5. 沉降与过滤.ppt

洁净空气净化流程 初效过滤器：粗(大)孔无纺布、金属丝网，10μm以上颗粒 中效过滤器：中、细孔无纺布、金属丝网，1~10μm颗粒 亚高效过滤器：玻璃纤维滤纸， 1~5μm颗粒，10万级洁净度 高效过滤器：超细玻璃纤维滤纸， 0.3~1μm颗粒，10万级以上 PM2.5：指环境空气中动力学当量直径小于等于 2.5 μm的颗粒物。 搅拌——非均相物系的混合；萃取——均向物系的分离；沉降与过滤——非均相物系的分离 * * 物料性质，例如组成、密度、截面积 * * * 自由沉降：颗粒在流体中只受重力和浮力，不受其它因素影响而发生沉降 * * 阻力系数ξ的实验测定 ;球形度? s ——相同体积的非球形颗粒的表面积除以球形颗粒的表面积 * * * * 沉降槽是利用重力沉降来提高悬浮液浓度并同时得到澄清液体的设备。所以，沉降槽又称为增浓器和澄清器。 * * 在某些高速离心机上，分离因数的数值可高达数十万；旋风分离器的离心沉降速度比重力沉降速度约大百倍。 * * 过滤由滤饼+介质两部分串联组成，每部分速度相同。有串联电路特点 * * 过滤常数K与物料特性以及过滤压强差有关，单位为 m2/s，qe反映过滤介质阻力，称为介质常数 * * 16-17利用压缩空气将物料吹松散 均相液体中含有分子大小不同的溶质A与杂质B，其同溶于液体中，但是其分子截面积有差别。可以用过滤方法分离。但是有别于普通过滤。 * 空气中含有尘埃及细菌，而药剂生产中需要在洁净室中进行，因此进入洁净室的空气需要经过除尘、除菌。空气净化方法：沉降、过滤 * 第五章 沉降与过滤 * 目的：非均相混合物的分离（提纯、回收） 非均相混合物(物系)：物系内部有相界面存在，而在相界面两侧的物料性质截然不同的物系。例：含尘气体、悬浮液、乳浊液、泡沫液 主要内容 一 重力沉降 二 离心沉降 三 过滤 四 膜过滤 五 气体净化 * 一 重力沉降 运动的颗粒受力：重力、浮力和阻力 u 重力 Fg 阻力 Fd 浮力 Fb （?p为颗粒密度） 当：F g - F b - F d =0时： * 沉降阻力系数ξ ξ * 沉降速度计算 Re=(ρdput)/μ 计算方法——试差法 步骤：假设流型→采用对应公式计算→校核Re及流型 层流区（10-4 Re≤1） （斯托克斯区） ζ=24/ Re 湍流区（103Re105） （牛顿区） ζ=0.44 过渡区（1Re103） （艾伦区） * 重力沉降分离 重力沉降分离临界粒径计算方法： h/ut ≤ l/u * 重力沉降槽（增浓器和澄清器） * 颗粒在离心力场中径向沉降方向上受力分析： 三个力达到平衡时： u 离心力 Fc 阻力 Fd 浮力 Fb 颗粒在离心力场中的受力分析 二 离心沉降 * 离心沉降速度 平衡时，颗粒在径向上相对于流体的离心沉降速度为： u r---离心沉降速度 u T---气体在分离器中流速 当颗粒所受的流体阻力处于斯托克斯区，离心沉降速度为: ζ=24/ Re 离心沉降分离临界粒径： R/u r ≤ n·2πR/u * 旋 液 分 离 器 * 过滤介质: 过滤采用的多孔物质 滤浆: 所处理的悬浮液 滤液: 通过多孔通道的液体 滤饼或滤渣: 被截留的固体物质 助滤剂：减小过滤阻力、提高滤饼的刚性和孔 隙率的惰性材料。硅藻土、珍珠岩粉 三 过滤 基本概念：以多孔物质为介质，在外力的作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固液分离的单元操作 * 过滤方式 过滤的操作基本方式 滤饼过滤 深层过滤 * 过滤的推动力、阻力和程序 推动力： （1）重力过滤 利用滤浆本身的液柱高度 （2）加压过滤 在滤浆表面加压 （3）真空过滤 在过滤介质下方抽真空 （4）离心过滤 利用惯性离心力，数千上万倍 过滤阻力：介质阻力， 滤饼阻力 过滤程序 （1）过滤阶段 恒速过滤和恒压过滤 （2）滤饼洗涤 （3）滤饼挤压或干燥 （4）滤饼卸除 回收滤饼 * 过滤基本理论 1、过滤速率与过滤速度 2、滤液通过滤饼层的流动 （过滤过程分析） 1 1 2 2 滤液在管内层流，则在1-1，2-2截面 之间存在阻力→存在压力降ΔP 过滤速率：单位时间内过滤面积A上获得的滤液体积 过滤速度：单位时间单位过滤面积上获得滤液体积 * * 过滤基本方程 ν——每获得1m3滤液所形成的滤饼体积； m3 r‘——单位压强差下滤饼的比阻，1/m2 s ——滤饼的压缩性指数，无因次 一般情况下， s=0~1。对于不可压缩滤 饼，s=0 * 恒压过滤速率方程 恒压过滤常数K: V 2 +2Ve V =