1、第三章第三章 非均相混合物的分離非均相混合物的分離3.1 3.1 概述概述1 1 混合物的分類(lèi)混合物的分類(lèi)均相混合物均相混合物( (物系物系) )：物系內(nèi)部各處物料性質(zhì)均勻，無(wú)相界面。：物系內(nèi)部各處物料性質(zhì)均勻，無(wú)相界面。 例：混合氣體、溶液。例：混合氣體、溶液。非均相混合物非均相混合物( (物系物系) )：物系內(nèi)部有隔開(kāi)的相界面存在，而在相界面：物系內(nèi)部有隔開(kāi)的相界面存在，而在相界面 兩側(cè)的物料性質(zhì)截然不同的物系。兩側(cè)的物料性質(zhì)截然不同的物系。例：含塵例：含塵 氣體、懸浮液、乳濁液、泡沫液。氣體、懸浮液、乳濁液、泡沫液。非均相物系非均相物系 分散相分散相( (分散物質(zhì)分散物質(zhì)) )：處于分散

2、狀態(tài)的物質(zhì)處于分散狀態(tài)的物質(zhì)。氣體中。氣體中 塵粒、懸浮液中的顆粒、乳濁液中的液滴。塵粒、懸浮液中的顆粒、乳濁液中的液滴。 連續(xù)相連續(xù)相( (分散介質(zhì)分散介質(zhì)) )：包圍著分散相，處于連續(xù)狀態(tài)的包圍著分散相，處于連續(xù)狀態(tài)的 物質(zhì)物質(zhì)。含塵氣體中的氣體、懸浮液中的液體。含塵氣體中的氣體、懸浮液中的液體。均相混合物的分離：吸收、蒸餾。均相混合物的分離：吸收、蒸餾。2 2 非均相混合物的分離方法非均相混合物的分離方法非均相混合物的分離：利用分散相、連續(xù)相物理性質(zhì)不同非均相混合物的分離：利用分散相、連續(xù)相物理性質(zhì)不同(不同不同)機(jī)械方法機(jī)械方法 沉降、過(guò)濾。沉降、過(guò)濾。 顆粒相對(duì)流體（靜止或運(yùn)動(dòng)）運(yùn)動(dòng)

3、而實(shí)現(xiàn)懸浮液物系的分顆粒相對(duì)流體（靜止或運(yùn)動(dòng)）運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)懸浮液物系的分離的過(guò)程稱(chēng)為沉降分離。離的過(guò)程稱(chēng)為沉降分離。 流體相對(duì)于固體顆粒床層運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)固液分離的過(guò)程稱(chēng)為流體相對(duì)于固體顆粒床層運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)固液分離的過(guò)程稱(chēng)為過(guò)濾。（分離液、固混合物）過(guò)濾。（分離液、固混合物）3 3 非均相混合物分離的目的：非均相混合物分離的目的：回收分散物質(zhì)回收分散物質(zhì)（氣流干燥器，催化反應(yīng)器）（氣流干燥器，催化反應(yīng)器）凈制分散介質(zhì)凈制分散介質(zhì)（催化反應(yīng)保證催化劑的活性）（催化反應(yīng)保證催化劑的活性）勞動(dòng)保護(hù)和環(huán)保的需要。勞動(dòng)保護(hù)和環(huán)保的需要。 3.2 3.2 顆粒及顆粒床層的特性顆粒及顆粒床層的特性3.2.1 3.2

4、.1 顆粒的特性顆粒的特性1 1 單一顆粒特性單一顆粒特性1 1）球形顆粒）球形顆粒 （通常用直徑（粒徑）表示大小。）（通常用直徑（粒徑）表示大小。）36dv2dsda6體積體積表面積表面積比表面積比表面積2）非球形顆粒）非球形顆粒（1）體積當(dāng)量直徑（令實(shí)際顆粒的體積等于當(dāng)量球形顆粒的）體積當(dāng)量直徑（令實(shí)際顆粒的體積等于當(dāng)量球形顆粒的體積）體積）36epdv36pevd （2）形狀系數(shù)（球形度）形狀系數(shù)（球形度）表征顆粒的形狀與球形的差異程度。表征顆粒的形狀與球形的差異程度。pssss顆粒的球形度，無(wú)因次；顆粒的球形度，無(wú)因次； s與實(shí)際顆粒體積相等的球形顆粒的表面與實(shí)際顆粒體積相等的球形顆粒

5、的表面積，積，m2；sp實(shí)際顆粒的表面積，實(shí)際顆粒的表面積，m2。 對(duì)于球形顆粒，對(duì)于球形顆粒，s=1。顆粒形狀與球形的。顆粒形狀與球形的差異越大，球形度差異越大，球形度s越小。越小。 3.2.2 顆粒床層的特性顆粒床層的特性1 床層空隙率床層空隙率 床層體積顆粒體積床層體積影響空隙率的因素有顆粒影響空隙率的因素有顆粒的大小，形狀和粒徑分布的大小，形狀和粒徑分布等。球形度越小，空隙率等。球形度越小，空隙率越大。振動(dòng)也可改變空隙越大。振動(dòng)也可改變空隙率?？障堵蚀?，則流體通率?？障堵蚀?，則流體通過(guò)床層的壓降小。過(guò)床層的壓降小。2 床層的比表面積（單位床層體積具有的顆粒表面積）床層的比表面積（單位床

6、層體積具有的顆粒表面積）aab)1 (3.3 沉降分離沉降分離沉降：在某種力沉降：在某種力( (重力、離心力重力、離心力) )作用下，利用連續(xù)相與分散相作用下，利用連續(xù)相與分散相的密度差異，使之發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而分離的操作。（分離氣、固的密度差異，使之發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而分離的操作。（分離氣、固混合物）混合物）a-顆粒的比表面積顆粒的比表面積3.3.1 重力沉降重力沉降重力沉降：由地球引力重力沉降：由地球引力( (重力重力) )作用而發(fā)生的沉降過(guò)程。作用而發(fā)生的沉降過(guò)程。1 沉降速度沉降速度1) 球形顆粒的自由沉降球形顆粒的自由沉降gdfsg361gdfb361242222uduafd (重力，向下重力

7、，向下)(浮力，向上浮力，向上) (阻力，向上阻力，向上)maffffdbg當(dāng)當(dāng)u增加到某一定數(shù)值時(shí)，增加到某一定數(shù)值時(shí)，fg、fb、fd達(dá)平衡，即達(dá)平衡，即f=0，a=0，顆粒開(kāi)始作勻速沉降運(yùn)動(dòng)，此時(shí)顆粒相對(duì)于流體的運(yùn)動(dòng)速度顆粒開(kāi)始作勻速沉降運(yùn)動(dòng)，此時(shí)顆粒相對(duì)于流體的運(yùn)動(dòng)速度稱(chēng)為顆粒的自由沉降速度，用稱(chēng)為顆粒的自由沉降速度，用ut表示。表示。3)(4gdust)(retf 層流區(qū)或斯托克斯區(qū)層流區(qū)或斯托克斯區(qū) 410re1)t（24ret 過(guò)渡區(qū)或艾倫區(qū)過(guò)渡區(qū)或艾倫區(qū) 3re10 )t（10.618.5ret 湍流區(qū)或牛頓區(qū)湍流區(qū)或牛頓區(qū) 3510re2 10 )t（44. 0ttudre2

8、） 阻力系數(shù)阻力系數(shù)（1）層流區(qū)：）層流區(qū)： 18)(2stgdu（非常重要）（非常重要）稱(chēng)斯托克斯公式稱(chēng)斯托克斯公式 （2）過(guò)渡區(qū)）過(guò)渡區(qū)： 6 . 0re)(27. 0tstgdu又稱(chēng)艾倫又稱(chēng)艾倫公式公式 （3）湍流區(qū)）湍流區(qū)： gdust)(74. 1又稱(chēng)牛頓又稱(chēng)牛頓公式公式 由于沉降操作涉及的顆粒直徑都較小，沉降通常處于層由于沉降操作涉及的顆粒直徑都較小，沉降通常處于層流區(qū)，因此斯托克斯公式應(yīng)用較多。流區(qū)，因此斯托克斯公式應(yīng)用較多。 3）影響沉降速度的因素）影響沉降速度的因素 （1）干擾沉降）干擾沉降當(dāng)流體中顆粒濃度較大時(shí)，顆粒沉降時(shí)彼此影響，這種沉當(dāng)流體中顆粒濃度較大時(shí)，顆粒沉降時(shí)彼

9、此影響，這種沉降稱(chēng)為干擾沉降。降稱(chēng)為干擾沉降。干擾沉降的速度比自由沉降要小。干擾沉降的速度比自由沉降要小。 （2）壁面效應(yīng)）壁面效應(yīng)當(dāng)顆粒在靠近器壁的位置沉降時(shí)當(dāng)顆粒在靠近器壁的位置沉降時(shí)，由于器壁的影響，由于器壁的影響，其沉其沉降速度較自由沉降速度小降速度較自由沉降速度小，這種影響稱(chēng)為壁面效應(yīng)。，這種影響稱(chēng)為壁面效應(yīng)。（3）顆粒形狀的影響）顆粒形狀的影響顆粒的球形度越小，同一雷諾數(shù)下的阻力系數(shù)越大。顆粒的球形度越小，同一雷諾數(shù)下的阻力系數(shù)越大。p145圖圖3-2 4 4）沉降速度）沉降速度ut 的的計(jì)算（計(jì)算（步驟）：步驟）：（1）假設(shè)沉降屬于某一流型（例如層流區(qū)）假設(shè)沉降屬于某一流型（例如

10、層流區(qū)） ；（2）選用相應(yīng)公式計(jì)算選用相應(yīng)公式計(jì)算ut ；（3）用用ut計(jì)算計(jì)算ret，檢驗(yàn)是否在原假設(shè)的流型區(qū)域內(nèi)，檢驗(yàn)是否在原假設(shè)的流型區(qū)域內(nèi)。 例例3-1 已知固體顆粒的密度為已知固體顆粒的密度為2600kg/m3，大氣壓強(qiáng)為，大氣壓強(qiáng)為1.013105pa，試求直徑為，試求直徑為30m的球形顆粒在的球形顆粒在30大氣中的自大氣中的自由沉降速度。解由沉降速度。解 由附錄查取，由附錄查取，30，1atm下空氣的物性參數(shù)下空氣的物性參數(shù)密度密度 =1.165kg/m3；粘度；粘度 =1.8610-5pas假設(shè)沉降處于層流區(qū)假設(shè)沉降處于層流區(qū) smgdusst/0685. 01086. 118

11、81. 9)165. 12600()1030(18)(52626530 100.0685 1.165re0.1311.86 10sttd u校核 與假設(shè)相符，計(jì)算結(jié)果有效與假設(shè)相符，計(jì)算結(jié)果有效 2 2 重力沉降設(shè)備重力沉降設(shè)備1 1 ）降塵室：降塵室： 降塵室利用重力沉降從含塵氣體中分離出塵粒的設(shè)備。降塵室利用重力沉降從含塵氣體中分離出塵粒的設(shè)備。降塵室的作用：用作預(yù)分離器，分離粒徑大于降塵室的作用：用作預(yù)分離器，分離粒徑大于75m75m的顆粒。的顆粒。降塵室的長(zhǎng)為降塵室的長(zhǎng)為l l，寬度為，寬度為b b，高度為，高度為h h，含塵氣體通過(guò)降塵室，含塵氣體通過(guò)降塵室的體積流量（降塵室的生產(chǎn)能

12、力）為的體積流量（降塵室的生產(chǎn)能力）為vsvs 顆粒在降塵室中沉降到底所需時(shí)間顆粒在降塵室中沉降到底所需時(shí)間ttuh顆粒在降塵室中的停留時(shí)間為顆粒在降塵室中的停留時(shí)間為ulhbvussvlhb顆粒被分離的條件為顆粒被分離的條件為 t或或tsuhvlhbtslbuv 降塵室的生產(chǎn)能力降塵室的生產(chǎn)能力vsvs僅與其底面積僅與其底面積lb及及顆粒的沉降速度顆粒的沉降速度ut有關(guān)有關(guān) ，而與降塵室的而與降塵室的高度高度h無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。 若降塵室內(nèi)設(shè)置若降塵室內(nèi)設(shè)置n層水平隔層水平隔板，則層數(shù)為板，則層數(shù)為n=n+1，生，生產(chǎn)能力為產(chǎn)能力為tsnlbuv 保證氣體流動(dòng)處于層流區(qū)，以免干擾顆粒沉降保證氣體流

13、動(dòng)處于層流區(qū)，以免干擾顆粒沉降若在各種顆粒中，有一種顆粒剛好滿(mǎn)足若在各種顆粒中，有一種顆粒剛好滿(mǎn)足 = t的條件，此粒徑的條件，此粒徑稱(chēng)為降塵室能稱(chēng)為降塵室能100除去的最小粒徑，稱(chēng)為臨界粒徑，用除去的最小粒徑，稱(chēng)為臨界粒徑，用dpc表表示。示。tslbuv 當(dāng)沉降處于層流區(qū)時(shí)當(dāng)沉降處于層流區(qū)時(shí) lbvgdss)(18min例例3-2 ：在底面積為：在底面積為40m40m2 2的降塵室中回收氣流中的固體顆粒，氣的降塵室中回收氣流中的固體顆粒，氣體流量為體流量為3600m3600m3 3/h/h、固體密度為、固體密度為26502650 kg/m m3 3、氣流為、氣流為4040的空氣，的空氣，試

14、求理論上能被完全除去的最小顆粒直徑。試求理論上能被完全除去的最小顆粒直徑。4040時(shí)空氣的密度時(shí)空氣的密度為為1.128kg/m m3 3, ,粘度為粘度為1.911.911010-5-5papas s。例例3-3 降塵室總高降塵室總高4m、寬、寬1.7m、長(zhǎng)、長(zhǎng)4.55m，中間等高水平安裝，中間等高水平安裝39塊隔板，每小時(shí)通過(guò)降塵室的含塵氣體為塊隔板，每小時(shí)通過(guò)降塵室的含塵氣體為2000 m3，氣體的，氣體的密度為密度為1.6kg/m3（均標(biāo)況均標(biāo)況），氣體溫度為，氣體溫度為400，壓力為，壓力為101.3kpa，此時(shí)粘度為，此時(shí)粘度為310-5pas，粉塵的密度為，粉塵的密度為3700k

15、g/m3。試求：（試求：（1）此降塵室能分離的最小塵粒的直徑；（）此降塵室能分離的最小塵粒的直徑；（2）除去）除去6m顆粒的百分率。顆粒的百分率。p151例例3-32） 沉降槽沉降槽 沉降槽是利用重力沉降來(lái)分離懸浮液，并得到澄清液體的設(shè)沉降槽是利用重力沉降來(lái)分離懸浮液，并得到澄清液體的設(shè)備。沉降槽又稱(chēng)增稠器或澄清槽，可間歇操作也可連續(xù)操作。備。沉降槽又稱(chēng)增稠器或澄清槽，可間歇操作也可連續(xù)操作。間歇沉降槽通常是帶有錐底的圓槽，需要處理的懸浮液在槽內(nèi)間歇沉降槽通常是帶有錐底的圓槽，需要處理的懸浮液在槽內(nèi)靜置足夠時(shí)間后，增濃的沉渣由槽底排出，清液則由槽上部排靜置足夠時(shí)間后，增濃的沉渣由槽底排出，清液

16、則由槽上部排出管排出。出管排出。連續(xù)沉降槽的直徑從幾米到數(shù)十米，高度一般連續(xù)沉降槽的直徑從幾米到數(shù)十米，高度一般2.5米至米至4米，為了節(jié)米，為了節(jié)省占地面積，可將幾個(gè)沉降槽疊在一起構(gòu)成多層沉降槽省占地面積，可將幾個(gè)沉降槽疊在一起構(gòu)成多層沉降槽。 3.3.2 3.3.2 離心沉降離心沉降離心沉降：依靠離心力的作用而實(shí)現(xiàn)的沉降過(guò)程。離心沉降：依靠離心力的作用而實(shí)現(xiàn)的沉降過(guò)程。1 1 慣性離心力作用下的沉降速度慣性離心力作用下的沉降速度液體：液體：、的液體；球形顆粒：的液體；球形顆粒：s s 、d d 、m m設(shè)顆粒與圓心的距離為設(shè)顆粒與圓心的距離為r，角速度為，角速度為，切向度為，切向度為ut

17、徑向向外徑向向外 徑向向內(nèi)徑向向內(nèi) 徑向向內(nèi)徑向向內(nèi)rudmrftsc2326rudftb2362422rdudfur距中心距中心r處的顆粒在徑向上相對(duì)處的顆粒在徑向上相對(duì)于流體的運(yùn)動(dòng)速度于流體的運(yùn)動(dòng)速度 當(dāng)當(dāng)fc、fb、fd三力達(dá)到平衡，有三力達(dá)到平衡，有02466222323rsudrdrd3)(4gdust說(shuō)明：說(shuō)明：1、u ur r 與與 旋轉(zhuǎn)半徑旋轉(zhuǎn)半徑r 有關(guān)有關(guān) 2、u ur r 方向向下方向向下 3、衡量離心分離性能的指標(biāo)、衡量離心分離性能的指標(biāo)離心分離因數(shù)離心分離因數(shù)： kcrguuuttr2rudutsr23)(4kc是粒子所在位置上的慣性離心力場(chǎng)強(qiáng)度與重力場(chǎng)是粒子所在位置

18、上的慣性離心力場(chǎng)強(qiáng)度與重力場(chǎng)強(qiáng)度之比強(qiáng)度之比 。例如旋轉(zhuǎn)半徑例如旋轉(zhuǎn)半徑r=0.4m，切向速度為，切向速度為ut=20m/s，分離因數(shù)為，分離因數(shù)為表明顆粒在上述條件下的離心沉降速度是重力沉降速度的表明顆粒在上述條件下的離心沉降速度是重力沉降速度的102倍倍 離心沉降一般處理直徑小于離心沉降一般處理直徑小于50m的顆粒。的顆粒。 kc 50000 超高速離心機(jī)超高速離心機(jī)最新式的離心機(jī)其最新式的離心機(jī)其kc值可高達(dá)值可高達(dá)500000以上，用來(lái)分離膠體物以上，用來(lái)分離膠體物料及破壞乳狀液。料及破壞乳狀液。1024 . 081. 92022rguktc2 旋風(fēng)分離器的操作原理旋風(fēng)分離器的操作原理

19、旋風(fēng)分離器：利用慣性離心力作用，凈制氣體的設(shè)備旋風(fēng)分離器：利用慣性離心力作用，凈制氣體的設(shè)備.結(jié)構(gòu)與操作原理結(jié)構(gòu)與操作原理結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：各部分尺寸均與圓筒直徑成比各部分尺寸均與圓筒直徑成比例。例。操作原理操作原理外旋流：下行的螺旋形氣流。外旋流：下行的螺旋形氣流。外旋流的上部是主要除塵區(qū)外旋流的上部是主要除塵區(qū)內(nèi)旋流：上行的螺旋形氣流。內(nèi)旋流：上行的螺旋形氣流。內(nèi)、外旋流氣體的旋轉(zhuǎn)方向相同。內(nèi)、外旋流氣體的旋轉(zhuǎn)方向相同。旋風(fēng)分離器應(yīng)用：用于除去旋風(fēng)分離器應(yīng)用：用于除去5m以上以上的顆粒。的顆粒。 操作特點(diǎn)操作特點(diǎn)：入口速度入口速度1520m/s除去直徑除去直徑5m以上的顆粒，以上的顆粒，200m

20、以上的用重力沉降法除以上的用重力沉降法除去，（減少器壁的磨損），去，（減少器壁的磨損），不適用于處理粘性大、含濕量高、不適用于處理粘性大、含濕量高、 腐蝕性較強(qiáng)的粉塵。腐蝕性較強(qiáng)的粉塵。 3 旋風(fēng)分離器的性能旋風(fēng)分離器的性能1）臨界粒徑）臨界粒徑臨界粒徑即是指理論上能夠完全被旋風(fēng)分離器分離下來(lái)的最臨界粒徑即是指理論上能夠完全被旋風(fēng)分離器分離下來(lái)的最小顆粒直徑。臨界粒徑越小，旋風(fēng)分離器的分離性能越好。小顆粒直徑。臨界粒徑越小，旋風(fēng)分離器的分離性能越好。2 2）壓力降）壓力降氣體通過(guò)旋風(fēng)分離器而引起的磨擦損失氣體通過(guò)旋風(fēng)分離器而引起的磨擦損失稱(chēng)為氣體通過(guò)旋風(fēng)分離器的壓力降。稱(chēng)為氣體通過(guò)旋風(fēng)分離器的

21、壓力降。 22ifup3）分離效率）分離效率旋風(fēng)分離器的分離效率有兩種表示方法，旋風(fēng)分離器的分離效率有兩種表示方法，一是總效率，以一是總效率，以o表示；二是粒級(jí)效率，表示；二是粒級(jí)效率，以以i表示。表示。p157總效率是指進(jìn)入旋風(fēng)分離器的全部顆粒中總效率是指進(jìn)入旋風(fēng)分離器的全部顆粒中被分離下來(lái)的顆粒的質(zhì)量分率被分離下來(lái)的顆粒的質(zhì)量分率 粒級(jí)效率是指進(jìn)入旋風(fēng)分離器的直徑為粒級(jí)效率是指進(jìn)入旋風(fēng)分離器的直徑為di的顆粒被分離下來(lái)的顆粒的質(zhì)量分率的顆粒被分離下來(lái)的顆粒的質(zhì)量分率 4 旋液分離器旋液分離器 旋液分離器旋液分離器又稱(chēng)水力旋流器，又稱(chēng)水力旋流器，是利用離是利用離心沉降原理從懸浮液中分離固體顆

22、粒的設(shè)心沉降原理從懸浮液中分離固體顆粒的設(shè)備備，它的結(jié)構(gòu)與操作原理與旋風(fēng)分離器類(lèi)，它的結(jié)構(gòu)與操作原理與旋風(fēng)分離器類(lèi)似。似。3.4 過(guò)濾過(guò)濾3.4.1 過(guò)濾操作的基本概念過(guò)濾操作的基本概念過(guò)濾：以某種多孔性物質(zhì)為介質(zhì)，在外力作用下，使懸浮液中的液過(guò)濾：以某種多孔性物質(zhì)為介質(zhì)，在外力作用下，使懸浮液中的液 體通過(guò)介質(zhì)的孔道，而固體顆粒被截留在介質(zhì)上，從而實(shí)現(xiàn)懸體通過(guò)介質(zhì)的孔道，而固體顆粒被截留在介質(zhì)上，從而實(shí)現(xiàn)懸 浮液中固液分離的操作。浮液中固液分離的操作。過(guò)濾介質(zhì)：過(guò)濾操作采用過(guò)濾介質(zhì)：過(guò)濾操作采用 的多孔物質(zhì)的多孔物質(zhì)濾漿或料漿：所處理的懸浮液濾漿或料漿：所處理的懸浮液濾液：通過(guò)介質(zhì)孔道的液體

23、濾液：通過(guò)介質(zhì)孔道的液體濾餅或?yàn)V渣：被介質(zhì)截留的濾餅或?yàn)V渣：被介質(zhì)截留的 固體顆粒層固體顆粒層1. 過(guò)濾方式過(guò)濾方式過(guò)濾可分為餅層過(guò)濾過(guò)濾可分為餅層過(guò)濾（也稱(chēng)表面過(guò)濾）（也稱(chēng)表面過(guò)濾）和深床過(guò)濾和深床過(guò)濾。餅層過(guò)濾：餅層過(guò)濾：懸浮液置于過(guò)濾介質(zhì)的一側(cè)，懸浮液置于過(guò)濾介質(zhì)的一側(cè)， 過(guò)濾介質(zhì)常采用的是多孔性織物，過(guò)濾介質(zhì)常采用的是多孔性織物， 會(huì)發(fā)生會(huì)發(fā)生“架橋架橋”現(xiàn)象現(xiàn)象 濾餅是有效的過(guò)濾介質(zhì)濾餅是有效的過(guò)濾介質(zhì)深床過(guò)濾：采用砂子等堆積介質(zhì)作為過(guò)濾介質(zhì)深床過(guò)濾：采用砂子等堆積介質(zhì)作為過(guò)濾介質(zhì) 顆?？快o電與表面力附著其上。顆?？快o電與表面力附著其上。深床過(guò)濾常用于顆粒濃度?。w積分率深床過(guò)濾常用

24、于顆粒濃度小（體積分率0.1%）的場(chǎng)合。）的場(chǎng)合。 2. 過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾介質(zhì)：濾餅的支承物，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，穩(wěn)定的物理化過(guò)濾介質(zhì)：濾餅的支承物，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，穩(wěn)定的物理化學(xué)學(xué) 性質(zhì)，相應(yīng)的耐腐蝕性和耐熱性。性質(zhì)，相應(yīng)的耐腐蝕性和耐熱性。（1）織物介質(zhì)（）織物介質(zhì)（2）堆積介質(zhì)（）堆積介質(zhì)（3）多孔固體介質(zhì)）多孔固體介質(zhì)3. 濾餅的壓縮性和助濾劑濾餅的壓縮性和助濾劑不可壓縮性濾餅：不可壓縮性濾餅：懸浮液中的顆粒具有一定的剛性，所形成懸浮液中的顆粒具有一定的剛性，所形成的濾餅不受操作壓差的增大而變形。的濾餅不受操作壓差的增大而變形。可壓縮性濾餅：可壓縮性濾餅：懸浮液中顆粒比較軟，所形成

25、的濾餅在壓差懸浮液中顆粒比較軟，所形成的濾餅在壓差的作用下變形，使濾餅中流動(dòng)通道變小，阻力增大。的作用下變形，使濾餅中流動(dòng)通道變小，阻力增大。助濾劑：是一些不可壓縮的粒狀或纖維狀固體助濾劑：是一些不可壓縮的粒狀或纖維狀固體 。助濾劑的作用：改變?yōu)V餅結(jié)構(gòu)，提高剛性，增加空隙，減少助濾劑的作用：改變?yōu)V餅結(jié)構(gòu)，提高剛性，增加空隙，減少流動(dòng)阻力。流動(dòng)阻力。加入助濾劑方法，（加入助濾劑方法，（1) 1) 用助濾劑配成懸浮液，在正式過(guò)濾前用助濾劑配成懸浮液，在正式過(guò)濾前用它進(jìn)行過(guò)濾。（用它進(jìn)行過(guò)濾。（2 2）將助濾劑混在濾漿中一起過(guò)濾。）將助濾劑混在濾漿中一起過(guò)濾。 4. 過(guò)濾過(guò)程的推動(dòng)力過(guò)濾過(guò)程的推動(dòng)力

26、過(guò)濾過(guò)程的推動(dòng)力可以是重力、離心力或壓力差過(guò)濾過(guò)程的推動(dòng)力可以是重力、離心力或壓力差。重力過(guò)濾：重力過(guò)濾：依靠重力為推動(dòng)力的過(guò)濾稱(chēng)為重力過(guò)濾。依靠重力為推動(dòng)力的過(guò)濾稱(chēng)為重力過(guò)濾。 過(guò)濾速度慢，僅適用于小規(guī)模、大顆粒、含量少的懸浮液。過(guò)濾速度慢，僅適用于小規(guī)模、大顆粒、含量少的懸浮液。離心過(guò)濾：離心過(guò)濾：以離心力作為推動(dòng)力。以離心力作為推動(dòng)力。 過(guò)濾速度快，但設(shè)備投資、動(dòng)力消耗相對(duì)較大，多用于過(guò)濾速度快，但設(shè)備投資、動(dòng)力消耗相對(duì)較大，多用于 顆粒濃度高的懸浮液。顆粒濃度高的懸浮液。壓差過(guò)濾：壓差過(guò)濾：人為地在濾餅上游和濾液出口間造成壓力差，并以此壓人為地在濾餅上游和濾液出口間造成壓力差，并以此壓

27、 力差為推動(dòng)力力差為推動(dòng)力 減壓過(guò)濾（真空過(guò)濾）減壓過(guò)濾（真空過(guò)濾） 加壓過(guò)濾加壓過(guò)濾過(guò)濾操作周期：過(guò)濾、洗滌、卸渣、復(fù)原等基本環(huán)節(jié)組成。過(guò)濾操作周期：過(guò)濾、洗滌、卸渣、復(fù)原等基本環(huán)節(jié)組成。3.4.2 過(guò)濾基本方程式過(guò)濾基本方程式過(guò)濾速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)獲得的濾液體積過(guò)濾速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)獲得的濾液體積，m3/s。 dv/d 過(guò)濾速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位過(guò)濾面積上獲得的濾液體積過(guò)濾速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位過(guò)濾面積上獲得的濾液體積，m/s。 dv/ad 過(guò)濾基本方程式：描述濾液量過(guò)濾基本方程式：描述濾液量v隨著過(guò)濾時(shí)間隨著過(guò)濾時(shí)間 的變化關(guān)系，的變化關(guān)系，用來(lái)計(jì)算一定過(guò)濾時(shí)間所獲用來(lái)計(jì)算一定過(guò)濾時(shí)間所獲得濾液

28、或?yàn)V餅量。得濾液或?yàn)V餅量。 過(guò)濾操作特點(diǎn)：濾餅厚度過(guò)濾操作特點(diǎn)：濾餅厚度，阻力，阻力 若若p=const dv/d 。 如果使如果使dv/d =const ， p必須必須 以克服逐漸增大的過(guò)濾阻力。以克服逐漸增大的過(guò)濾阻力。 過(guò)濾推動(dòng)力就是壓力差過(guò)濾推動(dòng)力就是壓力差 p=pc+pmr r比例系數(shù)，稱(chēng)為濾餅的比阻，比例系數(shù)，稱(chēng)為濾餅的比阻，1/m1/m2 2；其大小隨著濾漿的性質(zhì)、；其大小隨著濾漿的性質(zhì)、操作條件等而改變，反映了濾餅的結(jié)構(gòu)特征，一般由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。操作條件等而改變，反映了濾餅的結(jié)構(gòu)特征，一般由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。v濾餅體積與相應(yīng)的濾液體積之比，濾餅體積與相應(yīng)的濾液體積之比，m3/m3。ve過(guò)濾

29、介質(zhì)當(dāng)量濾液體積，或稱(chēng)虛擬濾液體積，過(guò)濾介質(zhì)當(dāng)量濾液體積，或稱(chēng)虛擬濾液體積，m3 3.4.3 恒壓過(guò)濾恒壓過(guò)濾1恒壓過(guò)濾方程式恒壓過(guò)濾方程式 pconst，隨著濾餅的增厚，過(guò)濾阻力，隨著濾餅的增厚，過(guò)濾阻力，過(guò)濾速率，過(guò)濾速率 )(2vevrvpaddv過(guò)濾基本方程式過(guò)濾基本方程式)(12vevvrpaddvssprr)(2/1 mr阻，單位壓強(qiáng)差下濾餅的比s ：壓縮指數(shù)壓縮指數(shù) 不可壓縮濾餅不可壓縮濾餅 s =0 可壓縮濾餅可壓縮濾餅 s0 (0-1)對(duì)于一定的懸浮液，若濾餅不可壓縮，對(duì)于一定的懸浮液，若濾餅不可壓縮， const 過(guò)濾時(shí)間過(guò)濾時(shí)間 濾液體積濾液體積 rvvea、 、 、0v

30、evevve)(12vevvrpaddvsvrk1vevpkaddvs12spkk12過(guò)濾常數(shù)：)(22vevkaddve0ee020)(2dkadvvvve積分：eekav22 稱(chēng)為恒壓過(guò)濾方稱(chēng)為恒壓過(guò)濾方程式，它表明恒壓過(guò)濾時(shí)濾液程式，它表明恒壓過(guò)濾時(shí)濾液體積與過(guò)濾時(shí)間的關(guān)系為拋物體積與過(guò)濾時(shí)間的關(guān)系為拋物線方程。線方程。過(guò)濾常數(shù)：過(guò)濾常數(shù)： e（s）：當(dāng)量過(guò)濾時(shí)間）：當(dāng)量過(guò)濾時(shí)間ve（ m3 ）：當(dāng)量濾液量）：當(dāng)量濾液量qe（ m3/m2 ）：當(dāng)量濾液量）：當(dāng)量濾液量 k （ m2/s）：過(guò)濾常數(shù)）：過(guò)濾常數(shù)vqaeevqa222kavvve)()(22eekavv時(shí)，0ev22kavk

31、qqqe 22)()(2eekqqkqqe20時(shí)，eekq2eekav22例例3-3 實(shí)驗(yàn)室用葉濾機(jī)對(duì)某種懸浮液進(jìn)行恒壓過(guò)濾，已測(cè)實(shí)驗(yàn)室用葉濾機(jī)對(duì)某種懸浮液進(jìn)行恒壓過(guò)濾，已測(cè)得過(guò)濾面積為得過(guò)濾面積為0.2m2，操作壓差為，操作壓差為0.15mpa?，F(xiàn)測(cè)得，當(dāng)?，F(xiàn)測(cè)得，當(dāng)過(guò)濾進(jìn)行到過(guò)濾進(jìn)行到10min時(shí)，共得到濾液時(shí)，共得到濾液0.002m3，又過(guò)濾，又過(guò)濾10min，再得到濾液再得到濾液0.001m3。試求。試求 ： （1）恒壓過(guò)濾的基本方程）恒壓過(guò)濾的基本方程式；（式；（2）再過(guò)濾）再過(guò)濾10min，又能得到多少，又能得到多少m3的濾液？的濾液？ 3.4.5 過(guò)濾常數(shù)測(cè)定過(guò)濾常數(shù)測(cè)定1、過(guò)濾

32、常數(shù)、過(guò)濾常數(shù) e、ve、qe、k實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)測(cè)定在小型實(shí)驗(yàn)設(shè)備上，在相同條件下，用一種物料進(jìn)行測(cè)定，這樣，在小型實(shí)驗(yàn)設(shè)備上，在相同條件下，用一種物料進(jìn)行測(cè)定，這樣，就可以應(yīng)用到工業(yè)過(guò)濾過(guò)程的計(jì)算。就可以應(yīng)用到工業(yè)過(guò)濾過(guò)程的計(jì)算。 kqqqpe22：對(duì)某一壓差eqkqkq21變形：作圖，為一條直線，qqeqk2截距：k1斜率：eeqk、可求固定壓差下的)(2eekq問(wèn)題：?jiǎn)栴}：p p 與過(guò)濾常數(shù)與過(guò)濾常數(shù) k k 的關(guān)系的關(guān)系不可壓縮濾餅不可壓縮濾餅pk22112122pkpkkk2121ppkk 可壓縮濾餅：可壓縮濾餅：spk1pskklg)1 (2lglg2、實(shí)驗(yàn)測(cè)、實(shí)驗(yàn)測(cè) s 作圖，為一

33、條直線，pklglgs1斜率：spkk123.4.6 過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾設(shè)備按操作方式：連續(xù)式和間歇式兩大類(lèi)按操作方式：連續(xù)式和間歇式兩大類(lèi)按照產(chǎn)生壓差的方式不同：壓濾機(jī)、吸濾機(jī)、離心過(guò)濾機(jī)。按照產(chǎn)生壓差的方式不同：壓濾機(jī)、吸濾機(jī)、離心過(guò)濾機(jī)。1. 板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī) 由多塊帶有凸凹紋路的濾板和濾框交替排列而成，用支架架在由多塊帶有凸凹紋路的濾板和濾框交替排列而成，用支架架在橫梁上，用壓緊裝置壓緊。橫梁上，用壓緊裝置壓緊。 過(guò)濾板為一鈕，框?yàn)槎o，洗滌板為三過(guò)濾板為一鈕，框?yàn)槎o，洗滌板為三鈕。鈕。明流：若濾液經(jīng)由每塊濾板底部側(cè)管直接排出明流：若濾液經(jīng)由每塊濾板底部側(cè)管直接排出暗流：將各板流出的濾

34、液匯集于總管排出暗流：將各板流出的濾液匯集于總管排出過(guò)濾時(shí)，濾漿在操作壓力下由濾漿通道由濾框角端的暗孔進(jìn)過(guò)濾時(shí)，濾漿在操作壓力下由濾漿通道由濾框角端的暗孔進(jìn)入框內(nèi)濾液分別橫穿過(guò)入框內(nèi)濾液分別橫穿過(guò)如果濾餅需要洗滌，將洗滌水壓入到洗水通道，經(jīng)由洗滌板如果濾餅需要洗滌，將洗滌水壓入到洗水通道，經(jīng)由洗滌板角端的暗孔進(jìn)入板面與濾布之間。角端的暗孔進(jìn)入板面與濾布之間。p179主要部件主要部件：濾框、濾板濾框、濾板-洗滌板洗滌板37 排列方式排列方式：濾板和濾框交替排列，個(gè)數(shù)可調(diào)。濾板和濾框交替排列，個(gè)數(shù)可調(diào)。 操作方式操作方式：間歇操作間歇操作 操作周期操作周期：裝合裝合過(guò)濾過(guò)濾洗滌洗滌卸渣卸渣整理整理

35、 洗滌方式：洗滌方式：橫穿洗滌法橫穿洗滌法 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：操作靈活，過(guò)濾面積大，可承受較大壓力操作靈活，過(guò)濾面積大，可承受較大壓力 ； 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作不連續(xù)。勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作不連續(xù)。2. 加壓葉濾機(jī)加壓葉濾機(jī) 葉濾機(jī)屬于間歇式過(guò)葉濾機(jī)屬于間歇式過(guò)濾機(jī)。濾機(jī)。由長(zhǎng)方形或圓形的濾葉組由長(zhǎng)方形或圓形的濾葉組成。濾葉由金屬絲網(wǎng)制成，成。濾葉由金屬絲網(wǎng)制成，覆以濾布，插入盛濾漿的覆以濾布，插入盛濾漿的密閉機(jī)殼內(nèi)，以便進(jìn)行加密閉機(jī)殼內(nèi)，以便進(jìn)行加壓過(guò)濾。壓過(guò)濾。洗滌：洗滌時(shí)洗滌水所通洗滌：洗滌時(shí)洗滌水所通過(guò)的路徑與過(guò)濾時(shí)濾液的過(guò)的路徑與過(guò)濾時(shí)濾液的路徑相同。路徑相同。洗滌后打開(kāi)機(jī)殼上蓋，拔洗滌后打

36、開(kāi)機(jī)殼上蓋，拔出濾葉卸除濾餅。出濾葉卸除濾餅。濾漿主要部件：機(jī)殼，濾葉主要部件：機(jī)殼，濾葉 操作方式：間歇操作操作方式：間歇操作 操作周期操作周期：過(guò)濾過(guò)濾 洗滌洗滌 卸渣卸渣 洗滌方式：洗滌方式：置換法置換法 3 轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī) p1801、結(jié)構(gòu)和工作原理、結(jié)構(gòu)和工作原理 主要部件主要部件：水平轉(zhuǎn)筒、分配頭水平轉(zhuǎn)筒、分配頭 操作方式操作方式：恒壓、連續(xù)操作恒壓、連續(xù)操作 操作周期操作周期 (旋轉(zhuǎn)一周旋轉(zhuǎn)一周)： 過(guò)濾過(guò)濾 洗滌洗滌 吸干吸干 吹松吹松 卸渣卸渣3.4.7 濾餅的洗滌濾餅的洗滌 目的目的：回收濾餅中濾液，或除去濾餅中可溶性雜質(zhì)回收濾餅中濾液，或除去濾餅中可溶性雜質(zhì) 方法方法：恒壓