化工流体流动与传热 31-32学时

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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,颗粒与流体之,间的相对运动,第三章,五、重力沉降设备,沉降室是依靠重力沉降从气流中分离出尘粒的设备,。,1.,沉降室,沉降室示意图,(,1,),沉降室的构造,特点,结构简单;,流动阻力小;,体积庞大,分离效率低。,适用条件,分离粒度 的粗颗粒。,五、重力沉降设备,多层沉降室示意图,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,五、重力沉降设备,(,2,),沉降室的计算,设,沉降室的长度,沉降室的高度,沉降室的长度,气体,的水平通过速度,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,沉降室的生产能力,五、重力沉降设备,满足除尘要求,气体在沉降室的水平通过速度,则,单层沉降室的生产能力,多层沉降室的生产能力,隔板数目,与沉降室,高度无关,五、重力沉降设备,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,。,2.,沉降槽,连续沉降槽,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,沉,降,槽,连续,操作,间歇,操作,五、重力沉降设备,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,。,3.,分级器,双锥分级器,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,【,例,3-2】,【,例,3-3】,自学,3.1,概 述,3.2,沉降分离,3.2.1,重力沉降,3.2.2,离心沉降(自学),颗粒与流体之,间的相对运动,第三章,自学提纲,通过自学应了解以下内容:,旋风分离器的结构与操作原理。,离心沉降速度与离心分离因数。,旋风分离器的临界粒径。,旋风分离器的总效率与粒级效率。,旋风分离器的分割粒径。,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,3.2.1,重力沉降,3.2.2,离心沉降(自学),颗粒与流体之,间的相对运动,第三章,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,。,过滤操作示意图,特点,分离程度高。,分离速率快。,操作强度大。,外力,重力,压力,惯性离心力,与沉降分,离比较,二、过滤的方式与介质,过滤,饼层过滤,膜过滤,深床过滤,过滤介质,织物介质(滤布),过滤介质,堆积介质(砂、木炭、硅藻,土等固体颗粒),过滤介质,多孔膜,(,有机高分子膜、无,机材料膜等),多孔固体介质(多孔陶瓷等),三、滤饼的压缩性和助滤剂,1.,滤饼的可压缩性,过滤时间,滤饼厚度,滤饼两侧压差,若,流动阻力,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,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。,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,3.3.2,过滤基本方程式,颗粒与流体之,间的相对运动,第三章,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。,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,滤液通过饼层的压降,饼层厚度,滤液黏度,按整个床层截面计算的滤液流速,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,。,u,单位时间内获得的滤液体积,过滤速率,。,单位过滤面积上的过滤速率,滤液量,,m,3,过滤时间,,s,过滤面积,,m,2,三、过滤的阻力,1.,过滤阻力的类型,滤饼,阻力,介质,阻力,滤饼阻力,介质阻力,过滤初期,主导作用,通常,过滤时间,较小,作用,对于不可压缩滤饼,由,滤饼,比阻,令,1/m,2,推动力,阻力,1/m,滤饼,阻力,三、过滤的阻力,2.,滤饼的阻力,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。,滤液流动阻力,对于不可压缩滤饼,三、过滤的阻力,仿照,滤液穿过介质层的速度,三、过滤的阻力,3.,介质的阻力,过滤介质的压力差,过滤速度,过滤压,力差,过滤推动力为滤液通过串联的滤饼与介质的总压力降。,过滤总阻力为滤饼与介质的阻力之和。,设,介质对滤液流动的阻力相当于厚度为,L,e,的滤饼,层的阻力,三、过滤的阻力,当量滤饼厚度,(虚拟滤饼厚度),则,通常,介质阻力与最初形成的滤饼层阻力难于划分,设,获得,1m,3,滤液所形成的滤饼体积为,v,m,3,四、过滤基本方程式,则,滤饼厚度,L,与已获得的滤液体积,V,的关系为,滤饼体积与相应,滤液体积之比,同理,过滤介质的当量滤液体积(虚拟滤液体积),由,四、过滤基本方程式,则,另,则,单位过滤面积所得,滤液,体积,,m,3,/,m,2,单位过滤面积所得当量,滤液体积,,m,3,/,m,2,对于可压缩滤饼,设,四、过滤基本方程式,滤饼的压,缩指数,过滤压,力差,单位压力差下,滤饼的比阻,不可压缩滤饼,通常,s,=0,1,典型物料的压缩指数(见表,3-5,),由有关关系式得,四、过滤基本方程式,过滤基本,方程式,表示过滤进程中任一瞬间的过滤速率与各有关因素间的关系,是过滤计算及强化过滤操作的基本依据。,意义,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,3.3.3,恒压过滤,3.3.2,过滤基本方程式,颗粒与流体之,间的相对运动,第三章,一、恒压过滤操作,恒压过滤特点,若过滤操作是在恒压差下进行的,恒压过滤,。,过滤,连续过滤,间歇过滤,均为,恒压过滤,多为,恒压过滤,推动力 恒定。,滤饼不断加厚,致使阻力逐渐增加。,过滤速率逐渐变小。,二、恒压过滤方程式,对一定的悬浮液,令,表征过滤物料特性的常数,或,代入过滤基本方程式得,二、恒压过滤方程式,设,获得体积为,V,e,的滤液所需的时间为,分离变量积分,虚拟过滤时间,过滤时间,过滤体积,二、恒压过滤方程式,令,积分得,上二式相加得,恒压过滤,方程式,滤液体积与过滤时间的关系,过滤,常数,二、恒压过滤方程式,恒压过滤,V,关系曲线,实际,过滤,虚拟,过滤,若,介质阻力可忽略,由有关关系式得,二、恒压过滤方程式,由有关关系式得,恒压过滤,方程式,若,介质阻力可忽略,则,【,例,3-6】,自学,练 习 题 目,思考题,作业题:,5,、,8,、,9,1.,何为过滤速率与过滤速度,?,2.,L,e,、,V,e,、各表示何意义?,3.,如何推导过滤基本方程式,,过滤基本方程式表 示何意义,?,4.,何为恒压过滤,恒压过滤方程式如何,?,
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