略不计，滤渣为不可压 缩，试求：(1)要获得10m3滤液需要多少过滤时间？(2)若 仅将过滤时间延长一倍，又可以再获得多少滤液？(3)若 仅将过滤压差增加一倍，同样获得10m3滤液时又需要多 少过滤时间？
6.2 过滤方式 • 过滤操作分两类：
• 1）.饼层过滤：真正发挥分离作用的是滤饼层，而不是过滤介质。 • 2）.深床过滤：真正发挥作用的是过滤介质。
6.3 过滤介质 6.4 滤饼的压缩性和助滤剂 6.5 过滤基本方程式
dV d Ap r(L L e ) A p
2 1 s
r' (V Ve )
d
u r 2
方向向内
FC
Fd
uT
R
ur
4 d ( S ) u T 3 R
2
尘粒
标准型旋风分离器
6 过滤分离原理
• 6.1过滤操作的基本概念 • 过滤：以某种多孔物质为介质，在外力作用下，使悬浮液 中的液体通过介质的孔道，而使固体颗粒被截留在介质上， 从而实现固、液分离的单元操作。 • 过滤操作所处理的悬浮液称为滤浆或料浆 • 所用的多孔性介质称为过滤介质 • 通过过滤介质的液体称为滤液 • 被截留下来的颗粒层称为滤饼或滤渣 • 实现过滤操作的外力有重力，压强差或惯性离心力，在化 工生产中应用最多的是过滤介质上、下游两侧的压强差。