沉淀过滤分离操作技术选读.ppt

* * 模块二 沉淀过滤分离操作技术 项目01 项目02 沉降与沉降操作技术 过滤及过滤设备操作 沉降 非均相混合物的特点是体系内包含一个以上的相，相界面两侧物质的性质完全不同，如由固体颗粒与液体构成的悬浮液、由固体颗粒与气体构成的含尘气体等。这类混合物的分离就是将不同的相分开，通常采用机械的方法。 沉降：悬浮在流体中的固体颗粒借助于外场作用力产生定向运动，从而实现与流体相分离，或者使颗粒相增稠、流体相澄清的一类操作。 沉降与沉降操作技术 1 重力沉降 重力沉降：利用流体中的固体颗粒受重力作用而自然沉降的原理，将颗粒和流体分离的过程。 由于颗粒与流体密度不同、所受的重力大小不一样，因此颗粒会在重力方向上产生加速度；而一旦颗粒与流体之间发生相对运动，颗粒在运动方向上必定受到流体的曳力。 重力沉降分离中，颗粒沉降速度的大小决定了流-固两相分离的难易程度。当颗粒与流体的密度差不大、粒径也不大时，沉降速度会很小，故低密度的细颗粒就很难分离。 自由沉降：流体中单颗粒的沉降。 干扰沉降：流体中颗粒的含量较大时，颗粒沉降时彼此相互影响。液-固重力沉降分离中更为突出。 沉降速度的通式： 其中：ut----颗粒的自由沉降速度； d----颗粒的直径； ρs----颗粒的密度； ρ----流体的密度； ζ----阻力系数； 重力沉降设备： 利用重力沉降从气流中分离出尘粒的设备。 假设：气体通过速度为 u，尘粒沉降速度为 ut。 若设颗粒的水平移动速度与气流速度相同，则颗粒通过长度为 L 的降尘段的时间(停留时间)为 t = L/u，而粒径为 dp、沉降速度为 ut 的颗粒从高度为 H 的顶部降至底部所需时间为 t’ = H/ut 。 使粒径为 dp 的颗粒在降尘室内全部沉降的条件为 t = t’，即 设备最大生产能力(即最大处理气体流量)为 ： 降尘室的生产能力理论上正比于颗粒的沉降速度和沉降方向上的截面积、即降尘室底面积，而与沉降室的高度无关。 1、沉降室 沉降离心机 沉降室的 讨论： ①气体在降尘室内流通截面上的均布非常重要，分布不均必须有部分气体在室内停留时间过短，其中所含颗粒来不及沉降而被带出室外。为使气体均布，降尘室进出口通常都做成锥形。 ②为防止操作过程中已被除下的尘粒又被气流重新卷起，降尘室的操作气速往往很低；另外，为保证分离效率，室底面积也必须较大。因此，降尘室是一种庞大而低效的设备，通常只能捕获大于50的粗颗粒。要将更细小的颗粒分离出来，就必须采用更高效的除尘设备。 2、沉降槽 沉降槽也称增浓器或澄清器，是用来提高悬浮液浓度并同时得到澄清液的重力沉降设备。其可以分为间歇操作和连续操作。 间歇沉降槽通常为带有锥底的圆槽，需要处理的悬浮液料浆在槽内静置足够时间以后，增浓的沉渣由槽底排出，清液则由上部排出管抽出。 连续沉降槽是底部略微成锥状的大直径浅槽。设计连续操作的重力沉降槽，应根据工艺要求和物系的干扰沉降性质，恰当地确定位于液面以下料浆的进口位置以使料浆均匀、缓和地分散到横截面上而不致引起大的扰动。 连续沉降过程固-液两相的运动规律与间歇过程并不完全相同，利用间歇试验数据进行放大设计时应参考有关设计手册选取安全系数。 离心沉降 颗粒在重力或离心力场中都可发生沉降过程。利用离心力比利用重力要有效得多，因为颗粒的离心力由旋转而产生，转速越大，则离心力越大；而颗粒所受的重力却是固定的。因此，利用离心力作用的分离设备不仅可以分离出比较小的颗粒，而且设备的体积也可缩小很多。 离心沉降速度 仿照重力沉降速度的推导方法，可得到颗粒在径向上相对于流体的运动速度。 其中：ur----颗粒的离心沉降速度； uT----切向速度； d----颗粒的直径； ρs----颗粒的密度； ρ----流体的密度； ζ----阻力系数； 离心沉降机 离心沉降设备 旋风分离器 旋风分离器是利用离心沉降原理从气流中分离出颗粒的设备。上部为圆筒形、下部为圆锥形；含尘气体从圆筒上侧的矩形进气管以切线方向进入，藉此来获得器内的旋转运动。气体在器内按螺旋形路线向器底旋转，到达底部后折而向上，成为内层的上旋的气流，称为气芯，然后从顶部的中央排气管排出。气体中所夹带的尘粒在随气流旋转的过程中，由于密度较大，受离心力的作用逐渐沉降