第三章过滤与沉降案例.ppt

第四章 过滤与沉降;一、混合物的分类 ; 非均相混合物包含两个部分： （1）分散相（分散物质）——非均相物系中处于分散状态的物质，如混悬液中的固体颗粒、乳浊液中的微滴、泡沫液中的气泡、含尘气体中的粉粒等； （2）连续相（分散介质）——包围着分散物质而处于连续状态的流体，如混悬液中的液体、含尘气体中的气体。;二、非均相混合物的分离目的; 2、去除杂质和静化空气 除去药液中无用的混悬颗粒以便得到澄清的药液；将结晶产品与母液分开；除去空气中的尘粒以便得到洁净空气。;第一节 重力沉降;一、重力沉降速度; 颗粒开始沉降后，随着速度的增加，阻力随之增大，直到速度增加到一定值ut后，重力、浮力、阻力三者达到平衡，颗粒以ut作匀速沉降运动。 对于微小颗粒，沉降的加速阶段时间很短，可以忽略不计，因此整个沉降过程可视为恒速过程。沉降速度ut为： ;式中ut——沉降速度，m/s； ζ——沉降阻力因素，量纲一； d为球形颗粒的直径，ρs和ρ分别为颗粒密度和流体密度。 ζ与Ret（颗粒与流体相对运动时的雷诺准数）的关系： 层流区（斯托克斯定律区）10-4＜Ret＜2， ζ=24/Ret （2） 过渡区（艾仑定律区） 2＜Ret＜103， ζ=10/Ret0.5 （3） 湍流区（牛顿定律区）103＜Ret＜2×105， ζ=0.44 （4） ; 将（2）、（3）、（4）分别代入（1）式，可得各区域的沉降速度公式： ; 湍流区 103＜Ret＜2×105， ;2、非球形颗粒的自由沉降速度; 计算雷诺数查取ζ值时，雷诺数Ret中直径d应以非球形颗粒的体积当量直径de来代替，即 ;二、重力沉降设备;; 气体通过降尘室的时间为： t1=L/ug; 若要求降尘室出口气流中无尘粒，必须有t1≥t2,即有 L/ug≥H/ut 或H≤L· ut/ug; 2、沉降槽 沉降槽是利用重力沉降使混悬液中固相与液相分离，得到澄清液与稠厚沉渣的设备，又叫澄清器或者增浓器。 间歇式沉降槽在中药前处理水提醇沉工艺中较常用，是底部稍呈锥形并有出渣口的大直径贮液罐。药液装入罐内静置足够时间后，用泵或虹吸管将上部清液抽出，由底口放出沉渣。 重力沉降速度的强化：增大沉降槽的横截面积，以保证液体颗粒有足够时间沉降；在不影响产品质量的前提下，可加入适宜的絮凝剂促使细微粒子絮凝，以提高沉降速度。;第二节 离心沉降 ;（8）; 在离心沉降速度所对应Ret位于层流区（10-4＜Ret＜1）时，阻力因素ζ仍然符合斯托克斯定律，将ζ=24/Ret代入（8）式有： ;（10）;二、离心分离设备; 对于粗大颗粒，最好先用重力沉降法除去，以减少颗粒对旋风分离器的磨损。旋风分离器不适用于处理含湿量高的粘性粉尘及腐蚀性粉尘。 旋风分离器主体分为上下两部分，上部为圆柱形筒体，下部为圆锥形筒体，上部有排风管和沿切向安装的进风管，下部有集料管。 ;; （二）旋液分离器 是利用惯性离心力的作用分离混悬液的设备。其结构和工作原理与旋风分离器相似。 由于混悬液中固-液两相的密度差异较小，且粘度比含尘气体大，所以混悬颗粒的分离效果不如旋风分离器。 ;（三）离心分离机; 离心机按离心分离过程可分为离心过滤和离心沉降两类。 1、离心过滤式离心机：转鼓上有小孔，并衬以金属网和滤布，混悬液随转鼓高速转动时使转鼓两侧产生压力差，推动混悬液进行离心过滤。 2、离心沉降式离心机：转鼓上无孔，混悬液或乳浊液被转鼓带动高速旋转，密度大的物相向转鼓内壁沉降，密度小的物相趋向旋转中心，从而实现两相分离。; 常见的离心机主要有以下几种： 1、三足式离心机 三足式离心机的转鼓转速为300～2800r/min，分离因数为300～1500，对物料适应性强，操作方便，结构简单，制造成本低，是目前工业上广泛采用的离心分离机。 缺点是需间歇或周期循环操作，生产能力较低；分离效率较低。 ;; 2、卧式刮刀卸料离心机 转鼓转速为450～3800r/min，分离因数为250～2500。既可手动操作，又可全自动控制，操作简便，生产能力大，适合于含固体颗粒粒径大于10um，固相的质量浓度大于25%而液相粘度小于10-2Pa·s的混悬液的分离。 ;; 3、卧式活塞推料离心机 为连续过滤式离心机，在转