食品工程原理学生第三章非均相物系的分离幻灯片.pptVIP

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非均相物系由分散相和连续相组成 2 过滤方式 过滤的操作基本方式有两种:滤饼过滤和深层过滤。 2.1 滤饼过滤(cake filtration):饼层过滤 第三章 完 溶胶:含有颗粒大小会直径小于1μm的液体。 为了促进细小颗粒絮凝成较大颗粒以增大沉降速度,可往溶胶中加入少量电解质。 絮凝剂(coagulant):凡能促进溶胶中微粒絮凝的物质。 常用絮凝剂 明矾、三氧化铝、绿矾(硫酸亚铁)、三氯化铁等。 一般用量为40~200ppm(质量)。 4.2 絮凝剂 由于转筒式真空过滤机为恒压操作,则有 转鼓每转一周得到的滤液体积为: (V+Ve)2=KA2(θ+θe) 过滤时间? 为: 假设转鼓转速为n r/min,则转一周的时间为: T=60/n 按每小时计的滤液生产能力为: 若忽略滤布阻力,则θe=0、Ve=0,则上式简化为: 注意:提高转速可增加生产能力,但若转速太高,则每周期中过滤时间减至很短,滤饼层很薄,难于卸除,也不利于洗涤,而且功率消耗大,反而不经济。合适的转速需由实验确定,以得到合适厚度的滤饼,使成本最低。 例:以某板框式压滤机在恒压条件下过滤含硅藻土的悬浮夜。过滤机的滤框尺寸为810×810×25(mm),共有37个框。已测出过滤常数K=10-4m2/s,qe=0.01m3/m2,?e=1s。若已知单位面积上通过的滤液量为0.15m3/m2,所用洗水量为滤液量的1/5。求: 1) 过滤面积和滤框内的总容量; 2) 过滤所需的时间; 3) 洗涤时间; 4) 生产能力Q(td=15min)。 解:1) 过滤面积 A=2LBZ=2×0.81×0.81×37=48.6m2 滤框总容积 Vz=LB?Z=0.81×0.81×0.025×37=0.607m3 2) 过滤时间 3) 洗涤时间 4) 生产能力 (q+qe )2=K(?+?e) (0.15+0.01)2=10-4(?+1) ? =255s ?w = 8(q+qe)qw/5K =8×(0.15+0.01)×0.15/(5×10-4)=348s 例:用转鼓真空过滤机过滤某种悬浮液,料浆处理量为20m3/h。已知每得1m3滤液可得滤饼0.04m3,要求转筒的浸没度为0.35,过滤表面上滤饼厚度不低于5mm。现测得过滤常数为K=8×10-4m2/s,qe=0.01m3/m2。试求过滤机的过滤面积和转筒的转速。 解:以1min为基准,v=0.04, ?=0.35 滤饼体积 0.321×0.04=0.01284 m3/min 将n及? 代入上式,得: A=2.771m2 n = 0.927 r/min 1 10 9 8 7 6 5 4 3 2 18 17 16 15 14 13 11 12 定盘 动盘 转筒及分配头的结构 转筒真空过滤机 定义: 沉降力场:重力、离心力。 在某种力场的作用下,利用分散物质与分散介质的密度差异,使之发生相对运动而分离的单元操作。 沉降操作分类:重力沉降、离心沉降。 第三节 沉降 图 流体绕过颗粒的流动 u Fd Fd与颗粒运动的方向相反 当流体相对于静止的固体颗粒流动时,或者固体颗粒在静止流体中移动时,由于流体的粘性,两者之间会产生作用力,这种作用力通常称为曳力(drag force)。 只要颗粒与流体之间有相对运动,就会产生阻力。 对于一定的颗粒和流体,只要相对运动速度相同,流体对颗粒的阻力就一样。 一、颗粒运动时的阻力 ρ——流体密度; μ—— 流体粘度; dp——颗粒的当量直径; A—— 颗粒在运动方向上的投影面积; u—— 颗粒与流体相对运动速度。 ? —— 曳力系数,是雷诺数Re的函数,由实验确定。 颗粒所受的曳力Fd可用下式计算 层流区(斯托克斯Stokes区,Re2) 注意:其中斯托克斯区的计算式是准确的,其它两个区域的计算式是近似的。 过渡区(艾仑Allen区,2Re500) 湍流区(牛顿Newton区,500Re2*105) 图中曲线大致可分为三个区域,各区域的曲线可分别用不同的计算式表示为: 自由沉降(free settling): 单个颗粒在流体中沉降,或者颗粒群在流体中分散得较好而颗粒之间互不接触互不碰撞的条件下沉降。 二、重力沉降 重力沉降(gravity settling):由地球引力作用而发生的颗粒沉降过程,称为重力沉降。 1 沉降

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