华中农大食工原理03.ppt

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 颗粒在离心力场中沉降时，在径向沉降方向上受力分析。 若这三个力达到平衡，则有 u 离心力 Fc 阻力 Fd 浮力 Fb 颗粒在离心力场中的受力分析 2 离心沉降速度 注：在一定的条件下，重力沉降速度是一定的，而离心沉降速度随着颗粒在半径方向上的位置不同而变化。 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。 在离心沉降分离中，当颗粒所受的流体阻力处于斯托克斯区，离心沉降速度为: 旋风分离器是利用离心力作用净制气体的设备。 其结构简单，制造方便； 分离效率高； 可用于高温含尘气体的分离； 特点： 结构： 外圆筒； 内圆筒； 锥形筒。 3 旋风分离器(cyclone separator) 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。 外圆筒 内圆筒 锥形筒 切向入口 关风器 (防止空气进入) 含尘气体 固相 净化气体 外螺旋 内螺旋 工作过程 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)或阻力。 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；