第三章-非均相物系的分离.pptVIP

3.2重力沉降 二、旋风分离器的操作原理与结构 四、过滤设备 1、板框压滤机；2、加压液滤机（略）；3、转筒真空过滤机（略） 1）板框压滤机的构造 由许多块带凹凸纹路的滤板与滤框交替排列组装于机而 构成。 滤板和滤框多做成正方形 ，角上均开有小孔，组合后即 构成供滤浆和洗涤水流通的孔道。 滤框的两侧覆以滤布，围成容纳滤浆及滤饼的空间。 滤液通过滤饼后将继续穿过过滤介质层，由于过滤介质两侧的推动力为 ，阻力的确定仿照当量长度法，将过滤介质产生的阻力折合成一定厚度滤饼层Le所形成的阻力，则有： 滤饼厚度L与当时已经获得的滤液体积V之间的关系为： ν—滤饼体积与相应的滤液体积之比，无因次，m3/m3 。 同理 ： 上式就可以写成 ——过滤基本方程式 过滤基本方程式表示过滤过程中，某一时刻过滤速率与各有关因素间的关系，是过滤计算的基本依据。 Ve——过滤介质的当量滤液体积，或称虚拟滤液体积，m3。在一定的操作条件下，以一定介质过滤一定的悬浮液时，Ve为定值。 三、恒压过滤 1、恒压过滤方程式 恒压过滤：在恒定压强差下进行的过滤操作。 恒压过滤时，滤饼不断变厚致使阻力逐渐增加。但推动力 ΔP恒定，过滤速率逐渐变小。 对于一定的悬浮液，若滤饼不可压缩，则μ,r,ν,Ve,A均为定 值。 令 k—为过滤物料特性常数，m4/（N.s）。 则过滤速率变为 将上式分离变量，积分为： 令 K=2kΔp， 称为过滤常数，单位m2/s。 设获得Ve滤液量所需时间为 ， 为当量过滤时间，单位s。积分边界条件为： 过滤时间 过滤体积 积分上两式得： 两式相加，得： ——恒压过滤方程式 表明：恒压过滤时，滤液体积与过滤时间的关系为抛物线方程 令 ——恒压过滤方程 K ——过滤常数 由物料特性及过滤压强差所决定 ，m2/s 和qe —— 介质常数 反映过滤介质阻力大小 ，s及m3/m2 当介质阻力可以忽略时，Ve=0， =0，qe=0，过滤方程 式则变为 例：过滤一种含固体颗粒体积分数为0.1的悬浮液,滤饼含水的体积分数为0.5,颗粒不可压缩,经实验测定滤饼比阻为1.3×1011m-2,水的粘度为1.0×10-3Pa.s。在压强差恒为9.8×104Pa的条件下过滤,假设滤布阻力可以忽略,试求： 1）每m2过滤面积上获得1.5m3滤液所需的过滤时间。 2）如将此过滤时间延长一倍,可再得滤液多少？ 解：1）过滤时间 ∵滤布阻力可忽略 2)求过滤时间加倍时的滤液量 2、过滤常数测定 恒压过滤时，必须首先确定K、 、 qe、Ve 。 实验原理：设过滤过程中，任意两个时刻 所获得的 滤液量为 V1、V2，由式 建立方程组 解方程组，即可估出K、 qe、Ve 。 可根据下式计算： 在实验室测定过滤常数时，为减小实验误差，往往需测定 多组 数据。 恒压过滤方程式 两边均除以qK，得： 上式表明，在恒压过滤时， 与q呈直线关系，直线的斜率为1/K，截距为2qe/K。因此，对于一定恒压下过滤的悬浮液，只要测出不同过滤时间单位面积所获得的滤液量，即可由上式求得qe和K。 * * 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，了解典型设备的结构与特性。 重点掌握： （1）沉降速度的计算 （2）恒压过滤的基本方程式及计算 第三章 非均相混合物的分离 混合物 均相混合物 非均相混合物 物系内部各处物料性质均匀而且不存在相界面的混合物。 例如：互溶溶液及混合气体 物系内部有隔开两相的界面存在且界面两侧的物料性质截然不同的混合物。 例如 固体颗粒和气体构成的含尘气体 固体颗粒和液体构成的悬浮液 不互溶液体构成的乳浊液 液体颗粒和气体构成的含雾气体 3.1 概述 分散相 分散物质 处于分散状态的物质 如：分散于流体中的固体颗粒、液滴或气泡 非均相物系 连续相 分散相介质 包围着分散物质且处于连续状态的流体 如：气态非均相物系中的气体 液态非均相物系中的连续液体 分离 机械 分离 沉降 过滤 不同的物理性质 连续相与分散相 发生相对运动的方式 分散相和连续相 沉降： 在外力的作用下，利用分散相和连续相之间的密度差异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。 外力 重力 离心力 重力 沉降 离心沉降 自由沉降：