第五章沉降与过滤-制药工程原理与设备案例.ppt

;均相物系(honogeneous system): 均相混合物。物系内部各处均匀且无相界面。如溶液和混合气体都是均相物系。;混合物;分散相： 分散物质。在非均相物系中，处于分散状态的物质。;非均相物系的分离原理： ;;图 流体绕过颗粒的流动; 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。 ? —— 阻力系数，是雷诺数Re的函数，由实验确定。;层流区; ;;根据牛顿第二定律，颗粒的重力沉降运动基本方程式应为:; 随着颗粒向下沉降，u逐渐增大，du/d? 逐渐减少。 当u增到一定数值ui时，du/d? =0。颗粒开始作匀速沉降运动。; 将不同流动区域的阻力系数分别代入上式，得球形颗粒在各区相应的沉降速度分别为：;1.假设流体流动类型； 2.计算沉降速度； 3.计算Re，验证与假设是否相符； 4.如果不相符，则转①。如果相符，OK !;例：计算直径为95?m，密度为3000kg/m3的固体颗粒分别在20 ℃的空气和水中的自由沉降速度。;1) 颗粒直径dp:;4) 颗粒形状;6)干扰沉降（hindered settling）： 当非均相物系中的颗粒较多，颗粒之间相互距离较近时，颗粒沉降会受到其它颗粒的影响，这种沉降称为干扰沉降。干扰沉降速度比自由沉降的小。;二、沉降设备; 降尘室：利用重力沉降分离含尘气体中尘粒的设备，是一种最原始的分离方法。一般作为预分离之用，分离粒径较大的尘粒。;假设颗粒运动的水平分速度与气体的流速 u 相同； 停留时间T＝l/u 沉降时间Tt＝H/ ut 颗粒分离出来的条件是 l/u≥H/ ut;增稠器（沉降槽）;第二节 离心沉降;离心沉降： 依靠惯性离心力的作用而实现的沉降过程 适于分离两相密度差较小，颗粒粒度较细的非均相物系。 ; ; ;离心沉降速度：颗粒在径向上相对于流体的速度，就是这个位置上的离心沉降速度。 ;注意：离心沉降与重力沉降的类比。比较ur，ut： Ur：是颗粒绝对运动速度在径向上的分量，方向沿径向向外，随r方向及大小而变化，不是恒值。由于颗粒和流体同时做圆周运动，颗粒的实际运动轨迹是一个半径逐渐扩大的螺旋线。离心沉降速度并不是颗粒的实际运动速度，只是其在径向上的分量。 ut：恒值，方向向下;旋风分离器是利用离心力作用净制气体的设备。 ;含尘气体从圆筒上部长方形切线进口进入。入口气速约为15～20m/s。 含尘气体沿圆筒内壁作旋转流动。颗粒的离心力较大，被甩向外层，气流在内层。气固得以分离。 在圆锥部分，旋转半径缩小而切向速度增大，气流与颗粒作下螺旋运动。 在圆锥的底部附近，气流转为上升旋转运动，最后由上部出口管排出； 固相沿内壁落入灰斗。;标准旋风分离器的尺寸;; 利用离心力的作用，使悬浮液中固体颗粒增稠或使粒径不同及密度不同的颗粒进行分级。;悬浮液从圆筒上部的切向进口进入器内，旋转向下流动。; ; ;工作原理：;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。;滤浆(slurry)： 原悬浮液。; ;;特点：颗粒(粒子)沉积于介质内部。;织物介质(又称滤布) 由棉、毛、麻、丝等天然纤维及合成纤维制成的织物，以及玻璃丝、金属丝等织成的网；;过滤介质应具有如下性质：;不可压缩滤饼：若颗粒由不易变形的坚硬固体组成，则当压强差增大时，滤饼的结构不发生明显变化，单位厚度滤饼的流动阻力可视作恒定，这类滤饼称为不可压缩滤饼。;助滤剂：对于可压缩滤饼，为了使过滤顺利进行，可以将质地坚硬而能形成疏松滤饼的另一种固体颗粒混入悬浮液或预涂于过滤介质上，以形成疏松饼层，使得滤液畅流，该种颗粒状物质就称为助滤剂。; ;颗粒床层的特性可用空隙率、当量直径等物理量来描述。;式中 V —— 滤液量，m3； t —— 过滤时间，s； A —— 过滤面积，m2。;R—滤饼阻力，1/m, 其计算式为：; 上式表明，可用滤液通过串联的滤饼与滤布的总压强降来表示过滤推动力，用两层的阻力之和来表示总阻力。实际操作时，分为恒压过滤和恒速过滤。;定义：过滤操作在恒定压强下进行时称为恒压过滤。;对于一定的悬浮液，设每获得1m3滤液所形成滤饼的体积为νm3，则滤饼厚度L：;;令 q=V/A，qe=Ve/A;;结构：滤板、滤框、夹紧机构、机架等组成。; 为了避免这两种板和框的安装次序有错，在铸造时常在板与框的外侧面分别铸有一个、两个或三个小钮