第3章非均相物系的分离汇编.ppt

第三章 非均相物系的分离 本章学习指导 1本章学习目的 通过本章的学习，要重点掌握沉降和过滤这两种机械分离操作的原理、过程计算、典型设备的结构与特性，能够根据生产工艺要求，合理选择设备类型和尺寸。 2 本章应掌握的内容 a 沉降分离（包括重力沉降和离心沉降）的原理、过程计算、旋风分离器的选型。 b 过滤操作的原理、过滤基本方程式推导的思路，恒压过滤的计算、过滤常数的测定。 3.1颗粒的特性 3.1.1单个颗粒的性质 大小(尺寸)、形状、表而积〔或比表面积) 形状规则的颗粒 （1）颗粒大小 用某一个或几个特征尺寸表示，如球形颗粒的大小用直径ds表示。 （2）比表面积 单位体积颗粒所具有的表面积，其单位为m2/m3，球形颗粒为 形状不规则的颗粒 （1）颗粒的形状系数 球形度 3.2沉降 1.球形颗粒的自由沉降 2.阻力系数ζ 3.影响沉降速度的因素 4.沉降速度的计算 3.2.2球形颗粒的重力沉降 根据牛顿第二运动定律，颗粒所受三个力的合力应等于颗粒的质量与加速度的乘积，即 Fg-Fb-Fd= ma 阻力系数ζ 影响沉降速度的因素 3.2.4 离心沉降 惯性离心力作用下的沉降速度 旋风分离器的操作原理 旋风分离器的性能 a. 临界粒径 b. 分离效率 c. 压强降 惯性离心力作用下的沉降速度 当流体带着颗粒旋转时，惯性离心力场中颗粒在径向上受到三个力的作用，如果上述三力达到平衡，即可求得ut b. 分离效率 c. 压强降 3.3 过滤 过滤操作的基本概念 过滤基本方程式，过滤常数的测定 提高过滤生产能力的措施 过滤操作方式分类过滤的操作基本方式有两种：滤饼过滤和深层过滤。 滤饼过滤(cake filtration)：饼层过滤 饼层过滤与深床过滤比较 过滤的操作 3.3.3.1过滤速度 3.3.3.2过滤阻力分析 3.3.3.3过滤基本方程式 3.3.3.4过滤常数的测定 提高过滤生产能力的措施 助滤剂：改变滤饼结构，使之较为疏松且不被压缩，则可提高过滤与洗涤速率。助滤剂多为刚性较好的多孔性粒状或纤维状材料，如常用的硅藻土、膨胀珍珠岩、纤维素等 絮凝剂：使分散的细颗粒凝聚成团从而更容易过滤。絮凝剂有聚合电解质类的如明胶、聚丙烯酰胺等，其长链高分子结构为固体颗粒架桥而成絮团；也有无机电解质类的絮凝剂，其作用为破坏颗粒表面的双电层结构使颗粒依靠范德华力而聚并成团 流动或机械搅动：限制滤饼厚度的增长，或者借用离心力使滤饼在带锥度的转鼓中自动移动等动态过滤技术，也可以有效地提高过滤速率 3)、洗涤： 将洗水送入洗水通道，经洗涤板左上角的洗水进口，进入板的两侧表面的凹槽中。然后，洗水横穿滤布和滤饼，最后由非洗涤板下角的滤液出口排出。在此阶段中，洗涤板下角的滤液出口阀门关闭。 4)、卸渣、整理 打开板框，卸出滤饼，洗涤滤布及板、框。 在洗液粘度与滤液粘度相近的情况下，且在压差相同时，洗涤速率约为过滤终了速率的1/4。 为什么？ 结构简单，价格低廉，占地面积小，过滤面积大。 可根据需要增减滤板的数量，调节过滤能力。 对物料的适应能力较强，由于操作压力较高（3~10kg/cm2 ），对颗粒细小而液体粘度较大的滤浆，也能适用。 间歇操作，生产能力低，卸渣清洗和组装阶段需用人力操作，劳动强度大，所以它只适用于小规模生产。 近年出现了各种自动操作的板框压滤机，使劳动强度得到减轻。 板框压滤机的特点： 结构： 转筒，扇形格(18格)； 滤室； 分配头； 动盘(18个孔，分别与扇形格的18个通道相连)； 定盘(三个凹槽：滤液真空凹槽、洗水真空凹槽、压缩空气凹槽，分别将动盘的18个孔道分成三个通道)； 金属网； 滤布； 滤浆槽。 转筒真空过滤机结构示意图 动盘 定盘 转筒 金属网 滤布 滤饼 搅拌器 洗涤喷头 料浆槽 刮刀 2） 转筒真空过滤机（rotary-drum vacuum filter） 1 10 9 8 7 6 5 4 3 2 18 17 16 15 14 13 11 12 动盘 转筒及分配头的结构 定盘 18格分成6个工作区 1区(1~7格)：过滤区； 2区(8~10格)：滤液吸干区； 3区(12~13格)：洗涤区； 4区(14格)：洗后吸干区； 5区(16格)：吹松卸渣区； 6区(17格)：滤布再生区。 过滤区(1~2区)，f 槽; 洗涤区(3~4区)，g槽 ; 干燥卸渣区(5~6区)，h 槽; f 槽 h 槽 g 槽 自动连续操作； 适用于处理量大，固体颗粒含量较多的滤浆； 真空下操作，其过滤推动力较低(最